فهرست مطالب

تحلیل فضایی مخاطرات محیطی - سال دهم شماره 3 (پاییز 1402)

نشریه تحلیل فضایی مخاطرات محیطی
سال دهم شماره 3 (پاییز 1402)

  • تاریخ انتشار: 1403/01/06
  • تعداد عناوین: 12
|
  • روشنک افراخته*، عبدالرسول سلمان ماهینی، مهدی معتق، حمیدرضا کامیاب صفحات 1-14

    نواحی سکونتگاهی الگوهای متنوعی از چیدمان سطوح نفوذناپذیر هستند که به شدت تحت تاثیر خصوصیات منفی محیط زیستی - اکولوژیک مانند  شکل گیری جزیره حرارتی  قرار دارند. در این مطالعه، رابطه بین این چیدمان با خصوصیات دمایی نواحی سکونتگاهی در واحد بلوک های شهری در جلگه استان گیلان، مدل سازی شد. برای استخراج نواحی سکونتگاه هر واحد بلوک، از تحلیل شی گرای تصاویر ماهواره لندست در تابستان سه مقطع زمانی (1381، 1391 و 1401) استفاده و متوسط دمای هر بلوک در هر مقطع با استفاده از معادلات انتقال تشعشع تهیه شد. متغیرهای توصیفی دمای هر بلوک در دو دسته متغیرهای ذاتی و متغیرهای همسایگی تهیه و با استفاده از تحلیل مولفه های اصلی، چهار متغیر وسعت واحد، سنجه مرز مشترک، وسعت پلیگون مادر و  نسبت محیط به مساحت واحد به عنوان مهم ترین پارامتر شناسایی و به مدل رگرسیون غیرخطی GAM وارد شدند. نتایج مدل سازی (619/0= R2) نشان داد که  دو عامل وسعت بلوک شهری و وسعت پلیگون شهری که در آن قرار دارد، به صورت مستقیم منجر به افزایش دمای بلوک می شود. شکل خطی هر واحد، نسبت بالای محیط به مساحت و داشتن کمترین مرز مشترک با سایر واحدهای شهری نیز نقش کاهنده متوسط دمای واحدهای شهری در دوره های زمانی مورد مطالعه داشته اند. نتایج حاصل می تواند به درک بهتر عوامل موثر بر دمای سطح زمین در مناطق سکونتگاهی بخصوص پیکربندی و ساختار بلوک های شهری کمک کند.

    کلیدواژگان: جزایر گرمایی شهری، دمای سطح زمین، مدل سازی دما، مدل GAM، استان گیلان
  • محمدصادق قدم خیر، رضا برنا*، جعفر مرشدی، جبراییل قربانیان صفحات 15-30

    در این مطالعه سعی شد که تاثیرگذاری رخداد گردوغبار در زمینه نوسانات و تغییرات روزانه میزان تابش خالص موج کوتاه دریافتی در سطح زمین استان خوزستان مورد بررسی قرار گیرد. در این راستا داده های روزانه 6 ایستگاه سینوپتیک و کدهای گردوغباری و سرعت و جهت باد توام با آن ها استخراج گردید. با استفاده از داده های ایستگاهی 3 کیس گردوغبار فراگیر در سطح استان خوزستان و در ادامه با استفاده از دو شاخص گردوغباری محصول سنجنده MODIS یعنی شاخص انگستروم هواویزه ها (AEA) و شاخص عمق اپتیکال هواویزه ها (AOD) وضعیت توزیع فضایی گردوغبار در سطح استان بررسی شد و با استفاده از داده های باز تحلیل شده تابش خالص موج کوتاه دریافتی (در ساعت 12 ظهر یا 09 UTC) پایگاه ECMWF ، تغییرات زمانی و مکانی میزان تابش دریافتی بررسی شد. نتایج حاصل از بررسی 3 کیس گردوغبار فراگیر در سطح استان (شامل 19  ژوئن 2012، 12 می 2018 و 22 جولای 2010) بیانگر آن بود که، ذرات آیروسل عموما در بخش های مرکزی، جنوبی و غربی استان (نواحی دشتی و پست استان) از نوع ذرات با اندازه متوسط (شاخص نمایی انگستروم بین 5/0 تا 1) و در بخش های شرقی و شمال شرقی، از نوع ذرات درشت (شاخص انگستروم کمتر از 5/0) بوده است. نتایج حاصل از تاثیرگذاری رخدادهای گردوغبار بر میزان تابش موج کوتاه دریافتی سطح زمین نشان داد که در رخداد گردوغباری 22 جولای 2010 شاخص نمایی انگستروم بیانگر حضور ذرات درشت در اتمسفر نزدیک سطح زمین و شاخص AOD نیز بیانگر حضور گردوغبار غلیظ در کل پهنه استان بوده است، میزان تابش خالص موج کوتاه دریافتی (در ساعت 12 ظهر یا 09 UTC) حدود 194 وات بر متر مربع (حدود28 درصد) کمتر از میانگین همان ماه بوده است. این میزان افت در دو موج گردوغبار دیگر که مقادیر شاخص AOD  و شاخص انگستروم آن ها بیانگر گردوغبار ریزتر و با غلظت کمتر بود، کمتر بوده است. در موج گردوغباری 19 ژوئن 2012، میزان تابش خالص موج کوتاه دریافتی تنها 5 درصد (25 وات بر متر مربع در ساعت 12 ظهر یا 09 UTC) کمتر از میانگین بلندمدت بوده است و این افت در رخداد گردوغباری 12 می 2018 برابر 28 وات بر متر مربع (حدود 4 درصد افت نسبت به میانگین همان ماه) بوده است.

    کلیدواژگان: گردوغبار، سنجنده MODIS، شاخص نمایی انگستروم ایروسل، استان خوزستان
  • پرستو دارویی*، پرویز ضیائیان فیروزآبادی، فرهاد عزیزپور، وحید ریاحی صفحات 31-52

    فعالیت های کشاورزی به عنوان یکی از محورهای اساسی رشد و توسعه و جزئی از فرایند توسعه روستایی، تضمین کننده حیات اقتصادی بسیاری از روستاهای کشور بوده که در سال های اخیر تحت تاثیر بحران کم آبی و محدودیت های سایر منابع تولید قرار گرفته و پایداری و حیات سکونتگاه های روستایی را با چالش های جدی مواجه ساخته است. در همین راستا ساماندهی الگوی کشت یا تدوین الگوی کشت بهینه یک امر ضروری در جهت نیل به اهداف توسعه پایدار کشاورزی و روستایی ایران به شمار می رود. برای نیل به این هدف باید کشت محصولات کشاورزی متناسب با ظرفیت ها و قابلیت های منابع تولیدی به خصوص منابع آبی و در راستای توازن بخشی به فضا باشد. بنابراین تعیین توزیع فضایی مناسب اراضی برای کشت انواع محصولات، از پایه های اصلی اجرای طرح های تدوین الگوی کشت بهینه می باشد. بر همین اساس، در این پژوهش با استفاده از روش های تصمیم گیری چند معیاره، به تهیه نقشه های تناسب محصولات عمده کشاورزی در 10 کیلومتری دو طرف حاشیه رودخانه زاینده رود در ناحیه سنتی لنجانات که درمعرض بحران فزاینده آب قرار گرفته اند، پرداخته شد. بدین ترتیب، ابتدا نیازهای زراعی- بوم شناختی دو محصول عمده ناحیه (گندم و جو) تعیین گردید و برای هر گیاه زراعی، نقشه های معیار با استفاده از نرم افزار ArcGIS طبقه بندی شدند. لایه های رقومی با اختصاص وزن به دست آمده از روش تحلیل سلسله مراتبی و با استفاده از روش وزن دهی جمعی ساده روی هم گذاری و تلفیق شدند و در نهایت کار پتانسیل سنجی و پهنه بندی اراضی در چهار طبقه از نا مناسب تا خیلی مناسب برای کشت گندم و جو انجام شد. نتایج حاصل از نقشه میزان تناسب اراضی نشان داد که مجموعا 6/90 درصد و 4/91 درصد از اراضی کشاورزی محدوده به ترتیب برای کشت گندم و جو بسیار مناسب و نسبتا مناسب است. مناطق شمالی و شرقی محدوده، واقع در شهرستان فلاورجان و بخش شمالی شهرستان مبارکه، مناسب ترین مناطق برای کشت گندم و جو هستند و هر چه از سمت شمال و شرق به طرف غرب محدوده پیش می رویم، از میزان استعداد مناطق کشت گندم و جو کاسته می شود. بافت نامناسب خاک، عمق کم خاک، شیب بالا و زهکشی پایین از مهم ترین عوامل محدودکننده کشت گندم و جو در این مناطق هستند. همچنین، نتایج این مطالعه نشان داد که پهنه بندی مناسب اراضی (با هدف تناسب اراضی با الگو کشت) می تواند با بهینه سازی ساختار فضایی کشت محصولات زراعی، زمینه را برای توازن بخشی فضایی فراهم سازد.

