mohammad khosroshahi
-
مجله تحقیقات حمایت و حفاظت جنگلها و مراتع ایران، سال بیست و دوم شماره 2 (پیاپی 44، پاییز و زمستان 1403)، صص 374 -401سابقه و هدف
پدیده گردوغبار به یک مشکل فراگیر در سطح دنیا تبدیل شده است. این پدیده به عنوان یکی از بلایای طبیعی، استان خوزستان را به دلیل موقعیت جغرافیایی و هم جواری آن با پهنه های بزرگی از مناطق بیابانی بیش از سایر مناطق تحت تاثیر قرار داده است. هدف از این نوشتار، بررسی روش های مدیریت سرزمین برای کاهش تولید گردوغبار در کانون جنوب شرق اهواز با ارائه روش های مدیریت سرزمین برای مهار فرسایش بادی در کانون (منبع) گردوغبار جنوب شرق اهواز است.
مواد و روش هابه منظور انجام این پژوهش منابع اکولوژیکی سرزمین شامل اقلیم، زمین شناسی، خاک و منابع اراضی، پوشش گیاهی، فرسایش بادی، وضعیت کشاورزی و دامداری با استفاده از تصاویر ماهواره ای و عملیات میدانی گسترده جمع آوری شد. با استفاده از روش روی هم گذاری نقشه ها، سطح کانون به واحدهای همگن اکولوژیکی (واحد کاری) تقسیم بندی و با توجه به خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک ها، قابلیت رویشی خاک ها (تثبیت بیولوژیک) بر اساس نیاز اکولوژیکی گونه های گیاهی بومی منطقه مشخص شد. نمونه برداری خاک در سه عمق در 106 نقطه و فرسایش پذیری خاک ها در واحدهای کاری با استفاده از تونل باد اندازه گیری شد و نقشه حساسیت اراضی به فرسایش بادی تهیه و مبنای اولویت بندی تثبیت واحدهای کاری قرار گرفت. ویژگی های بادهای فرساینده با استفاده از آمار ساعتی سرعت و جهت باد 21 ایستگاه هواشناسی تجزیه وتحلیل شد. پس از تشکیل بانک اطلاعات منابع اکولوژیکی در محیط GIS، ارزیابی توان رویشی واحدهای کاری با استفاده از خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک انجام شد. سپس برای هر واحد کاری پروژه های مختلف تثبیت تعریف شد.
نتایج و یافته هابراساس یافته های این پژوهش خط مشی عملیات تثبیت براساس روش سیستماتیک و با توجه به نوع زیست بوم برنامه ریزی شد و پروژه های کنترل گردوغبار بر اساس نوع کاربری در هر اکوسیستم تعریف گردید. از نظر کاربری اراضی، سطح کانون ریزگرد، 37 درصد مراتع، 10 درصد اراضی بدون پوشش، 11 درصد تالاب های خشک شده، 24 درصد زراعت دیم و 13 درصد زراعت آبی است. در نهایت پروژه های بیولوژیکی شامل بوته کاری، جنگل کاری، درخت کاری حاشیه جاده ها، بادشکن زنده حاشیه مزارع، یا برنامه های مدیریتی شامل عملیات مرطوب سازی، آب شویی، قرق، مدیریت چرا، احداث بادشکن غیرزنده و تکنیک های ذخیره نزولات پیشنهاد شد. نتایج بررسی روند انرژی بادهای فرساینده در دهه گذشته حکایت از این دارد که تغییرات قابل ملاحظه ای وجود ندارد و علت فعال شدن کانون های ریزگرد به تغییرات کاربری اراضی و ویژگی های بارش و بروز خشک سالی باز می گردد.
نتیجه گیریعدم اختصاص حقابه به اکوسیستم های پایین دست و احداث سدهای مرتفع و بندهای متعدد آبخیزداری در حوزه بالادست باعث تبدیل شدن هورها و اراضی دشت رسوبی به کانون تولید گردوغبار و شور شدن خاک سطحی دشت های رسوبی شده است. بازگرداندن ظرفیت سیلابی به این مناطق با احداث کانال آب رسانی انجام شد تا ضمن برآورده کردن نیاز آبی پروژه های تثبیت بیولوژیکی، امکان مرطوب سازی واحدهای حساس به فرسایش بادی را نیز فراهم سازد. در مجموع، نتایج اجرای پروژه های نشان داد، این روش مطالعه با رویکرد احیای اکوسیستم و تمرکز بر اراضی حساس به فرسایش بادی می تواند الگوی مناسبی برای تثبیت کانون های گردوغباری کشور باشد.
کلید واژگان: کاهش گرد وغبار، مهار فرسایش بادی، فرسایش پذیری خاک ها، احیاء اکوسیستمBackground and objectivesThe phenomenon of dust storms has become a global environmental challenge. As a natural disaster, it has significantly affected Khuzestan province due to its geographical location and proximity to vast desert areas. This study aims to examine land management strategies to mitigate dust production in the southeastern dust source of Ahvaz by implementing effective land management techniques to control wind erosion in this region.
MethodologyTo conduct this research, ecological land resources—including climate, geology, soil properties, land use, vegetation cover, wind erosion, and agricultural and livestock conditions were analyzed using satellite imagery and extensive field surveys. By overlaying maps, the dust source area was classified into ecologically homogeneous units (work units). Based on the physical and chemical properties of the soil, the vegetative potential for biological stabilization was determined according to the ecological requirements of native plant species. Soil samples were collected from 106 points at three depths, and soil erodibility was assessed using a wind tunnel. A wind erosion sensitivity map was then generated to prioritize the stabilization of work units. The characteristics of erosive winds were analyzed using hourly wind speed and direction data from 21 meteorological stations. After creating a database of ecological resources in a GIS environment, the vegetative potential of the work units was evaluated using soil properties. Subsequently, specific stabilization projects were proposed for each work unit.
ResultsThe findings of this study indicate that the stabilization strategy was planned systematically, considering the ecosystem type, and dust control projects were designed based on land use classifications. The land use distribution of the dust source area includes 37% rangelands, 10% bare lands, 11% dried wetlands, 24% rainfed agriculture, and 13% irrigated agriculture. The proposed projects included biological measures such as shrub planting, afforestation, roadside tree planting, and living windbreaks along farm edges, as well as management strategies such as soil moistening, leaching, irrigation, grazing control, construction of non-living windbreaks, and rainwater harvesting techniques. Analysis of the energy trend of erosive winds over the past decade revealed no significant changes. Instead, the activation of dust sources was attributed to land use changes, precipitation patterns, and drought occurrences.
ConclusionThe lack of water allocation to downstream ecosystems, combined with the construction of large dams and multiple watershed management structures in upstream areas, has led to the transformation of wetlands and sedimentary plains into major dust sources and has contributed to surface soil salinization. Restoring flood capacity in these areas was achieved through the construction of water supply channels to meet the water demands of biological stabilization projects and facilitate the moistening of wind erosion-sensitive units. Overall, the implementation of these projects demonstrated that this ecosystem restoration-based approach, with a focus on wind erosion-prone lands, can serve as an effective model for stabilizing the country’s dust source areas.
Keywords: Dust Mitigation, Wind Erosion Control, Rehabiliation Ecosystem, Erodobility -
پدیده طوفان گردوغبار و به تبع آن حرکت ماسه های روان به عنوان یکی از مولفه های اقلیمی در مناطق خشک و نیمه خشک، از مهمترین مشکلات زیست محیطی این مناطق محسوب می شود. تپه های ماسه ای از حساس ترین عوارض طبیعی زمین هستند که متاثر از فرسایش بادی می باشند و میزان فعالیت آن ها تحت تاثیر عوامل متعدد اقلیمی می باشد. ازآنجا که پدیده حرکت ماسه های روان به عنوان یکی از فرآیندهای مهم تخریب سرزمین و یک چالش جدی در استان سیستان و بلوچستان به شمار می رود و عوامل اقلیمی نیز در این پدیده نقش بسزایی دارند؛ ازاین رو بررسی و شناخت این عوامل از جنبه تاثیر آنها بر بروز و تشدید تحرک پذیری ماسه های روان برای جلوگیری از تشدید بحران های زیست محیطی یک ضرورت انکار ناپذیراست. لذا در این تحقیق میزان فعالیت تپه های ماسه ای بر اساس شاخص لنکستر در شهرستان ایرانشهر در استان سیستان و بلوچستان مورد بررسی قرار گرفت. هدف این مطالعه بررسی تاثیر شرایط اقلیمی بر میزان تحرک پذیری ماسه های روان شهرستان ایرانشهر می باشد. به این منظور از داده های ساعتی مربوط به رویداد باد در دوره آماری 15 سال (2017-2003) و داده های مربوط به بارندگی و دما در دوره آماری استفاده گردید. همچنین به منظور تحلیل و بررسی رژیم باد و وقوع طوفان گردوغبار از شاخص DSI استفاده شد. در نهایت پیش بینی اثرات تغییر احتمالی عناصر اقلیمی بر تحرک پذیری ماسه های روان انجام گرفت. نتایج همبستگی ها نشان داد رابطه شاخص لنکستر با مقدار بارندگی سالانه، باد و شاخص خشکی معنی دار بوده است. نتایج تحلیل حساسیت نیز نشان داد که در صورت افزایش فراوانی بادهای فرساینده و تبخیر و تعرق پتانسیل به مقدار 30 درصد، فعالیت تپه های ماسه ای در ایستگاه ایرانشهر به ترتیب 25 و 23 درصد افزایش یافته، از طرفی با افزایش 30 درصدی مقدار بارندگی فعالیت تپه های ماسه ای 30 درصد کاهش پیدا کرده است. با توجه به وضعیت تپه های ماسه ای که در وضعیت فعال و کاملا فعال قرار دارند، اقدامات لازم جهت تثبیت آن ها در این شهرستان ضرورت دارد.
کلید واژگان: ایرانشهر، تپه های ماسه ای، تحلیل حساسیت، طوفان گردوغبار، شاخص لنکسترDust storms affect different regions of the globe countries and Iran. The dust storm events were considered as one of the climatic components in arid and semi-arid regions and it is called one of the most important environmental problems of these regions. Therefore, in this research, the activity class of sand dunes were investigated based on the Lancaster index in Iranshahr city in Sistan and Baluchistan province. The aim of this study is to investigate the climatic different conditions on the mobility of sand dunes in Iranshahr city. Meteorological data for synoptic station of Iranshahr were collected from the Iranian Meteorological Organization for 15 years (2003 to 2018). After examining the wind speed velocity in Iranshahr, and extracting the seasonal and annual Wind rose diagrams, Dust Storm Index (DSI) was calculated. Finally, the effects of possible changes in climatic elements on the mobility of sand dunes were predicted. The results showed a significant correlation between the Lancaster index and the amount of annual rainfall, wind and drought index. The results of the sensitivity analysis also showed that if the frequency of erosive winds and potential evaporation and transpiration increases to 30%, the activity of sand dunes in Iranshahr station increases by 25 and 23%, respectively, on the other hand, with a 30% increase in rainfall, the activity of sand dunes decreases by 30%.
