پژوهش های جغرافیای طبیعی

آسایش حرارتی از مؤلفه های کلیدی در ارتقاء کیفیت زندگی، بهره وری انسانی و برنامه ریزی های محیطی و شهری است. در این پژوهش، کارایی داده های بازتحلیل ERA5-Land در شناسایی تنش های حرارتی با داده های مشاهداتی ایستگاه های همدید طی دوره 1991 تا 2020 مقایسه شد. برای این منظور، داده های روزانه دما، رطوبت و باد از هر دو منبع استخراج و شاخص های دمای مؤثر و بیکر محاسبه گردید. نتایج کلی نشان داد ERA5-Land در بازنمایی الگوهای فضایی و زمانی شاخص های حرارتی ایران، به ویژه در بهار و تابستان، تطابق قابل قبولی با مشاهدات دارد (ضریب همبستگی 0.80، p<0.005) در زمستان، هر دو منبع وجود تنش سرمایی گسترده را تأیید کردند؛ بر اساس مشاهدات، 79٪ و طبق ERA5-Land حدود 95٪ مساحت کشور در معرض سرمای خفیف تا متوسط قرار داشت. در منطقه سرد و خشک، مشاهدات کاهش روزهای «خیلی سرد» از حدود 100 به کمتر از 10 روز و افزایش روزهای «بدون تنش» از 50 به بیش از 150 روز را ثبت کردند، درحالی که ERA5-Land فراوانی روزهای «خیلی سرد» را تقریباً ثابت و در محدوده 80 تا 100 روز گزارش نمود. در تابستان، مشاهدات بیش از 62٪ و ERA5-Land حدود 43٪ مساحت کشور را با گرمایش خفیف تا متوسط گزارش کردند. در منطقه گرم و مرطوب، بر اساس مشاهدات، تعداد روزهای «خیلی گرم» از کمتر از 50 روز در سال 2000 به بیش از 350 روز افزایش یافت، اما  ERA5-Land این تغییر را کمتر (حدود 150 روز) بازتاب داد. این یافته ها بیانگر توان نسبی ERA5-Land در شناسایی الگوهای کلی تنش حرارتی است، هرچند در ثبت تغییرات شدید اقلیمی محلی، دقت آن کاهش می یابد.

این مطالعه به بررسی بی هنجاری های گردش های جوی در تراز ۵۰۰ هکتوپاسکال و تأثیر آن بر دوره های خشک و تر ایران طی سال های ۱۹۹۵ تا ۲۰۲۴ و ارتباط تغییرات بارش با شاخص ENSO-Modoki می پردازد. با تلفیق داده های بارش ۱۷۹ ایستگاه و میدان ژئو پتانسیل بازتحلیل، دوره های خشک و تر شناسایی و میانگین ترکیبی بی هنجاری ها محاسبه شد. نتایج نشان داد بیشترین سهم بارش سالانه مربوط به ماه های ژانویه، فوریه، مارس، آوریل و دسامبر است. روند بارش در اغلب ماه ها کاهشی بوده و بیشترین کاهش در دسامبر، ژانویه و مارس رخ داده که تهدیدی جدی برای منابع آب کشور محسوب می شود. تحلیل درصد تغییرات ماهانه بارش نشان داد در برخی سال ها نوسانات بسیار شدیدی رخ داده است؛ به گونه ای که افزایش هایی بیش از ۱۰۰ درصد (مارس ۱۹۹۶ با ۱۳۶+ درصد و دسامبر ۲۰۰۴ با ۱۴۳+ درصد) و کاهش هایی بیش از ۸۰ درصد (ژانویه ۲۰۲۱ با ۸۷- درصد و مارس ۲۰۰۸ با ۸۹- درصد) ثبت شد. این نوسانات عمدتاً ناشی از تغییر در الگوهای جوی، به ویژه ناوه های تراز میانی وردسپهر است. بی هنجاری های ارتفاع تراز ۵۰۰ هکتوپاسکال نشان داد در دوره های خشک و تر، الگوهای جوی نواحی اقیانوس آرام شمالی، اطلس شمالی، اروپا و غرب روسیه رفتار مشخصی دارند؛ به گونه ای که بی هنجاری های منفی (مثبت) در این مناطق با دوره های خشک (تر) ایران همراه است. همبستگی مثبت و معنادار سالانه میان انسو - مودوکی و بارش کل کشور (51/0≈ r) و همبستگی منفی قوی میان ارتفاع ۵۰۰ هکتوپاسکال اقیانوس ها و بارش ایران نشان داد که ترکیب شاخص های دور پیوندی با تحلیل های تراز میانی جو می تواند مهارت پیش بینی فصلی را بهبود بخشد.

