مخاطرات محیط طبیعی

سیلاب ها به عنوان بخشی جدایی ناپذیر از چرخه طبیعی هیدرولوژیکی، می توانند منجر به اختلالات اجتماعی قابل توجه و تغییرات مورفولوژیکی در محیط های رودخانه ای و دشت های سیلابی شوند. درک عوامل مؤثر و تأثیر نسبی آن ها بر حساسیت حوضه به سیلاب برای مدیریت پایدار منابع آب و کاهش خطر سیلاب حیاتی است. این مطالعه رویکردی ساده شده برای ارزیابی حساسیت به سیلاب در حوضه رودخانه گرگانرود ارائه می دهد که با ادغام مجموعه ای جامع از عوامل مؤثر انجام شده است. این عوامل شامل متغیرهای اقلیمی (میانگین بارش روزانه و ساعتی، عمق برف و معادل آبی ذوب برف)، ویژگی های توپوگرافی (مدل رقومی ارتفاع، شیب و جهت شیب)، خصوصیات ژئومورفولوژیکی (فاصله تا رودخانه های اصلی، بافت خاک، زمین شناسی، نزدیکی به گسل ها، تراکم زهکشی)، کاربری اراضی/پوشش زمین، وضعیت پوشش گیاهی و مداخلات انسانی می باشند. هر یک از ۱۳ عامل استانداردسازی شده و وزن دهی مساوی دریافت کردند، سپس با استفاده از ترکیب خطی وزنی، نقشه حساسیت به سیلاب تولید شد. اعتبارسنجی با استفاده از میانگین سری زمانی داده های اوج دبی از ۲۶ ایستگاه هیدرومتری، با بهره گیری از ضریب همبستگی رتبه ای اسپیرمن و تحلیل منحنی مشخصه عملکرد گیرنده (ROC) انجام شد. تحلیل حساسیت با حذف متوالی هر عامل برای ارزیابی تأثیر آن بر نتایج حساسیت به سیلاب صورت گرفت. یافته ها نشان دهنده پتانسیل بالاتر سیلاب در بخش های جنوب شرقی، غربی و شمال شرقی حوضه هستند. ضریب همبستگی اسپیرمن و مساحت زیر منحنی ROC برای دوره بازگشت ۱۰۰ ساله در ۱۵ ایستگاه هیدرومتری به ترتیب ۰.۶۶ و ۰.۶۸ بود. تحلیل حساسیت نشان داد که بارش ساعتی، معادل آبی ذوب برف و ارتفاع به عنوان مؤثرترین عوامل شناسایی شدند. روش پیشنهادی چارچوبی عملی برای شناسایی مناطق مستعد سیلاب در حوضه گرگانرود ارائه می دهد که تسهیل کننده اولویت بندی مداخلات مدیریتی و برنامه ریزی حوضه آبریز است.

مخاطره ریزش سنگ می تواند در مسیر جاده های کوهستانی منجر به بروز خسارات جانی و مالی برای انسان ها شود. مسیر جاده ارتباطی مشگین شهر– اهر یکی از مسیر های ارتباطی می باشد که همواره با مخاطره ریزش سنگ روبه رو بوده است. ازاین رو شناسایی پهنه های مستعد خطر ریزش سنگ در این مسیر بسیار حائز اهمیت می باشد. در این تحقیق جهت شناسایی پهنه های مستعد خطر از شبکه عصبی مصنوعی مدل پرسپترون چندلایه (MLP) استفاده شد. برای این منظور 9 عامل تأثیرگذار در رخداد ریزش سنگ در محدوده موردمطالعه شناسایی و انتخاب شد. در ادامه با استفاده از بازدیدهای میدانی و نیز استفاده از تصاویر ماهواره ای لایه ریزش سنگ اتفاق افتاده در محدوده جاده تهیه گردید. سپس مدل سازی بر اساس این 9 عامل تأثیرگذار و لایه ریزش سنگ اتفاق افتاده در محیط نرم افزارSPSS Modeler صورت گرفت. نتایج تحقیق نشان داد که بیشترین امتیاز وزنی برای رخداد ریزش سنگ در منطقه موردمطالعه به ترتیب عوامل زمین شناسی 20/0، شیب و فاصله از گسل با 14/0 و ارتفاع با 12/0 بوده است. همچنین کمترین امتیاز وزنی نیز مربوط به عامل بارش با 05/0 و کاربری اراضی و جهت شیب با امتیاز وزنی 08/0 می باشد. همچنین بر طبق نتایج به دست آمده 13%، 14%، 28% و 45% درصد از منطقه موردمطالعه به ترتیب در کلاس های بسیار زیاد، زیاد، متوسط و کم قرار گرفته اند. نتایج تحقیق حاضر می تواند به کاهش مخاطرات دامنه ای و پایداری محیطی در محدوده موردمطالعه کمک کرده و گام مؤثری در توسعه پایدار منطقه بردارد.

