خلیج گرگان

بررسی کیفیت آبهای ساحلی از نظر زیست محیطی و کاربردی، اهمیت ویژه‌ای دارد. مطالعه کیفیت آب در روشهای سنتی، کاری زمان‌بر و پرهزینه است و منجر به تولید اطلاعات نقطه‌‌ای می‌شود. سنجش از دور می‌تواند با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای، نقش مهمی در این مطالعات ایفا کند. هدف از این مطالعه، بررسی کارایی تصاویر سنجنده LISS-III ماهواره IRS در برآورد Secchi depth در خلیج گرگان است. به همین منظور، همزمان با گذر ماهواره، 42 نمونه از منطقه به روش سیستماتیک ـ تصادفی گرفته شد، سپس یک مدل تجربی آماری ـ ریاضی بین داده‌های جمع‌آوری شده در عملیات میدانی و داده‌های پردازش شده تصاویر سنجنده LISS-III برازش شد. تجزیه و تحلیل آماری نتایج، بیانگر وجود تفاوت معنی‌دار بین میانگین پارامترها در سطح 99 درصد است که نشان‌دهنده ارتباط قوی بین مقدار Secchi depth و رادیانس رسیده به سنجنده ( ) می‌باشد. لذا مدل برازش یافته را می‌توان برای برآورد Secchi depth در منطقه مورد مطالعه استفاده نمود و روش مورد استفاده کارایی زیادی برای برآورد رسوب دارد.

سطح دریای خزر قبل از 1929 و از سال 1850تقریبا"" در ارتفاع 25- و 26- و از سال 1929 تا سال 1977 سطح دریای خزر از حدود 5/25- به 29- متر کاهش یافته و زمینهای بسیاری از سیطره آب خارج شدند و همه فعالیتهای کناره ساحلی مرتبط با آب دریا بویژه بنادر دچار اخلال گردید. اما به طور ناگهانی از سال 1977 تا سال 1995 دوباره سطح آن سیر صعودی داشته و تقریباٌ به 5/26 – رسید در نتیجه قسمتهای اعظمی که از آب خارج شده بود مجددا"" دچار آب گرفتگی شد . افزایش تراز آب نفوذ و سیطره آبهای تقریباً شور در مناطق کشاورزی، پیشروی به سمت تاسیسات صنعتی، شهری و روستایی آسیب های بی شماری را به ویژه در بخشهای کم شیب تحمیل نموده است. بدلیل مرفولوژی ناهمگون مناطق ساحلی تاثیر نوسانات دریای خزر در خطوط ساحلی ایران یکسان نیست. در حالیکه سواحل بخش میانی با شیب تقریبا"" زیاد به خط ساحلی منتهی می شوند سواحل بخش شمال شرقی ایران با شیب بسیار ملایم به خط ساحلی می رسند. سواحل جنوب شرقی دریای خزر به دلیل شرایط ویژه ساحلی و مورفولژیکی یکی از مناطق مهم برای بازسازی تراز دریای خزر محسوب می گردد. هدف از این تحقیق بررسی تغییرات تراز آب با استفاده از تصاویر ماهواره، نقشه های تاریخی و مشاهده میدانی بر روی سواحل جنوب شرقی دریای خزر در آخرین چرخه دریای خزر بین سالهای 1929 و 1995 می باشد. نتایج بدست آمده نشان می دهد مورفولوژی ساحلی در شمال شرقی ایران تحت تاثیر تغییرات تراز آب به کلی تغییر می کند.

