پژوهش های جغرافیای طبیعی

ناهمواری شاهو توده ای کوهستانی و آهکی است که در حدفاصل استان های کردستان و کرمانشاه واقع شده است و از نظر ساختاری بخشی از زاگرس مرتفع محسوب می شود. ساختار آهکی این ناهمواری دارای شرایط مناسبی برای توسعه اشکال کارستی است . در تحول و توسعه کارست های منطقه، متغیرهای اصلی سنگ شناسی، زمین ساخت، شیب و اقلیم دخالت داشته اند که نحوه توزیع فروچاله ها با توجه به هر کدام از این متغیرها مورد بررسی قرار گرفته است . میزان تراکم سطحی فروچاله ها با استفاده از عکس های زمینی و پیمایشی میدانی در نقاط مختلفی از میدان های اصلی کارستی به صورت نمونه ای بررسی شده و 15 تا 20 فروچاله در کیلومترمربع برآورد گردیده است . با و جود اینکه در بخش های عمده ای از منطقه شرایط سنگ شناسی، زمین ساختی و شیب برای توسعه کارست فراهم است اما اثری از فروچاله های کارستی دیده نمی شود. حضور فروچاله های کارستی از ارتفاع مشخصی ( 1900 متر ) به بالا و بررسی آثار و شواهد یخچالی همچون سیرک ها، دره ها و مورن های یخچالی و همچنین پدیده های مجاور یخچالی شامل لایه های مختلف سولی فلکسیون در نقاط مختلف منطقه، نشان می دهد که در دوره های سرد پلئیستوسن از ارتفاع 1800 متر (مرز برف دائمی ) به بالا، شرایط برای توسعه انحلالی فروچاله های کارستی فراهم بوده است. در چنین شرایطی دولین های کارستی دارای نقش دوگانه سیرک دولین بوده اند و در ابعاد وسیع شکل گرفت ه اند. در شرایط اقلیمی کنونی، کارس تهای منطقه تحت تاثیر تخریب شدید مکانیکی قرار دارند.

برای شناسایی الگوهای روزانه گردش جوی تراز 500 هکتوپاسکال بر روی خاورمیانه و ایران در فصل زم ستان 1965 از مرکز - (دسامبر تا مارس )، داده های میانگین روزانه ارتفاع ژئوپتانسیل این تراز برای دوره 2000 و (PCA) تحلیل مؤلفه های اصلی S دریافت گردید و مورد استفاده قرار گرفت . به کمک آرایه NCEP/NCAR خوشه بندی چندهسته ای تمامی روزهای مورد مطالعه به 12 گروه طبق ه بندی شد و میانگین هر گروه به عنوان یک الگوی گردشی معرفی گردید . به طور کلی الگوهای گردشی به دست آمده را براساس جهت وزش بادهای غربی بر روی ایران می توان به سه دسته اصلی مداری، شمال غربی و جنوب غربی تقسیم کرد . در الگوهای مداری همیشه جهت جریان بادهای غربی بر روی ایران به صورت مداری و یا تقریباً مداری است، در حالی که در الگوهای جنوب غربی همواره یک ناوه در غرب ایران (از مدیترانه تا ایران) قرار دارد که جریا ن ها را به صورت نصف النهاری درمی آورد و آنها را با جهت جنوب غربی تا غربی به روی ایران روانه می کند. تفاوت د ر محل، عمق و گسترش این ناوه باعث تفاوت الگوهای جنوب غربی از یکدیگر و تفاوت در میزان تاثیرگذاری آنها بر آب و هوای ایران می شوند. بررسی ارتباط میان الگوهای گردش جوی و بارش در سطح کشور نشان داد که برخی از الگوها با ایجاد جریان جنوب غربی و ریزش هوای مرطوب و ن اپایدار بر روی ایران سهم زیادی در تولید بارش سالانه کشور دارند . در این گونه الگوها هر چه ناوه عمیق تر و به ایران نزدیک تر باشد، اثر آن بر اقلیم کشور بیشتر است و بارش بیشتری را در پهنه گسترده تری از ایران سبب می شود.