Keywords: Iranshahr, Lancaster Index, Sand Dunes, Sensitivity Analysis -
ایران در قلمرو اقلیمی خشک و نیمه خشک واقع شده و در معرض سامانه های متعدد گرد و غبار محلی و فرامحلی است. تداوم خشکسالی ها، کاهش پوشش گیاهی و گسترش پلایای نمکی دریاچه ارومیه، ایجاد کانون های گرد و غبار محلی در حاشیه دریاچه ارومیه در استان آذربایجان شرقی را محتمل ساخته است. تحقیق حاضر با هدف بررسی توزیع مکانی-زمانی فرسایش بادی با کاربست شاخص غبارناکی (DSI) در سطح استان آذربایجان شرقی اجرا شده است. برای این منظور، ابتدا سری داده های غبارناکی که بصورت کدهای اختصاصی در ایستگاه های هواشناسی ثبت شده، در بازه زمانی 30 سال اخیر تهیه و سپس، وجود روند در سری داده های یاد شده با استفاده از آزمون من- کندال بررسی گردید. در ادامه، فراوانی وقوع طوفان های گرد و غبار براساس شاخص DSI محاسبه شده و توزیع مکانی آنها در محیط GIS بصورت نقشه تهیه گردید. نتایج آزمون من-کندال برای متوسط سالانه پدیده گرد و غبار با منشاء محلی و فرامحلی نشان داد که شیب روند هر دو دسته از طوفان های گرد و غبار محلی و فرامحلی در سطح استان افزایشی است؛ ولی تنها روند موجود در طوفان های گرد و غبار فرامحلی در سطح 95% معنی دار می باشد. نتایج این تحقیق نشان داد که قسمت عمده طوفان های گرد و غبار مشاهداتی در سطح استان آذربایجان شرقی با منشاء فرامحلی هستند؛ با این وجود، فراوانی گرد و غبارهای محلی در سال های اخیر از افزایش نسبی برخوردار بوده و این مسله در ارتباط با تاثیر تداوم خشکسالی ها بر کاهش پوشش گیاهی و گسترش پلایای دریاچه ارومیه قابل توجیه است. در همین ارتباط، بیشترین مقدار شاخص طوفان های گرد و غبار (DSI) در حوزه دریاچه ارومیه در ایستگاه های هواشناسی تبریز، سهند و مراغه مشاهده شده است.
کلید واژگان: فرسایش بادی، شاخصDSI، پلایای دریاچه ارومیه، شمالغرب ایرانThe extended periods of drought, decrease in vegetation, and enlargement of the salt playa at Lake Urmia have resulted in the formation of local dust hotspots on the periphery of Lake Urmia in East Azarbaijan province. The objective of this study was to examine the spatial and temporal distribution of wind erosion in East Azarbaijan province using the DSI index. To achieve this, a set of weather data recorded over the past 30 years at specific codes in meteorological stations was compiled. Subsequently, the Mann-Kendall test was employed to assess the presence of a trend in the data series. Following this, the frequency of dust storms was calculated using the DSI index, and a spatial distribution map was generated in the GIS. The results of the Mann-Kendall test indicated that the slope of the trend for both local and extra-local dust storms in the province is on the rise. However, only the trend in extra-local dust storms is statistically significant at the 95% confidence level. The findings of the research revealed that the majority of the observed dust storms originate from outside the local area in East Azarbaijan province. Nevertheless, there has been a relative increase in the frequency of local dust storms in recent years, which can be attributed to the prolonged droughts resulting in reduced vegetation and the expansion of the playa of Lake Urmia. In this context, the highest frequency of dust storms has been observed at the Tabriz, Sahand, and Maragheh meteorological stations near Lake Urmia.
Keywords: Wind Erosion, DSI Index, Lake Urmia Playa, Northwest Of Iran -
مناطق خشک و بیابانی، تقریبا 40درصد از مساحت کره زمین را دربرمی گیرند (Reynodls et al., 2007). پوسته های زیستی به عنوان مهندسان اکوسیستم بیابان، به طور گسترده در مناطق خشک و نیمه خشک توزیع شده اند که بیش از 12درصد از سطح زمین را تشکیل می دهند و جزو بیولوژیکی مهم اکوسیستم های بیابانی و شنزارها هستند (Rodriguez-Caballero Emilio et al., 2018).پوسته های زیستی، جملگی از سیانوباکتری ها، جلبک ها، قارچ ها، باکتری ها، گلسنگ ها و خزه ها تشکیل شده اند (Eldridge et al., 2020). سیانوباکتری ها به عنوان یکی از قدیمی ترین موجودات زنده، از 5/3 میلیارد سال پیش روی زمین زندگی می کنند (Mazard et al., 2016؛ Garcia-Pichel et al., 2019). تقریبا 3/2 میلیارد سال پیش (شکل 1)، این پروکاریوت ها به تدریج ترکیب شیمیایی جو اصلی را با انجام فتوسنتز و تولید اکسیژن تغییر دادند و نقش زیادی در تکامل حیات روی زمین ایفا کردند و روند تکامل را تغییر دادند (Andreeva et al., 2020).
-
مقدمه
قرارگیری منطقه منحصر به فرد اکولوژیکی هامون در دشت سیستان، اهمیت محیط زیستی خاصی به آن بخشیده است و بر اساس کنوانسیون رامسر منطقه هامون به عنوان یک تالاب بین المللی از ارزش های اکولوژیکی خاصی برای جهانیان برخوردار است. با این وجود، نادیده گرفته شدن نیازهای اکولوژیک طبیعت منجر به این شده است برخی بوم سازگان های طبیعی آسیب های جدی دیده و در عین حال به کانون تولید گرد و غبار تبدیل شوند. نیاز به تعیین حداقل نیاز آبی بوم سازگان های آبی و تنظیم جریانات محیط زیستی، مورد توجه جهانی قرار گرفته و از چالش های مهم مدیریت آب و بوم سازگان های تالابی است. داده های ماهواره ای رایگان در دسترس، تغییرات بلندمدت آب های سطحی را نمایان ساخته، مدل سازی را بهبود بخشیده و اطلاع رسانی از تغییرات را جهت تصمیم گیری مدیریت آب مقدور نماید. استفاده از سکوی گوگل ارث انجین (GEE)، نیاز به سرعت در پردازش و دسترسی به داده های متنوع را برطرف نموده است. استفاده از پروداکت لایه آب های سطحی جهان، با در اختیار گذاشتن باند انتقال و باند فصلی که برآیند تغییرات پهنه های آبی از سال 1983 تا 2021 است، می تواند سطح مبنای مناسبی را جهت محاسبات نیاز آبی پهنه های آبگیر با صرف زمان و هزینه کمتر در اختیار قرار دهد. در این مطالعه سطح مبنای هامون ها با استفاده از پروداکت مذکور در سکوی گوگل ارث انجین استخراج شده و در نرم افزار آرک جی آی اس مورد تفسیر و استفاده قرار گرفت. در نهایت نیاز آبی هامون ها با استفاده از روش هیدرولوژیکی محاسبه شد.
مواد و روش هادر منطقه سیستان واقع در شرق کشور ایران سه هامون اصلی به نام های پوزک، صابری و هیرمند قرار دارد. جهت برآورد حقابه مورد نیاز برای احیای تالاب، با استفاده از روش هیدرولوژیک بیلان آبی، تلفات آب در یک سال آبی از طریق بارش و دبی جبران خواهد شد. جهت برآورد الگوی آبگیری پهنه تالاب از پروداکت لایه آب های سطحی جهان، در محیط گوگل ارث انجین استفاده شد. با توجه به اینکه این پروداکت برگرفته از تغییرات پهنه های آبی میان سال های 1984 تا 2019 است، می تواند تالاب را بر اساس رفتار کلی هیدرولوژیک به خوبی پهنه بندی نماید. ابتدا با استفاده از باند انتقال، تغییرات پهنه آبی مورد بررسی قرار گرفت. سپس طبقات موجود در این باند با استفاده از باند فصلی مورد تفسیر قرار گرفتند. نقشه نهایی با ادغام طبقاتی که از رفتار مشابهی تبعیت می کردند، ایجاد شد. این نقشه به عنوان سطح مبنای برآورد نیاز آبی مورد استفاده قرار گرفت. جهت آشکارسازی روند آبگیری تالاب در فصل های مختلف سال، از هر طبقه تعدادی پلات استخراج شده و روند تغییرات شاخص NDWI طی پنج سال (ابتدای 2016 تا انتهای 2020)، پایش شد. سپس با استفاده از میانگین بلند مدت ماهیانه (پنجاه ساله) بارش و تبخیر و تعرق منطقه که به متوسط در فصل تبدیل شد، تلفات آبی و میزان دبی ورودی مورد نیاز جهت پایداری پهنه های آبگیر تالاب برآورد شد.
نتایج و بحث:
محدوده های "دائمی به فصلی" و "دائمی از دست رفته" در گذشته آب دار بوده و در حال حاضر میزان آب کمتری را دریافت می کنند. بنابراین جهت تامین حقابه می توانند در اولویت اول قرار گیرند. در عین حال محدوده "فصلی" بیشترین حضور آب در طی سال را نشان می دهد و در نتیجه می تواند اولویت دوم را در تخصیص حقابه به خود اختصاص دهد. مساحت اولویت یک، 7/993 کیلومترمربع، مساحت اولویت دو، 8/871 کیلومترمربع و مساحت اولویت سه 6/1370 کیلومترمربع بوده است. بنابراین با ادغام طبقات مذکور نقشه سطح مبنای برآورد نیاز آبی هامون ها در منطقه مورد مطالعه به دست آمد. پس از محاسبه NDWI میانه شاخص برای هر پیکسل در روند 5 ساله برای هر یک از پهنه ها پایش شد، پایش تغییرات NDWI هر کدام از پهنه ها نشان می دهد بیشترین آبگیری پهنه هامون ها در سطح با اولویت 1 در بازه زمانی اپریل تا اگوست (فصل بهار و تابستان)، سطح با اولویت 2 در بازه زمانی فوریه تا ژوئن (فصل زمستان و بهار) و سطح با الویت سوم اغلب خشک و در بعضی از سال ها به ندرت در اپریل آب دار است (فصل بهار). در نتیجه نیاز آبی هامون ها با مساحت 3237 کیلومترمربع معادل 3804 میلیون مترمکعب در سال به دست آمده است.
نتیجه گیریبا استفاده از الگوی تعداد ماه های حضور آب در پهنه تالاب که از باند فصلی استخراج می شود، طبقات یازده گانه باند انتقال مورد تفسیر قرار گرفتند. با توجه به نتایج این پژوهش نیاز آبی هامون ها 3/3804 میلیون مترمکعب در سال با سطح مبنای 3237 کیلومترمربع بوده است. نتایج نشان می دهند الگوی رفتار بلند مدت آب در پهنه هامون ها حاکی از عدم وجود سطح آب دار دائمی در این بوم سازگان ها است. تغییرات رفتار آبگیری نمایانگر آب دار بودن پهنه ها در سه فصل بهار، تابستان و زمستان است. یافته های این پژوهش با استفاده از پروداکت GEE و تغییر روند شاخص NDWI در طی زمان توانست به آشکارسازی سیستم هیدرولوژیک این پهنه ها تا اندازه زیادی کمک نماید و منجر به برآورد واقع بینانه تر حقابه بوم سازگان شود. شاید بتوان بهترین مزیت این روش را در مقایسه با روش های سنتی استفاده از تصاویر ماهواره ای، علاوه بر صرف زمان کمتر، دید جامع تر نسبت به تغییرات منحصر به فرد هر پهنه آبی به نسبت سایر پهنه ها دانست. در حقیقت استفاده از سری زمانی تغییرات کمک می کند برای هر پهنه آبی متناسب با طبیعت همان پهنه برنامه ریزی نمود و مانع از پیش داوری و تکرار یک الگوی ثابت خواهد شد. برآورد نیاز آبی به همراه توزیع فصلی آب، می تواند به مدیران و سیاست گذاران جهت مطالبه حقابه مورد نیاز هامون ها و افزایش بهره وری با مدیریت توزیع آب، کمک نماید.