    کلیدواژگان: پهنه بندی فضایی، الگوی کشت بهینه، روشهای تصمیم گیری چند معیاره، روش وزن دهی جمعی ساده، لنجانات
  • جواد سدیدی، حسن احمدی، رامین رضایی شهابی*، امیر پیشوا، امید خیری، قدرت الله نورایی صفحات 53-70

    کاربری مسکونی یکی از کاربری های مهم و اصلی در نظام کاربری اراضی شهری است که مدیریت ایمنی و توجه به الزامات پدافندی آن به دلیل تراکم بالای جمعیتی در شهرهای بزرگ بسیار حائز اهمیت است. پژوهش حاضر، در زمینه ارزیابی آسیب پذیری کاربری های مسکونی در برابر تهدیدات خارجی با رویکرد پدافند غیرعامل شهری در منطقه 10 تهران است که در قالب مطالعات فضایی مکانی و با اجرای مدل تحلیلی در سه گام انجام شد. ابتدا شناسایی و دسته بندی اصول و الزامات پدافند غیرعامل در سه گروه پارامترهای سازه ای، جمعیتی و مکانی صورت گرفت و با استفاده از ابزار پرسشنامه و نظرسنجی کارشناسی، اولویت های اصول پدافند غیرعامل در ارتباط با فضاهای مسکونی مشخص شد. در ادامه، بر پایه فرآیند تحلیل شبکه ای، تعیین وزن هر یک از معیارها انجام گرفت و وزن حاصل از مدل ANP، در محیط نرم افزار ArcGIS بر لایه های مکانی منطقه اعمال شد. نتایج اجرای مدل نشان داد که از نظر شاخص های سازه ای، بیش از 78 درصد واحدهای مسکونی منطقه، در گروه سازه هایی با میزان آسیب پذیری زیاد قرار می گیرند و از نظر شاخص های جمعیتی، در 88 درصد واحدهای مسکونی در صورت وقوع تهدیدات خارجی میزان آسیب پذیری زیاد است. از لحاظ شاخص های مکانی، بیش از 92 درصد فضاهای مسکونی، با چند نوع کاربری ناسازگار همجوار هستند و بیشترین آسیب پذیری را دارند. به طور کلی نتایج حاصل از روی هم گذاری لایه ها نشان داد بیش از 86 درصد واحدهای مسکونی محدوده در پهنه های آسیب پذیر واقع شده اند و میزان آسیب پذیری واحدهای مسکونی در این پهنه ها بسیار بالاست.

    کلیدواژگان: آسیب پذیری، کاربری مسکونی، پدافند غیرعامل، فرآیند تحلیل شبکه ای (ANP)، منطقه 10 تهران
  • هایده آراء*، زهرا گوهری، هادی معماریان خلیل آباد صفحات 71-84

    شناسایی پهنه های ماسه ای، ابزار مهمی برای برنامه ریزی در راستای توسعه پایدار به شمار می رود. با توجه به شرایط اقلیمی شهرستان  سرخس، پارامترهایی مانند خشک سالی، طوفان های گرد و غبار از یک طرف، توسعه اراضی کشاورزی و تبدیل مراتع به دیم زارهای کم بازده از سوی دیگر سبب پیش روی و توسعه این پهنه ها گردیده است. با توجه به هدف پژوهش، عوامل موثر و پویا مانند پوشش گیاهی، خشک سالی و تعداد روزهای گرد و غبار، به عنوان متغیرهای دینامیک و سایر پارامترهای طبیعی منطقه مانند زمین شناسی، شیب، جهت، پستی و بلندی و خاک به عنوان متغیرهای استاتیک ورودی به مدل انتخاب گردیدند. در مدل سازی از الگوریتم های جنگل تصادفی (RF) و شبکه عصبی پرسپترون (MLP) استفاده شد. برای ساخت مدل ها 8 لایه اطلاعاتی به عنوان متغیر پیش گو و متغیر وجود یا عدم وجود پهنه های ماسه ای بعنوان متغیر هدف تعیین گردید. ارزیابی الگوریتم های مدل سازی با استفاده از منحنی ROC انجام گردید. نتایج نشان داد که الگوریتم RF با سطح زیر منحنی بطور میانگین بیش از 90 درصد عملکرد بهتری نسبت به MLP با سطح زیر منحنی میانگین 75 درصد، داشته است. در رتبه بندی متغیرهای بکار رفته در مدل، متغیر پوشش گیاهی در همه دوره ها در رتبه اول قرار گرفت و پس از آن متغیر SPI در سال های 2000 و 2015 و متغیر DSI در سال های 2005 و 2010 در درجه دوم اهمیت قرار داشتند. در متغیرهای استاتیک استفاده شده در مدل، متغیرهای شیب و جهت از اهمیت کمتری نسبت به سایر متغیرها در همه دوره ها برخوردار و در رتبه پایین تری قرار گرفت.

    کلیدواژگان: تکنیک های داده کاوی، شبکه عصبی مصنوعی، جنگل تصادفی، پهنه های ماسه ای، سرخس
  • فاطمه عمادالدین، علی احمدآبادی*، سید مروت افتخاری، معصومه اسدی گندمانی صفحات 85-100

    امروزه نرخ فرونشست زمین در بسیاری مناطق از جمله سکونتگاه های شهری و روستایی به دلیل برداشت بی رویه و کاهش سطح آب های زیرزمینی، افزایش یافته است. فرونشست زمین اثرات منفی بر اجزای اکوسیستم محیطی از جمله آبخوان ها و لایه های خاک و همچنین بر زیرساختهای انسان ساخت دارد. بنابراین ارزیابی و تحلیل فضایی آسیب پذیری در وجوه محیطی، سکونتگاه های انسانی و زیرساخت ها در اثر فرونشست زمین بخصوص در مناطق کلان شهری مستعد ضروری است. در پژوهش حاضر دشت جنوب غربی شهر تهران به عنوان عرصه مطالعاتی انتخاب شده  و پراکندگی مکانی آسیب پذیری محیطی و همچنین انسانی شامل زیرساخت ها، تاسیسات شهری و سکونتگاه های اقماری و پر جمعیت شهر تهران، مدل سازی و تحلیل گردید. بدین منظور ابتدا با تکنیک تداخل سنجی راداری نرخ  فرونشست زمین برآورد و همچنین تغییرات عمق آب  زیرزمینی در یک بازه 12 ساله استخراج گردیده و میزان همبستگی فضایی فرونشست با تغییرات عمق آب زیرزمینی تحلیل شده است. به منظور مدل سازی آسیب پذیری در قالب روش تحلیل شبکه مربعی از نقشه معیارهای عمق و سطح تراز آب زیرزمینی، شبکه رودخانه ،پهنه سیلابی، خطوط مترو، شبکه حمل و نقل جاده ای، حاصلخیزی خاک و تراکم جمعیت در مناطق شهری با مدل همپوشانی مکانیSAW استفاده شده است. میانگین فرونشست به صورت پراکنده در چهار پهنه اصلی در سراسر دشت برابر با 9/9 سانتی متر  در 12 سال برآورد شد. نتایج تحلیل همبستگی فضایی فرونشست زمین و تغییرات تراز آب زیرزمینی در دشت جنوب غربی تهران مقدار R برابر با 61/0 را نشان می دهد به عبارتی گویای این واقعیت است که بخش عمده الگوی فرونشست در دشت تهران از تغییرات عمق آب زیرزمینی پیروی می کند. نتایج پراکندگی مکانی آسیب پذیری، گویای وجود پهنه های دارای آسیب پذیری خیلی زیاد در مرکز و شمال دشت است. علت آسیب پذیری بالای این پهنه ها وجود سکونتگاه های شهری با تراکم جمعیت بالا، وجود پهنه های سیلابی، تراکم بالا راه های اصلی ارتباطی، مسیر رودخانه و وسعت زیاد خاک های حاصلخیز در این شبکه ها است. از طرف دیگر در مناطق جنوبی دشت تهران، پهنه هایی با آسیب پذیری کم و خیلی کم پراکنده دیده می شود. که علت آن خاک نامناسب، دور بودن از پهنه های سیلابی، عدم وجود سکونتگاه های شهری تراکم زیاد و تراکم کم راه های ارتباطی اصلی است. به نظر می رسد نتایج پژوهش بخصوص در بخش پراکندگی مکانی آسیب پذیری ناشی از فرونشست، بتواند در تصمیم گیری های توسعه شهری و منطقه ای لحاظ گردد تا توسعه با هزینه کمتر محیطی و انسانی بخصوص در آینده همراه شود.

