تحلیل فضایی مخاطرات محیطی

اثر پرفشار جنب حاره بر موقعیت مکانی چرخندهای مدیترانه و رخداد خشکسالی و ترسالی های فراگیر ایران

نبی میرزایی

پرفشار جنب حاره ای و چرخند های مدیترانه ازجمله مهمترین سامانه های همدیدی موثر بر اقلیم ایران محسوب می شوند. در این پژوهش اثر موقعیت پرارتفاع جنب حاره بر چرخندهای مدیترانه در زمان ترسالی و خشکسالی های ایران طی 1979 تا 2020 واکاوی شد. در این راستا از دو دسته داده بهره گرفته شد. از داده های ایستگاهی برای شناخت دوره های ترسالی و خشکسالی بهره گرفته شد و برای شناسایی موقعیت مکانی پرفشار جنب حاره ای از داده های شبکه ای ECMWF-ERA5 استفاده شد. نتایج نشان داد که پرفشار جنب حاره ای با 3 سلول واچرخندی (پشته) بر موقعیت امواج جوی موثر بر بارش ایران اثر می گذارد. موقعیت مکانی پرفشار جنب حاره به ویژه پرارتفاع عربستان و شمال آفریقا نقش مهمی تری در موقعیت مکانی چرخندهای موثر بر بارش ایران دارند بطوریکه خشکسالی های فراگیر با گسترش غرب سو پرارتفاع عربستان و ادغام آن با پرارتفاع آفریقا، عدم گسترش ناوه مدیترانه تا دریای سرخ و کاهش سامانه های ادغامی سودانی و مدیترانه رخ می دهد. با جابجایی شرق سوی پرارتفاع برروی دریای عرب و شمال اقیانوس هند ناوه مدیترانه عمیق تر شده و مقدار تموج و به تبع آن بارش کشور افزایش می یابد. بنابراین گسترش شرق سوی واچرخند عربستان و تقویت پشته شمال آفریقا شرایط را برای گسترش ناوه مدیترانه فراهم می کند. هر زمانی پرارتفاع عربستان در شرقی ترین حالت خود یعنی برروی دریای عمان و دریای عرب قرار گرفته باشد، از طریق دسترسی به پهنه های بزرگ آب جنوبی منجر به فرارفت رطوبت برای ایران و در نهایت رخداد بارش خواهد شد. عامل اصلی رخداد خشکسالی و ترسالی ایران تغییرات مکانی امواج جوی بواسطه تغییرات مکانی پرارتفاع عربستان است.

تأثیرات تغییر اقلیم بر هیدرولوژی تالاب‌ها: یک مطالعه موردی با پیامدهای جهانی

بهزاد رایگانی

تغییر اقلیم به عنوان یکی از مهم ترین چالش های محیط زیستی قرن حاضر، تأثیرات عمیقی بر اکوسیستم های آبی ازجمله تالاب ها دارد. هدف این پژوهش، بررسی تأثیر تغییر اقلیم بر سه تالاب پیراحمدکندی، ناور و زاویه سفلی در شهرستان چالدران (آذربایجان غربی) طی دوره ۱۹۸۴ تا ۲۰۲۳ است. به این منظور، داده های اقلیمی پایگاه TerraClimate و خروجی مدل های CMIP6 تحت چهار سناریوی انتشار گردآوری شد. جهت ارزیابی تغییرات سطح آب، تصاویر ماهواره ایLandsat، Sentinel-2 و داده های JRC/GSW پردازش گردید. مساحت سالانه تالاب ها استخراج و با پارامترهای اقلیمی (دما، بارش، تبخیر و تعرق واقعی و آب معادل برف) از طریق تحلیل سری های زمانی، همبستگی پیرسون و رگرسیون چندمتغیره مقایسه شد. همچنین، با استفاده از روش عامل تغییر در ریزمقیاس نمایی داده های اقلیمی، تغییرات احتمالی تا ۲۰ سال آینده پیش بینی گردید.
نتایج حاکی از آن است که افزایش دما و تبخیر و تعرق، مهم ترین عوامل کاهش سطح تالاب ها بوده اند. تالاب پیراحمدکندی بیش از ۲۷٪ و ناور حدود ۲۰٪ از مساحت خود را از دست داده اند، در حالی که در زاویه سفلی به دلیل دخالت های انسانی و ورود پساب کشاورزی، الگوی کاهش فصلی و نامنظمی مشاهده می شود. پیش بینی ها نشان می دهد روند افت سطح، به ویژه در دو تالاب اول ادامه خواهد یافت و ممکن است پیامدهایی همچون تشدید خشکسالی، کاهش تنوع زیستی و افت کیفیت آب را به دنبال داشته باشد. نتایج پژوهش بر ضرورت تدوین سیاست های پایدار مدیریت منابع آب، کنترل تبخیر و تعرق و در نظر گرفتن اثرات انسانی در برنامه های حفاظتی تأکید دارد. بهره گیری از مدل های هیدرولوژیکی پیشرفته و ترکیب داده های سنجش از دور با روش های یادگیری ماشین نیز می تواند به ارائه راهکارهای مؤثرتر در حفاظت از تالاب ها کمک کند.