کلید واژگان: پروداکت آب لندست، سکوی گوگل ارث انجین، نیاز آبی، هامون هاIranian Journal of Watershed Management Science and Engineering, Volume:18 Issue: 64, 2024, PP 103 -113IntroductionThe location of the unique ecological area of Hamoon in the Sistan plain has given it a special environmental importance, and according to the Ramsar Convention, the Hamoon area as an international wetland has special ecological values for the world. However, neglecting the ecological water requirement has led to some natural ecosystems being seriously damaged and at the same time turning into dust sources. The need to determine the minimum water requirement of aquatic ecosystems and the regulation of environmental flows has received global attention and is one of the important challenges of water management and wetland ecosystems. Available free satellite data can reveal long-term surface water changes, improve modeling, and inform changes for water management decision-making. Using of the Google Earth Engine (GEE) platform has solved the need for speed in processing and access to various data. The use of the world surface water layer product (JRC Global Surface Water Mapping Layers), by providing the Transition band and Seasonality band which is the result of changes in water areas from 1983 to 2021, can provide a suitable base level. In order to calculate the water requirement, it should provide based areas with less time and cost. In this study, the base level of Hamoons was extracted using the mentioned product in Google Earth Engine and interpreted in ArcGIS software. Finally, the water requirement of Hamoons was calculated using the hydrological method.
Materials and MethodsIn the Sistan region, located in the east of Iran, there are three main Hamoons named Pozak, Sabori and Hirmand. In order to estimate the water required for wetland restoration, using the hydrological water balance method, the water losses in one year will be compensated through precipitation and discharge. In order to estimate the pattern of wetting of the wetland area, the global surface water layer product was used in the Google Earth Engine environment.Considering that this product is derived from the changes of water zones between 1984 and 2019, it can be zoning the wetland based on the hydrological trend. First, the changes of the aqueous zone were investigated using the Transition band. Then the classes in this band were interpreted using the Seasonality band. The final map was created by merging the classes that followed the same behavior. In order to reveal the trend of the water body area of the wetland in different seasons, a number of plots were extracted from each class and the trend of the NDWI index was monitored over five years (from the beginning of 2016 to the end of 2020). Then, using the monthly long-term average (fifty years) of precipitation, evaporation and transpiration of the area, which was converted into the seasonal average, the water losses and the amount of discharge required for the stability of the water body of the wetland were estimated.
Results and DiscussionThe " Permanent to Seasonal " and " Lost Permanent " classes were wet in the past and currently receive less water. Therefore, they can be first priority. At the same time, the "Seasonal" class shows the most presence of water during the year. As a result, it can be second priority. The first priority area is 993.7 square kilometers, the second priority area is 871.7 square kilometers, and the third priority area is 1370.6 square kilometers. Therefore, by merging the above-mentioned classes, the base level map for the estimation of Hamoon's water requirement was obtained. After calculating the median of NDWI index for each pixel, the 5-year trend was monitored for each zone (class of each priority). The monitoring of NDWI changes in each of the zones shows that the surface with the first priority in the period of April to August (spring and summer) and the surface with the second priority in the period of February to June (winter and spring) is wet. The surface with the third priority is often dry and in some years it is rarely wet in April (spring season). As a result, the water requirement of Hamoons with an area of 3237 square kilometers is equivalent to 3804 million cubic meters per year.
ConclusionAccording to the results of this research, the water requirement of Hamoon is 3804.3 million cubic meters per year with a base area of 3237 square kilometers.
ConclusionUsing the pattern of the number of months of water presence in the wetland, which is extracted from the seasonality band, the eleven classes of the transition band were interpreted. As a result, it can be second priority. The results show that the pattern of long-term behavior of water in the Hamoon area indicates the absence of a permanent water surface in these ecosystems. Examining the trend of changes shows that the areas are wet in three seasons: spring, summer and winter. The results of this research, using the GEE product and the change of the trend of NDWI index, could help reveal the hydrological system and lead to a more realistic estimate of the ecosystem's water requirement. Perhaps the best advantage of this method compared to the traditional types of using satellite images, in addition to spending less time, is a more comprehensive view of the unique changes of each water zone compared to other zones. In fact, using the time series of images helps to plan for each water area according to its nature and will prevent prejudice and repetition of a fixed pattern. Estimating water requirement along with its seasonal distribution, can help managers and policy makers to demand the required amount of water and increase productivity by managing water distribution.
Keywords: Landsat Product, Google Earth Engine Platform (GEE), Hamoons, Water Requirement -
سابقه و هدف
مطالعات و تحقیقات نشان می دهد که طی دهه های اخیر پدیده گرمایش جهانی و تغییرات اقلیمی باعث افزایش دما و کاهش بارندگی و خشک سالی های مکرر شده است. خشک سالی، گسترش بیابان زایی و تغییر در پوشش گیاهی زمین که ارمغان پدیده تغییرات محیطی و اقلیمی طی دهه های اخیر است، مهم ترین عامل طبیعی بروز و تشدید پدیده گردوغبار و حرکت ماسه های روان در نقاط مختلف کشور هستند. فرسایش بادی و پدیده گردوغبار به عنوان یکی از فرایندهای مهم تخریب سرزمین و چالشی جدی در ایران به شمار می رود. این پدیده بر اثر تعامل بین فرایندهای آب وهوایی و زمینی اتفاق می افتد. هدف تحقیق بررسی و تحلیل روند تغییرات زمانی و مکانی تعداد روزهای گردوغبار در کشور و بررسی نقش اقلیم در گسترش آن است.
مواد و روش هابه منظور انجام این تحقیق، پس از دریافت آمار ساعتی و روزانه گردوغبار (از طریق 148 ایستگاه سینوپتیک و کلیماتولوژی) و پارامترهای بارش، تبخیر و دما به عنوان عناصر کلیدی اقلیمی (از 171 ایستگاه) در 22 استان واقع در مناطق خشک و نیمه خشک کشور، اقدام به بررسی نحوه گسترش وقایع گردوغباریو تعیین روابط همبستگی اقلیم و گردوغبار شد. پس از محاسبه تعداد روز گردوغبار در کشور اطلاعات در محیط GIS فراخوانی شد و نقشه تغییرات فضایی پارامتر تعداد روز گردوغبار در سه دهه 1996-1987، 2006-1997 و 2016-2007 تهیه گردید و در ادامه اقدام به تحلیل فضایی این پارامتر و نحوه گسترش آن در طول سه دهه مورد بررسی شد. در ادامه پارامتر اقلیمی که بیشترین همبستگی را با تعداد روز گردوغبار داشت انتخاب و پس از تهیه نقشه تغییرات مکانی آن در محیط نرم افزار Gis، اقدام به بررسی تطابق مکانی پارامتر مذکور با نحوه گسترش تعداد روزهای گردوغبار گردید. در گام بعد، پس از انجام آزمون همگنی بر روی رخدادهای گردوغبار، به منظور تعیین میزان سهم سه عنصر اقلیمی مذکور به عنوان متغیرهای مستقل و تعداد روز گردوغبار به عنوان متغیر وابسته، از مدل رگرسیون مربعات جزئی استفاده شد.
نتایجنتایج نشان داد که تعداد روزهای گردوغبار و دامنه وقوع آن در کشور افزایش یافته است، به طوری که در دهه اخیر مورد مطالعه (2007-2016) نسبت به دو دهه ماقبل بیشترین رخدادهای گردوغباری در کشور رخ داده است. این افزایش به ویژه در نواحی غرب و جنوب غرب کشور که متاثر از وقایع گردوغبار فرامحلی نیز بودند از شدت بیشتری برخوردار بوده است، این وقایع گردوغبار با فراوانی بیشتری به نواحی مرکزی کشور نیز گسترش پیدا کرده است. آزمون همگنی نیز در بسیاری از استان ها یک نقطه جهش مشترک (سال 2008-2007) در تعداد گردوغبار را نشان داد که می تواند مربوط به شروع خشکسالی های شدید و تغییرات اقلیمی محسوس از این سال در سطح کشور باشد. بررسی عناصر اقلیمی مورد مطالعه (دما، بارش و تبخیر) بر تغییرات تعداد روزهای گردوغبار در کشور نشان داد که طی سال های اخیر دما بیشترین سطح همبستگی معنی داری را (58/0) با وقوع گردوغبار داشته است. نقشه گرادیان دما در دهه اخیر (2016-2007) نسبت به دهه ماقبل آن (2006-1997) نیز نشان دهنده سیر صعودی دما به ویژه در نوار غرب و جنوب غرب و نواحی جنوب شرقی کشور است. مدل سازی اثر عناصر اقلیمی دما، بارش و تبخیر بر پارامتر تعداد روز گردوغبار نشان داد که سهم عناصر اقلیمی مورد مطالعه بر رخدادهای گردوغباری حدود 33 درصد است و بقیه اثرها می تواند به عوامل دیگری ازجمله عوامل انسانی و یا خصوصیات خاک، نوع پوشش گیاهی، تابش خورشیدی و امثال آن مربوط باشد.
نتیجه گیریبه طورکلی نتایج بررسی روند تغییرات روز گردوغباری و شاخص های اقلیمی نشان دهنده افزایش چشمگیر تعداد روزهای گردوغبار در غالب نقاط کشور و مساعد شدن شرایط برای این افزایش بوده است. شناسایی مناطق و دلایل روند افزایشی طوفان های گردوغباری، به عنوان نواحی در معرض گسترش بیابان زایی، می تواند در جهت برنامه ریزی و تصمیمات مدیریتی برای کنترل این پدیده موثر واقع شود. یقینا در صورت ادامه روند کنونی و عدم انجام اقدامات جدی و عملی برای کاهش و کنترل گردوغبار، این وضعیت می تواند منجر به تشدید اثرها و آسیب های زیست محیطی و اجتماعی-اقتصادی نامطلوب بشود.
کلید واژگان: گردوغبار، پارامترهای اقلیمی، گرادیان دما، رگرسیون حداقل مربعات جزئیBackground and objectivesWind erosion and dust phenomenon are considered as one of the important processes of land degradation and a serious challenge in Iran. This phenomenon occurs due to the interaction between weather and terrestrial processes. The purpose of this research is to investigate and analyze the trend of temporal and spatial changes in the number of dusty days in Iran and to investigate the role of climate in its spread.
MethodologyIn this research, after receiving hourly and daily statistics of dust events (through 148 synoptic and climatology stations) and parameters of precipitation, evaporation, temperature as key climatic elements (from 171 stations) in 22 provinces located in arid and semi-arid regions of Iran, The spread of dust was investigated and the correlation between climate and dust was determined. After calculating the number of dust days in Iran, the information was called in the GIS environment and a map of the spatial changes of the parameter of the number of dust days in the three decades of 1987-1996, 1997-2006, 2007-2016 was prepared. In the following, the spatial analysis of this parameter and its expansion over three decades were investigated. Next, the climate parameter that had the highest correlation with the number of dusty days was selected and after preparing a map of its spatial changes in the GIS software environment, the spatial compatibility of the desired parameter with the expansion of the number of dusty days was investigated. In the next step, after performing the homogeneity test on the dust occurrences, the partial square regression model was used to determine the contribution of the three mentioned climatic elements as independent variables and the number of dust days as a dependent variable.