    کلیدواژگان: آسیب پذیری، فرونشست، همبستگی فضایی، تحلیل مربعی، SAW
  • حسین حاتمی نژاد*، علیرضا صادقی صفحات 101-122

    سنجش تاب آوری شهری می تواند به توسعه استراتژی ها و سیاست های مناسب برای شهرهایی که با شوک های غیرمنتظره و پیامدهای آن مواجه هستند، کمک کند. از آنجایی که تاب آوری شهری مفهومی پیچیده است و عملیاتی کردن آن دشوار است، توسعه تکنیک یا روشی برای به فعلیت رساندن این مفهوم نقطه عطف بزرگی در جهت درک عوامل و تعاملاتی است که به ایجاد و حفظ تاب آوری کمک می کنند. کلان شهر تهران دارای تمرکز بالایی از صنایع، سازمان های دولتی، خدمات و تاسیسات است که مدیریت آن را در زمان وقوع یک بلای طبیعی بسیار پیچیده می کند. شرایط پیشین یا ویژگی های ذاتی اجتماعی-اقتصادی نشان می دهد که تهران از نیروهای سیل مصون نیست، در واقع سنجش تاب آوری در برابر بلایای شهری برای مناطق واقع بر رودخانه ها در تهران به دلیل ویژگی های ذاتی آن و تغییرات مکانی- زمانی سیلاب در منطقه حائز اهمیت است. این پژوهش بر سنجش تاب آوری مناطق واقع بر مسیر رودخانه های شهر تهران متمرکز است. رویکرد اندازه گیری مبتنی بر ایجاد یک شاخص ترکیبی بر اساس شش بعد تاب آوری اجتماعی، اقتصادی، نهادی، زیرساختی، سرمایه اجتماعی و محیطی در برابر سیل است. این پژوهش با توسعه یک روش تصمیم گیری چندمعیاره ترکیبی انجام گرفته است، مدل AHP برای اولویت بندی شاخص های انتخابی و مدل TOPSIS به منظور رتبه بندی مناطق واقع بر مسیر رودخانه های شهر تهران بر اساس سطوح تاب آوری آن ها استفاده شده است. نتایج نشان می دهد که منطقه 22 تاب آورترین منطقه است، درحالی که مناطق 4، 5 و 14 دارای کمترین سطح تاب آوری هستند. یافته های این پژوهش می تواند به سازمان های برنامه ریزی شهری مانند مرکز برنامه ریزی تحقیقات تهران کمک کند تا تاب آوری در برابر بلایا را در برنامه ریزی شهری ادغام کند و از برنامه های واکنشی به استراتژی های انطباقی شهری پیشگیرانه مانند برنامه ریزی کاربری اراضی شهری حساس به ریسک تغییر دهند.

    کلیدواژگان: تاب آوری شهری در برابر سیل، AHP، TOPSIS، مناطق واقع بر رودخانه ها، تهران
  • فرزین محمودی پاتی، حامد قادرمزی*، لیلا مفاخری صفحات 123-138

    مخاطرات محیطی به عنوان پدیده های اجتناب ناپذیری هستند که همواره با خطرات جدی و بحران همراه بوده و از موانع اصلی توسعه، به خصوص توسعه پایدار روستایی به حساب می آیند. هدف پژوهش حاضر بررسی مدیریت ریسک مخاطرات طبیعی در نواحی روستایی بخش مرکزی شهرستان تویسرکان است. این پژوهش از نظر هدف کاربردی و براساس طرح تحقیق توصیفی- تحلیلی است و ازنظر ماهیت، تحلیلی- اکتشافی محسوب می شود. داده های پژوهش به صورت میدانی و از طریق مصاحبه و مشاهده مستقیم جمع آوری شده است. جهت تحلیل داده ها از روش های توصیفی از جمله فراوانی و میانگین در محیط نرم افزار اکسل و جهت تحلیل داده های فضایی از نرم افزار GIS استفاده شده است. همچنین برای تحلیل کیفی مصاحبه و پرسش های باز پژوهش از تحلیل تماتیک استفاده شده است. نتایج پژوهش نشان می دهد که مهمترین مخاطره طبیعی در روستاهای بخش مرکزی شهرستان تویسرکان سرمازدگی باغات گردو است و این مخاطره بر روی درآمد و مهاجرت تاثیر گذاشته است. همچنین نتایج حاکی از آن است که مهمترین راهکارهای جامعه محلی جهت کاهش اثرات مخاطره سرمازدگی در باغات گردو، عبارتنداز: اصلاح ژنتیکی درختان، استفاده از فناوری های جدید، کاشت گونه های مقاوم به سرما، آبیاری درختان در فصل سرما و روشن کردن آتش در زمانی که احتمال سرمازدگی وجود دارد. به طور کلی تغییرات آب و هوایی و تحولات محیطی در نواحی روستایی موجب بروز مخاطرات طبیعی متعددی شده است که بر روی معیشت جامعه روستایی تاثیر چشمگیری دارد. جهت کاهش اثر این مخاطرات و مدیریت ریسک این نوع مخاطره ها، استفاده از فناوری های نوین و ابزارهای جدید در نواحی روستایی، یک ضرورت انکار ناپذیر است.

    کلیدواژگان: مدیریت ریسک، مخاطرات طبیعی، باغداری، تویسرکان
  • زینب دولتشاهی، مهری اکبری*، بهلول علیجانی، داریوش یاراحمدی، میثم طولابی نژاد صفحات 139-162

    این تحقیق با هدف بررسی انواع وارونگی و شدت آن ها با استفاده از شاخص های ترمودینامیکی جو از قبیل شاخص SI، LI ،KI و TT در ایستگاه بندرعباس برای دوره 2010 -2020 به رشته تحریر در آمده است. در این پژوهش داده های رادیوسوند جو بالای ایستگاه همدید بندرعباس برای ساعت 00 گرینویچ(5/3 محلی) طی 11 سال اخیر (2010 تا 2020) از دانشگاه وایومینگ اخذ و مورد استفاده قرار گرفت. نتایج تحلیل ها نشان داد که میانگین تعداد رخداد پدیده وارونگی در بندرعباس  برابر 501 مورد در سال می باشد چرا که در برخی روزها چند نوع وارونگی در ارتفاع متفاوت مشاهده شد. از این تعداد وارونگی ، حدود 6/31 درصد آن مربوط به وارونگی دمای تشعشعی، 3/4 درصد جبهه ای، و 1/64 درصد دیگر مربوط به وارونگی از نوع فرونشینی می باشد. به دلیل نشست هوا در زیر پرفشار جنب حاره، سهم وارونگی های فرونشست بیشتر از انواع دیگر وارونگی می باشد. در این میان شدیدترین وارونگی ها از نوع فرونشست با 1354 مورد و ضعیف ترین وارونگی ها نیز با 29 مورد و از نوع جبهه ای بوده است. بطور کلی میانگین بلندمدت ضریب شدت وارونگی های ایستگاه بندرعباس با ضریب 0/062 نشان می دهد که شدت وارونگی های این شهر اکثرا از نوع بسیار شدید هستند که این رخداد می تواند آثار بسیار مخربی هم از نظر محیط زیستی و هم سلامت جسمی ساکنین شهر بندرعباس در پی داشته باشد. همچنین همبستگی بین عناصر وارونگی نشان داد که با کاهش ضخامت لایه وارونگی، شدت وارونگی دمایی نیز افزایش می باشد.