بررسی تغییر کاربری اراضی برپهنه بندی خطر وقوع سیل در حوضه آبخیز سامیان

صیاد اصغری سراسکانرود

هدف: تغییرات کاربری اراضی به عنوان یکی از عوامل انسانی باعث تشدید سیلاب می شود که می تواند الگوی رواناب و شدت وقوع سیل را به طور چشمگیری تحت تاثیر قرار دهد. هدف از این پژوهش بررسی تاثیرات تغییر کاربری اراضی بر پهنه بندی خطر وقوع سیل در بازه زمانی 2015 تا 2024 در حوضه آبخیز سامیان واقع در استان اردبیل است.
روش پژوهش: به منظور استخراج نقشه های کاربری اراضی از تصاویر ماهواره لندست 7و 8 وسنتینل2 برای سال های 2015و 2024 در محیط ارث انجین استفاده شد و طبقه بندی با استفاده از الگوریتم درخت تصمیم گیر(CART) انجام شد. سپس با استفاده از مدل توسعه یافته سیلاب ناگهانی و تلفیق لایه های اطلاعاتی شامل: شیب ،تجمع جریان ،کاربری اراضی ،نقشه زمین شناسی، انحنا دامنه، بافت خاک در محیط ArcMap نقشه پهنه بندی خطرسیلاب تهیه شد.
یافته ها: نتایج نشان داد بین سال های 2015 تا 2024 تغییرات قابل توجهی در کاربری اراضی رخ داده است. از جمله افزایش ۱۸٫۴۷٪ زمین های کشاورزی آبی ، 9٫38٪ مناطق مسکونی، 25٫85٪ مراتع کم تراکم و درمقابل کاهش 25٫21٪- اراضی دیم، 9٫14٪- مراتع متراکم و 98٫61٪- کلاس برف. این تغییرات منجربه افزایش مساحت پهنه های باخطر بالا شده است. دقت طبقه بندی کاربری اراضی نیز با دقت کلی و ضریب کاپای بالای 0٫98٪ اعتبار بالای نتایج به دست آمده را نشان می دهد.
نتیجه گیری: افزایش سطوح نفوذناپذیر و کاهش پوشش گیاهی طبیعی باعث افزایش رواناب سطحی و در نتیجه گسترش نواحی پرخطر شده است. مدل Mffpi با بهره گیری از عوامل محیطی و انسانی توانسته است ابزای موثر برای پیش بینی و مدیریت خطر سیلاب ارائه دهد.

