پژوهش های جغرافیای طبیعی

میراث ژئومورفولوژیکی شاخه ای از ژئومورفولوژی و اساساً جغرافیاست. مطالعات و محبوبیت میراث ژئومورفولوژیکی به سرعت در حال رشد است و به بررسی جامع ادبیات علمی نیاز دارد. هدف اصلی از مطالعه حاضر بررسی سیستماتیک ادبیات علمی میراث ژئومورفولوژیکی طی سه دهه گذشته است. در این تحقیق بازبینی ادبیات علمی میراث ژئومورفولوژیکی در سه مرحله انجام شده است: 1. جست وجوی ادبی؛ 2. انتخاب مطالعات مربوطه؛ 3. طبقه بندی و تلفیق یافته ها. در این مطالعه 207 مقاله علمی- پژوهشی منتشرشده به زبان انگلیسی به طور عمیق بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که محققان تمرکز بیشتری بر شناسایی و ارزیابی میراث ژئومورفولوژیکی دارند. حدود 38 / 48درصد مطالعات بر پتانسیل توسعه ژئوتوریسم میراث ژئومورفولوژیکی تمرکز دارند و فقط 35 / 4درصد بر مدیریت و حفاظت تأکید کرده اند. حدود 64درصد مطالعات براساس ترکیبی از داده های کیفی و کمی انجام شده است. نتایج همچنین نشان می دهد که محققان کمتر علاقه مند به ذی نفعان میراث ژئومورفولوژیکی مانند گردشگران و جوامع محلی اند و در تعداد بسیار کمی از مطالعات میراث ژئومورفولوژیکی در زمینه توسعه پایدار بررسی شده است. باتوجه به نتایج پیش بینی می شود حداقل در پنج سال آینده پژوهش ها بیشتر بر چالش های مدیریتی و حفاظتی میراث ژئومورفولوژیکی و چگونگی حل این چالش ها متمرکز شوند.

برای مدل سازی و پیش یابی پدیده مخاطره ای گرد و غبار در مناطق گردوغبارخیز ایران، نخست داده های گرد و غبار، دما، و رطوبت 28 ایستگاه مناطق درگیر شدید با گرد و غبار در ایران در بازه زمانی 29 ساله (2018-1990) اخذ شد. سپس، با استفاده از مدل های شبکه عصبی ANFIS و RBF در نرم افزار MATLAB مدل سازی ها انجام گرفت. داده های گرد و غبار به دست آمده از پیش بینی با استفاده از مدل تصمیم گیری چندمتغیره TOPSIS و مناطق بیشتر درگیر با پدیده مخاطره ای گرد و غبار برای سال های آتی اولویت سنجی و مشخص شدند. براساس نتایج پژوهش، مقایسه دو مدل شبکه عصبی ANFIS و RBF در بهترین شرایط نشان داد که مقدار RMSE مدل ANFIS برابر با 67 / 11 و مدل RBF برابر با 19 / 2 است. بنابراین، قدرت دقت RBF در پیش بینی گرد و غبار در سال های شبیه سازی شده بیشتر است. براساس نتایج خروجی مدل شبکه عصبی- مصنوعی RBF در پیش بینی گرد و غبار برای سال های آتی ایستگاه های مورد مطالعه؛ در هر دو مقیاس میانگین و حداکثر فراوانی گرد و غبار، ایستگاه های غربی و جنوب غربی منطقه مورد پژوهش بیشتر در معرض گرد و غبار در سال های آینده قرار گرفتند. همچنین، در مدل TOPSIS، ایستگاه های آبادان، مسجد سلیمان، و اهواز به ترتیب با مقدار درصد (1، 95 / 0، و 81 / 0) در معرض گرد و غبار قرار گرفتند.