دینامیک و تحول پذیری سواحل هر چند پدیده شناخته شده ای است، اما فرکانس و شدت این تغییر و تحول در زمان الگوهای متفاوتی را معرفی می کند که فرایندهای مختلفی را پیامد دارد. این تحول پذیری برای سواحل واجد پسکرانه حساس مانند سواحل جنوبی دریای خزر پدیدآورنده پیامدهای خاص در ابعاد انسانی- اقتصادی و زیست محیطی است که درک و شناخت آن می تواند ابزاری کارآمد برای مدیریت مسأله فراهم آورد. انباشتگی جمعیت و پرارزش بودن کارکردهای اقتصادی و زیست محیطی در عرصه های خشکی و کرانه آبی ساحل در جنوب دریایی خزر و به خصوص بخش شرقی حساسیت و شکنندگی ویژه ای نسبت به مسأله تغییرات تراز آبی و تغییر خط ساحل فراهم می آورد. این تحقیق با درک این حساسیت مسأله تعیین تغییرات تراز آبی و خط ساحلی را در نیم قرن گذشته هدف داشته است. بدین منظور سری داده های چند سنجنده ای و چندزمانه ای سنجش از دوری برای تعیین و استخراج تغییرات خط ساحل ناشی از تغییر در تراز آبی تهیه و پس از انجام مراحل تصحیح و هم مرجع سازی، خطوط ساحلی در مقاطع مختلف زمانی استخراج و تحلیل شد. بررسی و مقایسه نقشه های برداری خروجی مؤید تغییرپذیری پرفرکانس تراز آبی و به طبع آن تغییر مکانی خط ساحل در بازه های زمانی کوتاه است. به طوری که هر چند تراز آبی یک دوره 30 ساله به نسبت ثابت و یا با تغییرپذیری حداقلی از سال 1955 تا 1985 را در برداشته، اما از این سال تا اوایل دهه 90 رشد شتابندی در افزایش تراز آبی و مالا تغییر خط ساحلی مشاهده شده، به طوری که پشروی آب دریا و تهدید مستحدثات ساحلی بزرگ ترین بحران محیطی و مالا اقتصادی را برای این نواحی فراهم آورده است. مبتنی بر یافته های تحقیق از سال های آغازین قرن جاری میلادی (2001) تراز آبی روند کاهشی برخوردار بوده که تا سال 2011 این روند با شیب ملایم امتداد داشته و با روندی کند و بطئی عرصه های تصرف شده خشکی در دهه گذشته را آزاد کرده است. تحقیق روشن ساخت که از سال 2011 روند کاهش تراز آبی و پسروی کرانه ساحلی در اراضی کم عمق خلیج گرگان و سواحل گمیشان سرعت یافته و در نیمه دوم سال 2014 با کاهش بیش از 80 سانتی متری به حداکثر می رسد. با حدوث این مسأله خط ساحلی به روشنی جابه جای شده و بخش های زیادی از عرصه آبی به خشکی تبدیل می شود. محاسبات حاصل از یافته تحقیق مؤید پرحجم بودن تعییرات در بخش غربی خلیج گرگان و نوار شمالی- جنوبی سواحل شرقی است. به طوری که بخش قابل ملاحظه ای از مساحت آبی خلیج گرگان به عرصه های خشکی و یا سطوح مردابی تبدیل کرده است.