افزایش دقت پایش واحدهای اکولوژیکی گیاهی با ادغام داده‌های چندسنجنده‌ای: رویکردی نوین در مدیریت مخاطرات محیطی

عطالله ابراهیمی

هدف: در طول یک چشم انداز به راحتی نمی توان بخش هایی از اراضی که مقدار و نوع پوشش گیاهی متفاوتی دارند را تشخیص داد. واحدهای اکولوژیک گیاهی به عنوان واحدهای مدیریتی شناخته می شوند و گویای پیشینه مدیریت حاکم و تخریبات طبیعی بر منطقه هستند. هدف این تحقیق، تلفیق تصاویر ماهواره ای با قدرت تفکیک مکانی مختلف جهت افزایش دقت نقشه واحد های اکولوژیک گیاهی مورد بررسی قرار گرفته است.
روش پژوهش: ابتدا حوزه آبخیز مرجن بروجن در استان چهارمحال و بختیاری انتخاب شد. بعد از بررسی های میدانی چهار واحد اکولوژیک گیاهی غالب در منطقه شناسایی شد. در این مطالعه تصاویر ماهواره لندست_8 با توان تفکیک مکانی 30 متر (باندهای 7_2) و باند پنکروماتیک 15 متر (باند 8)، همچنین تصاویر ماهواره سنتینل_2 شامل 4 باند پنکروماتیک (8، 4، 2،3) با توان تفکیک مکانی 10 متر مورد استفاده قرار گرفت. با استفاده از باند پنکروماتیک ماهواره لندست، باندهای 30 متری از طریق فرایند Pan-sharping به 15 متر ارتقاء یافته. سپس برای افزایش وضوح مکانی تصاویر 15 متری لندست به تصاویر 10 متری، از باندهای پنکروماتیک ماهواره سنتینل_2 استفاده شد. به این صورت که مجموع باندهای پنکروماتیک سنتینل_2 جهت انطباق هندسی با مجموع باندهای 15 متری ماهواره لندست_8، فرایند Co_Registration با حداقل میزان RMSE (05/0) انجام گرفت. سپس با استفاده از الگوریتم گرام اشمیت، باندهای 15 متری ماهواره لندست_8 به توان تفکیک مکانی 10 متر ارتقاء یافت. در نهایت با دو مجموع باندی (2 تا 8) تصاویر ماهواره لندست_8 با توان تفکیک مکانی 15 متر و 10 متر، با استفاده از الگوریتم طبقه بندی RF نقشه های طبقه بندی واحدهای اکولوژیک گیاهی تهیه شد و دقت نقشه های تولیدی به صورت ماتریس خطا نمایش داده شد.
یافته ها: نتایج نشان داد که با افزایش توان تفکیک مکانی تصاویر بر دقت نقشه های طبقه بندی واحدهای اکولوژیک گیاهی نیز افزوده می شود. به طوری که مجموعه باندهای 15 متری میزان دقت کلی نقشه طبقه بندی را 66 درصد نشان می دهند، در حالی که با افزایش وضوح مکانی باندها به 10 متر، میزان دقت کلی نقشه طبقه بندی به 82 درصد ارتقاء پیدا کرده است. همچنین نتایج ماتریس خطا نشان می دهد که نقشه طبقه بندی حاصل از مجموعه داده های 10 متری، هر چهار گروه واحد اکولوژیک گیاهی میزان دقت تولیدکننده، دقت کاربر و شاخص توافق کاپا ارتقاء یافته است.
نتیجه گیری: نتایج این مطالعه نشان می دهد که استفاده از فرایند تلفیق گرام اشمیت و افزایش توان تفکیک مکانی از 30 متر به 10 متر سبب کاهش میزان پیکسل های مختلط و افزایش پیکسل های خالص و در نتیجه بهبود کیفیت تصاویر در نقشه های تولیدی می شود.

واکاوی الگوهای همدیدی بر بارش های سنگین و سیلابی در حوضه کابل.