لایه مرزی به علت پیوند مستقیم با زندگی انسان اهمیت بسزایی دارد. در این پژوهش با دریافت داده های ساعتی و میانگین روزانه از مرکز اروپایی پیش بینی میان مدت هوا و دپارتمان علوم جوی دانشگاه وایومینگ برای دوره 1988 تا 2017، با کاربرد نرم افزارهای Excel و R و با به خدمت گیری توابع محاسباتی روش بسته پیشرفته، مجموعه توابع چندبُعدی و ابزار ECMWF در محیط ArcMap تغییرات ارتفاعی لایه مرزی شهر تهران در بازه سالانه تهیه شد. نتایج نشان داد که سقف متوسط ارتفاع لایه مرزی در حدود 850متری سطح زمین قرار دارد و در شرایط شبانه به طور متوسط تا حدود 80متری و در شرایط روزانه تا حدود 2300متری سطح زمین پایین و بالا می رود. این متغیر در کل دوره سالانه در حدود 5 متر افزایش ارتفاع داشته است. به لحاظ الگوی فضایی، کمینه ارتفاع در هر یک از سه متغیر موردبررسی در شمال شرقی تهران و بیشینه آن در جنوب و جنوب غربی تهران رخ داده است. ضمن اینکه این متغیر با برخی متغیرهای اقلیمی دیگر نظیر دمای سطحی رابطه معناداری (8143 / 0) دارد. همچنین، براساس یافته ها، روش بسته پیشرفته مقبولیت بسیار زیادی در محاسبه ارتفاع لایه مرزی با استفاده از داده های رادیوسوند دارد.

هدف از این پژوهش ارزیابی روند شاخص هواویز (AI) فصلی در ایران است. در این راستا، داده های سنجنده TOMS دو ماهواره Nimbus 7 و Earth Probe و سنجنده OMI ماهواره Aura اخذ شد و از آزمون ناپارامتریک من- کندال (MK) برای شناسایی روند شاخص هواویز استفاده شد. نتایج نشان داد داده های سنجنده TOMS ماهواره EP برای مطالعه روند مناسب نیست، زیرا از سال 2001 داده های این سنجنده کالیبراسیون نمی شود. بیشینه و کمینه روند شاخص هواویز ایران به ترتیب برای سنجنده OMI و TOMS ماهواره Nimbus 7 محاسبه شد. در فصل بهار به دلیل فعال شدن چشمه های گرد و غبار از مناطقی با روند کاهشی کاسته شد و بر مناطقی با روند افزایشی افزوده شد. بیشینه روند افزایشی معنی دار و همچنین بیشینه مقدار متوسط شدت روند شاخص هواویز (AI) براساس سنجنده OMI در فصل پاییز محاسبه شد. روند افزایشی شاخص هواویز (AI) در ایران به دلیل شرایط محیطی (خشک سالی و تغییرات کاربری اراضی) و آب و هوایی (باد شمال تابستانه، الگوهای دینامیکی و حرارتی غرب آسیا، و کم فشار حرارتی سِند) است. مقایسه داده های ماهواره ای با داده های ایستگاه های همدید گرد و غبار در پهنه های مختلف آب و هوایی نشان از تطابق داده های ماهواره ای و زمینی دارد.

با استفاده از داده های میانگین ماهانه ERA-Interim، ال نینوهای ۱۹۹۷-199۸، ۲۰۰۹-۲۰۱۰، و ۲۰۱۵-201۶، که به ترتیب ال نینوهای فرین شرق و مرکز اقیانوس آرام و ال نینوی فرین ترکیبی اند مطالعه شده است. نتایج نشان داد آغاز هر سه ال نینوی فرین از ماه ژوئیه بوده است؛ درحالی که تفاوت های بارزی در زمان از بین رفتن ال نینوهای ۱۹۹۷-199۸ و ۲۰۱۵-201۶ وجود دارد. در هر سه ال نینو، بی هنجاری های مثبت و منفی دمای سطح دریا به ترتیب در مناطق استوایی شرق و غرب اقیانوس آرام تشکیل شده اند. بیشینه بی هنجاری های مثبت دمای سطح دریا طی وقوع ال نینوی ۱۹۹۷-199۸ در مناطق استوایی شرق اقیانوس آرام و در ال نینوی ۲۰۰۹-۲۰۱۰ در مناطق استوایی مرکز اقیانوس آرام قرار دارند. بی هنجاری های مثبت دمای سطح دریا در ال نینوی ۲۰۱۵-201۶ از مرکز تا شرق مناطق استوایی اقیانوس آرام کشیده شده اند. همچنین، اندازه بی هنجاری های دمای سطح دریا و فشار تراز دریا در ال نینوی ۱۹۹۷-199۸ از ال نینوی ۲۰۰۹-۲۰۱۰ بزرگ تر بوده است. در هر سه ال نینو، بی هنجاری های مثبت (منفی) ارتفاع ژئوپتانسیلی در تراز 300 هکتوپاسکال در همان مناطقی از اقیانوس آرام حارّه ای شکل گرفته اند که بی هنجاری های مثبت (منفی) دمای سطح دریا مشاهده می شود. بی هنجاری های شکل گرفته در ترازهای فوقانی وردسپهر در مناطق حارّه ای اقیانوس آرام در طی این سه ال نینو بر الگوهای جوی مناطق دیگر تأثیر گذاشته اند.