    کلیدواژگان: وارونگی دمایی، ضخامت جو، شدت وارونگی، آلودگی جو، بندرعباس
  • نازنین سلیمی، مرزبان فرامرزی*، محسن توکلی، حسن فتحی زاد صفحات 163-182

    امروزه میزان برداشت از آبهای زیرزمینی بیش از میزان تغذیه آبهای زیرزمینی است که این عامل باعث افت شدید سطح سفره های آب زیرزمینی شده است. مراتع و جنگل ها بعنوان اصلی ترین مکان های تغذیه سفره های آب زیرزمینی محسوب می شوند، درحالی که بیشترین برداشت از این منابع در کاربری کشاورزی انجام می شود. هدف اصلی از پژوهش حاضر استفاده از الگوریتم های یادگیری ماشین شامل رگرسیون جنگل تصادفی و تابع آنتروپی شانون برای مدل سازی منابع آب زیرزمینی در مراتع نیمه خشک غرب ایران می باشد. برای این هدف، ابتدا لایه های اطلاعاتی شامل: درجه شیب، جهت شیب، ارتفاع از سطح دریا، فاصله از گسل، شکل شیب، فاصله از آبراهه، فاصله از جاده، بارندگی، لیتولوژی و کاربری اراضی تهیه شد. پس از تعیین وزن پارامترها با استفاده از تابع آنتروپی شانون و سپس تعیین طبقات آن ها، در محیط سامانه های اطلاعات جغرافیایی، از ترکیب وزن پارامترها و طبقات آن ها نقشه نهایی مناطق دارای پتانسیل منابع آب زیرزمینی مدل سازی گردید.  بعلاوه، برای اجرای مدل جنگل تصادفی از نرم افزار R 3.5.1 و بسته randomForest استفاده شد. در تحقیق حاضر از اعتبارسنجی ضربدری k-fold برای صحت سنجی مدل ها استفاده گردید. به منظور ارزیابی کارایی مدل های جنگل تصادفی و آنتروپی شانون برای پتانسیل یابی منابع آب زیرزمینی، از شاخص های آماری MAE، RMSE و R2 استفاده شد. نتایج ارزیابی نشان داد که مدل جنگل تصادفی با دقت (RMSE: 3.41, MAE: 2.85 R² = 0.825,) دارای دقت بالاتری نسبت به مدل آنتروپی شانون با دقت (R² = 0.727, RMSE: 4.36, MAE: 3.34) می باشد. یافته های مدل جنگل تصادفی نشان داد که قسمت زیادی از منطقه مورد مطالعه دارای پتانسیل متوسط (22/26954 هکتار) و مساحت خیلی اندکی (61/205 هکتار) بدون پتانسیل آب زیرزمینی می باشد. از طرفی، نتایج مدل آنتروپی شانون نشان داد که قسمت اعظمی از منطقه مورد مطالعه دارای پتانسیل متوسط (05/24633 هکتار) و مساحت خیلی اندکی (12/1502 هکتار) بدون پتانسیل آب زیرزمینی می باشد.

    کلیدواژگان: پتانسیل آب زیرزمینی، مدل جنگل تصادفی، آنتروپی شانون، دشت موسیان
  • نبی محمدی*، بهروز ساری صراف، هاشم رستم زاده صفحات 183-204

    امروزه به دلیل  گرمایش جهانی، خشکسالی و رخداد دوره های سرد و تنش های گرمایی، بررسی فرین های اقلیمی دارای اهمیت زیادی است. لذا در این پژوهش به  پیش نگری بلند مدت تغییرات فرین های دمایی در شمال غرب ایران در دوره پایه (2014-1985) و سه دوره آینده نزدیک(2050-2021)، آینده متوسط(2080-2051) و آینده دور(2100-2081) پرداخته شد. بدین منظور از  2 شاخص حدی دمایی شامل تداوم دوره گرم (WSDI) و تداوم دوره سرد (CSDI) و آزمون روند من کندال (Maan-Kendall) جهت بررسی تغییرات استفاده شد. برای پیش نگری تغییرات نمایه ها در دوره آینده  نیز پس از ارزیابی 7 مدل گردش کلی  (GCMs) از سری مدل های گزارش ششم (CMIP6)  از دو مدل بهینه تحت سه سناریوی  خط سیر مشترک اجتماعی- اقتصادی  شامل SSP3-7.0، SSP1-2.6  و  SSP5-8.5 بهره گرفته شد. توزیع فضایی روند تغییرات تداوم دوره گرم  در دوره پایه نشان داد که هسته بیشینه آن در جنوب و جنوبغربی منطقه قرار دارد و با حرکت به سمت شمال و شمال شرقی از میزان آن کاسته می شود.  تغییرات مکانی نمایه تداوم دوره سرد با هسته های بیشینه آن در نواحی غربی و اطراف دریاچه ارومیه و هسته های کمینه در نواحی مرکزی و شمالی منطقه مشخص می شود. بر اساس نتایج، میانگین تداوم دوره گرم و تداوم دوره سرد در دوره پایه به ترتیب برابر با 53/5 و 80/3 روز در سال است که  حداکثر و حداقل تداوم دوره گرم با 1/8 و 7/2 روز به ترتیب مربوط به  ایستگاه های پیرانشهر و پارس آباد و حداکثر و حداقل تداوم دوره سرد  نیز با 7/5 و 32/1 روز مربوط به ایستگاه های زرینه و مریوان است. بررسی روند تغییرات نیز نشان داد که در بیشتر ایستگاه ها نمایه  WSDI دارای روند افزایشی است که این روند در برخی ایستگاه ها معنی دار شده است ولی  نمایه CSDI دارای روند کاهشی و درهیچ کدام از ایستگاه ها معنی دار نشده است.  ارزیابی مدل های مختلف با شاخص های خطاسنجی مختلف نیز نشان داد که مدل های MRI-ESM2-0 و MPI-ESM1-2-L بهترین عملکرد را در شبیه سازی فرین های دمایی در منطقه مورد مطالعه دارند. توزیع روند تغییرات در دوره آینده نیز نشان داد که نمایه WSDI  در بیشتر ایستگاه ها و بر اساس هر سه سناریو به ویژه سناریوی SSP5-8.5  دارای روند افزایشی خواهد بود ولی روند CSDI در بیشتر ایستگاه ها کاهشی و براساس سناریوهای SSP3-7.0 و SSP5-8.5 معنی دار خواهد بود.

    کلیدواژگان: تحلیل فضایی، تداوم دوره گرم، تداوم دوره سرد، شمال غرب ایران، SSPs
  • صدیقه مظفری قره بلاغ، بهروز محمدی یگانه، مهدی چراغی* صفحات 205-222

    تامین غذا جهت تحقق امنیت غذایی از اهداف مهم توسعه در تمامی کشورها تلقی می شود، کاهش ناامنی غذایی برای دولت ها به عنوان یک دستاورد مهم سیاسی و اجتماعی قلمداد می گردد. یکی از اثرات ناامنی غذایی در نواحی روستایی بر روی تعداد مبتلایان و مرگ ومیر ناشی از همه گیری کرونا است. در همین راستا تحقیق حاضر به دنبال پاسخ به سوالات زیر است که وضعیت ناامنی غذایی نواحی روستاهای موردمطالعه در چه سطحی قرار دارد؟ و ناامنی غذایی چه تاثیری بر توزیع فضایی مبتلایان و مرگ ومیر کرونا دارد؟ نوع تحقیق کاربردی و از نظر ماهیت توصیفی-تحلیلی است. جامعه آماری این تحقیق تمامی روستاهای بخش مرکزی شهرستان زنجان است که به صورت تمام شماری این روستاها بررسی شده اند. روش گردآوری اطلاعات به صورت کتابخانه ای و روش تجزیه وتحلیل داده ها نیز به صورت آمار توصیفی و تحلیل فضایی است. یافته های تحقیق نشان می دهد، میانگین ناامنی غذایی روستاهای موردمطالعه برابر با 36.08 درصد است، بالاترین میزان ناامنی غذایی مربوط به دهستان تهم با 40.76 درصد و کمترین میزان ناامنی غذایی مربوط به دهستان معجزات است. جهت تحلیل اثرات ناامنی غذایی بر مرگ ومیر ناشی از کرونا از رگرسیون وزن دار جغرافیایی استفاده شده است، بر همین مبنا بر اساس نتایج به دست آمده از این ابزار تحلیل فضایی، پهنا برابر با 172/0، مربع های باقی مانده برابر با 2836، عدد موثر برابر با 16.86، زیگما برابر با 5.64 و مقدار ضریب تعیین که میزان ارتباط خطی بین دو متغیر را اندازه گیری می کند برابر با 72/0 محاسبه شده است، بنابراین می توان گفت با افزایش ناامنی غذایی میزان مرگ ومیر ناشی از کرونا نیز افزایش پیدا می کند.

