پژوهش های جغرافیای طبیعی

حوضة کارستی رودخانة الوند در غرب استان کرمانشاه به علت فراهم بودن شرایط مساعد کارست زایی، دارای آبخوان های کارستی متعددی است. این آبخوان ها نقش حیاتی در استمرار و شکل گیری مدنیت در منطقه داشته، منبع اصلی تأمین آب جوامع انسانی است. هدف از این پژوهش ارزیابی و تعیین درجة توسعة کارست آبخوان های کارستی حوضة الوند استفاده از طریق تجزیه و تحلیل منحنی فرود هیدروگراف چشمه های کارستی است. در این پژوهش، پس از تعیین محدودة آبخوان ها، ویژگی های ژئومورفولوژی کارست سطحی و زمین شناسی آنها بررسی شد و در ادامه منحنی فرود هیدروگراف پنج چشمه ارزیابی و درجة توسعة کارست آبخوان ها تعیین شد. نتایج حاکی از آن است که آبخوان های ریجاب و ماراب با درجة توسعة کارست 5/5، توسعه یافته ترین آبخوان های حوضه اند و دارای دو زیررژیم خطی و یک زیررژیم آشفته اند. آبخوان های گلین، گلودره و سرابگرم دارای درجة توسعة کارست 7/3، 7/3 و 7/2 هستند و دو زیررژیم خطی دارند. درجة توسعة کارست و ویژگی های هیدرودینامیکی آبخوان ها تحت تأثیر تفاوت های محلی در عوامل مؤثر بر توسعة کارست و ژئومورفولوژی کارست متفاوت است. سه عامل ژئوموفولوژی کارست سطحی، فیزیوگرافی حوضه های تغذیه کنندة آبخوان ها و ارتفاع، به ترتیب بیشترین اثر را بر ویژگی های هیدرودینامیکی و درجة توسعة کارست آبخوان های حوضة الوند دارند.

هدف این پژوهش به دست دادن رابطه ای ساده و صحیح برای محاسبة بارش سنگین است که در همة مناطق ایران، حتی مکان های با فقر داده ای کاربرد داشته باشد. به دلیل دشواری دسترسی به آمارهای روزانه، این روش متکی بر شاخص های ماهانه است. برای تعیین بارش های سنگین از آمار روزانة بارش پنجاه سال اخیر (1961 تا 2011) چهل ایستگاه سینوپتیکی استفاده شد. مقدار بارش سنگین با استفاده از داده های روزانه، ماهانه و سالانه محاسبه و با یکدیگر مقایسه شد. از داده های سالانه برای تعیین شاخص بارش سنگین ایران و از بارشی که احتمال وقوع آن، میان بارش های ثبت شده پنج درصد بود، به مثابة معیار اولیه استفاده شد. با استفاده از روش خوشه بندی، مؤلفه های مؤثر بر بارش سنگین ایران شناسایی شد. در تحلیل عاملی از یازده مؤلفة بارشی، دو مؤلفة میانگین مجموع بارش سالانه و تعداد روزهای بارشی یک میلی متر، درمجموع 86 درصد اثر را پوشش می دهد. رابطة نهایی از نسبت میانگین مجموع بارش سالانه به میانگین تعداد روزهای بارشی یک میلی متر و بیشتر همراه یک ضریب عددی تشکیل شد. برای تعیین ضریب عددی، ایران به هفت گروه تقسیم شد و برای هر گروه، ضریب جداگانه به دست آمد. بارش سنگین محاسبه شده با معیار اولیه همبستگی زیادی (997/0) نشان داد. درنهایت، نقشة پهنه بندی ضریب عددی و بارش سنگین برای محاسبة مقدار بارش سنگین هر نقطة ایران با نرم افزار GISرسم شد.