در این مطالعه با استفاده از سامانه همادی مدل های چند گانه (MME)، متشکل از چندین مدل پروژه مقایسه جفت شده فاز ششم (CMIP6)، رویدادهای خشکسالی ایران تحت 2 سناریو SSP2-4.5 و SSP5-8.5 تا انتهای سال 2100 پیش نگری می شود. پس از انتخاب مدل های برتر با استفاده از شاخص ارزیابی کلینگ-گوپتا، فرآیند تصحیح اریبی و مقیاس کاهی داده های دما و بارش با استفاده از نرم افزار CMHyd انجام گرفت. نتایج نشان داد که تحت سناریو SSP2-4.5، متوسط بارش کشور طی سه دوره آینده نزدیک، میانی و دور به ترتیب 20، 12 و 16 درصد و با اعمال سناریو بدبینانه 15، 13 و 21 درصد افزایش خواهد داشت. از لحاظ دمایی شدید ترین افزایش مربوط به سناریو بدبینانه و در آینده دور با 7/3 درجه سلسیوس می باشد. میانگین شاخص خشکسالی SPEI 12 ماهه در آینده نزدیک تحت سناریو SSP2-4.5 و SSP5-8.5  به ترتیب برابر با 53/0 و 80/0، در آینده میانی 1/0- و صفر و در آینده دور 45/0- و 84/0- خواهد بود. با توجه به نتایج، با اعمال سناریو بدبینانه، شدت خشکسالی در آینده نزدیک و میانی کاهش 96 و 49 درصدی و در آینده دور افزایش 300 درصدی خواهد داشت. اما در صورت وقوع سناریو SSP2-4.5، در آینده نزدیک کاهش 61 درصدی و در آینده میانی و دور افزایش 64 و 234 درصدی دارد.

گرمایش جهانی ناشی از افزایش غلظت گازهای گلخانه ای در دهه های اخیر باعث تغییرات قابل توجهی در فراسنج های اقلیمی شده است که می تواند منابع آب سطحی و به تبع آن تولید انرژی برق آبی را تحت تأثیر قرار دهد. حوضه آبریز کارون به عنوان یکی از مهم ترین منابع تأمین آب و تولید برق آبی در کشور، به واسطه وجود سدهای مخزنی بزرگ از اهمیت بالایی برخوردار است. در این پژوهش، تأثیر تغییر اقلیم بر منابع آب سطحی حوضه آبریز کارون و تولید برق آبی سد شهید عباسپور در دوره های آتی تحت سناریوهای انتشار RCPs ارزیابی شد. برای این منظور از شبکه عصبی مصنوعی (ANN) جهت مدل سازی و پیش نمایی داده های هیدرو-اقلیمی و تولید انرژی برق آبی استفاده گردید. نتایج شبیه سازی نشان داد که در دوره های آتی، میزان تولید انرژی برق آبی در محدوده  5/2 درصد افزایش تا 3/22 درصد کاهش نسبت به دوره پایه متغیر خواهد بود. همچنین، تحت سناریوی خوش بینانه(RCP2.6)،تغییرات انرژی برق آبی روند افزایشی غیرمعنی دار داشت، درحالی که تحت سناریوهای بدبینانه (RCP4.5 و RCP8.5)، کاهش معنی دار تولید انرژی برق آبی تأیید شد. این نتایج نشان می دهد که تغییرات اقلیمی می تواند اثرات منفی قابل توجهی بر منابع آب سطحی و تولید انرژی برق آبی در آینده داشته باشد و مدیریت منابع آب و برنامه ریزی بلندمدت در این زمینه ضروری است.