هوازدگی زمانی رخ می دهد که سنگ های سطحی زمین بر اثر فرایندهای فیزیکی، شیمیایی و یا بیولوژیکی شکسته می شوند و یا تغییر شکل می دهند. این عمل می تواند به وسیله باد، آب، اقلیم، عوامل گیاهی و جانوری صورت گیرد . این مطالعه براساس مدل های لویس پلتیر قرار دارد که در این مدل ها از دو متغیر متوسط دما و بارش سالانه استفاده شده است . پلتیر با استفاده از این دو متغیر هفت مدل را مشخص کرد که می توانند انواع مختلف پدیده های هوازدگی را توصیف کنند . از بین این مدل ها دو مدل مربوط به رژیم های هوازدگی و رژیم های مورفوژنتیکی در مورد شمال غرب ایران بررسی شد و رژیم های مربوط به هر ایستگاه از روی نمودارها ی مربوط تعیین گردید . به منظور مطالعه و پهنه بندی وضعیت هوازدگی و مناطق ژئومورفولوژیکی در منطقه شمال غرب کشور داده های اقلیمی شامل میانگین بارش و دمای سالانه، 28 ایستگاه سینوپتیک که دارای داده و طول دوره آماری مناسب بودند، از سایت ثبت گردید . در ادامه، بعد از بررسی GIS سازمان هواشناسی برگرفته شد و سپس در یک پایگاه داده در محیط روند دما و بارش در منطقه مورد مطالعه، رژیم های مربوط به هر ایستگاه از روی مدل های پلتیر تعیین شد و بعد از تولید شدند . Arc map دادن ارزش وزنی به آنها در پایگاه داده ثبت گردید و سپس نقش ههای مربوط در محیط نتایج حاصل نشان داد که از نه وضعیت مورفوژنتیکی موجود در مدل پلتیر، پنج وضعیت در شرایط اقلیمی منطقه اتفاق می افتد، به طوری که بیشتر بخش های شمال غرب کشور در منطقه نیمه خشک قرار می گیرند .

کشور ما به دلیل واقع شدن در همسایگی منابع رطوبتی فراوان دریای مدیترانه در غرب، خلیج فارس و دریای عمان مناطق رطوبتی یاد SST در جنوب، دریای خزر در شمال، دریای سیاه و اقیانوس هند تاثیرپذیری نسبتاً زیادی از شده دارد . لذا بررسی و مطالعه این تاثیرها بر مقدار بارش های کشور، نقش اساسی در شناخت نوس ان های بارش و پیش بینی مقادیر بارش آن دارد . از آنجا که خشکسالی و سیل خسارات زیادی به جوامع و بخش های مختلف اقتصادی در ایران وارد می کند، لذا پیش بینی بارش دارای نقش اساسی در مدیریت بهینه منابع آب و خاک، و نیز جایگزینی مدیریت ریسک به جای مدیریت بحران و توسع ه پایدار کشور است . در این پژوهش میزان تاثیر فصلی بر بارش های فصلی نیمه غربی ایران بررسی شده است . (Mediterranean SST) دمای سطح آب دریای مدیترانه ابتدا دوره های گرم و سرد و پایه (شرایط معمولی دمای سطح آب مدیترانه ) تعریف شد و سپس میانه آماری بارش و Rc/Rw ،Rb/Rc ،Rb/Rw محاسبه گردید و از مقادیر نسبت های Rb ،Rc ،Rw در هر دوره با عناوین به ترتیب به منظور ارزیابی میزان تاثیر این شرایط بر بارش استفاده شد . نتایج نشان داد زمانی که در فصل پاییز Rw/Rc سردتر از معمول باشد، بارش زمستانه منطقه مورد مطالعه افزایش می یابد ولی دمای گرم تر از معمول MedSST در فصل پاییز و بارش MedSST آن در فصل تابستان باعث افزایش بارش پاییزه می شود. همچنین بین نوسانات در فصل MedSST زمستانه ایستگاه های مورد مطالعه ، همبستگی معنی دار منفی وجود دارد، ولی بین نوسانات تابستان و بارش پاییزه ایستگاه های مورد مطالعه همبستگی معنی دار مشاهده نشد؛ اما تمایل نسبتاً مشخصی بین افزایش بارش پاییزه با دمای گرم مدیترانه ملاحظه می شود.