ResultsThe results showed that the number of dusty days and the area of its occurrence have increased in Iran, so that in the last decade under study (2007-2016) compared to the previous two decades, the dustiest event occurred in Iran. This increase has been more intense especially in the western and southwestern regions of the country, which were also affected by extra-local dust events. These dust events have spread to the central regions of the country with greater frequency. The homogeneity test in many provinces showed a common change point (year 2007-2008) in the number of dusty days, which could be related to the beginning of severe droughts and climate changes from this year in Iran. The study of climatic parameters (temperature, precipitation and evaporation) on changes in the number of dust days in Iran showed that during recent years, temperature had the highest significant correlation level (0.58) with the occurrence of dust. The temperature gradient map in the last decade (2007-2016) compared to the previous decade (1997-2006) also showed the increasing trend of temperature, especially in the western and southwestern regions as well as the southeastern regions of Iran. Modeling the effect of climatic parameters of temperature, precipitation and evaporation on the parameter of the number of dusty days showed that the contribution of the studied climatic parameters to the occurrence of dusty days is about 33% and other effects can be related to things such as human factors or soil characteristics, type of vegetation, solar radiation, etc.
ConclusionIn general, the results of examining the trend of changes in the number of dust days and climatic indicators for nearly 3 decades indicate a significant increase in the number of dust days in most parts of Iran and the conditions for this increase have been provided and if the trend of changing these indicators in the coming years is according to the current trend, the risk of environmental problems in the country can be expected to increase.
Keywords: Dust, climatic parameters, temperature gradient, Partial least squares regression -
سابقه و هدف
سابقه استفاده از کهور آمریکایی یا سمر (Prosopis juliflora) برای بیابان زدایی و به ویژه تثبیت شن، در ایران طولانی است. با توجه به غیر بومی بودن این گونه، توجه به نیازهای اکولوژیکی، به ویژه نیاز آبی و یا تبخیر تعرق ضروریست. این موضوع می تواند موجب پایداری برنامه های تثبیت شن و کنترل ریزگردها شده و در توسعه کیفی اکوسیستم ها نقش موثری داشته باشد. تعیین میزان تبخیر تعرق گیاهان از طریق لایسیمتری، یکی از دقیق ترین روش های اندازه گیری مستقیم تبخیر تعرق است.
مواد و روش هاآزمایش با استفاده از لایسیمترهای وزنی و زهکش دار از ابتدای سال 1400 با کاشت نهال در داخل لایسیمترهای موجود در سایت تحقیقات لایسیمتری ایستگاه تحقیقات بیابان زدایی شهید صدوقی یزد شروع و به مدت دو سال ادامه یافت. از نه عدد لایسیمتر که دارای حجم 95/1 مترمکعب (ارتفاع 170 سانتی متر و قطر 121 سانتی متر) و سطح 15/1 مترمربع بود، استفاده شد. میزان تبخیر تعرق و ضریب گیاهی کهور آمریکایی در سطوح مختلف رطوبتی خاک شامل ظرفیت زراعی (بدون تنش)، 67% ظرفیت زراعی (تنش ملایم خشکی) و 34% ظرفیت زراعی (تنش شدید خشکی) برای مراحل مختلف رشد، مورد توجه قرار گرفت. آبیاری به صورت قطره ای و بر اساس کسری از ظرفیت زراعی با تعبیه تعداد مناسب قطره چکان برای هر تیمار محاسبه و انجام شد. برای تیمار ظرفیت زراعی، 67% و 34% به ترتیب تعداد 6، 4 و 2 قطره چکان 8 لیتر در ساعت منظور گردید. با تنظیم دور دو بار در هفته، آبیاری به صورت خودکار با مقدار مناسب آب برحسب تیمار رطوبتی در اختیار گیاهان قرار گرفت.
نتایجنتایج بدست آمده نشان داد که کهور آمریکایی در شرایط لایسیمتری و در موقعیت اقلیمی محل آزمایش، از تبخیر تعرق سالانه 5/496 میلی متر و ضریب گیاهی 21/0 برخوردار بود. مقادیر ذکرشده برای تیمارهای 67% و 34% ظرفیت زراعی به ترتیب 4/445 و 2/275 میلی متر با ضریب گیاهی 18/0 و 11/0 بود. نتایج حاصل از محاسبه تبخیر تعرق در مراحل مختلف رشد درختان کهور آمریکایی نشان داد که در تمامی سطوح آبیاری، بالاترین میزان تبخیر تعرق مربوط به دوره توسعه با 124روز بود که منطبق با رشد سریع سرشاخه ها، جست ها و توسعه برگ بود. مقادیر تبخیر تعرق در این دوره رشد در رژیم های مختلف آبیاری برای ظرفیت زراعی، 67% و 34% رطوبت خاک به ترتیب 11/322، 74/281 و 33/158 میلی متر بود. کمترین میزان تبخیر تعرق نیز مربوط به دوره پایانی رشد بود. ضریب گیاهی مراحل مختلف رشد در تیمار ظرفیت زراعی به ترتیب برای دوره اول، دوم و سوم، 19/0، 24/0 و 14/0 محاسبه شد. با این شرایط می توان منحنی رشد سیگمویید (دوره اول رشد، توسعه و انتهایی رشد) را برای این گیاه تعریف کرد.
نتیجه گیریتوصیه می شود برای جنگل کاری با این گونه در مناطق جنوبی کشور و بهره گیری از توان آن در تثبیت شن و کنترل گردوغبار، ضمن توجه به تراکم بهینه کاشت برای کاهش رقابت، به میزان تبخیر تعرق آن به ویژه در ماه های گرم سال که از سرعت رشد بیشتری نیز برخوردار است و می تواند بیش از 5/2 میلی متر در روز باشد، توجه کرد. با بررسی و محاسبه میزان تبخیر تعرق درختان بزرگسال با کارایی مناسب در تثبیت شن و کنترل گردوغبار مشخص شد که برای ایجاد سطح پوشش تاجی ذکر شده، ضروری است که مقدار 4846 مترمکعب آب در هکتار (برابر 6/484 میلی متر در سال) در دسترس گیاه قرار گیرد. به عبارتی، با این مقدار تبخیر تعرق، گیاه می تواند سطح پوشش تاجی خود را تا 5/19 مترمربع گسترش داده و با وجود 155 اصله در هکتار (8×8 متر)، 30% از عرصه را پوشش دهد که برای تثبیت شن، مناسب می باشد.
کلید واژگان: بیابان زدایی، تراکم بهینه، جنگل کاری، مراحل رشد، نیاز آبیBackground and ObjectiveThe history of using American mesquite (Prosopis juliflora) for desertification control especially sand stabilization in Iran, is long. Considering the non-native nature of this species, attention should be paid to its ecological requirements, especially water needs or evapotranspiration (ET). This can contribute to the sustainability of sand stabilization programs and fine dust control and play an influential role in ecosystem development. Determining plants' evapotranspiration rates through lysimetry is one of the most accurate direct measurement methods.
MethodologyThe experiment using weighing and drainage lysimeters began in 2021 by planting seedlings inside lysimeters located at the Yazd Shahid Sadoughi Desert Research Station. It continued for two years. Nine lysimeters with a volume of 1.95 m³ (height: 170 cm, diameter: 121 cm) and a surface area of 1.15 m² were used. The ET rates and the crop coefficient (Kc) of Prosopis juliflora were studied under different soil moisture levels, including field capacity (no stress), 67% of field capacity (mild stress), and 34% of field capacity (severe) for various growth stages. Irrigation was performed by drip irrigation based on a fraction of field capacity with an appropriate number of droppers calculated for each treatment. For field capacity, 67% and 34% of field capacity treatments, 6, 4, and 2 droppers with an 8 liters per hour flow rate were used, respectively. Each treatment was irrigated twice with the appropriate amount of water based on soil moisture levels.
ResultsThe results showed that Prosopis juliflora, under lysimeter conditions and the local climate, had an annual ET rate of 496.5 mm and a Kc 0.21. These values for the 67% and 34% field capacity treatments were 445.4 mm with Kc 0.18 and 275.2 mm with Kc 0.11, respectively. The ET rates of Prosopis juliflora at different growth stages revealed that the highest ET occurred during the development period of 124 days. This corresponds to rapid shoot, branch, and leaf growth. The ET rates in different irrigation regimes for field capacity, 67%, and 34% of soil moisture were 322.1 mm, 281.7 mm, and 158.3 mm, respectively. The lowest ET rate was associated with the final growth stage. The Kc for various growth stages in the field capacity treatment were 0.19, 0.24, and 0.14 for the first, second, and third growth periods, respectively. Under these conditions, a sigmoid growth curve (initial growth, development, and end of growth) can be defined for this plant.
ConclusionIt is recommended for afforestation with this species in Iran's southern regions, considering its optimal planting density to reduce competition. It is also recommended to pay attention to its ET rate, especially during the hot months of the year when it can exceed 2.5 mm per day. By examining and calculating the ET rates of mature trees with appropriate efficiency in sand stabilization and dust control, it was found that to create a canopy cover area, as mentioned, it is necessary to have 4846 m3 of water per hectare (equivalent to 484.6 mm per year) available to the plant. In other words, with this amount of ET, the plant can expand its canopy cover area to 19.5 m2 and, with 155 individuals per hectare (8×8 meters), cover 30% of the area, which is suitable for sand stabilization.
Keywords: Dedesertification, optimal density, afforestation, growth stages, Water requirements -
سابقه و هدف تحقیق:
برای کنترل و کاهش فرسایش بادی تحقیقات زیادی با مواد مختلف انجام شده است. از آن جمله می توان به بررسی عملکرد بیوپلیمر گوار بر کاهش تولید گرد و غبار با غلظت های مختلف 5/0، 0/1 و 5/1 درصد اشاره نمود. نتایج آن نشان داد که افزودن بیوپلیمر سبب بهبود ظرفیت نگهداشت آب، افزایش مقاومت سطح و فشاری خاک و کاهش تولید گرد و غبار می گردد. در تحقیقی دیگر استفاده از بیوپلیمر آگارگام نشان داد که اثر قابل توجهی بر بهبود ویژگی های مکانیکی خاک دارد. هدف از این بررسی تاثیر کاربرد پلیمرنوکلیوس (M19) در کنترل تپه های ماسه ای می باشد. هدف از این تحقیق بررسی تاثیر کاربرد خاکپوش nucleos (M19) بر کاهش فرسایش بادی، کنترل تپه های ماسه ای و گرد و غبار می باشد.
مواد و روش هااین تحقیق در دشت سگزی که با توجه به نزدیکی آن به مناطق شهری، تاسیسات نظامی، حمل و نقل و نیز صنایع و کارگاه هایی که در آن واقع شده اند، از جنبه جلوگیری از فرسایش بادی و بیابان زدایی در اولویت مطالعاتی و اجرایی قرار دارد، اجرا شد. پس از انتخاب عرصه، ابتدا دو پلات 500 مترمربعی با شرایط یکسان (یک تپه فعال با عرصه اطراف آن که دارای پوشش گیاهی دست کاشت و طبیعی) انتخاب شد. به منظور تعیین اثر خاکپوش، محدوده هر پلات توسط پیکه های چوبی مشخص و علاوه بر آن اطراف تپه های ماسه ای برای تعیین میزان جابجایی آن ها پیکه کوبی و سپس پلات اندازه گیری با مالچ nucleos (M19) توسط دستگاه سمپاش پمپی مالچی شد. در ادامه تغییرات رطوبت خاک، اطلاعاتی شامل زنده مانی و میزان رشد نهال و توانایی خاک پوش در کنترل جابجایی تپه ماسه ای و میزان تنش فشاری طی ماه های مختلف اندازه گیری و در نهایت میزان اثربخشی خاکپوش با تیمار شاهد با استفاده از آزمون T-Test مقایسه شد.