    کلیدواژگان: توسعه روستایی، امنیت غذایی، توسعه انسانی، استان زنجان
|
  • Roshanak Afrakhteh*, Abdolrasoul Salman Mahini, Mahdi Motagh, Hamidreza Kamyab Pages 1-14

    This paper is a discussion of urban heat islands (UHIs), which unique residential areas are characterized by dense central cores surrounded by less dense peripheral lands. UHIs experience higher temperatures due to impermeable surfaces and specific land use patterns. These temperature variations have negative environmental and social impacts, leading to increased energy consumption, air pollution, and public health concerns. It emphasizes the need for simpler approaches to comprehend UHI temperature dynamics and explains how urban development patterns contribute to land surface temperature variation. The case study of Guilan Plain illustrates the relationship between development patterns and temperature, utilizing techniques like principal component analysis and generalized additive models.
    This paper focuses on mapping land use and land surface temperature in the southwestern region of the Caspian Sea, specifically in the low-lying area of Guilan province. The research utilized satellite data from Landsat sensors for three different time periods: 2002, 2012, and 2021. A spatial unit known as a "city block" was employed through object-based analysis using eCognition software. Thermal bands from Landsat, such as TM band 6, ETM+ band 6, and TIR-1 band 10, were used to retrieve land surface temperature. The radiative transfer equation was used to calculate temperature, accounting for atmospheric and emissivity effects.
    The study employed the normalized difference vegetation index (NDVI) method to estimate land surface radiance. The main focus of the study was to identify predictive variables for urban land surface temperature within the context of residential city blocks. These variables were categorized as intrinsic (related to the block's structure) and neighboring (related to adjacent blocks) variables. Intrinsic variables included block area, shape index, perimeter-to-area ratio, and central core index, calculated using Fragstats software. Neighboring variables encompassed metrics like shared boundary length, mother polygon area, number of neighboring blocks, average distance to neighboring block centers, average area of neighboring blocks, average shape index of neighboring blocks, and average central core index of neighboring blocks. Principal Component Analysis (PCA) was employed to select significant variables that captured the majority of data variance. Variables with eigenvalues greater than 1 in each principal component were considered significant contributors. Varimax rotation was applied to the PCA results to ensure accurate variable selection.
    The study utilized a Generalized Additive Model (GAM) approach, implemented using the mgcv package in R, to model the relationship between urban land surface temperature and predictor variables. Smoothing parameters were estimated using a restricted maximum likelihood method. Model accuracy and interpretability were assessed using the coefficient of determination (R-squared) and the F-test analysis. the study's results include the generation of land use maps for three different time periods using object-based image analysis. Urban block characteristics were aligned with spectral units through density, shape, and scale coefficients. Over the years, the average block size showed variation, increasing from 61.19 hectares to 62.21 hectares. Urban expansion was observed across the years, with the urban area expanding from 9.5% to 11.1% of the region. Surface temperatures ranged from 22.84 to 26.26°C, with urban temperatures spanning 26.14 to 53.04°C. Independent variables were calculated for intrinsic and neighboring categories, with varying characteristics like block size, shape index, and perimeter-to-area ratio. Principal Component Analysis identified influential parameters, leading to the selection of block size, and shared boundary. the polygon area, and perimeter-to-area ratio as main variables for a generalized additive regression model. This model demonstrated non-linear relationships between these predictors and urban temperature. Block size, shared boundary, and mother polygon area exhibited a positive relationship with temperature, while the perimeter-to-area ratio displayed a negative trend. The model's performance was satisfactory, indicated by an R-squared value of 0.619.
    The discussion focuses on the challenges and complexities of predicting urban surface temperature through studies on land use patterns. the current study concentrates on analyzing surface temperature within urban block units and categorizing variables into intrinsic and neighboring factors to enhance the understanding of the relationship between urban surface temperature and spatial distribution. Despite calculating urban surface temperature as a seasonal average across years, notable variations in temperatures were observed across different years. These variations are attributed to environmental conditions, climatic factors, and atmospheric influences that fluctuate over time. Consequently, the study aims to mitigate the impact of dynamic parameters by basing its models on cumulative temperature changes over various years. However, despite its reliability, this approach might lead to biased results when dealing with short-term time-series imagery.
    The discussion also delves into the study's approach of focusing on spatial indices of urban units as predictive neighboring parameters. This choice stems from the fact that other units, particularly agricultural ones, experience significant changes over shorter periods, which can disrupt model calibration. Principal Component Analysis highlights the importance of block size as a key predictor of urban surface temperature, emphasizing the shift from polygon area to block size as a spatial scale. The study concludes that both block size and aggregation significantly influence urban temperature patterns. The Generalized Additive Model reveals that block size and mother polygon area exhibit a positive relationship with urban surface temperature, while the perimeter-to-area ratio displays an inverse correlation. This parameter indicates that units with smaller central cores and higher perimeter-to-area ratios experience cooler temperatures due to engagement with neighboring units, especially agricultural ones. In conclusion, the findings suggest that urban blocks function as distinct entities where temperature-related factors are influenced by intrinsic attributes like shape, as well as by the positioning of a unit relative to others.
    The conclusion highlights the continuous growth of studies investigating the connection between land use patterns and urban surface temperature. Block size emerges as a central factor in determining urban surface temperature, alongside block dispersion and aggregation, which play crucial roles as predictors in residential areas. Additionally, the study emphasizes the importance of spatial configuration and unit structure in shaping urban temperature patterns. The proposed methodology has the potential to enhance understanding of parameter significance in shaping urban temperature patterns across various regions of Iran.

    Keywords: Urban heat island, land surface temperature, LST modeling, GAM, Guilan Province
  • Mohammad Sadegh Ghadam Khair, Reza Borna*, Jafar Morshedi, Jebraeel Ghorbanian Pages 15-30
    Introduction

    Extensive and massive agriculture, along with other agricultural activities such as animal husbandry, industrial activities in the southern half of the province, has created and intensified extensive changes in the environmental resources and natural structure of the province. This extensive change can show its effects and consequences in the destruction of forest lands, the transformation of rich pastures into poor pastures and barren lands, severe soil erosion, and finally the creation and development of internal centers of dust. and intensify the severity of dust incidents in the province. Dust events have profound and significant effects on agriculture and soil fertility, health and hygiene, disruption and destruction of industries and power plants, and negative effects on the environment, including the deterioration of forests. Airborne particles, which are mainly driven to the region by dust storms, are one of the important components of the atmospheric system. They can not only change the albedo of the energy balance by acting as cloud particle nuclei, or ice nuclei.

    Materials and Methods

    The study location of this research is Khuzestan province, which is one of the most challenging provinces in the country in terms of environmental hazards. This province, with an area of about 6.5 million hectares, occupies about 4% of the country's area. Dust is one of the major and most important challenges of this province. Its destructive effects can be traced in various dimensions, such as the quality of water resources, the quality and performance of agricultural products, industries and energy transmission networks, and the air quality of cities. Three categories of data have been used in this research. The data of the first category is related to the data of widespread dust days in Khuzestan province. These data were obtained from the dust codes of the current air condition (ww parameter of synoptic stations of the province) during the statistical period of 2000, 2020. The second category of data was actually the remote sensing data of MODIS sensor, which included the Aerosol Optical Depth (AOD) product of MODIS sensor (MOD04 product) and Aerosol Exponential Index (AEA). These two indicators are dimensionless but with different directions. In the AOD index, higher numbers represent more aerosols in the atmosphere and in the AEA index, in addition to the presence of dust in the place, it also provides the size of the aerosol particles. Finally, the third category of data is the reanalysis data related to incoming net shortwave radiation (SNSR), which was taken from the reanalysis data of the European ECMWF database version ERA5 with a spatial resolution of 0.5 arc degrees. 

    Conclusion

    In this research, it was tried to investigate the influence of the dust event in the context of fluctuations and daily changes in the amount of net shortwave radiation received on the earth's surface. The results of the investigation of three cases of widespread dust in the province showed that in these three cases of widespread dust, aerosol particles are generally in the central, southern and western parts of the province (plain and lowland areas of the province) from the type of medium to large particles (index angstrom between 0.5 and 1) and in the eastern and northeastern parts, it was of the type of coarse particles (angstrom index less than 0.5). In the context of the impact of dust events on the amount of shortwave radiation received by the earth's surface, it was seen that in the dust event of July 22, 2010, the Angstrom exponential index indicates the presence of coarse particles in the atmosphere near the earth's surface and the AOD index also indicates the presence of dense dust in the entire area of the province. The received net shortwave radiation (at 12 noon or 09 UTC) was about 194 watts per square meter (about 28 percent) lower than the average for the same month. This drop rate was less in the other two dust waves, whose AOD and Angstrom index values indicated finer and less concentrated dust. In the dust wave of June 19, 2012, the amount of net shortwave radiation received was only 5% (25 W/m2 at 12 noon or 09 UTC) less than the long-term average, and this drop in the dust event of May 12, 2018 was equal to 28 W/m square (about 4% drop compared to the average of the same month).