قطعه بندی مؤثرترین روش برای شناسایی شکل های ژئومورفولوژیکی است که علاوه بر طبقه بندی، خاصیت اکتشافی لندفرم ها را نیز در متن تصویر داراست. در این پژوهش، پس از معرفی انواع روش های قطعه بندی، مخروط افکنة روی تصاویر ماهوارة ژئو- آی و استر استخراج شده است. آن گاه بهترین روش های قطعه بندی در شناسایی مخروط افکنه های حوضة یزد با روش تفسیر بصری معرفی شده است. به منظور تفسیر بصری از تصویر استرِ قطعه بندی شده و انتخاب بهترین روش های قطعه بندی قابل استفاده در ژئومورفولوژی، از نقشة ژئومورفولوژی ژئورفرنس شده و نیز تصویر ژئو- آی بهره گرفته شد. براساس نتایج، از میان انواع الگوریتم های قطعه بندی، دو الگوریتم برای شناسایی و جداسازی مخروط افکنه ها مناسب است: الف) الگوریتم چندمقیاسه در شناسایی مرز هندسی مخروط افکنه ها در تصویر استر؛ ب) قطعه بندی به روش اختلاف کنتراست بر روی تصویر ژئو-آی در شناسایی جزئیات موجود بر سطح مخروط افکنه مانند سایة حاصل از فرسایش خندقی، راه های احداث شده و خشک رودها موفق بوده است. سرانجام به منظور بررسی آزمون پذیری روش های برگزیده، از مخروط افکنه های مشابه در دیگر مناطق مرکزی استان یزد استفاده شد که نتایج مشابه آن قابلیت سازگاری روش های مذکور را در دیگر نقاط نیز به اثبات می رساند.

این پژوهش به منظور تعیین روش برتر پس پردازش آماری بر بارش حاصل از اجرای الگوی RegCM4 در شمال غرب انجام گرفت. داده های مورد نیاز اجرای الگوی RegCM4 شامل داده های بازتحلیل وضع جوی (NNRP1)، داده های دمای سطح دریا (SST) و داده های سطح زمین (SURFACE) از مرکز ICTP دریافت شد. به منظور اجرای این الگو، آزمون تعیین طرحوارة همرفت و جداسازی افقی مناسب انجام گرفت که با استناد به آن، طرحوارة Kuo به نسبت دو طرحوارة Grell و Emanuel خطای کمتری را در اجرای الگو سازی بارش منطقه داشت. جداسازی افقی نیز سی کیلومتر انتخاب شد. پس از اجرای الگو، برونداد بارش با استفاده از روش های شبکة پرسپترون چندلایه (MLP) و میانگین متحرک (MA) پس پردازش شد. براساس نتایج، اعمال پس پردازش روی داده های بارش خام سالانة الگو، موجب کاهش میانگین اریبی خطای داده های به دست آمده و رسیدن به رقم 9/8 میلی متر شد؛ در حالی که این آماره برای برونداد خام سالانة الگو 3/124 میلی متر بود. در مقیاس های زمانی فصلی و ماهانه نیز میانگین اریبی خطای بارش شبیه سازی به ترتیب برابر 1/31 و 4/10 میلی متر بود که پس از اعمال پس پردازش به روش های یادشده، این آماره به ترتیب به 3/0- و صفر میلی متر رسیده است. روش برتر پس پردازش نیز در تمام مقاطع زمانی، MA بوده است.

پژوهش پیش رو به منظور شناسایی الگوهای سینوپتیک سطح زمین و ارتفاع ژئوپتانسیل تراز پانصد هکتوپاسکال رخداد توفان تندری در دشت اردبیل طی بازة بیست ساله (1992-2012) به انجام رسیده است. در این پژوهش، از داده های فشار سطح زمین، ارتفاع ژئوپتانسیل تراز پانصد هکتوپاسکال و روش خوشه بندی سلسله مراتبی وارد با فاصلة اقلیدسی استفاده شده است. نتایج خوشه بندی، چهار الگو در سطح زمین و چهار الگو در تراز پانصد هکتوپاسکال را به دست داد. الگوهای سطح زمین شامل ۱. شکل گیری کم فشارهایی بر روی هندوستان و سیبری و پرفشارهایی بر روی اروپای شمالی و غرب چین؛ ۲. شکل گیری کم فشارهایی بر روی درة گنگ، خلیج فارس و شمال اروپا و پرفشارهایی بر روی سیبری و غرب چین؛ ۳. شکل گیری کم فشارهایی بر روی هند و خلیج فارس و پرفشارهایی بر روی سیبری و غرب چین؛ ۴. شکل گیری پرفشار در آسیای مرکزی و رخداد جبهه در شمال غرب کشور است. الگوهای ارتفاع ژئوپتانسیل تراز پانصد هکتوپاسکال شامل الگوهای 1. شکل گیری ناوه بر روی شرق مدیترانه و قرارگیری اردبیل در شرق ناوه؛ 2. شکل گیری بلوکینگ امگایی شکل بر روی شمال خزر و قرارگیری اردبیل در جنوب غرب آن؛ 3. رخداد بلوکینگ بریدة کم فشار بر روی مرکز و شرق ترکیه و قرارگیری اردبیل در شرق ناوة ایجاد شده از آن؛ ۴. رخداد بلوکینگ دوقطبی در اروپای مرکزی و قرارگیری منطقة بررسی شده در شرق ناوه است.