یاردانگ ها لندفرم های منحصر به فردی در مناطق خشک دنیا (و احتمالاً در زهره و کره مریخ) هستند که امروزه با پیشرفت فناوری دورسنجی و دسترسی به تصاویر ماهواره ای با دقت بسیار بالا، امکان استخراج اطلاعات از آنها فراهم آمده است. اطلاعات ماهواره ای موجود نشان می دهند که مگایاردانگ ها در آسیای مرکزی (چین)، بیابان لوت در ایران، شمال عربستان سعودی، بیابان نامیبیا، بیابان لیبی در مصر، صحرای مرکزی، بیابان های پرو و شیلی و آرژانتین وجود دارند. در سال 2003 وزارت ملی هوا و فضای امریکا داده های رادار SRTM با دقت 90 متر را برای تقریباً 80 درصد کره زمین ارائه کرد. آنالیز توپوگرافی به واحدهای همگن اراضی نقش بسیار مهمی در ارائه اطلاعات پایه برای برنامه ریزی ایفا می کند. در ژئومورفومتری ـ روش اندازه گیری کمی و کیفی توپوگرافی ـ پارامترهای مورفومتریک نظیر شیب، منحنی حداکثر، منحنی حداقل یا منحنی مقطع عرضی از مدل رقومی ارتفاعی استخراج می گردد. در این مقاله پهنه بندی یاردانگ های لوت از طریق آنالیز مورفومتریک و استخراج پارامترهای نمای اول (شیب) و نمنای دوم (مثل منحنی مقطع عرضی، منحنی حداکثر و حداقل) با کمک معادلات درجه دوم دومتغیری بر روی مدل رقومی ارتفاعی مستخرج از داده های رادار صورت گرفت. سپس این پارامترها به عنوان ورودی شبکه عصبی مصنوعی ـ الگوریتم شبکه خودسازمانده مورد استفاده قرار گرفتند و با بهره گیری از پتانسیل این الگوریتم یاردانگ های لوت به صورت نیمه اتوماتیک و با سرعت و دقت بالا پهنه بندی گردید. نتایج آنالیز مورفومتریک بیابان لوت نشان داد که لندفرم یاردانگ و راهروها 34 و 43 و اراضی مسطح با درجات شیب مختلف 23 درصد منطقه را شامل می شوند.

برای دستیابی به الگوهای فرارفت دمایی در سال های سرد، ابتدا براساس متوسط دمای سالانه کشور، پنج سال سرد مشخص گردید. سپس برای تعیین فرارفت های دمایی سه مؤلفه باد مداری، باد نصف النهاری و دمای هوا در تراز 1000 هکتوپاسکال، برای ساعت 12 GMT و در محدوده جغرافیایی 20 تا 50 درجه عرض شمالی و 35 تا 70 درجه طول شرقی، از پایگاه داده های اقلیمی استخراج گردید. فرارفت دمایی برای هر سال با استفاده از برنامه نویسی در محیط نرم افزار گرادس محاسبه گردید و در مرحله بعد تحلیل مؤلفه اصلی بر روی ماتریس داده های فرارفت دمایی انجام گرفت. این تحلیل نشان داد که با پانزده مؤلفه می توان بیش از 93 درصد تغییرات داده ها را تبیین کرد. سپس تحلیلی خوشه ای با روش ادغام وارد، بر روی ماتریس نمرات مؤلفه ها انجام گرفت و براساس مقادیر پانزده مؤلفه در 1827 روز، دوازده الگوی فرارفتی شناسایی گردید. برای هر الگوی فرارفتی یک روز نماینده مشخص شد که معرف فرارفت دمایی در زمان حاکمیت آن الگوست. با مشخص شدن روز نماینده، نقشه های فرارفت دمایی این روزها محاسبه و ترسیم گردید. تحلیل نقشه های روزهای نماینده الگوهای فرارفت دمایی نشان داد که در طی دوره مورد مطالعه، الگوهای فرارفت سرد، به مراتب غلبه بیشتری دارند و از این رو پایین بودن دما در سال های سرد ناشی از فراوانی فرارفت های سرد و یورش توده های هوای سرد و گسترش آن بر پهنه ایران زمین بوده است. فرارفت های دمایی در قالب دو گروه فرارفت های شرقی ناشی از گسترش فراباری سیبری و فرارفت های غربی در نتیجه استقرار بادهای غربی، کشور را در بر می گیرند. بررسی نقشه های روز های نماینده، نشان می دهد که فرارفت های شرقی سطحی اند و شدت بیشتری نیز دارند و در لایه های پایین جَو جابه جا می شوند. این در حالی است که فرارفت های غربی، ملایم ترند و در ترازهای میانی جَو نمود بیشتری دارند. بررسی بسامد فرارفت های دمایی در ماه های سال، نشان داد که الگوهای شماره 9 و 11 و 12 تابستانه اند و در 31 درصد موارد در دوره گرم حادث شده اند. از این رو می توان گفت که فرارفت های دمایی در دوره سرد سال بسامد بیشتری دارند.