    Keywords: Dust, MODIS sensor, Aerosol Angstrom Index, Khuzestan Province
  • Parastou Darouei*, Parviz Zeaiean, Farhad Azizpour, Vahid Riahi Pages 31-52
    Introduction

    Agricultural activities, as a foundation of growth and development and part of the rural development process, guarantee the economic life of many villages in the country. However, in recent years, other products' water scarcity and resource limitations have affected these activities. This issue has severely challenged the sustainability and life of rural settlements.
    In this regard, organizing and developing an optimal cropping pattern is necessary to achieve the goals of sustainable agricultural and rural development in Iran. To achieve this goal, the cultivation of crops must be commensurate with the capabilities of production resources, especially water resources.
    Therefore, determining the appropriate spatial distribution of agricultural lands for the cultivation of various crops is one of the primary foundations for implementing optimal cropping pattern. Accordingly, the present study seeks to identify suitable spatial zoning for wheat and barley cultivation as the main crops in agricultural lands in traditional Lenjanat regions, which are exposed to a growing water crisis.

    Data and Methodology

    According to the main purpose of the research, the data obtained from spatial distribution maps of current cropping patterns and spatial distribution of suitable lands for crop cultivation.
    This study prepared the suitability maps of the major agricultural products at a distance of 10 km on both sides of Zayandeh Rud River in Lenjanat region using multi-criteria decision-making methods.
    Thus, the agronomic-ecological needs of the two major crops in the area (wheat and barley) were determined, and a standard map for each crop was classified using ArcGIS software. Then, the digital layers were combined by allocating the weight obtained from the Analytical Hierarchy Process and the Simple Additive Weighting method. Finally, talent assessment and land zoning was performed in four categories from unsuitable to very suitable for cultivating wheat and barley crops. Using the analytical hierarchy process method and experts' opinions led to high accuracy results.

    Results and Discussion

    The results of the land suitability map showed that 90.6% of the agricultural lands in the study area are very suitable and relatively suitable for the cultivation of the wheat crop. The northern and eastern regions, located in Falavarjan county and the north part of Mobarakeh county, are the most suitable areas for wheat cultivation. As we move from the north and east to the west of the study area, the capability areas for wheat cultivation decrease. Limiting factors in these areas are unsuitable soil texture, low temperature, shallow soil, high slope, low rainfall and drainage.
    As for barley cultivation, a large part of the area, equal to 30635.3 hectares (more than 91%), is very suitable and relatively suitable. In these areas, in the northern and eastern parts of Lenjanat, unsuitable soil texture, shallow soil, high slope and low drainage are the most critical limiting factors for barley cultivation.
    A comparison of "spatial distribution of land suitability" with "spatial distribution of cropping pattern" shows that the crops in this study (wheat and barley) have been cultivated in a suitable area in terms of the ecological potential of lands.

    Conclusion

    The results of this evaluation can be used in the spatial distribution of the optimal cropping pattern to select a suitable cultivation site for these two crops and other existing and alternative crops.
    Wheat and barley are the major crops usually used in planning optimal cropping patterns, regardless of the economic issues. Considering suitable spatial distribution for wheat and barley, they should be distributed in such a way with the slightest difference compared to the current cropping pattern. On the other hand, a large area of the Lenjanat region is suitable for cultivating wheat and barley. In addition, an agricultural unit may have different capacities for other crops, so it is necessary to pay attention to the ecological potential of other crops. Wheat and barley should be cultivated in lands which are unsuitable or semi-suitable for other crops.
    Accordingly, it is necessary to provide spatial zoning of existing and alternative crops in the Lenjanat area with fewer water requirements and higher economic benefits to be introduced in the optimal cropping pattern.
    In this study, only agronomic-ecological criteria and needs with available data were examined due to data limitations in assessing crop suitability. Therefore, completing land suitability maps by considering more evaluation criteria such as evapotranspiration and the amount of water available is recommended.
    Also, to have a "spatial distribution of the optimal cropping pattern", paying attention to the ecological potential of the lands, also considering other criteria and priorities such as natural, socio-cultural, economic and political criteria is necessary. So, we can develop a cropping pattern that provides a basis for desirable space dynamics.

    Keywords: Spatial Zoning, Optimal Cropping Pattern, Multi-Criteria Decision-Making, Simple Additive Weighting, Lenjanat
  • Javad Sadidi, Hassan Ahmadi, Ramin Rezae Shahabi*, Amir Pishva, Omid Kheyri, Godratallah Nooraie Pages 53-70

    The pervasiveness of the concept of vulnerability in various dimensions has led to the emergence of the theory of vulnerability in the spatial sciences. According to the theory of vulnerability, in any given space, there is a coefficient of vulnerability, while the levels and amplitude of safety are not evenly distributed on the surface of that space. Residential use is one of the most important and main uses in the urban land use system, and safety management and attention to its defense requirements are very important due to the high population density in large cities. The present study is in the field of assessing the vulnerability of residential uses against external threats with a passive urban defense approach in District 10 of Tehran, which was conducted in the form of spatial studies and by implementing an analytical model in three steps. First, the principles and requirements of passive defense were identified and classified into three groups of structural, demographic and spatial parameters, and using the questionnaire and expert survey tools, the priorities of passive defense principles in relation to residential spaces were determined. Then, based on the network analysis process, the weight of each criterion was determined and the weight of the ANP model was applied to the spatial layers of the region in ArcGIS software. The results of the model showed that in terms of structural indicators, more than 78% of residential units in the region are in the group of structures with high vulnerability and in terms of demographic indicators, in 88% of residential units in case of external threats, the level of vulnerability is high. In terms of spatial indicators, more than 92% of residential spaces are adjacent to several incompatible uses and have the highest vulnerability. In general, the results of overlapping layers showed that more than 86% of residential units in the area are located in vulnerable zones and the vulnerability of residential units in these zones is very high.

    Keywords: Vulnerability, Residential Land Use, Passive Defense, Network Analysis Process (ANP), District 10 of Tehran
  • Hayedeh Ara*, Zahra Gohari, Hadi Memarian Pages 71-84
    Introduction

    Desertification is one of the major environmental, socio-economic problems in many countries of the world (Breckle, et.al., 2001). Desertification is actually called land degradation in dry, semi-arid and semi-humid areas, the effects of human activities being one of  the most important factors (David and Nicholas, 1994). Sand areas are one of the desert  landforms, whose progress and development can threaten infrastructure facilities. The timely and correct identification of the changes in the earth's surface creates a basis for a better understanding of the connections and interactions between humans and natural phenomena for better management of resources. To identify land cover changes, it is possible to use multi-temporal data and quantitative analysis of these data at different times (Lu, et.al., 2004), therefore, one of the accurate management tools that causes the application of management based on current knowledge, these studies Monitoring is done using the mentioned data. The use of satellite data and ground information in such studies has caused many temporal and spatial changes of phenomena to be well depicted, which can be beneficial in better understanding  and  interaction with the environment and ultimately its sustainable management  and development. To obtain and extract basic information, the best tool is to use telemetry technologies, which by using satellite data, in addition to reducing costs, increases accuracy and speed, and its importance is increasing day by day in the direction of sustainable development (Alavi Panah, 1385). Since field studies in the field of spatial changes of sandy areas of this city are difficult and expensive to repeat, facilities such as simulating these areas with expert algorithms and artificial intelligence can be used to investigate and monitor critical areas at regular intervals. Accurate and economically appropriate. Therefore, in this research, with the aim of investigating the effectiveness of these models in the periodic changes of the sandy plains of Ferkhes plain, two algorithms, perceptron neural network and random forest, were chosen, and the reason for choosing these models is the ability to model according to the existing uncertainties, interference Fewer users and insensitivity of the model to how the data is distributed.

    Materials and Methods

    The progress and development of the sandy areas of the Fern Plain depends on three factors, climatic, environmental and human. Therefore, the input variables to the expert and artificial intelligence models were chosen to cover these three factors. Therefore, factors such as drought, the number of dusty days, as well as vegetation index were entered into the model as dynamic variables, and environmental factors such as soil, elevation and altitude, geology, slope and direction were entered into the model as static variables. The statistical period investigated for the changes of wind erosion zones was considered to be 15 years from 2000 to 2015, based on this time base, qualitatively homogeneous and reconstructed meteorological data and images A satellite was selected and processed in 5-year periods (2000, 2005, 2010 and 2015). Modeling of the changes of sandy areas was done using two algorithms of perceptron neural network and random forest in MATLAB software environment. To choose the best neural network structure, a large number of neural networks with different structures were designed and evaluated. These neural networks were built and implemented by changing adjustable parameters (including transfer function, learning rule, number of middle layer, number of neurons of middle layer, number of patterns). One of the most common types of neural networks is multilayer perceptron (MLP). This network consists of an input layer, one or more hidden layers and an output. MLP can be trained by a back propagation algorithm. Typically, MLP is organized as a set of interconnected layers of input, hidden, and output artificial. The accuracy of these networks was checked by the statistical criteria calculated in the test stage, and finally the network that had the closest result to the reality was selected as the main network. The main active function used in this research is sigmoid, which is a logistic function. Then by comparing the network output and the actual output, the error value is calculated, this error is returned in the form of back propagation (BP) in the network to reset the connecting weights of the nodes (Chang and Liao, 2012). Other evaluation indices MSE, RMSE and R were used as network performance criteria in training and validation. The selection of Fern plain as a study area is due to the high potential of this area in the advancement of sand areas, for this purpose, 8 effective factors in the development of these areas were investigated. These factors were entered into the model in the form of three dynamic indices and five static indices.