مقالة پیش رو در جست وجوی الگوهای مکانی روندهای مقدار بارش دورة سرد سال برای ایران طی سال های 1950 تا 2009 است. به این منظور، از داده های ماهانة بازسازی شدة مرکز اقلیم شناسی بارش جهانی با جداسازی مکانی 5/0Í 5/0درجه در ایران (از 44 تا 5/63 درجة طول شرقی و 25 تا 40 درجة عرض شمالی) استفاده شد. ارزیابی داده های شبکه ای با استفاده از 190 ایستگاه کشور با بهره گیری از روش رگرسیون وزن دار جغرافیایی مبین 76/0 =R2 بود. تحلیل اکتشافی زمین آمار با استفاده از روش های خودهمبستگی فضایی عمومی و محلی صورت گرفت. نتایج خودهمبستگی فضایی عمومی نشان داد که داده های بارش کشور در تمام ماه ها، دارای خودهمبستگی فضایی مثبت معنی داری (الگوهای خوشه ای) است. آزمون خودهمبستگی فضایی محلی نشان داد که هر ماه، اقلیم بارشی خود را دارد. تحلیل روند مقادیر موران عمومی با استفاده از آزمون ناپارامتریک تاو کندال نشان داد که تغییرات الگوهای مکانی بارشی در هیچ یک از ماه ها، روندهای کاهشی و افزایشی چندان معناداری ندارند. مقایسة زمان رویداد مقادیر شاخص موران عمومی پایین با زمان خشکسالی ها بیان کنندة ارتباط تنگاتنگی بین تغییرات مقادیر شاخص موران تضعیف شده و وقوع خشکسالی های فراگیر ایران است. پیشنهاد می شود شواهد کم آبی های کشور در توزیع زمانی- مکانی دیگر متغیرهای اقلیمی همچون دما و تبخیر جست وجو شود.

به منظور بررسی اثر تغییر کاربری اراضی از جنگل هیرکانی به اراضی کشاورزی دیم (کلزا) و آبی (شالیزار) بر برخی ویژگی های شیمیایی خاک در منطقة زرین آباد ساری، از هر کاربری در چهار تکرار از دو عمق 0-20 و20-50 سانتی متر نمونه برداری شد. براساس نتایج، تغییر کاربری اراضی جنگل به شالیزار سبب افزایش مقدار واکنش خاک از 43/6 به 52/7 شد؛ اما تبدیل آن به کشت دیم (کلزا) اثر معنا داری بر واکنش خاک نداشت. تغییر کاربری اراضی جنگل به دیم به کاهش 5/46 درصدی کربن آلی منجر شد که این کاهش در تبدیل جنگل به شالیزار، 38 درصد بود. مقدار نیتروژن نیز طی تغییر اراضی جنگل به کشت دیم کاهش یافت؛ اما این کاهش در تبدیل آن به شالیزار معنادار نبود. تغییر کاربری سبب افزایش چهار برابری مقدار فسفر جذب شدنی در اراضی دیم و افزایش دوبرابری در اراضی تبدیل شده به شالیزار شد؛ اما بر مقدار پتاسیم جذب شدنی و ظرفیت تبادل کاتیونی خاک اثری نداشت. کمترین مقدار قابلیت هدایت الکتریکی، در کشت دیم مشاهده شد. بنابراین، پیشنهاد می شود که هرگونه تغییر کاربری در منطقه با احتیاط صورت گیرد و در اراضی تغییریافته، با به کارگیری شیوه های کارامد مدیریت اراضی، اثرهای نامطلوب حاصل از تغییر کاربری تعدیل شود.