کشور ایران دارای اقلیم خشک و نیمه خشک است که ریزش های کمِ جوی، رگبارهای شدید، وقوع جریان های سیلابی و تبخیر (تبخیر تعرق) زیاد از ویژگی های آن به شمار می آید. پژوهش حاضر سعی در ارزیابی و پهنه بندی تبخیر تعرق گیاه مرجع (ETo) و ارائه آن در قالب نقشه های پهنه بندی و هم تبخیر تعرق (مرجع) به عنوان ابزاری اساسی برای مدیریت آب دارد. در این بررسی با گروه بندی مناطق هم اقلیم براساس اقلیم نمای یونسکو از میانگین های درازمدت متغیرهای اقلیمی 91 ایستگاه هواشناسی و داده های لایسیمتر، برای تعیین روش مناسب تخمین ETo استفاده شد. تبخیر تعرق گیاه مرجع برمبنای اطلاعات اقلیمی هر یک از ایستگاه ها به کمک نرم افزار RefET به 13 روش محاسبه شد. روش های محاسباتی شامل هفت روش ترکیبی بر پایه روش پنمن، دو روش دمایی، سه روش تشعشعی ـ دمایی و یک روش تشعشعی بودند. مناسب ترین روش محاسباتی از بین 13 روش، در مقایسه با مقادیر تبخیر تعرق لایسیمتری در هر اقلیم انتخاب شد. انتخاب روش محاسباتی براساس آماره های ضریب تبیین (2R)، جذر میانگین مربعات خطا (RMSE) و میانگین خطای اریبی (MBE) صورت گرفت. مقادیر RMSE، MBE و 2R در 9 ایستگاه لایسیمتری به ترتیب 1/1 میلی متر در روز، 23/0- میلی متر در روز و 85/0 به دست آمد، که نشان دهنده دقت مناسب کار در گستره جغرافیایی کشور ایران است. در نهایت هر یک از روش های محاسباتی انتخاب شده، برای سایر ایستگاه های هم اقلیم فاقد مقادیر لایسیمتری مبنای برآورد ETo قرار گرفتند. نتایج نشان داد که روش های با پایه پنمن در اکثر مناطق ایران مناسب ترین روش برای برآورد ETo به شمار می آیند. در ترسیم نقشه هم تبخیر تعرق مرجع (ISOETo) و پهنه بندی آن براساس نقشه های توپوگرافی رقومی شده، اطلاعات جغرافیایی ایستگاه های هواشناسی و بهره گیری از نرم افزارهای GIS و Surfer براساس داده های تبخیر تعرق مرجع روزانه صورت گرفت. نتایج پهنه بندی به روش کریجینگ، نشان داد میزان ETo در 23 درصد از سطح ایران که در مناطق مرتفع شمال کشور قرار دارند، کمتر از 48/4 میلی متر در روز است؛ و در مقابل 77 درصد از سطح کشور در پهنه ETo بیش از این مقدار تا سقف 70/10 میلی متر در روز قرار دارد. به نظر می رسد که پراکنش مناسب زمانی و مکانی بارش های مناطق شمالی، رطوبت نسبتاً بالا و برودت هوا در کاستن از پتانسیل تبخیر تعرق این مناطق نقش اساسی دارد. در مجموع وجود بی نظمی و نوسانات زیاد در سری های زمانی بارندگی سالانه از عوامل اصلی کمبود منابع آب و به تبع آن افزایش تبخیر تعرق در مناطق خشک و نیمه خشک ایران است.