    Results and Discussion

    In evaluating the results of modeling algorithms, dynamic variables in all periods were introduced as the most important factors in the occurrence of wind erosion and the advancement of sand areas. The diagram of the importance of predictor variables is presented in Figure 7. The results show that the vegetation cover index ranks first in all periods, the drought index ranks second in 2000 and 2015, and the dust days index ranks third in these two years. Meanwhile, in 2005 and 2010, the dust index and drought index ranked second and third respectively. Among the static variables used in this research, the height digital model variable was ranked fourth in 2000 and 2010, and in 2005 and 2015, geological and soil variables were important. In almost all studied periods, the direction factor is less important than other factors, which can be removed from the set of variables required for modeling to predict sand areas.

    Keywords: Data mining techniques, artificial neural network, random forest, sandy areas, Sarakhs
  • Fateme Emadoddin, Ali Ahmadabadi*, Seyed Morovat Eftekhari, Masumeh Asadi Gandomani Pages 85-100
    Introduction

    Land subsidence is one of the environmental hazards that threatens most countries today, including the majority of Iran's plains (Ranjabr and Jafari, 2010). Damages caused by subsidence can be direct or indirect. Infrastructural effects are direct and indirect effects of subsidence, but economic, social and environmental effects are indirect effects of subsidence (Bucx, et al., 2015). The environmental effects of subsidence are related to other effects of subsidence, including the infrastructural, economic and social effects of subsidence. The southwest plain of Tehran is considered one of the most important plains of Iran due to its large areas of residential, agricultural and industrial lands from various aspects, especially economic, political and social. The subsidence of the Tehran plain was first noticed by the measurements of the country's mapping organization in the 1370s. Since 2004, the responsibility of investigating this phenomenon in the plains of Tehran was entrusted to the Organization of Geology and Mineral Explorations of the country. Although several researches have been done in the field of subsidence factors, amount and zoning. In the field of estimation of subsidence and changes in water level, spatial correlation of subsidence with changes in water level and estimation of vulnerability due to subsidence according to the density of population, settlements and facilities in the southwestern plain of Tehran has not been done.

    Methodology

    In the current research, we will analyze and estimate the spatial regression of the subsidence phenomenon by InSAR technique with water level changes from 2005 to 2017, as well as the environmental effects of subsidence in the southwest plain of Tehran by using Quadratic analysis method (O’Sullivan and Unwin, 2010). The criteria map of the current research is overlapped using the ANP method (Ahmedabadi and Ghasemi, 2015) weighting and finally with the SAW method (Emaduddin et al., 2014) in the Arc GIS 10.8 software, and the vulnerability map due to land subsidence in the study area is prepared.

    Results

    The average subsidence in 12 years is about 9.9 cm per year. Average subsidence has occurred in four main zones. Maximum and minimum subsidence have been observed in B (near the Sabashahr) and D (in east of plain) zones respectively. The results of the interpolation of the depth of the underground water in the study area indicate that the general trend of increasing the depth from the south (10 meter) to the north (more than 90 meter) of the plain. The results of spatial correlation showed that there is a significant direct relationship between the spatial layer of the average subsidence rate of Tehran Plain and the spatial data of the underground water level, and the R value is equal to 0.61. The distribution map of the underground water depth of the study area in the form of Quadrat analysis shows that in the main part of the plain, the depth of underground water is at an average level. The general trend of changes in the level of underground water is decreasing from northwest to southeast and is in 5 levels. The distribution of the networks shows that the rivers have three linear trends from north and northwest to south; their dispersion is mostly in the center of the study area. The flood rate is higher in the central plain networks. In study area, there are important arterial roads such as Tehran-Qom highway, Tehran-Saveh highway and Tehran Azadegan highway. The southern and northeastern areas of the study area are urban settlements such as Islamshahr, the 18th and 19th districts of Tehran Municipality and other residential areas such as Sabashahr. The major part of the region has fertile soil and the occurrence of subsidence can have negative effects on the fertility and texture of the soil in the study area. The results of vulnerability analysis due to subsidence show that there are 5 vulnerability classes in the study area including very low, low, medium, high and very high.

    Conclusions

    All in all most of the study areas (central, northern and western networks) are in medium, high and very high vulnerability. About 14,600 hectares of the study area are in medium vulnerability. Which is continuous from the west to the east of the study area. Most of the urban infrastructures are moderately vulnerable to subsidence. About 17,000 hectares of the southwestern plain of Tehran are very vulnerable. That more than half of the area of ​​this area is covered by settlements and urban infrastructures. Therefore, the phenomenon of subsidence causes irreparable damage to the settlements and infrastructures in the southwest plain.

    Keywords: vulnerability, subsidence, spatial correlation, quadratic analysis, SAW
  • Hossein Hataminejad*, Alireza Sadeghi Pages 101-122

    Measuring urban resilience can help develop appropriate strategies and policies for cities facing unexpected shocks and their consequences. Since urban resilience is a complex concept and difficult to operationalize, developing a technique or method to actualize this concept is a major milestone in understanding the factors and interactions that help create and maintain resilience. Tehran's metropolis has a high concentration of industries, government organizations, services, and facilities, which makes its management very complicated when a natural disaster occurs. Previous conditions or inherent socio-economic characteristics show that Tehran is not immune from flood forces. In fact, it is important to measure resilience against urban disasters for areas located on rivers in Tehran due to its inherent characteristics and spatial-temporal changes of floods in the region. This research focuses on measuring the resilience of the areas located on the rivers of Tehran. The measurement approach is based on creating a composite index based on six dimensions of social, economic, institutional, infrastructure, social capital, and environmental resilience against floods. This research has been done by developing a mixed multi-criteria decision-making method. The AHP model has been used for prioritizing the selected indicators and the TOPSIS model has been used to rank the areas located on the rivers of Tehran city based on their resilience levels. The results show that region 22 is the most resilient region, while regions 4, 5, and 14 have the lowest resilience levels. The findings of this research can help urban planning organizations such as Tehran Research Planning Center to integrate disaster resilience in urban planning and change from reactive plans to preventive urban adaptive strategies such as risk-sensitive urban land use planning.

    Keywords: Urban resilience against floods, AHP, TOPSIS, Areas located on rivers, Tehran
  • Farzin Mahmoudi, Hamed Ghadermazi*, Leila Mafakheri Pages 123-138
    Introduction

    Every year, natural hazards occur with great severity and sometimes they destroy people completely Today, science has proven that natural hazards cannot be avoided. He simply considered a natural event and did not pay attention to their complex causes. Most of these causes are attributed to a combination of socio-economic factors. But it is possible to reduce their consequences by carefully planning against such accidents. When these hazards and disasters have a human aspect and affect humans, human activity and human environment, they are introduced as crisis.
    According to the statistics of the Food and Agriculture Organization of FAO, 5-15% of agricultural products are lost annually due to damage caused by frost and frost, this number reaches more than 40% for some sensitive garden products, especially almonds, pistachios and apricots. . The amount of damage caused by this complication in Iran is more than 500 million dollars. Rural settlements suffer the most damage after a drought. Thus, there is a significant relationship between the risk management of agricultural activities with most environmental components and natural disasters such as drought, flood, frost, etc. up to the 99% confidence level. In order to reduce the effects of natural hazards in rural areas, there are various strategies that can be used to manage the risk of natural hazards , diversification of agricultural productio, contract farming and increasing farmers' awareness of natural hazards.
    Gardens are one of the most important sources of livelihood in rural areas in Tuysarkan city in Hamadan province. Tuysarkan city has 7600 hectares of garden lands, which includes 14% of all gardens in Hamadan province. Due to its geographical location, weather conditions and geological structure, this city is exposed to various natural hazards. Among them, we can mention drought, land subsidence, frost and earthquake. Identifying natural hazards in Tuiserkan city and the effects of these hazards, as well as the actions of the local community to reduce existing hazards, are among the most important goals of this research.