کمال امیدوار

چکیده
هدف: حوضه کابل به دلیل وقوع سیلاب های شدید و بارش های سنگین، یکی از مناطق آسیب پذیر افغانستان به شمار می رود. این پژوهش با هدف شناسایی بارش های سنگین (بیش از ۲۰ میلی متر) و سازوکارهای همدیدی مرتبط با آن ها، به واکاوی بارش های سنگین و سیلابی در این حوضه پرداخته است.
روش پژوهش: برای این کار، داده های روزانه بارش ۱۸ ایستگاه هیدرولوژیک در محدوده حوضه کابل طی دوره آماری ۲۰۰۸ تا ۲۰۲۲ با رویکرد محیطی-گردشی تحلیل شد. تحلیل خوشه ای با استفاده از روش ادغام وارد انجام گرفت و نقشه های همدیدی با استفاده از نرم افزار گرادس استخراج گردید.
یافته ها: نتایج نشان می دهد که بارش های سنگین و سیلابی در حوضه کابل، تحت تأثیر ترکیبی از عوامل جوی و همدیدی قرار گرفته و سه الگوی همدیدی اصلی عامل بارش های سنگین در حوضه کابل می باشد. در الگوی اول (۲۳ مارس ۲۰۰۹)، ناوه ای در شرق مدیترانه باعث بارش ۳۱ میلی متری در ایستگاه قلعه ملک شد. در الگوی دوم (۱۷ مارس ۲۰۱۴)، ناوه عمیق همراه با نفوذ هوای سرد سیبری منجر به بارش ۵۹ میلی متری در ایستگاه باغ عمومی و سرازیر شدن سیلاب در استان های پروان، کاپیسا و کابل گردید. در الگوی سوم (۵ فوریه ۲۰۱۷)، ترکیب ناوه، هوای سرد و واچرخند هند ریزش بارش ۶۰ میلی متری را در ایستگاه قلعه ملک به دنبال داشت.
نتیجه گیری: با بررسی رفتار گردش های جوی و سامانه های مؤثر، می توان وقوع این بارش ها را چند روز پیش از ظهور الگوهای مربوطه پیش بینی کرد و اقدامات لازم را برای کاهش اثرات زیان بار آن ها به کار گرفت. نتایج این مطالعه در مدیریت بهینه منابع آبی، آمادگی در برابر خسارات، کاهش آسیب ها، و صدور هشدار به موقع به مسئولان و ساکنان منطقه اهمیت زیادی خواهد داشت.

تحلیل و ارزیابی انتشار گازهای گلخانه‌ای در ایران

وحید صفریان

هدف: هدف این پژوهش بررسی تغییرات گازهای گلخانه ای در ایران و شناخت گازهای اثرگذارتر می‎باشد. هم‎چنین یافته های تحقیق به شناخت بهتر وضعیت آلودگی و تدوین راهکارهای کاهش آن کمک خواهد کرد. این یافته ها می تواند مبنای برنامه ریزی برای کاهش اثرات تغییر اقلیم در کشور قرار گیرد. در تحقیق حاضر از داده های سنجش از دور استفاده شد.
روش پژوهش: در پژوهش حاضر به بررسی تغییرات زمانی و فضایی گازهای گلخانه ای شامل مونوکسیدکربن، دی اکسید نیتروژن، اُزن، بخار آب و متان در ایران طی سال های ۲۰۱۹ تا ۲۰۲۴ اقدام شد. داده های ماهواره ای Sentinel-5P با استفاده از سامانه تحت وب GEE استخراج شدند و پس از فیلتر کردن و حذف داده های دارای کیفیت پایین، با استفاده از روش Z-Score برای بهبود مقایسه و تحلیل همبستگی استانداردسازی شدند. برای کاهش ابعاد داده ها و شناسایی مؤلفه های مؤثر بر تغییرات گازها، تحلیل مؤلفه های اصلی (PCA) انجام شد و روندهای زمانی و مکانی گازها با استفاده از تحلیل آمار بررسی گردید.
یافته ها: نتایج نشان داد که متان دارای روند افزایشی پایدار از اواخر ۲۰۲۱ تا پایان ۲۰۲۴ بوده و با ضریب تعیین 0.87 = بیش‎ترین تأثیر را بر واریانس کل داده ها دارد که احتمالاً ناشی از فعالیت های انسانی و تغییرات اقلیمی منطقه می‎باشد. CO،NO₂ و O₃ بیش‎تر تحت تأثیر نوسانات فصلی و عوامل غیرخطی قرار داشته و الگوهای افزایشی یا کاهشی طولانی مدت مشخصی از آن ها مشاهده نشد. بخار آب نیز با تغییرات دما، منابع آب و الگوهای جوی رابطه مستقیم دارد و کم‎ترین غلظت آن در ماه های سرد ثبت شد، در حالی که در ماه های گرم افزایش نشان می دهد. تحلیل PCA نشان داد که دو مؤلفه اصلی بیش از ۷۰ درصد واریانس کل داده ها را توضیح می دهند و گازهای CH₄،O₃ وNO₂ بیش‎ترین سهم را در تغییرات کل دارند.
نتیجه گیری: نتایج مطالعه نشان داد که تغییرات گازهای گلخانه ای در ایران هم‎زمان تحت تأثیر عوامل طبیعی و فعالیت های انسانی است. ترکیب داده های ماهواره ای، تحلیل آماری و PCA امکان ارزیابی دقیق روندهای زمانی و فضایی گازهای گلخانه ای را فراهم کرده و اطلاعات ارزشمندی برای برنامه ریزی کاهش آلاینده ها، و تدوین راهبردهای مقابله با تغییر اقلیم ارائه می دهد.