نتایجنتایج حاصل از بررسی تغییرات رطوبت و اثر خاک پوش بر آن نشان داد که بیشترین مقدار رطوبت منطقه بعد از بارش بوده و تفاوت مشخصی بین روند خشک شدن پلات شاهد و پلات مالچ پاشی شده مشاهده نشد. همچنین مشخص گردید که این مالچ بر میزان رشد سالانه نهال ها تاثیر مثبتی دارد. طی بازه زمانی تحقیق، تپه ماسه ای شاهد حدود 75/0 تا 5/2 متر بسته به فصل و جهت باد جابجا شد، در صورتی که تپه ماسه ای مالچ پاشی شده کاملا ثابت مانده بود. از سویی دیگر با گذشت زمان، سطح عرصه مالچ پاشی شده پوسته پوسته شد و علایم فرسودگی در آن مشاهده گردید.
نتیجه گیریاولین نکته در استفاده از این پلیمر به عنوان خاکپوش، دو فاز شدن آن در بازه زمانی حمل و انبارداری تا زمان مالچ پاشی می باشد. به نحوی که دو لایه به طور واضح از هم قابل تشخیص می باشد. در نتیجه، در موقع آماده سازی امولسیون نهایی، برای یکنواخت شدن پلیمر، همزدن آن امری ناگزیر است و می تواند از جمله خصوصیات منفی پلیمر مورد استفاده تلقی شود.این مالچ بر تغییرات رطوبت خاک تاثیر مثبت گذاشته و سبب افزایش نگهداشت رطوبت در خاک شده است. از سوی دیگر مقایسه رشد نهال های موجود در عرصه مالچ پاشی شده و شاهد نیز نشان دهنده تاثیر مثیت آن بر رشد نهال ها می باشد.تنها نکته مثبت و مهم این خاکپوش، انعطاف پذیری بالای آن پس از مالچ پاشی می باشد. به نحوی که تردد با احتیاطبر روی آن امکان پذیر می باشد. در نهایت یک طی گذشت بازه زمانی یک ساله ابتدا ترک های ریزی در سطح عرصه تحقیق مشاهده شد و به مرور بر تعداد و عمق ترک ها افزوده شد و سپس این ترک ها باعث پوسته پوسته شدن سطح عرصه مالچ پاشی شده گردید. به دنبال این عارضه، ناپایداری و علایم فرسودگی در عرصه مالچ پاشی شده، مشاهده شد. ولی هیچ گونه جابجایی و تغییر مکانی در تپه مالچ پاشی شده مشاهد نشد. باید توجه داشت که ممکن است با گذشت زمان و ایجاد تخریب بیشتر در سطح عرصه مالچ پاشی شده و به دنبال پوسته پوسته شدن بیشتر، سطح مالچ پاشی شده به طور کامل تخریب شده و فرسایش تپه نیز آغاز شود که با توجه به این موارد استفاده از نوع مالچ در این عرصه و عرصه های مشابه توصیه نمی شود.
کلید واژگان: پلیمر، مالچ، فرسایش بادی، گرد و غبار، فناوری زیست محیطیBackground and objectivesResearch has been done on different materials to control and reduce wind erosion. Among them, we can mention the performance of agar gum biopolymer in reducing dust production at different concentrations of 0.5, 1.0, and 1.5%. Its results showed that the addition of biopolymer improves the water-holding capacity, increases the surface and compressive strength of the soil, and decreases dust production. In another study, agar gum biopolymer significantly improved soil mechanical properties. This study investigates the effect of polymer nuclei (M19) on controlling sand dunes. This research investigates the effect of nucleos (M19) mulch on reducing wind erosion and controlling sand dunes and dust.
MethodologyThis research was carried out in Segazi Plain, a study and implementation priority due to its proximity to urban areas, military facilities, transportation, as well as industries and workshops located there, from the aspect of preventing wind erosion and desertification. After choosing the field, two plots of 500 square meters with the same conditions (an active hill with an area around it with natural and hand-planted vegetation) were selected. To determine the effect of soil cover, the area of each plot was determined by wooden stakes. In addition, the surrounding sand dunes were staked to measure their displacement. A pump sprayer mulched the measuring plot with nucleos (M19) mulch. Following the soil moisture changes, information including seedling survival and growth rate, soil cover's ability to control sand dune displacement, and compressive stress was examined during different months. Finally, the effectiveness of soil cover was compared with the control treatment using the T-test.
ResultsThe results of examining the changes in humidity and the effect of soil cover on it showed that the highest humidity in the area was after rain. No clear difference was observed between the drying process of the control plot and the mulched plot. It was also found that this mulch positively affects seedling growth rates. During the research period, the control sand dunes moved about 0.75 to 2.5 meters depending on the season and wind direction. In contrast, the mulched sand dunes remained stable. On the other hand, with time, the mulched field's surface became flaky, and signs of wear and tear were observed.
ConclusionThe first point about using this polymer as a soil cover is its two phases during transportation and storage until mulching. In such a way, the two layers can be clearly distinguished. As a result, mixing is necessary for the uniformity of the polymer during the preparation of the final emulsion. This can be considered as one of the negative characteristics of the used polymer. This mulch positively affected soil moisture changes and increased soil moisture retention. On the other hand, the comparison of the growth of the seedlings in the mulched field and control also shows its effect on the growth of the seedlings. This soil cover's only positive and critical feature is its high flexibility after mulching in such a way that it is possible to drive on it with caution. Finally, after a year, cracks were first detected in the research field. Gradually, the number and depth of cracks increased, which caused the mulched field surface to become flaky. Following this complication, instability and signs of wear and tear were observed in the mulched area. However, no movement or change in location was observed in the mulched hill. It should be noted that with time, more destruction occurs on the surface of the mulched area. Following more flaking, the mulched surface may be destroyed, and hill erosion may begin. Considering these cases, mulching in this and similar areas is not recommended.
Keywords: polymer, Mulch, Wind erosion, Dust, Environmental Technology -
یکی از مشکلات بخش اجرا در مقوله احیای بیولوژیک حاشیه کویرها، فقر تنوع گونه ای سازگار با شرایط موجود و نحوه استقرار آنهاست. قابلیت های طبیعی حاشیه مرطوب دریاچه نمک کاشان طی اجرای پروژه تحقیقاتی تحت عنوان بررسی ویژگی های ژیوهیدروپدولوژی و پوشش گیاهی حاشیه کویرهای مرطوب ایران برای احیاء بیولوژیک آنها (شناخت قابلیت رویشگاه) شناسایی و مناطق با شوری و سطح آب زیرزمینی متفاوت پهنه بندی شد. با استفاده از اطلاعات طرح ذکرشده، برای غنای تنوع گونه ای و احیا بیولوژیک حاشیه مرطوب دریاچه نمک، استقرار شش گونهSuaeda fruticosa, Halostachys caspica, Atriplex halimus, Salsola imbricata, Halocnemum strobilaceum, ، Aeluropus littoralis در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی تحت تیمار گونه در سه تکرار بررسی شد. صفت اصلی مورد ارزیابی، درصد زنده مانی بود. با وجود متفاوت بودن شکل رویشی یکی از گونه ها (Aeluropus littoralis) صفاتی مانند ارتفاع و قطر تاج پوشش برای بیان اهمیت هر گونه در تولید علوفه شتر و جلوگیری از فرسایش بادی نیز طی پنج سال اجرای طرح اندازه گیری شد. نتایج با نرم افزار SPSS آنالیز و مشخص گردید که گونه های H. strobilaceum، S. fruticosa، H. caspica و S. imbricata به ترتیب با 5/51، 4/46، 4/41 و 4/37 درصد دارای بالاترین زنده مانی در طی پنج سال اجرای طرح بوده اند که با توجه به دیم بودن کشت و با در نظر گرفتن نتایج حاصل از پروژه های کشت و احیا که توسط بخش اجرا در چنین مناطقی انجام شده و بیشتر آنها نتیجه مطلوبی در پی نداشته است، قابل توجه می باشد.کلید واژگان: شورروی، احیا بیولوژیک، حاشیه مرطوب، دریاچه نمک کاشان، استقرارOne of the problems in the field of biological restoration of the wetlands of deserts is the lack of diversity of species compatible with existing conditions and how establishment. Natural potential of moist margin of salt lake in Kashan during a research project entitled "Geochemistry and vegetation cover characteristics of Iranian wetland margins for their biological recovery (identification of habitat potential)" were identified and were zoned areas with different salinity and groundwater levels. Using the information of the above design, in order to enrich the species diversity and biological regeneration of the wet margin of salt lake, the establishment of 6 species of Suaeda fruticosa, Halostachys caspica, Atriplex halimus, Salsola imbricata, Halocnemum strobilaceum, Aeluropus littoralis, based on Complete randomized blocks were studied under species in 3 replicates. In this regard, after collecting the seeds of above mentioned species and determining the genus, they cultivate at the arid and desert areas research station of Kashan, and then cultivate according to the plan of the project implementation. The main trait was evaluated for survival percentage, but traits such as height and diameter of the canopy were also measured during the 5 years of the project. The results were analyzed in SPSS environment and it was determined that H.strobilaceum, S.fruticosa, H.caspica, S.imbricata were 5.67, 5.11, 5.56 and 4.9, each with the highest survival has been implementing the plan for the last 5 years. Considering the high nutritional value and favorable palatability for the camel, it is recommended to cultivate in the wet margin of the salt lake for prevent wind erosion and dust.Keywords: Halophyte, biological regeneration, wet margin, Kashan salt lake, establishment
-
مجله تحقیقات حمایت و حفاظت جنگلها و مراتع ایران، سال بیستم شماره 2 (پیاپی 40، پاییز و زمستان 1401)، صص 300 -316تغییرات پوشش اراضی به یکی از چالش های عمده ناشی از هم افزایی اثرات منفی پدیده تغییر اقلیم با مدیریت انسان تبدیل شده است. در پژوهش حاضر تغییرات پوشش اراضی حوضه هندیجان با تمرکز بر تحت تاثیر قرار گرفتن کانون های گرد و غبار واقع در استان خوزستان مورد بررسی قرار گرفت. در بازه زمانی سال 1366 تا سال 1396، سطح جنگل ها، مراتع، بیشه زارها، پهنه-های آبی، اراضی کشاورزی، اراضی انسان ساخت و اراضی بایر استخراج شدند. کانون های گرد و غبار واقع در استان خوزستان نیز از گذشته تاکنون پایش شده و تغییرات پوشش زمین در آنها مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد بیشترین تغییرات در ارتفاعات حوضه هندیجان ناشی از افزایش پهنه های آبی دریاچه سدها (9.7 برابر) و در پایین دست ناشی از گسترش اراضی مسکونی و همچنین افزایش سطح زیر کشت (8 و 4.9 برابر) می باشد. همچنین در سطح حوضه 936.31 کیلومتر مربع به عرصه-های بایر فاقد پوشش گیاهی افزوده شده که همزمان با افزایش این عرصه ها، مراتع و جنگل ها به ترتیب 367.60 و 2633.40 کیلومتر مربع کاهش سطح نشان می دهند. آشکارسازی تغییرات پوشش زمین در کانون های گرد و غبار استان خوزستان نشان داد کانون شرق و جنوب شرق اهواز که در فصل زمستان پوشیده از آب (هورهای فصلی و دشت های سیلابی) و همچنین پوشش گیاهی بوده است در سال 1396 تبدیل به عرصه بایر با اندک اراضی کشاورزی در حاشیه ها شده است. با ادامه پایش تغییرات پوشش اراضی در منطقه و انعکاس آن به تصمیم گیران می توان نسبت به تغییرات پیش رو آگاهانه تر اقدام نمود.کلید واژگان: خوزستان، تصاویر ماهواره لندست، پوشش اراضی، سنجش از دور، گرد و غبارLand cover change has become one of the most challenges due to the interaction of negative effects of climate change with human activities. In this study, land cover changes in the Hendijan Basin with a focus on the impact on dust sources located in Khuzestan province were investigated. Areas of forests, rangelands, woodlands, water, agricultural lands, residential and barren lands were extracted during 30 years at 1987 and 2017 using Landsat image processing. Dust sources located in Khuzestan have been monitored and land cover changes in have been revealed. The results show that trend of land cover changes inside and outside Khuzestan province is different from each other. In fact, the highest rate of change compared to beginning of study is occurred in mountainous part of the Hindijan Basin is due to increasing lakes of dams (9.7 times) and in the plain part due to the expansion of residential lands and also increasing cultivated area (8 and 4.9 times). Also, 936.31 square kilometers, has been added to barren lands, at the same time, the area of rangelands and forests has decreased 367.60 and 2633.40 square kilometers, respectively. Detection of changes in Khuzestan dust sources shows that the east and southeast area of Ahvaz, which was covered with vegetation and water (seasonal floods and flood plains) in winter of 1366, has become barren land in 1396. Monitoring land cover changes and reporting results helps managers make more informed decisions.Keywords: Dust Sources, Khuzestan, Land cover, Landsat satellite images, Remote Sensing
-
بیشتر مطالعات و فعالیت های اجرایی مرتبط با تثبیت ماسه های روان در ایران و جهان، مبتنی بر تثبیت موقت آنها برای استقرار پایه های گیاهی بوده است. بررسی سابقه تثبیت ماسه های روان در ایران، که از اوایل دهه 40 شروع شد، حاکی از آن است که استفاده از بادشکن های زنده، یا غیر زنده (که بیشتر سرشاخه های گیاهی بوده است)، به جز مواردی محدود، به دلیل کمبود مواد اولیه در مناطق خشک و گرانی هزینه اجرا، کمتر مورد اقبال واقع شده است. از این رو، گزینه دوم یعنی «ایجاد پوشش روی خاک» با عنوان «مالچ یا خاک پوش»، آن هم از نوع نفتی، بیشتر مورد توجه قرار گرفته است. در این مورد، محققان زیادی در دنیا روی مسیله تثبیت ماسه های روان مطالعه و تحقیق کرده اند که بیشتر این مطالعات، مبتنی بر تثبیت موقت ماسه های روان برای استقرار گیاه و مواد مورد استفاده برای تثبیت نیز متعدد بوده است. مالچ های نفتی، مالچ های گیاهی و معدنی، مثال هایی از این نوع مواد هستند. از آنجایی که ایران، از جمله کشورهای غنی از مواد نفتی بوده و مالچ مورد استفاده برای تثبیت ماسه های روان نیز ارزان، فراوان و در دسترس بوده است، سازمان های اجرایی مقابله با فرسایش بادی، در گذشته بیشتر از این ماده استفاده کرده اند، البته که در سال های اخیر، با مسایل و مشکلات زیادی برای کاربرد این ماده روبه رو بوده اند، به طوری که برخی، مالچ پاشی نفتی را خیانت قلمداد می کنند (کردوانی، 1395) و برخی دیگر، با اطمینان کامل بر این باورند که تاکنون، هیچ فناوری و ماده ای که قادر باشد، در بدترین شرایط آب وهوایی و بارندگی اندک و سرعت عمل بالا، چنین نتایج مثبتی را برای تثبیت ماسه های روان به بار آورد، وجود نداشته و ندارد. اگرچه ممکن است در آینده، مواد جدیدی ساخته شوند (مهدوی و آهنین، 1396).