تغییر کاربری جنگل به اراضی کشاورزی، عموماً تاثیر جدی بر میزان ماده آلی و دیگر ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاک می گذارد. این پژوهش با هدف بررسی نقش تغییر کاربری جنگل بر برخی از خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک و در ادامه شناخت شماری از متغیرهای مؤثر خاک بر شاخص فرسایش پذیری در بخشی از حوضه آبخیز برنجستانک صورت گرفته است. بدین منظور سه کاربری جنگل، زراعت دیم (گندم) و باغ مورد بررسی قرار گرفت. نمونه های خاک از دو لایه سطحی 10-0 و 20-10 سانتی متر در قالب طرح بلوک کاملاً تصادفی برداشته و مقایسه شد. نتایج نشان از آن داشتند که میزان ماده آلی در اراضی زراعی و باغ، به ترتیب 24/44 و 45/45 درصد در لایه 10-0 سانتی متر، و 69/42 و 43 درصد در لایه 20-10 سانتی متر کمتر از اراضی جنگلی بوده است. حداکثر نیتروژن کل در لایه 10-0 سانتی متر در کاربری جنگل به میزان 303/0 درصد و حداقل آن در لایه 20-10 سانتی متر در اراضی باغ به میزان 190/0 درصد مشاهده شد که کاهشی معادل با 32/37 درصد را نشان می دهد. وزن مخصوص ظاهری و اسیدیته خاک طی تغییر کاربری جنگل افزایش یافت. این در حالی است که تغییر کاربری جنگل به اراضی زراعی و باغ تاثیر مشخص و معنی داری بر درصد ذرات رس و سیلت نداشت و تنها در لایه 10-0 سانتی متر تفاوت معنی داری از لحاظ درصد ذرات شن مشاهده شد. نتایج نشان داد که فرسایش پذیری خاک به دلیل کاهش پوشش گیاهی پایا، ماده آلی خاک، تخریب ساختمان خاک و پایداری خاکدانه ها طی تغییر کاربری جنگل، افزایشی حدود دو برابر داشته است. همچنین متغیرهای رس، ماده آلی و نیتروژن کل دارای همبستگی معنی دار منفی؛ و در مقابل، درصد سیلت و شن ریز نیز دارای ارتباط معنی دار مثبت با میزان فرسایش پذیری اند.

شناسایی مناطق دارای پتانسیل خطر زمین لرزه همواره از دغدغه های اصلی رشته های مرتبط با علوم زمین بوده است و محققان مختلف با نگرش های گوناگون آن را مورد مطالعه قرار داده اند. دانش تکتونیک ژئومورفولوژی نیز با روش شناسی خاص خود به مطالعه این پدیده محیطی پرداخته است. از این رهگذر تعبیر و تفسیر شواهد بر جای مانده از لرزه ها و حرکات تکتونیکی جدید بر چشم اندازها اصول موضوعه این دانش نوپاست. شاخص های تکتونیک فعال از ابزارهای کارآمد برای شناسایی وضعیت تکتونیکی و ارزیابی احتمالی مناطق لرزه خیز به شمار می آید. شاخص هایی چون سینوس جبهه کوهستان، شاخص های دره ای چون شاخص نسبت V شکل دره ها، شاخص پهنا به عمق دره ها، گرادیان طولی رودخانه، شاخص های حوضه ای چون شاخص تقارن حوضه زهکش، شاخص نسبت V شکل و شاخص انتگرال هیپسومتری، از این دست اند. از سویی هم ابرگسل زاگرس در زمره گسل های فعال و اصلی کشورمان است که همواره منشا لرزه های بسیاری در حاشیه خود بوده است و مرز دو زون ساختاری سنندج ـ سیرجان و زاگرس مرتفع است. در این پژوهش حوضه فارسان، که شامل دو زون سنندج ـ سیرجان و زاگرس مرتفع است، به وسیله شش شاخص متفاوت در محیط سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) و از مدل رقومی ارتفاعی (DEM) با دقت 10 متر مورد آزمایش قرار گرفته و نرخ تکتونیک فعال آن سنجیده شده است. سپس نتایج به دست آمده، با بررسی میدانی مقایسه گردیده اند. نتایج شاخص های متفاوت تبدیل به شاخص IAT شده اند و نقشه پهنه بندی تکتونیکی حوضه فارسان در چهار کلاس بسیار فعال، فعال، نیمه فعال و غیرفعال ترسیم گردیده است. نتیجه به دست آمده این است که در این حوضه گسلی فرعی منشعب از گسل اصلی زاگرس در طول حدود 8350 متر دارای فعالیت تکتونیکی در حد بسیار فعال است. همچنین بخش های زیادی از حاشیه این گسل دارای تکتونیک متوسط است. دو شهر باباحیدر و فارسان در حاشیه گسل های فعال واقع شده اند.