تجزیه و تحلیل ارتباط بین ترسالی‌ها و خشک‌سالی‌های استان‌های شمالی ایران با برخی از شاخص‌های پیوند از دور

برومند صلاحی

پدیده جوی انسو (ENSO)، شامل فازهای النینو و لانینا، تأثیرات قابل توجهی بر الگوهای بارش، دما و خشک سالی در مناطق مختلف جهان دارند. این پژوهش با هدف بررسی ارتباط شاخص های ENSO مانند ‏MEI، ‏SOI‏ و نوسانات NINO با شاخص های خشک سالی (TCI، VCI، VHI و SPI) در استان های گیلان، گلستان و مازندران طی سال های 2013 تا 2022 انجام شد. داده های ماهواره ای NDVI، LST و بارش از گوگل ارث انجین برای محاسبه شاخص های خشک سالی استخراج و داده های ENSO از سایت NOAA جهت تحلیل همبستگی دریافت شدند. نتایج نشان داد شاخص MEI همبستگی مثبت و معناداری با SPI داشته و کاهش خشک سالی با افزایش بارش را نشان می دهد، اما ارتباط ضعیفی با سایر شاخص های خشک سالی داشت. شاخص SOI همبستگی منفی و معناداری با SPI نشان داد که بیانگر تأثیر لانینا بر افزایش خشک سالی، به ویژه در استان گلستان است. شاخص های نینو با SPI در استان های شمالی ایران همبستگی مثبت داشتند و تأثیر کاهش خشک سالی و افزایش بارش را تأیید کردند. در فاز النینو، مناطق شمالی استان های مورد مطالعه افزایش دما و جنوب استان مازندران دماهای زیر صفر را تجربه کردند، درحالی که در فاز لانینا، دما افزایش یافته و مناطق شمالی استان های مورد مطالعه دماهای بالاتری داشتند. پوشش گیاهی در فاز النینو در جنوب استان گلستان و شرق استان مازندران متراکم تر بود، اما در فاز لانینا کاهش یافت. شاخص SPI نشان داد خشک سالی در فاز النینو بیشتر در نیمه غربی استان های مورد مطالعه و در فاز لانینا گسترده تر و شدیدتر بود. شاخص VHI، سلامت بهتر پوشش گیاهی را در النینو به ویژه در استان های گیلان و مازندران و کاهش سلامت را در فاز لانینا به ویژه در استان های مازندران و گلستان نشان داد.