تغییر اقلیم و پوشش سطحی/تغییر کاربری اراضی دو پدیده به هم پیوسته هستند که تأثیرات عمیقی بر یکدیگر و بر محیط زیست می گذارند. این مطالعه به بررسی پیامدهای متقابل این دو پدیده در استان گلستان طی دو دهه گذشته می پردازد. داده های مورداستفاده شامل تصاویر ماهواره ای دما، بارش، شاخص پوشش گیاهی (NDVI) و همچنین داده های مربوط به پوشش سطحی/کاربری اراضی سال 2000 و 2020 می باشد. یافته ها نشان می دهد که 10.4 درصد از اراضی استان دچار تغییر پوشش سطحی/کاربری شده و بیشترین سهم مربوط به اراضی بایر بوده است. در مقابل، پوشش گیاهی تنک و پوشش درختی بیشترین افزایش مساحت را تجربه کرده اند. خشک سالی های طولانی مدت و کاهش سطح آب دریای خزر عامل اصلی تبدیل بدنه های آبی به پوشش های دیگر بوده اند. از نظر اقلیمی، در اکثر مناطق استان گلستان، به ویژه در نیمه شرقی، بخش های میانی و کوهپایه ای، افزایش معنی داری در دمای شبانه مشاهده شده است. در مقابل، در سواحل شرقی به دلیل پس روی دریای خزر کاهش دمای شبانه و در برخی مناطق افزایش پراکنده دمای روزانه گزارش شده است. همچنین، کاهش بارش سالانه در نیمه شمالی و شرقی استان که عمدتاً جزو مناطق خشک و نیمه خشک محسوب می شوند، آشکارشده است. تجزیه وتحلیل نشان داد که همگامی دمای شبانه با تغییرات پوشش سطحی از درجه اول اهمیت برخوردار بوده و بارش سالانه در مرتبه بعد نقشی قابل توجه در تغییرات پوشش سطحی ایفا می کند. این مطالعه شواهدی از تأثیرگذاری متقابل تغییرات اقلیمی و پوشش سطحی در استان گلستان ارائه می دهد. به طوری که خشک سالی، افزایش دما و تغییر الگوی بارش به تغییر کاربری اراضی منجر شده و در مقابل، تغییر کاربری اراضی نیز می تواند بر الگوهای اقلیمی محلی تأثیر بگذارد

علیرغم پیشرفت های قابل توجه در مدل های هیدرولیکی، عدم درک کامل فرآیندهای سیلاب و تغییرات مکانی-زمانی ورودی های مدل (مانند توپوگرافی و زبری سطح)، دقت پیش بینی سیلاب را محدود کرده است. در پژوهش حاضر، تأثیر معادلات محاسباتی بر دقت مدل HEC-RAS در تهیه نقشه خطر سیل بررسی شد. به همین منظور متغیرهای جریان آب برای دبی های 15، 34 و ۱۰۰۰ مترمکعب بر ثانیه در یک بازه ۳ کیلومتری از رودخانه پایین دست شهر خرم آباد شبیه سازی شدند. نتایج تحلیل حساسیت نشان داد که این مدل به عواملی نظیر ضریب زبری مانینگ، ابعاد شبکه محاسباتی و روش حل معادلات حاکم بر جریان حساسیت بالایی دارد. در میان خصوصیات هیدرولیکی مختلف، تراز سطح آب کمترین حساسیت را نسبت به معادلات محاسباتی نشان داد. عملکرد مدل در شبیه سازی جریان اندازه گیری شده در ماه فروردین و آبان ۱۴۰۳، با استفاده از روش حل موج پخشیده، به مراتب بهتر بود. در مقابل، برای سیلاب فروردین ۱۳۹۸، روش حل معادلات موج دینامیک نتایج بهتری را ارائه داد. تحلیل های انجام شده از طریق ارزیابی پارامترهای اندازه گیری شده (عمق، سرعت و عرض گسترش جریان) و نتایج شبیه سازی چهار مقطع مشاهداتی، با استفاده از شاخص های آماری RMSE و MAPE، انجام گردید. نتایج نشان داد که در اکثر مقاطع، سیلاب به کرانه ها گسترش یافته و در مقطع پل (مقطع D) به دلیل محدودیت عرضی، عمق و سرعت بیشتری به ثبت رسیده است. به طور کلی، در شرایطی که کانال مقطع پر ظرفیت مناسبی برای دبی ورودی داشته باشد، روش حل موج پخشیده انتخاب بهتری است. در مقابل، برای دبی های با دوره بازگشت بالا و در شرایطی که جریان به سمت سیلاب دشت گسترش می یابد، انتخاب معادلات موج دینامیک برتر خواهد بود.