سیل از جمله بلایای طبیعی است که هر ساله خسارات مالی و جانی زیادی را در سراسر جهان به بار می آورد. با تهیه نقشه خطر سیل و تعیین مناطق مستعد سیل، می توان خسارات احتمالی این پدیده را کاهش داد. برای تهیه نقشه حساسیت سیل در حوزه شهری اقلید (استان فارس) عوامل مؤثر بر وقوع سیل شامل شیب، شاخص تابش خورشیدی، شاخص موقعیت توپوگرافی، شاخص قدرت جریان، فاصله از رودخانه، تراکم زهکشی، انحنای سطح، بارندگی، شاخص پوشش گیاهی، سنگ شناسی، کاربری اراضی و نوع خاک استفاده شد. سپس، برای تهیه نقشه خطر سیل، از الگوریتم جنگل تصادفی (RF) و ماشین بردار پشتیبان (SVM) به عنوان دو مدل یادگیری ماشین در نرم افزار R پیاده سازی و نتایج آنها با هم مقایسه شده است. مدل های RF و SVM بر اساس منحنی ROC به ترتیب با دقت (83/0 و 84/0) اعتبارسنجی شده اند که هر دو عملکرد خوب و تقریباً یکسانی داشته اند. با تحلیل اهمیت ویژگی های لایه ها در مدل RF مشخص شد که مؤلفه های بارندگی، خاک، کاربری اراضی و تراکم زهکشی بیش ترین تأثیر را بر خطر سیل دارند؛ همچنین در مدل SVM، بارندگی، شیب، خاک و تراکم زهکشی به ترتیب مهم ترین متغیرها برای پیش بینی خطر سیل شناخته شدند. نقشه ها و داده های حاصل از این مطالعه می توانند به مسئولین و مدیران شهری به عنوان ابزارهای کلیدی برای برنامه ریزی های پیشگیرانه، آگاه سازی عمومی و طراحی زیرساخت های مقاوم در برابر سیل کمک کنند.

این پژوهش با هدف شناسایی منابع ماسه های بادی دشت بورالان از طریق رویکرد تلفیقی شامل تحلیل های بادی و مطالعات رسوب شناسی انجام شد. داده های بادی 30 ساله (1990–2020) ایستگاه سینوپتیک ماکو، ایران، تحلیل شدند. نرم افزار WRPLOT View 8 و ابزار سفارشی ترسیم گلباد برای تولید گلباد، گل طوفان و گل حمل ماسه و همچنین محاسبه شاخص های بادی شامل پتانسیل جابجایی (DP)، پتانسیل جابجایی نتیجه گیر (RDP)، جهت جابجایی نتیجه گیر (RDD) و شاخص یک جهته (UDI) استفاده شدند. برای شناسایی منشأ رسوبات بادی، نمونه های ماسه ای سطحی از تپه های ماسه ای جمع آوری و آزمایش های گرانولومتری و مورفوسکوپی بر روی آن ها انجام شدند و منحنی های دانه بندی با استفاده از نرم افزار GRADISTAT و روش Folk و Ward (1957) ترسیم شدند. تحلیل گلباد نشان داد بادهای جنوب شرق (SE) و شرق (E) بیشترین فراوانی را دارند، درحالی که گل طوفان، بادهای فرساینده شمال غرب (NW) و غرب (W) را مشخص کرد. پتانسیل حمل ماسه عمدتاً به سمت شرق است و بادهای دو جهته (E-W) در پاییز و زمستان نقش مهمی در جابجایی رسوبات بادی دارند. تحلیل دانه بندی نشان داد میانگین اندازه ذرات بین 125 تا 250 میکرون متغیر است، با جورشدی از جورشده تا ضعیف جورشده و توزیع عمدتاً متقارن. بررسی ها نشان داد منابع اصلی ماسه های روان دشت بورالان شامل آبرفت های رودهای قره سو و ارس، هوازدگی روانه های بازالتی، مخروط افکنه های حاشیه ای و سطوح فرسایش یافته ناشی از کاهش پوشش گیاهی به دلیل تغییرات کاربری اراضی هستند. بنابراین، منابع ماسه های بادی دشت بورالان ترکیبی از فرآیندهای آبی و بادی است که توسط ویژگی های زمین شناسی و اقلیمی منطقه هدایت می شوند.