گرمایش زمین و افزایش سطح تراز آب اقیانوس ها تهدید جدی برای محیط زیست تالاب های ساحلی می باشد.  عکس العمل محیط زیستی بزرگترین دریاچه کره زمین در مقابل عوامل اقلیمی طی هفتاد سال اخیر به گونه ای رقم خورده است که کاهش سطح تراز آب دریای خزر موجب خشک شدن سطح وسیعی از تالاب های ساحلی شده است.  هدف اصلی این پژوهش، ارزیابی تغییرات بوم شناختی زیستگاه های ساحلی مهم خلیج گرگان طی سال های 1995 تا 2019 میلادی می باشد.  با آنالیز تصاویر ماهواره ای لندست و پردازش نتایج داده ها در محیط سامانه اطلاعات جغرافیایی نرخ تغییرات خطوط ساحلی، وضعیت عمق بستر، تبدیل پوشش زمین و تغییر زیستگاه های ساحلی خلیج گرگان محاسبه و طبقه بندی گردید و نتایج به دست آمده با شواهد میدانی صحت سنجی شد.  نتایج مطالعات نشان داد که با کاهش  150 سانتی متری سطح تراز آب دریای خزر طی سال های 1995  تا 2019  میلادی، وسعت خلیج گرگان به میزان  176 کیلومتر مربع کاهش یافته است.  نقشه عمق نسبی حاصل از مطالعات شبیه سازی در سنجش از دور نشان می دهد که عمق بستر خلیج در راستای شرق به غرب به شدت کاهش یافته است.  مهم ترین عوارض زمین و زیستگاه های ساحلی خلیج گرگان و درصد فراوانی پوشش آن ها در سال  2019  میلادی شامل خاکریز ساحلی (2 %) مارش شور (7 %)، مارش لب شور (14 %)، تالاب کم عمق (15 %)، پهنه های گلی (7 %)، پوشش گیاهی جنگلی (10 %) و آبگیر خلیج گرگان و تالاب میانکاله  0.45 %) بود.  همچنین مساحت زیستگاه های تالابی، پوشش گیاهی جنگلی و خاکریز ماسه ای با افت سطح تراز آب دریای خزر دچار کاهش شده بود در عوض به وسعت زیستگاه های مارش لب شور، شور، پهنه های گلی و پیت زارها افزوده شده بود.  این موضوع به خوبی جایگزینی بوم سازگان های خشک زی و نیمه آبزی را در قلمرو بوم سازگان آبزی تأیید می کند که نوسانات سطح تراز آب دریای خزر تأثیر مستقیم بر روی تغییرات محیط زیستی تالاب های ساحلی داشته است. 

امروزه صنعت گردشگری به عنوان یکی از گسترده ترین صنعت های دنیا به شمار می رود و برای میزبان و گردشگر فوایدی دارد بعنوان مثال میزبان می تواند از فواید اقتصادی و فرهنگی-اجتماعی و... بهره ببرد.رشد این صنعت پرسود به طرز قابل توجهی رو به رشد است و سرمایه زیادی در این صنعت در گردش است همچنین امروزه به عنوان اقتصاد اول یا بخش قابل توجهی از منبع درآمد برخی کشورها گردشگری است.کشور عزیزمان ایران نیز ظرفیت های گردشگری زیادی را داراست که نیازمند مدیریت شایسته است یکی از این شهرها،شهر بندرترکمن است که موضوع ما نیز تاثیر گردشگری بر این شهر می باشد و علاوه بر جنبه توریستی بودن و اقتصادی اش بر بخش کشاورزی نیز تاثیر دارد همچنین از جهت بندری بودن آن میتوان به بخش تجارت هم در حد توان بندر توجه کرد.روش نیز کتابخانه ای است یافته های تحقیق نشان می دهد که عامل اقتصادی بیشتر از سایر عوامل تاثیر پذیری دارد و در درجات بعد عوامل فرهنگی-اجتماعی ،فیزیکی-زیست محیطی،فیزیکی زیرساخت قرار دارند.

خلیج گرگان، یکی از مهم ترین تالاب های شمالی ایران است که تغییرات سطح آب آن پیامدهای زیست محیطی متعددی برای مناطق اطراف دارد. مطالعه حاضر به بررسی تطبیقی تغییرات سطح آب خلیج گرگان با استفاده از شاخص های طیفی آب می پردازد. مطالعات گذشته، تغییرات سطح آب خلیج گرگان را قابل توجه نشان می دهند. این تغییرات باعث خسارات زیادی از نظر اکولوژیکی و اقتصادی شده است که نیاز مبرم به راهبردهای موثر در مدیریت را برجسته می سازد. در این پژوهش با استفاده از بررسی تطبیقی بین شاخص های طیفی سطح آب(NDWI، MNDWI، AWEI و NDPI) با کمک تصاویر لندست 5 و 8 برای پایش تغییرات سطح آب خلیج گرگان استفاده شده است. یافته های این پژوهش  نشان می دهند که شاخص MNDWI با میانگین RMSE 66/21، دقیق ترین روش برای استخراج سطح آب از تصاویر لندست است. درخروجی شاخصMNDWI مساحت سطح آب استخراج شده برای سال های (1990، 2000، 2010 و 2020) افزایش2384 هکتاری بین 1990 تا 2000، کاهش1488 هکتاری بین 2000 تا 2010 و کاهش 11080 هکتاری بین 2010 تا 2020 مشاهده می شود. کاهش نگران کننده 11080 هکتاری سطح آب بین سال های 2010 تا 2020، بر ضرورت تلاش های بیشتر برای پایش و مدیریت سطح آّب خلیج گرگان تأکید می کند. این مطالعه بر پتانسیل تصاویر ماهواره ای و شاخص های طیفی آب، به ویژه شاخص MNDWI، به عنوان ابزارهای ارزشمند برای پایش و مدیریت مؤثر سطح آب در خلیج گرگان تأکید می کند .نهایتا، نتایج این پژوهش می تواند به عنوان یک راهنمای علمی برای مدیرت و برنامه ریزی تغییرات مساحت سطح آب خلیج گرگان مورد استفاده قرار گیرد.