-
تپه های ماسه ای از مهم ترین و حساس ترین لندفرم های حساس به فرسایش بادی اند که میزان فعالیت آن ها بسته به شدت تاثیر عوامل متعدد اقلیمی و زمینی، متفاوت است. محدوده مطالعاتی، یکی از شهرستانهای استان بوشهر در جنوب ایران قرار دارد که همواره فعالیت تپه های ماسه ای مشکلات فراوانی را برای مردم محلی ایجاد کرده است. به منظور کاهش خسارات ناشی از آن، شناسایی تپه های ماسه ای فعال و عوامل تاثیرگذار بر آن ها، امری ضروری است. لذا در این تحقیق، ابتدا روند پارامترهای اقلیمی بارندگی، دما، تبخیر و تعرق، سرعت باد و پدیده ریزگرد با منشا محلی و غیرمحلی در مقیاس های سالانه مورد بررسی قرار گرفت. به این منظور، از داده های ساعتی سرعت باد، کد پدیده های گرد و غبار، داده های بارندگی، دمای هوا و تبخیر و تعرق ایستگاه دیر در دوره آماری 1989 تا 2018 استفاده شد. سپس با محاسبه درصد فراوانی بادهای فرساینده و شاخص خشکی، با بهره گیری از شاخص لنکستر وضعیت تحرک پذیری ماسه های روان در منطقه، طی دوره آماری 30 ساله مورد واکاوی قرار گرفت. به منظور پیش بینی اثر تغییر احتمالی عوامل اقلیمی بر تحرک پذیری ماسه های روان از آزمون تحلیل حساسیت استفاده شد. نتایج نشان داد میزان فعالیت تپه های ماسه ای طبق شاخص لنکستر طی دوره آماری 30 ساله کاملا فعال است و بر اساس شاخص خشکی منطقه در سه کلاس فراخشک، خشک و نیمه خشک و در معرض خطر بیابان زایی واقعی، بسیار شدید و شدید قرار دارند. بر اساس آزمون تحلیل حساسیت مشخص شد چنانچه در آینده درصد فراوانی بادهای بیشتر از آستانه فرسایش در منطقه دیر 30% افزایش یابد، فعالیت و حرکت تپه های ماسه ای 30% افزایش نشان می دهد، درحالی که با افزایش 30 % بارندگی 23% کاهش در فعالیت تپه های ماسه ای مشاهده می شود.
کلید واژگان: تپه های ماسه ای، تحلیل حساسیت، دیر، شاخص لنکسترIntroductionAs one of the most significant and sensitive landforms to wind erosion, sand dunes vary in their extent of activities based on the influence exerted on them by various climatic and terrestrial factors.The study area comprises a Busher province’s county located in southern Iran, where sand dunes activity causes great problems for the local community. Therefore, the identification of active sand dunes by using wind regime of the region and the factors involved in their activity based on the Lancaster index, the aim of this research is.
MethodologyFirst, the trends of climate factors, including precipitation, temperature, potential evapotranspiration, wind velocity, and local and non-local-originated dust were investigated at an annual scale using the data concerning the hourly-based wind velocity, weather codes, monthly precipitation, temperature, and potential evapotranspiration data collected from Dayer meteorological station over a 30-year period (1989–2018). Then, the sand dunes’ mobility status was examined by calculating the frequency of erosive wind and the aridity index over the whole study period using the Lancaster Index. Moreover, Sensitivity analysis was performed to predict the effect of meteorological parameters’ potential changes on sand dunes' mobility.
ResultsThe study’s results indicated that according to the Lancaster index, sand dunes were fully active during the 30-year period. Furthermore, the aridity index was found to be subjected to real, extremely serious, and serious risks of desertification in three classes hyper-arid, arid, and semi-arid, respectively. On the other hand, the results of sensitivity analysis suggested that if the frequency of upper-erosive-threshold winds would increase by 30% in the future, the sand dunes' activity and mobility would increase by 30 %. However, if the precipitation rate increases by 30 %, sand dunes' mobility, and activity will decrease by 23%. Moreover, no significant trend was observed in meteorological parameters, including precipitation, temperature, and potential evapotranspiration throughout the whole study period.
ConclusionIn general, an increasing trend was found in sand dunes activity during the 30-year study period, suggesting a direct correlation between such an increase and precipitation. Moreover, the study’s results indicated that the management measures carried out over the past 30 years (for instance, planting seedlings, hand-planting afforestation, and grazing management) have proved insufficient, necessitating the application of new management policies in this regard.
Keywords: Sand dunes, Sensitivity analysis, Dayer, Lancaster index -
پایش بلندمدت تحرک پ ذیری تپه های ماسه یی و بررسی تغییر اقلیمی موثر بر آن ممکن است اثر مهمی در کاهش اثرهای نادرست آن ها از جمله ایجاد روزهای غبارآلود، خطر محتمل کاهش کیفیت هوا، و دیگر خطرهای زیست محیطی و سلامت داشته باشد. هدف های اصلی این پژوهش بررسی پدیده ی گرد و غبار و منشایابی آن، تحلیل وضعیت تحرک پذیری تپه های ماسه یی با دو شاخص، شناخت تاثیر شرایط اقلیمی بر تحرک پذیری، و پیش بینی اثرهای تغییر احتمالی عامل های اقلیمی بر تحرک پذیری در منطقه ی راه بردی سرخس در مرز شمال شرقی کشور در بازه ی زمانی 27 ساله است. نتیجه ی بررسی تعداد روزهای غبارآلود نشان داد که روند روی دادهای گردوغبار محلی در ایستگاه سرخس افزایشی معنی دار است. نتیجه ی تحرک پذیری تپه های ماسه یی با دو شاخص لنکستر و لنکستر اصلاح شده نشان داد که ارتباط معنی داری در تراز 99% با روزهای گرد و غبار بود، و بر این پایه توانایی کاربرد شاخص لنکستر اصلاح شده در این منطقه برداشت می شود. با نتیجه ی این پژوهش می توان پذیرفت که با افزایش خشکی محیط در منطقه بر اندازه ی تحرک پذیری ماسه ی لنکستر افزوده، و خطر بیابان زایی تشدید می شود. تحلیل حساسیت تحرک ماسه نشان داد که بیش ترین تاثیر بر کاهش و افزایش فعالیت ماسه در آینده با تاثیر همراه باهم فراوانی بادهای فرساینده یا توان برد ماسه، و تبخیرتعرق است.
کلید واژگان: گرد و غبار، شاخص تحرک پذیری تپه های ماسه یی، لنکستر اصلاح شده، تحلیل حساسیت، سرخسLong-term monitoring as well as the impacts of climate change on sand dune mobility play a crucial role in reducing their adverse effects, including creating dusty days, potential risks of reduced air quality, and other environmental and health risks. The main objectives of this study were to investigate the dust phenomenon and its origin, to analyze the mobility status of sand dunes using two indicators, to determine the effect of climatic conditions on mobility, and also to predict the effects of changes in climate parameters on sand dunes mobility in the strategic area of Sarakhs, located on the northeastern border of the country, for a period of 27 years. The results on the number of dusty days showed that the local dust events at Sarakhs station had a significant increasing trend. The results of sand dune mobility using Lancaster and modified Lancaster indices showed that there was a significant relationship at 99% level with dusty days, based on which the ability to use the modified Lancaster index in this area is raised. It can also be acknowledged that in the study region, increasing environmental drought coming with the mobility of sand dunes increases the risk of desertification. Also, the results of sand mobility sensitivity analysis showed that the combined effect of the frequency of erosive winds or the potential of sand transport and evapotranspiration has the greatest effect on reducing and increasing sand activity in the future.