این پژوهش به بررسی الگوهای گسیختگی سطحی در منطقه تکتونیکی فعال کپه داغ در امتداد مرز ایران و ترکمنستان می پردازد و با بهره گیری از الگوریتم های پیشرفته یادگیری ماشینی، دقت تحلیل های ژئومورفومتری را برای مدیریت بهینه منابع آب و برنامه ریزی کاربری پایدار زمین ارتقا می بخشد. روش مورداستفاده در این تحقیق با تلفیق مدل های رقومی ارتفاعی (DEM) با تفکیک مکانی بالا، ابزارهای تحلیلی پایتون و روش های آماری پیشرفته، ویژگی های کلیدی زمین چهر مانند شیب، جهت و خطواره ها را استخراج کرده است. الگوریتم های یادگیری ماشینی شامل جنگل تصادفی و رگرسیون چند متغیره برای مدل سازی الگوهای گسیختگی سطحی به کار گرفته شدند که به ترتیب دقت هایی معادل ۸۵٪ و ۷۸٪ را ارائه کردند. نتایج نشان داد، گسیختگی های سطحی عمدتاً در مناطقی با تراکم بالای خطواره ها رخ داده است که 51/49% از سطح منطقه را در برمی گیرند و تحت تأثیر عواملی مانند شیب، تراکم شکستگی و الگوهای جریان آب سطحی شکل گرفته اند. مدل جنگل تصادفی، شیب و تراکم شکستگی را به عنوان مهم ترین متغیرهای پیش بینی کننده شناسایی کرد که مؤید کارایی ترکیب روش های نوین یادگیری ماشینی با تحلیل های کلاسیک ژئومورفومتری است. این تحقیق چارچوبی نوآورانه برای شناخت پویایی های آب های سطحی در مناطق تکتونیکی فراهم می آورد و روش کاربردی ارزشمندی را در اختیار مدیران منابع آب و برنامه ریزان کاربری زمین قرار می دهد. یافته ها همچنین در گسترش مرزهای دانش در زمینه تشخیص و پایش فرایندهای ژئومورفولوژیکی و تکتونیکی در محیط های کوهستانی نیمه خشک نقش بسزایی ایفا می کنند و به تدوین راهبردهای پایدار در مدیریت منابع آب یاری می رسانند.

در بین چالش های زیست محیطی که جامعه جهانی در حال حاضر با آن روبروست، بیابان زایی در صدر قرار دارد از سوی دیگر سایت های متشکل از اشکال بادی یکی از پرطرفدارترین ژئومورفوسایت ها هستند. این میراث عمدتاً برای اهداف توس عه علمی، آموزش ی و گردش گری مورد بهره برداری قرار می گیرند. میراث های زمین شناختی و ژئومورفولوژیکی اغلب به دلیل فعالیت های انسانی، بسیار مستعد تأثیرات منفی و مخرب هستند و به همین دلیل ژئوسایت ها و ژئومورفوسایت های به حفاظت جدی نیاز دارند. ریگ اکبرآباد محصورشده در حاشیه جنوبی دشت مختاران ضمن اینکه از گستره قابل ملاحظه ای برخوردار است به لحاظ ژئومورفولوژیکی از مهم ترین مظاهر فرسایش بادی در این دشت است. تشدید فعالیت های اقتصادی طی دهه های اخیر در نتیجه توسعه فعالیت های زراعی و ایجاد ساختارهای زیربنایی، ژئومورفوسایت ریگ اکبرآباد را در معرض تهدید قرار داده است. در این مقاله داده های ماهواره ای لندست به عنوان اساسی ترین منبع اطلاعاتی بافاصله زمانی 10 سال استفاده شده است. پس از انجام مراحل پیش پردازش در مراحل بعد پوشش طبیعی و کاربری اراضی به روش طبقه بندی نظارت شده و شاخص پوشش گیاهی نرمال شده محاسبه گردید. نهایتاً با انطباق کاربری های استخراج شده طی دوره بررسی میزان گسترش و وضعیت تغییرات انواع کاربری ها در محدوده این ژئومورفوسایت مورد تجزیه وتحلیل قرارگرفته است. بیلان تغییرات رخ داده در منطقه به نفع تغییرات افزایشی کاربری های زراعی است. کاهش معنی دار میانگین شاخص پوشش گیاهی نرمال شده در طول دوره حاکی از افزایش خشک سالی در منطقه است. بااین حال مشاهدات انجام شده در خصوص روند تغییرات مکانی اراضی کشاورزی آبی و نیز وضعیت مکانی کنونی آن ها نشان می دهد که به تدریج این فعالیت ها به سمت حاشیه بیرونی دق گسترش یافته به طوری که در حال حاضر در بسیاری از مناطق دورتر و در قلمرو تپه های ماسه ای فعالیت های کشاورزی انجام می شود. نتایج حاصل شده نشان می دهند که 87/7 درصد از مساحت ریگ اکبرآباد تحت کاربری های زراعی به ویژه زراعت آبی قرارگرفته است. یافته ها، فشارهای فزاینده انسانی بر ژئومورفوسایت ماسه ای را برجسته کرده و بر نیاز مبرم به مدیریت پایدار زمین و استراتژی های حفاظتی در محیط های خشک تأکید می کند.