با توجه به تغییرات به وجود آمده در شرایط کیفی آب در خلیج گرگان به ویژه در دهه اخیر، هدف از انجام این مطالعه بررسی کاربرد تصاویر ماهواره ای سنتینل-2 و لندست 8 و مقایسه کارایی آن ها در برآورد کلروفیل آ در این منطقه می باشد. بدین منظور، ابتدا تصاویر ماهواره ای خلیج گرگان از ماهواره های سنتینل-2 و لندست-8 از فروردین 1400 تا 29 مرداد 1401 تهیه و آماده سازی 29 تصویر شامل تصحیح اتمسفری، جداسازی پهنه آبی، پردازش تصاویر انجام شد. سپس نقشه های غلظت کلروفیل آ بر اساس واحد میلی گرم بر مترمکعب با استفاده از مدل های NDCI،D05،M09 و T07 در نرم افزار ENVI به دست آمد و با داده های میدانی در ایستگاه های بندر ترکمن، نوکنده و بندرگز مقایسه شدند. نتایج نشان داد که مدل NDCI و M09 در برآورد غلظت کلروفیل آ همبستگی خوبی با داده های میدانی داشتند. بر اساس تحلیل تصاویر ماهواره سنتینل-2 در مقایسه میان مدل ها، بالاترین میزان ضریب همبستگی (R) با داده های میدانی در مدل NDCI، برابر با 633/0 بود که کمترین خطای میانگین ریشه مربعات (8/8 میلی گرم بر مترمکعب) را داشتند. بر اساس تحلیل تصاویر ماهواره لندست-8 در مقایسه میان مدل ها، بالاترین ضریب همبستگی (R) با داده های میدانی در مدل M09 و برابر با 743/0 به دست آمد که کمترین خطای میانگین ریشه مربعات را به میزان 33/2 میلی گرم بر مترمکعب را داشت. نتایج تحقیق حاضر نشان می دهد که بر اساس تصاویر ماهواره سنتینل-2، مدل NDCI و بر اساس تصاویر ماهواره لندست، مدل M09 جهت تخمین کلروفیل آ در خلیج گرگان کارایی قابل قبولی دارند.