Keywords: Dust, Modified Lancaster, Sand dune mobility index, Sarakhs, Sensitivity analysis -
این مطالعه باهدف بررسی تاثیر خشک سالی بر رخدادهای گرد و غبار شهرستان های مختلف استان قزوین انجام شد. از داده های بارندگی و دما به منظور محاسبه شاخص بارش و تبخیر- تعرق استاندارد شده (SPEI) و از داده های سه ساعته رخدادهای گرد و غبار برای محاسبه تعداد روزهای غبارآلود در ایستگاه های مطالعاتی استفاده گردید. بر اساس ضریب همبستگی اسپیرمن، میزان اثرپذیری رخدادهای گرد و غبار از پدیده خشک سالی با در نظر گرفتن تاخیرهای زمانی مختلف مورد بررسی قرار گرفت. حداکثر میزان همبستگی بین SPEI و تعداد روزهای غبارآلود در شهرستان قزوین بدون در نظر گرفتن تاخیر زمانی برابر با 38/0- و در سطح اطمینان 99%، معنی دار نشان داده شد که بیانگر اثرپذیری هم زمان رخدادهای گرد و غبار از پدیده خشک سالی در مرکز استان است. نتایج همچنین نشان داد که زمان پاسخگویی رخدادهای گرد و غبار به خشک سالی هواشناسی با تاخیر یک ساله در شهرستان معلم کلایه در سطح اطمینان 90% معنی دار است (52/0-=r). این در حالی است که در سایر شهرستان های استان قزوین، ارتباط معنی داری بین دو پدیده رخداد گرد و غبار و خشک سالی هواشناسی مشاهده نشد.کلید واژگان: روزهای غبارآلود، کیفیت هوا، شاخص بارش-تبخیر و تعرق استاندارد شده، خشک سالی هواشناسیAnalysis of the effect of drought phenomenon on dust events in different regions of Ghazvin provinceThis study was conducted to investigate the effect of drought on dust events in different cities of Qazvin province. Rainfall and temperature data were used to calculate the standardized precipitation-evapotranspiration index (SPEI) and three-hourly dust events data were used to calculate the number of dusty days in the study stations. Based on the Spearman correlation coefficient, the impact of dust events on the drought phenomenon was investigated by considering different time delays. The maximum correlation between SPEI and the number of dusty days in Ghazvin city without considering the time delay of -0.38 and at the level of 99%, was significant, indicating the simultaneous impact of dust events from the drought phenomenon in the center of the province. The results also showed that the response time of dust events to meteorological drought with a delay of one year in Moallem Kalayeh city is significant at 90% confidence level (r = -0.52). Meanwhile, in other cities of Ghazvin province, no significant relationship was observed between the two phenomena of dust occurrence and meteorological drought.Keywords: Dusty days, air quality, standardized precipitation-evapotranspiration index, Meteorological drought
-
تغییر اقلیم یکی از چالش های مهم و اساسی امروز دنیاست، به طوری که، افزایش گازهای گلخانه ای به عنوان مهم ترین عامل ناشی از فعالیت های انسانی در تغییر اقلیم مورد توجه همگان قرار گرفته است. ایران نیز مانند سایر کشورها با این چالش مواجه بوده، محیط های طبیعی آن، تحت تاثیر این چالش قرار داشته و افزون بر سوء مدیریت ها بر زوال بسیاری از اکوسیستم های آسیب پذیر اثر گذاشته است. تغییر اقلیم و تاثیر آن بر محیط های طبیعی ایران، موضوع گفت و گوی چالشی این شماره از نشریه طبیعت ایران است. مهمانان این شماره، سال های طولانی در حال مطالعه و پژوهش پیرامون این موضوع بوده اند، در اینجا قصد داریم نتایج فعالیت های ایشان را مطرح کنیم. در این گفت وگو از حضور آقایان دکتر مصطفی جعفری، دکتر محمد خسروشاهی، دکتر مرتضی خداقلی و سرکار خانم دکتر فاطمه درگاهیان بهره برده ایم.
-
هدف از پژوهش حاضر ارزیابی اثر تغییر پارامترهای اقلیمی بر وقوع پدیده گرد و غبار در استان قزوین م ی باشد. بدین منظور، متوسط پارامترهای بارش، رطوبت نسبی، تبخیر و تعرق پتانسیل، دما، سرعت متوسط باد و سرعت بادهای بیشتر از 6 متر بر ثانیه در بازه زمانی 2016-2006 در نظر گرفته شد و تعداد روزهای گرد و غبار باتوجه به کدهای مربوط به پدیده گرد و غبار (06 تا 09، 30 تا 35 و 98) استخراج و در مقیاس های ماهانه، فصلی و سالانه محاسبه گردید. روند تغییرات پارامترهای اقلیمی و تعداد روزهای غبارآلود با استفاده از آزمون من-کندال و ارتباط بین آن ها با استفاده از ضریب همبستگی پیرسون بررسی شد. نتایج نشان داد که سرعت بادهای بیشتر از 6 متر بر ثانیه در اغلب مقیاس های مطالعاتی، روندی کاهشی و معنی دار (Z>-1/96) داشته است. روند مشابهی برای دمای متوسط و تبخیر و تعرق پتانسیل در ماه اکتبر مشاهده شد. روند تغییرات روزهای غبارآلود برای رخدادهای محلی در تابستان و برای رخدادهای فرامحلی در فصل بهار افزایشی و معنی دار نشان داده شد. این درحالی است که در سایر پارامترهای مورد بررسی، تغییرات معنی داری مشاهده نشد. همچنین نتایج نشان داد روزهای غبارآلود محلی با شیب 0/08 و روزهای توام با گرد و غبار فرامحلی با شیب 0/68در دوره آماری مورد بررسی افزایش یافته اند. تحلیل همبستگی پیرسون نشان داد که ارتباط قوی و معنی داری بین افزایش دمای متوسط بیشینه با تعداد روزهای توام با گرد و غبار محلی در فصل زمستان و همچنین بین سرعت متوسط بادهای سطحی بهاره با تعداد روزهای غبارآلود در این مدت وجود شده است (0/67; P≤0/05=r).کلید واژگان: آلودگی هوا، طوفان های شن و گرد و غبار، فرسایش بادی، من-کندال، پارامترهای اقلیمیThe purpose of this study is to evaluate the effect of climate change on the occurrence of dust in Ghazvin province. In order to study climate fluctuations, average rainfall parameters, relative humidity, potential evapotranspiration, temperature, relative humidity, average wind speed and wind speeds greater than 6 m / s in the period 2006-2016 were considered and the number of dusty days was extracted according to the dust phenomenon codes (06 to 09, 30 to 35, and 98)and calculated on a monthly, seasonal and annual scales. The trend of changes in climatic parameters and the number of dusty days were investigated using Mann-Kendall test and the relationship them between was investigated using Pearson correlation coefficient. The results showed that wind speeds of more than 6 m / s in most study scales had a significant decreasing trend (Z> -1.96). A similar trend was observed for mean air temperature and potential evapotranspiration in October. The trend of changes in dusty days was shown to be significant for internal events in summer and for extranal events in spring. However, no significant changes were observed in other parameters. The results also showed that local dusty days with a slope of 0.08 and days with extenal scource dust with a slope of 0.68 in the statistical period have increased. Pearson correlation analysis showed that there was a strong and significant relationship between the increase in mean maximum temperature with the number of days with local dust in winter and also between the average speed of spring surface winds with the number of dusty days during this period (r=0.67; p-value≤ 0.0.5).Keywords: Air pollution, Sandstorms, Wind Erosion, Man-Kendall, Climatic parameters
-
برای مقابله با پدیده مخرب بیابان زایی، روش های مختلف مکانیکی، شیمیایی و بیولوژیکی کشت نهال های سازگار یا کاربرد خاکپوش های زیستی پیشنهاد شده است. در این پژوهش، سیانوباکتری های بومی دشت سجزی پس از جداسازی، کشت، خالص سازی و شناسایی، تکثیر شد و از نظر کلاس بافت خاک، به صورت محلول در آب و با وزن زیست توده 2.5 گرم در لیتر بر روی خاک های مختلف اسپری شد. این امر به روش آب تلقیحی و با توجه به حجم منفذی بر روی نمونه های خاک صورت گرفت. همچنین مونومر های ترکیبات پلی ساکاریدی از جمله مانوز، زایلوز، آرابینوز و گلوکز، به روش کروماتوگرافی مایع شناسایی شد، سپس مقدار آنها اندازه گیری و به همان نسبت محلول آنها تهیه و بر روی نمونه های خاک اسپری شد. سرعت آستانه فرسایش بادی و میزان بادبردگی در سرعت های مختلف باد نیز با استفاده از تونل باد به صورت فاکتوریل، در قالب طرح تصادفی با سه تکرار اندازه گیری شد. در ادامه، مقادیر مقاومت فشاری و برشی خاک نیز اندازه گیری شد. طبق نتایج آزمون تجزیه واریانس یک طرفه، میانگین بادبردگی در سرعت 7.15 و 15.06 متر بر ثانیه، با تیمار سیانوباکتری و بافت خاک رابطه معنی داری داشت. در سرعت 11.21 متر برثانیه نیز این مقادیر تحت تاثیر کلاس های بافت و درصد رطوبت خاک قرار گرفت و با تیمار سیانوباکتری رابطه معنی داری نداشت. افزودن سیانوباکتری ها به خاک، به افزایش مقاومت برشی خاک در برابر نیروی کنش باد منجر شد. نوع بافت و درصد رطوبت خاک، با مقادیر مقاومت برشی رابطه معنی داری نداشت. سیانوباکتری ها در خاک های لوم و لوم سیلتی نیز بهتر از انواع دیگر خاک استقرار یافت و همین امر، در شار تلفات خاک تاثیر گذاشت، اما به دلیل حساسیت ذرات کوچک تر از 0.84 میلی متر به فرسایش بادی، تیمار سیانوباکتری در سرعت 11.21 متر بر ثانیه معنی دار نشد. با توجه به طبقه بندی USDA خاک های Fine Sand و Very Fine Sand برای تثبیت با سیانوباکتری های Microcoleus vaginatus و Coleofasciculus chthonoplastes مناسب است.
کلید واژگان: تونل باد، مونو ساکارید، سرعت آستانه فرسایش بادی، شار تلفات خاک، HPLCIntroductionThe destructive phenomenon of desertification, in addition to land degradation, and causing environmental problems and dust events, exert great damages to human societies such as damage to transmission lines, and blockage of roads and railways. Various mechanical, chemical, and biological methods have been proposed to deal with desertification. Recently, in different parts of the world and some parts of Iran, biological soil crusts have been used as biological improvers to modify and stabilize the soil against desertification. Biocrusts consits of a collection of lichens, mosses, algae, fungi, bacteria, and cyanobacteria that play a major role in soil regeneration, increasing desert ecosystem performance, and combating desertification. Researchers have identified the addition of cyanobacteria to the soil as an effective way to improve soil and increase soil ecosystem performance, especially in desert areas. For this purpose, cyanobacteria are used alone or in combination with plant cultivation.
MethodologyThe study area is part of the Sejzi Desert (Central Deserts of Iran) which is located in Isfahan province of Iran. Wind erosion threshold speed was measured in Sajzi plain using a portable wind tunnel. After plotting the storm rose by the data obtained from the synoptic station of Shahid Beheshti Airport in a period of 25 years from 1991 to 2016 by using WR Plot 7 software in different seasons, the speed and frequency of winds were determined. For conducting the intended experiments, 4 soil samples were collected from the area with biocrust cover and 4 other samples from the area without biocrust cover. PH, EC, OC, saturated moisture content, MWD, dry grain size distribution and soil texture were measured for soil samples. Carbohydrate monomers were identified by HPLC. For the culture of cyanobacteria, very small pieces of soil undercovered with cyanolichens were placed on BG 11 medium, and the processes of isolation, culture, and purification were done, respectively. After sieving the soil through a 4.75 mm, the wind tunnel trays in the dimensions of 30 x 50 x 8 cm with an area of 1500 cm2 were filled with soil and their surface was smoothed. The control trays were also saturated to a depth of one centimeter with a distilled water. The amplified cyanobacteria were then isolated from the culture medium under a BX51 light microscope and prepared in a water solution with a biomass weight of 2.5 g/l by inoculated water method and in the required amount according to the pore volume and were sprayed on soil samples. Mass fluxes were measured for all soil classes at different wind speeds according to the erosion threshold speed between 7.15 to 15.06 m/s. Shear strength and soil moisture were also measured. Experiments were performed completely in a randomized design in three replications.