    Research Method

    In the current research, we tried to use different methods so that the subject can be better investigated from different angles of research. This research is applied in terms of purpose and based on a descriptive-analytical research plan and is considered analytical-exploratory in nature. The research data has been collected through questionnaires and official statistics of institutions such as Iran Water Resources Management Company and the country's Meteorological Organization. Data analysis has been done descriptively and analytically using Excel and GIS software.

    Research Results

    The results of the research show that the most important hazards in the field of horticulture in the central part of Tuiserkan are frost in the first place and drought and hail in the second and third places. Also, other results show that the most important risk that affects the livelihood and income of the local community is the annual frost of gardens, which has caused the migration of some family members, and the amount of income is also affected by this risk. Regarding the solutions proposed by the local community to reduce the effects of natural hazards on walnut orchards, providing financial facilities, using information technology, and planting cold-resistant species were among the most important solutions proposed by the local community. Regarding the analysis of open questions and conducted interviews, Netaj shows that the most important measures to reduce the effects of natural hazards (freezing, drought and hail) on walnut orchards are: heating the orchard environment, using resistant and using drip irrigation. Also, the evaluation of the analysis of local knowledge and the experience of the past regarding measures to reduce the effects of frost on walnut orchards shows that the actions of the past are not very popular with the current generation and they are doing the same thing that the past did. With this difference, the ancients believed more in luck and destiny than in practical action. Finally, from the point of view of the local community, the best measure to reduce the effects of frost on the walnut orchards in the central part of Tuiserkan is genetic modification of the orchards and cultivation of resistant species.

    Keywords: risk management, natural hazards, horticulture, Tuyserkan
  • Zynab Dolatshahi, Mehry Akbari*, Bohloul Alijani, Darioush Yarahmadi, Meysam Toulabi Nejad Pages 139-162

    This study was aimed at examining the types of inversion and their severity using the thermodynamic indices of the atmosphere such as SI, LI, KI and TT at Bandar Abbas Station for 2010-2020. In this study, Radioosvand data at the Bandar Abbas Station was obtained and used from the University of Wioming for the last 11 years (3.5 local) during the last 11 years (2010 to 2020). The results of the analysis showed that the average number of inversion phenomenon in Bandar Abbas was 501 cases per year, as in some days several types of inversion were observed at different altitude. Of these inversion, about 31.6 % are related to radiation temperature inversion, 4.3 % front, and another 64.1 % for subsidence inversion. Due to the air session underneath, the share of subsidence inversions is more than other types of inversion. In the meantime, the most severe inversion of subsidence was 1354 and the weakest inversions were with 29 cases and fronts. In general, the long -term average intensity coefficient of inversion of Bandar Abbas station with a coefficient of 0.062 indicates that the intensity of the city's inversion is mostly extremely severe, which can be very destructive effects both environmentally and physical health in the city's residents. Bandar Abbas follow. The correlation between the inversion elements also showed that by reducing the thickness of the inversion layer, the intensity of temperature inversion also increased.

    Keywords: temperature inversion, Atmospheric thickness, inversion intensity, Atmospheric pollution, Bandar Abbas city
  • Nazanin Salimi, Marzban Faramarzi*, Mohsen Tavakoli, Hasan Fathizad Pages 163-182

    In recent years, groundwater discharge is more than recharge, resulting in a drop-down in groundwater levels. Rangeland and forest are considered the main recharge areas of groundwater, while the most uses of these resources are done in agricultural areas. The main goal of this research is to use machine learning algorithms including random forest and Shannon's entropy function to model groundwater resources in a semi-arid rangeland in western Iran. Therefore, the layers of slope degree, slope aspect, elevation, distance from the fault, the shape of the slope, distance from the waterway, distance from the road, rainfall, lithology, and land use were prepared. After determining the weight of the parameters using Shannon's entropy function and then determining their classes, the final map of the areas with the potential of groundwater resources was modeled from the combination of the weight of the parameters and their classes. In addition, R 3.5.1 software and the randomForest package were used to run the random forest (RF) model. In this research, k-fold cross-validation was used to validate the models. Moreover, the statistical indices of MAE, RMSE, and R2 were used to evaluate the efficiency of the RF model and Shannon's entropy for finding the potential of underground water resources. The results showed that the RF model with accuracy (RMSE: 3.41, MAE: 2.85, R² = 0.825) has higher accuracy than Shannon's entropy model with accuracy (R² = 0.727, RMSE: 4.36, MAE: 3.34). The findings of the random forest model showed that most of the studied area has medium potential (26954.2 ha) and a very small area (205.61 ha) has no groundwater potential. On the other hand, the results of Shannon's entropy model showed that most of the studied area has medium potential (24633.05 ha) and a very small area (1502.1 ha) has no groundwater potential.

    Keywords: Groundwater Potential, Random Forest Model, Entropy Shannon, Musian Plain
  • Nabi Mohamadi*, Behrouz Sari Saraf, Hashen Rostamzadeh Pages 183-204

    Nowadays, due to global warming, drought and the occurrence of cold periods and heat stress, the study of climatic variables is very important. Therefore, in this research, the long-term forecast of temperature changes in northwest Iran in the base period (1985-2014) and three periods of the near future (2021-2050), the medium future (2051-2080) and the distant future (2100- 2081) was paid. For this purpose, 2 extreme temperature indices including Warm spells duration index (WSDI) and cold spells duration index (CSDI) and Maan-Kendall trend test were used to check the changes. To predict the changes of the profiles in the future period after evaluating 7 general circulation models (GCMs) from the sixth report model series (CMIP6) from two optimal models under three socio-economic forcing scenarios including SSP1-2.6, SSP3-7.0 and SSP5-8.5 was used. The spatial distribution of the trend of changes in the Warm spells duration index (WSDI) in the base period showed that its maximum core is located in the south and southwest of the region, and its amount decreases by moving towards the north and northeast. Spatial changes of the Cold spells duration index (CSDI) are characterized by its maximum cores in the western regions and around Lake Urmia and minimum cores in the central and northern regions of the study area. According to the results, the average Warm spells duration index (WSDI) and of the Cold spells duration index (CSDI) are equal to 5.53 and 3.80 days per year, respectively, and the maximum and minimum Warm spells duration index (WSDI) are 1.8 and 2.7 days, respectively Piranshahr and Parsabad stations and the maximum and minimum and the Cold spells duration index (CSDI) are also 5.7 and 1.32 days corresponding to Zarineh and Marivan stations. Examining the trend of changes also showed that in most stations, the WSDI index has an increasing trend, and this trend has become significant in some stations, but the CSDI index has a decreasing trend and is not significant in any of the stations. The evaluation of different models with different error measurement indices also showed that MRI-ESM2-0 and MPI-ESM1-2-L models have the best performance in simulating temperature extreme in the studied area. The distribution of changes in the future period also showed that the WSDI will increase in most stations and based on all three scenarios, especially the SSP5-8.5 scenario, but the CSDI trend will decrease in most stations and based on the SSP3-7.0 and SSP5-8.5 scenarios will be significant.

    Keywords: spatial distribution. Warm spells duration index (WSDI), cold spells duration index (CSDI), Northwest Iran, SSPs
  • Sediqeh Mozaffari Qarah Bolagh, Brhrooz Mozaffari Qarah Bolagh, Mehdi Cheraghi* Pages 205-222

    Providing food to achieve food security is considered one of the important goals of development in all countries, reducing food insecurity is considered an important political and social achievement for governments. One of the effects of food insecurity in rural areas is the number of patients and deaths caused by the corona epidemic. In this regard, the current research seeks to answer the following questions: What is the level of food insecurity in the studied villages? And what effect does food insecurity have on the spatial distribution of corona patients and deaths? The type of research is applied and descriptive-analytical in nature. The statistical population of this research is all the villages in the central part of Zanjan city, which were surveyed in full. The method of collecting information is in the form of a library and the method of data analysis is in the form of descriptive statistics and spatial analysis. The findings of the research show that the average food insecurity of the studied villages is equal to 36.08%, the highest level of food insecurity is related to Taham district with 40.76% and the lowest level of food insecurity is related to Mirizat district. In order to analyze the effects of food insecurity on the mortality caused by Corona, geographic weighted regression has been used, based on the results obtained from this spatial analysis tool, the width is equal to 0.172, the remaining squares are equal to 2836, the effective number is equal to 16.86, Sigma is equal to 5.64 and the coefficient of determination, which measures the degree of linear relationship between two variables, has been calculated as equal to 0.72, so it can be said that with the increase in food insecurity, the death rate due to Corona will also increase.

    Keywords: Rural development, food security, human development, Zanjan province