امروزه تغییر اقلیم به عنوان یکی از مهم ترین چالش های کشورها شناخته می شود. رودخانه کشف رود، شریان اصلی شمال شرق ایران، در معرض تهدید جدی این تغییر قرار دارد. هدف این پژوهش، پیش نگری اثر تغییر اقلیم بر دمای بیشینه و کمینه حوضه آبریز رودخانه کشف رود است. بدین منظور از داده های دمای روزانه ۱۱ ایستگاه هواشناسی استفاده شد. برای دورنمای تغییر اقلیم آینده، از مدل های اقلیمی نسل ششم شامل (ACCESS-ESM1,MRI-ESM2-0 ,MIROC6) استفاده شده است. بر اساس دقت معیارهای آماری، روش نگاشت توزیع برای تصحیح اریبی داده های دما به کارگیری شد. سپس، با استفاده از مدل (CMhyd)، داده های دمای بیشینه و کمینه سناریوهای خوش بینانه (SSP1-2.6) و بدبینانه (SSP5-8.5) دو دوره آینده نزدیک (۵۴-۲۰۲۵) و میانی (۸۴-۲۰۵۵) پیش نگری شد. برای راستی آزمایی مدل ها از سنجه های آماری مختلف شامل (R 2 RMSE, و KGE) استفاده شد. واکاوی نتایج تغییرات فصلی دمای بیشینه و کمینه نشان می دهد سناریوی بدبینانه تأثیرات گرمایشی شدیدتر و گسترده تری در کل مناطق و دوره ها نشان می دهد. این تغییرات نشان دهنده ماهیت پیچیده تغییر اقلیم و تأثیرات آن بر مناطق مختلف است. واکاوی تغییرات میانگین دمای سالانه با استفاده از مدل منتخب (MIROC6)  نشان می دهد که حوضه آبریز رودخانه کشف رود در دوره آینده میانی نسبت به دوره پایه (۱۹۹۱-۲۰۲۰) با شتاب بیشتری گرم خواهد شد. تغییرات سالانه دمای بیشینه، در سناریوی خوش بینانه دوره آینده نزدیک و میانی به ترتیب °c11/1 و °c97/1 و در سناریوی بدبینانه به ترتیب °c70/1 و °c74/3 افزایش می یابد. تغییرات سالانه دمای کمینه، در سناریوی خوش بینانه دوره آینده نزدیک و میانی به ترتیب °c98/0 و °c63/1 و در سناریوی بدبینانه به ترتیب °c59/1 و °c48/2 افزایش می یابد. این مقدار افزایش دما به ویژه در مناطق مرتفع و برف گیر بر زیست بوم های طبیعی اثر گذاشته و دسترسی به منابع آب را تحت تأثیر قرار می دهد. گرمایش بیشتر به تخریب محیط زیست و تشدید رویدادهای فرین منجر خواهد شد.

فرسایش خاک از مهمترین فاکتورهای عدم توسعه مناطق خشک و نیمه خشک محسوب می گردد. برای انجام اقدامات مدیریتی و اجرایی کنترل و کاهش آثار سوء فرسایش بادی بایستی پتانسیل فرسایش و عوامل موثر بر آن شناخته شود. در این تحقیق حوضه آبخیز مختاران به عنوان یکی از مهمترین آبخوان های استان خراسان جنوبی به مساحت 242701 هکتار انتخاب و پتانسیل فرسایش بادی اراضی زراعی و غیر زراعی با استفاده از قابلیتها و امکانات نرم افزار9.3 ArcGIS تعیین شده است. برای این هدف ابتدا با توجه به بازدیدهای میدانی، تصاویر ماهواره لندست و گوگل ارث، کاربری اراضی و مورفولوژی مناطق تحت تأثیر فرسایش بادی مشخص گردید. سپس کلیه پارامترهای مرتبط با فرسایش بادی در اراضی زراعی و غیر زراعی از قبیل خصوصیات مورفولوژی، زمین شناسی، کاربری اراضی، خاک و باد با توجه به نقشه های پایه، بازدیدهای میدانی، مصاحبه با جوامع محلی و نمونه برداری و تجزیه و تحلیل آن تعیین شد. در نهایت پتانسیل فرسایش بادی این اراضی برای هر واحد ژئومورفولوژیکی با استفاده از مدل IRIFR  محاسبه گردید. نتایج نشان داد که درجه پتانسیل رسوبات بادی و حجم آن در اراضی زراعی به مراتب کمتر از اراضی غیر زراعی است.  نتایج ارزیابی پتانسیل فرسایش اراضی زراعی نشان داده است اراضی دیم زار نسبت به اراضی آبی و باغات پتانسیل فرسایش بیشتری دارد و از نظر شدت فرسایش این اراضی در کلاس فرسایش پذیری متوسط و کمتر قرار می گیرد. همچنین در بین اراضی غیر زراعی، رخساره اراضی شنی هموار و منطقه پخش سیلاب دارای بیشترین و رخساره نهشته های بستر مسیل کمترین درجه پتانسیل رسوبدهی بادی را دارد. از نظر حجم کل رسوبات بادی با توجه به مساحت، رخساره منطقه پخش سیلاب بیشترین و رخساره نهشته های بستر مسیل کمترین مقدار را به خود اختصاص داده است.