سپیدایی از فراسنجﻫﺎی ﻣﻮرد ﻧیﺎز در ﻣﻄﺎﻟﻌﺎت آب و ﻫﻮایی است. بررسی رفتار زمانی و مکانی آن می تواند ابزاری برای شناخت تغییرات محیطی باشد. هدف از این مطالعه بررسی رابطه تغییرات بلندمدت سپیدایی کشور براساس داده های ماهواره ای در یک دوره هجده ساله با توجه به اثر عوامل جغرافیایی همچون ارتفاع و عرض جغرافیایی است. از این رو، نخست داده های روزانه سپیدایی سنجنده مودیس در محدوده ایران در بازه زمانی 1/1/1379 تا 29/12/1396 از تارنمای مودیس استخراج شد. سپس، میانگین بلندمدت سپیدایی ایران زمین محاسبه شد. یافته ها نشان داد سپیدایی ایران با میانگین 21درصد نزدیک به میانگین سیاره ای است که این ویژگی گذشته از عرض جغرافیایی به ناهمواری ها و شرایط رویه زمین بستگی دارد. از این جهت، پیوند سپیدایی سرخ فام و ارتفاع از تراز دریا بررسی شد. یافته های این بخش نشان داد که این پیوند یک رابطه قطعه به قطعه خطی است؛ به طوری که ابتدا با افزایش ارتفاع (از سطح زمین تا 1000متری)، سپیدایی کاهش یافته و سپس با افزایش ارتفاع (بالاتر از 1400متری) به سبب کاهش دما و پوشش برفی بر سپیدایی افزوده شده است. به طور کلی، می توان گفت این پیوند قطعه به قطعه خطی برگرفته از تنوع ناهمواری ها و جنس رویه زمین است.

پژوهش حاضر با هدف شناخت الگوهای دینامیکی و ترمودینامیکی بارش های سنگین فراگیر زمستانه ایران در بازه زمانی 1960-2010 انجام گرفته است. ازاین رو، نخست شدیدترین دوره مرطوب در بازه زمانی پنجاه ساله مشخص (سال 1974) و سپس فراگیرترین روز با بارش سنگین انتخاب شد (روز 5/12/1974). در ادامه، کمیت های دینامیکی و ترمودینامیکی موردنظر در محیط برنامه نویسی فورترن 77 تعریف شد و برای تحلیل تغییرات زمانی کمیت ها نقشه های گرافیکی آن ها ترسیم و تحلیل شد. نتایج نشان می دهد در زمان رخداد بارش سنگین فراگیر، منطقه همگرایی قوی در سطح کشور شکل گرفته که منطبق بر منطقه واگرایی تراز میانی جو صعود دینامیکی هوا را موجب شده است. در این شرایط، مقادیر تاوایی نسبی و تاوایی مطلق منطبق بر بخش شرقی ناوه افزایش می یابد. مقادیر تاوایی پتانسیلی راسبی - ارتل ترازهای فشاری 500 و 50 هکتوپاسکالی و سطح هم آنتروپی 330 کلوین نیز به سبب عواملی چون افزایش گرادیان دمای پتانسیل، افزایش تاوایی مطلق، و همچنین زیادشدن پایداری ایستایی در سطوح فوقانی جو افزایش می یابد. این شرایط نشان می دهد که در رخداد بارش های سنگین این نواحی، علاوه بر تغییرات دینامیک سطوح میانی و زیرین وردسپهر، تغییرات دینامیک پوشن سپهری نیز نقش مهمی ایفا می کند.