دریای خزر بزرگ ترین دریاچه بسته جهان، در سال های اخیر با نوسانات شدیدی در سطح آب مواجه شده است که عمدتاً به دلیل تغییرات اقلیمی و بهره برداری بی رویه از منابع آبی است. این تغییرات به کاهش سطح آب و پسروی چشمگیر خط ساحلی، به ویژه در سواحل جنوب شرقی و گسترش مناطق خشک منجر شده است. این پژوهش روند خشکی زایی و احتمال شکل گیری کانون های گرد و غبار در این منطقه را بین سال های 1995 تا 2022 تحلیل می کند. برای این منظور، داده های ماهواره ای لندست و شاخص های پوشش گیاهی (NDVI) و پوشش آبی (NDWI)  استفاده شد. تحلیل های آماری نشان می دهند که سطح آب دریای خزر از سال 1995 به طور مداوم کاهش یافته و به ویژه بین سال های 2020 تا 2022 به پایین ترین سطح خود در دوره 185ساله ثبت ابزاری تراز دریا رسیده است. نتایج نشان می دهد که این کاهش سطح آب باعث تغییرات عمده در پوشش گیاهی منطقه شده است. در مناطقی مانند خلیج گرگان، پیشروی پوشش گیاهی مانع از تشکیل کانون های گرد و غبار شده است، درحالی که در تالاب گمیشان به دلیل کمبود پوشش گیاهی، احتمال ایجاد کانون های ریزگرد بیشتر است. تحلیل ها همچنین نشان می دهد که از سال 2011 روند خشکی زایی تسریع یافته و پوشش گیاهی به ویژه در مناطق علفی و بوته ای افزایش درخور توجهی داشته است. به طورکلی، نتایج حاکی ازآن است که درصورت ادامه روند کاهش تراز آب دریای خزر، خشکی زایی در مناطق ساحلی افزایش خواهد یافت و مناطق بیشتری از تالاب گمیشان با خطر تبدیل شدن به کانون های ریزگرد روبه رو خواهند شد.

خلیج گرگان و تالاب میانکاله از مهم ترین پهنه های آبی ایران، نیازمند نظارت مستمر و پایش تغییرات مساحت آبی هستند. با توجه به چالش های موجود در تهیه نقشه پهنه آبی از تصاویر ماهواره ای نوری (ابر و سایه) و عدم وجود رویکرد آستانه گذاری قابل اطمینان برای استخراج زمانی- مکانی پهنه آبی، مطالعه حاضر عملکرد شاخص های طیفی NWI ، EWI ، MNDWI  و WRI مستخرج از تصاویر ماهواره ای سنتینل-2 در بازه زمانی ۲۰۱۸ تا ۲۰۲۴ را به تفکیک فصول مختلف مورد بررسی قرار داده است. هدف اصلی تحقیق حاضر، به کارگیری ابتکاری الگوریتم آتسو لبه به منظور پایش دقیق تغییرات مساحت پهنه های آبی و مقایسه عملکرد آن با شاخص های طیفی مختلف است. بنابراین، مشارکت تحقیق حاضر، به کارگیری الگوریتم آتسو لبه و تهیه نقشه پهنه آبی به صورت سری زمانی در مقیاس فصلی است. نتایج ارزیابی کمی صحت استخراج پهنه های آبی با استفاده از شاخص های طیفی نشان داد که شاخص طیفی WRI با صحت کلی 99 درصد و ضریب کاپای 0.99 بیش ترین صحت و شاخص MNDWI با صحت کلی 98 درصد و ضریب کاپای 0.96 کم ترین صحت را در حالت استفاده از آستانه بهینه ثبت کرده اند. همچنین، در شرایط اعمال حدود آستانه پیش فرض، شاخص های طیفی WRI و NWI به ترتیب با صحت های کلی 94 درصد و 86 درصد و ضرایب کاپای 0.88 و 0.65، بیش ترین و کم ترین صحت ها را ثبت کرده اند. با توجه به نتایج کسب شده، میانگین سالانه مساحت آبی محدوده خلیج گرگان و تالاب میانکاله در محدوده زمانی مطالعاتی به ترتیب برابر با 399.73، 381.52، 374.18، 357.99، 311.63 و293.60 کیلومترمربع بوده است. لذا، تغییرات سالانه در این مدت به ترتیب معادل 4.55-%، 1.92-%، 4.32-%، 12.94-% و 5.78-% ثبت شده است. براساس تحلیل مساحت پهنه آبی از سال ۲۰۱۸ تا ۲۰۲۴ ، یک الگوی نزولی در این منطقه حاکم بوده و میزان کاهش در سال 2022 شدیدتر از سال های دیگر به ویژه در تالاب میانکاله برآورد شده است.