آگاهی از رفتار مکانی- زمانی بارش در برنامه ریزی های محیطی سرزمین مؤثر است. روش های آمار فضایی امکاناتی را فراهم می سازد که با استفاده از آنها، الگوهای فضایی متغیرهای تصادفی مانند بارش را می توان تحلیل کرد. در این پژوهش، با استفاده از دادة بارش ماهانة 42 ایستگاه سینوپتیک غرب و شمال غرب ایران طی دورة آماری 1990 تا 2010 و با به کارگیری شاخص خودهمبستگی فضایی Moran به تحلیل روندهای فضایی بارش ماهانة این بخش از کشور اقدام شد. برای این منظور، داده های میانگین بیست سالة بارش ماهانة ایستگاه ها به صورت لایة اطلاعاتی مکانمندی با مختصات متریک در محیط GIS بررسی شد. نتایج شاخص خودهمبستگی مکانی بیان کنندة آن بود که بارش در ماه های دسامبر، ژانویه، فوریه و نوامبر به ترتیب دارای بیشترین الگوی خودهمبستگی فضایی مثبت بود که در سطح 01/0 معنادار بود و کمترین تغییرپذیری مکانی را داشت که گویای آن است در این ماه ها تشابه و همگونی فضایی معنا داری بین بارش های ثبت شده در سرتاسر منطقه وجود داشته است و سامانه های بزرگ مقیاس جوی، تأثیر عوامل محلی متفاوت را کم رنگ کرده است؛ در حالی که در ماه های ژوئیه، سپتامبر و اوت به ترتیب کمترین الگوی خودهمبستگی فضایی مشاهده شد که معنادار نیز نبود. ضریب تغییرات فضایی بارش در این ماه ها نیز بسیار زیاد بود که گویای آن است که در این ماه ها بارش ها تحت تأثیر عوامل محلی ناهمگون ایجاد شد و به همین دلیل، هیچ گونه تشابه فضایی معناداری در بارش های ثبت شدة منطقه در ایستگاه های مختلف وجود نداشت.

شناخت نواحی زمین ساختی فعال، به ویژه در زون های ساختاری همگرا به سبب قابلیت مخاطره آمیز بودن شایان توجه آنها اهمیت زیادی دارد. از سوی دیگر، به دلیل محدودیت های فیزیکی، بررسی های میدانی در این نواحی با توپوگرافی خشن و متعارض، دشوار است. در این پژوهش، با استفاده از روش های دورسنجی، ژئومورفومتری و کارهای میدانی، اختصاصات مورفومتریک و ژئومورفولوژیک حوضة رودک در شمال شرق تهران در قالب الگوی TecDEM که در نرم افزار متلب[1] اجرا شده، از داده های رقومی (الگوی رقومی ارتفاع) استخراج و تجزیه و تحلیل شده است. در این الگو، از شاخص های نو مانند چولگی و کشیدگی نمودار هیپسومتری، شاخص فرورفتگی q، شیب S و نقشة همپایة IsoBase MAP بهره گرفته شده است. نتایج بررسی و تجزیه و تحلیل عناصر ساختاری مورفوتکتونیکی استخراج شده مانند نیمرخ طولی رودخانه، جهت های جریان، مورفولوژی حوضة آبریز، نقطه های عطف و تغییر شیب، منحنی های هیپسومتری و مقدار کشیدگی و چولگی آن که حاصل کنش و واکنش نیروی های زمین ساختی است، بیان کنندة تغییرات مورفوتکتونیکی فعال حوضه و کنونی آن است. نتایج بررسی ها در قالب الگوی TecDEM، پژوهش های میدانی و شواهد به دست آمده از طریق داده های ایستگاه ژئودینامیک گرمابدر، درستی الگو را در نشان دادن شرایط نئوتکتونیک مناطق نشان می دهد.

یکی از روش های شناسایی مناطق آسیب پذیر از آلودگی، استفاده از شاخص های کیفی است. در میان شاخص های کیفی موجود، شاخص دراستیک برای آسیب پذیری آب زیرزمینی از آلودگی، کاربرد فراوانی دارد. این شاخص از ترکیب هفت مؤلفة مختلف به دست می آید که هریک وزن منحصر به فردی دارد. تاکنون بیشتر پژوهش هایی که با این شاخص صورت پذیرفته، تنها به تهیة نقشة آسیب پذیری آبخوان منجر شده و کمتر به مبحث واسنجی و بهینه سازی ضرایب ورودی این الگو پرداخته است. پژوهش پیش رو، با هدف بررسی وضعیت آسیب پذیری آبخوان دشت بیرجند و افزایش دقت الگوی دراستیک صورت پذیرفت. برای این منظور، نقشة آسیب پذیری دشت بررسی شده در این پژوهش، با استفاده از شاخص دراستیک به دست آمد. سپس با توجه به مقدار غلظت نیترات آزمایش شده در چاه های مشاهده ای موجود در منطقه، واسنجی الگو با استفاده از روش تحلیل سلسله مراتبی (AHP) انجام گرفت. برای این کار، مؤلفه های الگوی دراستیک با توجه به مقدار ناسازگاری به مثابة قید، با استفاده از روش تحلیل سلسله مراتبی، الگوسازی شد. نتایج این پژوهش، از افزایش دقت الگوی دراستیک اصلاح شده نسبت به حالت کلی و رابطة همبستگی زیاد بین وزن های اصلاح شده با روش تحلیل سلسله مراتبی و غلظت نیترات مشاهده ای حکایت دارد.