هدف اصلی از این مطالعه تشخیص نقش دورپیوند QBO بر بارش های فصل زمستان در ایران است. بدین منظور، از داده های بارش صد ایستگاه هواشناسی در دوره آماری ۱۹۸۸-2017 استفاده شد و با اعمال چند روش آماری و توصیفی نقش QBO بر بارش های فصل زمستان بررسی شد. با انتقال خروجی ها به محیط سامانه اطلاعات جغرافیایی (GIS)، پهنه های مختلف اثرپذیر از QBO مشخص شد. نتایج یافته های پژوهش حاکی از آن است که ارتباط معکوس و معنی داری بین فازهای مثبت QBO در فصل پاییز و بارش های فصل زمستان در نواحی مرکزی و جنوبی ایران وجود دارد؛ به طوری که بیشترین ضرایب همبستگی بین 6 / 0- تا 86 / 0- در سواحل جنوبی خلیج فارس مشاهده شدنی است. نتیجه مهم دیگر این پژوهش آشکارسازی نقش فازهای فرین منفی بر کاهش بارش های فصل زمستان است. به طورکلی، به نظر می رسد فازهای ملایم QBO نقش مساعدی در ترسالی های اغلب مناطق کشور داشته و به هنگام رخداد فازهای منفی حدی غالباً زمستان های خشک در بیشتر نقاط کشور رخ داده است. همچنین، وقوع فرین های مثبت و به ویژه منفی نمایه QBO به ترتیب در فصول پاییز و زمستان یکی از علل خشک سالی های زمستانه در مناطق جنوبی و غربی ایران بوده است.

درختان میوه، به دلیل ساختار بیولوژیکی شان، به تغییرات آب و هوایی حساسیت بسیار زیادی دارند. مطالعه حاضر در دو دوره گذشته (2005-1985) و دوره آینده (2090-2020) بررسی شد. در دوره آینده از مدل های BCC-CSM1.1، MRI.CGCM3، GFDL-CM3، MIROC-ESM، و  GISS-E2-Rاز سری مدل های CMIP5 پایگاه داده MarksimGCM در خط سیر سناریوهای RCP8.5 و  RCP4.5استفاده شد. نتایج نشان داد مدل MRI.CGCM3 از وزن و توانایی بیشتری در شبیه سازی آینده نسبت به دیگر مدل ها برخوردار است. در مناطق کشت درخت انگور در ایران به طور متوسط دمای کمینه در خط سیرهای واداشتی RCP8.5 و RCP4.5 در دوره های 20۲۰- 20۵۵ و 20۵۶-20۹۰، به ترتیب 6 / 1 و 2 / 4 و 2 / 1 و 3 / 2 درجه سانتی گراد نسبت به دوره پایه افزایش خواهد یافت. با توجه به افزیش دمای هوا، زمان رخداد آستانه زیستی و مراحل فنولوژیکی درخت انگور در دوره آینده نسبت به دوره گذشته در زمان جلوتری تکمیل خواهد شد؛ به طوری که در الگوی واداشتی بدبینانه، زمان رخداد آستانه زیستی در آینده میانی و دور 8 تا 16 روز و زمان گُل دهی نیز 6 تا 16 روز، جلوتر رخ خواهد داد. بنابراین، یکی از اثرهای عمده تغییر اقلیم در قالب تغییر رخداد مرحله فنولوژیکی گُل دهی درختان میوه ظاهر خواهد شد.

برخلاف سنجنده های اپتیکی که تحت تأثیر عوامل محیطی مانند دود، مه، ابر، و میزان نور خورشید قرار می گیرند، سنجنده های راداری با روزنه مجازی در همه ساعات شبانه روز و همه نوع شرایط آب و هوایی توانایی اخذ داده را دارند. بنابراین، هدف از این تحقیق ارزیابی قابلیت باند های راداری برای استخراج خصوصیات بیوفزیکی سطح زمین است. در این مطالعه از داده های ماهواره ای لندست-8 و باندهای پلاریمتریک VV و VH سنتینل-1 استفاده شده است. ارتباط 18 شاخص طیفی استخراج شده از تصاویر اپتیکی با باندهای راداری در مناطق مختلف بررسی شده است. نتایج به دست آمده نشان داد که از باندهای راداری با توجه به ماهیت منطقه موردمطالعه خصوصیات متفاوتی می توان استخراج کرد؛ به طوری که در منطقه موردمطالعه اول با کاربری زمین بایر شاخص LST، در منطقه موردمطالعه دوم با کاربری زمین کشاورزی شاخص EVI، و در منطقه موردمطالعه سوم با کاربری پوشش جنگلی متراکم شاخص MNDWI به ترتیب دارای همبستگی 668 / 0، 756 / 0، و 803 / 0 با باندهای راداری است. بنابراین، با توجه به نتایج به دست آمده در مواقعی که امکان استفاده از داده های اپتیکی وجود ندارد می توان از باندهای راداری به عنوان جای گزین مناسبی برای استخراج خصوصیات بیوفیزیکی سطح زمین استفاده کرد.