ResultsThe wind erosion threshold in the center of the Sejzi plain was 3.76 m/s on the sandy loam soil texture. Most wind erosion occurs in late winter and early spring. In spring, 35.8%, and in winter, 21.9% of winds had a speed of 7-11 m/s. The EC, sand, and silt were lower, in the soil undercovered biocrusts, but saturation moisture, MWD, clay, and OC were higher. Of the four identified monosaccharides, arabinose was found in all three samples, but its amount was different in soil samples. Also, Mannose and Xylose were identified and measured in only one of the soil samples at 0.01% and 0.02%, respectively. Based on morphological characteristics, two specimens of cyanobacteria including Microcoleus vaginatus and Coleofasciculus chthonoplastes were identified. In samples treated with carbohydrates, there was no change of mass fluxes and threshold velocity of wind erosion, and shear strength with control samples. According to the results of the ANOVA test, the mean winding at different wind speeds was affected by soil moisture and texture and treatment with cyanobacteria. By speed of 7.15 and 15.06 m/s, mass fluxes had a significant relationship with cyanobacterial treatment and soil texture. At 11.21 m/s, sediment yield values were affected by texture classes and soil moisture content and had no significant relationship with cyanobacterial treatment. The results showed that the addition of cyanobacteria to the soil increases the shear strength of the soil against the wind force. Texture type and soil moisture percentage had no significant relationship with shear strength values.
Discussion & ConclusionsThe central parts of the Sejzi plain were sensitive to wind erosion in terms of soil characteristics and compared to its peripheral strip, wind erosion was more intense and had destroyed the plain soil. The presence of microorganisms in the soil and its successive proliferation increases the organic content of the soil and increase soil stability, while adding a certain amount of carbohydrates artificially in the soil surface layer, especially in natural resources, leads to their decomposition by environmental conditions and climates such as ultraviolet rays and their function in the soil is reduced and may even stop. Cyanobacteria are better established in loam and silty loam soils than other types of soil and this has affected the soil loss flux, but due to the sensitivity of particles smaller than 0.84 mm to wind erosion of more particles at a speed of 11.21 m/s, cyanobacterial treatment was significant. The difference between the samples treated with cyanobacteria was due to the resistance of fine particles between the filaments of cyanobacteria Microcoleus vaginatus and Coleofasciculus chthonoplastes. According to the USDA classification, the range of soil particles for Fine Sand and Very Fine Sand varies from 0.25 to 0.05 mm and are suitable for stabilization with Microcoleus vaginatus and Coleofasciculus chthonoplastes cyanobacteria.
Keywords: HPLC, Mass flux, Monosaccharide, Wind erosion treshold velocity, Wind tunnel -
سابقه و هدف
خشک سالی و گرد و غبار ازجمله مخاطرات جوی هستند که به دلیل عوامل گوناگون در طی سالیان اخیر، مناطق غربی و جنوب غربی کشور را متاثر کرده است. ازآنجایی که خشک سالی های متعدد تاثیر بسزایی در پیدایش و تشدید گرد و غبار داشته است، ازاین رو مطالعات مربوط به آن، مهم محسوب شده است. هدف از این پژوهش، بررسی روند تغییرات فراوانی روزهای همراه با طوفان های گرد و غبار(DSI) و میزان ارتباط آن با شاخص SPEI است.
مواد و روشمنطقه موردمطالعه استان بوشهر در شمال خلیج فارس و جنوب غربی ایران قرار دارد. برای بررسی تاثیر خشک سالی بر میزان گرد و غبار از داده های روزانه گرد و غبار، بارندگی ماهانه، دما، رطوبت نسبی و تبخیروتعرق 7 ایستگاه هواشناسی استان بوشهر با طول دوره آماری 30 ساله (1989-2018) در مقیاس سالانه استفاده شد. برآورد خشک سالی با استفاده از شاخص بارش - تبخیروتعرق استاندارد (SPEI) و برآورد وقوع گرد و غبار بر مبنای کدهای پدیده 07 و 06 با میدان دید کمتر از یک کیلومتر و روند آن ها به روش آزمون پارامتریک رگرسیون خطی مورد تجزیه وتحلیل قرار گرفت. همچنین پهنه بندی خشک سالی استان بوشهر در نرم افزار Arc GIS به روش IDW انجام شد. سپس برای بررسی ارتباط خشک سالی با طوفان های گرد و غبار، ایستگاه هایی که شاخص SPEIو همچنین متغیر فراوانی روزهای همراه با طوفان گرد و غبار آن ها دارای روند معنی داری بودند با استفاده از رگرسیون خطی مورد تحلیل واقع شدند.
یافته هانتایج نشان داد که درصد فراوانی خشک سالی در دوره 30 ساله در استان بوشهر، 06/79 درصد فراوانی دارای خشکی ملایم ، حدود 96/18 درصد فراوانی دارای خشکی متوسط و حدود 2 درصد فراوانی خشک سالی شدید بوده است. حدود 25/6 درصد خشک سالی ها مربوط به دهه اول، 50 درصد خشک سالی ها در دهه دوم و 75/43 درصد خشک سالی ها در دهه سوم اتفاق افتاده است. نقشه توزیع مکانی خشک سالی نیز نشان داد، کانون اصلی تمرکز این پدیده در محدوده های جنوبی، مرکز و شمال شرقی نسبت به سایر مناطق استان بیشتر است که جریان های هوایی صحرای عربستان به سمت نواحی مرکزی استان، نبود پوشش گیاهی مناسب و فرسایش خاک و وجود پهنه های ماسه ای و نمکی در این بخش ها این موضوع را مشخص کرده است. همچنین مقایسه درصد وقوع خشک سالی های رخ داده در بازه 30 ساله نشان دهنده احتمال و فراوانی وقوع خشک سالی های ملایم نسبت به خشک سالی های متوسط و احتمال وقوع خشک سالی های متوسط نسبت به خشک سالی های شدید بیشتر بوده است. و مقدار شاخص DSI برای استان بوشهر باگذشت زمان کاهش داشته است.
نتیجه گیریاین مطالعه نشان داد که شاخص DSI طی دوره موردمطالعه با افزایش شدت خشک سالی، کاهش داشته است و همبستگی آن با خشک سالی طی دوره 30 ساله معنی دار نبوده است. تلفیق نقشه توزیع پراکندگی خشک سالی و شاخص DSI الگوی یکسانی را نشان نداد. این موضوع مشخص می نماید عوامل انسانی یا منبع فرامحلی ریزگرد می تواند نقش مهم تری در ایجاد الگوی ناهمگون پراکندگی خشک سالی و شاخص DSI در استان بوشهر داشته باشد. درنهایت میزان ارتباط خشک سالی و شاخص DSI همواره با توجه به خشک سالی ها و ترسالی ها، نوسان داشته است.
کلید واژگان: خشکسالی، گرد و غبار، استان بوشهر، شاخص DSI، شاخص SPEIBackground and ObjectivesDrought and dust are serious atmospheric hazards that have affected the western and southwestern parts of Iran in recent years due to various reasons. Since numerous droughts have had a detectable impact on occurrence and severity of dust, therefore, related studies are considered important. The purpose of this study is to analysis the trend of dust storms frequency and its relationship with drought (SPEI).
Materials and MethodsBushehr province is located in north of the Persian Gulf and southwest of Iran. To investigate the effect of drought on dust storm, data on the dust events at daily timescale, monthly precipitation, temperature, humidity-relative, evapotranspiration data were utilized from 7 synoptic stations over 30 years (1989–2018).The Standardized Precipitation Evapotranspiration Index (SPEI), dust storm occurrence based on weather codes 06 and 07 events and linear regression of parametric statistical test were used to estimate of drought, dust storm index (DSI) and their trends were analyzed by parametric linear regression test method. Spatial distribution of drought and dust in the case study obtained in Arc GIS software by IDW method. To investigate the relationship between climate and dust storms, the data of stations with significant trend of drought and dust storms frequency were analyzed using linear regression.
ResultsThe results showed that the percentage of drought frequency were classified into mild drought (79.06%), moderate drought (18.96%) and severe drought (2%) in the whole 30 years. Approximately 6.25% of droughts is occurred in the first decade, 50% in the second decade and 43.75% in the third decade. The spatial distribution map of drought also showed that the main focus of this phenomenon is occurred in the southern, central and northeastern parts of Bushehr province than rest of other parts. Existence air currents from Arabian Desert towards the central area of the province, the lack of appropriate vegetation, soil erosion and sand and salt zones in these parts have confirmed this issue. The percentage of occurrence of different drought during the whole study period showed that the occurrence of mild droughts was more than moderate droughts and the occurrence of moderate droughts was more than severe droughts. The overall trend of DSI changes across the entire study duration was decreased.
ConclusionThis study showed that dust storm index with increasing drought intensity was decreased and its correlation with drought during the 30-year period was not significant. Overlaying both of spatial distribution maps of drought and DSI did not show homogenous distribution pattern. This indicates that human factors or external source of dust can play a more important role in creating heterogeneous distribution pattern of drought and DSI in Bushehr province. Finally, the relationship between drought and DSI has always fluctuated according to dry and wet years over the whole study period.
Keywords: Drought, -Dust, -Bushehr Province-, DSI, - SPEI -
استان خراسان رضوی با آب وهوای خشک و نیمه خشک در برخی سال ها بیش از 70 رخداد گرد و غبار را ثبت کرده است. هدف از پژوهش حاضر، تحلیل اثرات تغییر اقلیم بر فراوانی رخدادهای گرد و غبار در 7 ایستگاه سینوپتیک از منطقه استراتژیک از کشور طی دوره آماری (1990 تا 2016) می باشد. بدین منظور ابتدا، تهیه، پردازش و روندیابی چهار عنصر مهم اقلیمی (بارندگی، دما، سرعت باد و فراوانی بادهای فرساینده) و تعداد روزهای گرد و غبار انجام گرفت. در ادامه، تخمین عددی اثرات با استفاده ازروش رگرسیون خطی چندگانه محقق شد. نتایج نشان داد روند رخدادهای گرد و غبار در سبزوار، سرخس و قوچان افزایشی معنادار و در راستای تغییرات فراوانی بادهای فرساینده و سرعت باد است. در همین بازه، روند تغییرات کاهشی گرد و غبار در ایستگاه مشهد هم راستا با تغییرات کاهشی سرعت باد است. نتایج حاصل از برقراری رگرسیون چند متغیره نشان داد بیشترین تاثیر تغییرات اقلیمی بر فراوانی رخدادهای گرد و غبار در شهرستان سرخس در مقیاس سالانه و فصلی مستقیم و معنی دار است. در این راستا اهمیت تثبیت خاک برای مقابله با گرد و غبار آشکار و نقاط اولویت دار به منظور کاهش اثر سرعت باد پیشنهاد می شود.
کلید واژگان: استان خراسان رضوی، پارامترهای اقلیمی، گرد و غبار، من-کندال، رگرسیون چندمتغیرهIntroductionClimatic components are the vital factors influencing the dust event. It was believed that changes in climate parameters play a crucial role in the occurrence of dust events. Former studies have shown that temperature, rainfall, and wind speed contribute to poor vegetation, providing requirements of dust events. Long-term dust data indicated that climate has a profound effect on dust events and the occurrence of dust storms compared to the desertification process (Zhang and Anastasio, 2003). Monitoring Iran’s meteorological data indicates changes in precipitation and temperature in the last two decades (Rezaei and Ghasemieh, 2019). Alterations in the amount and pattern of rainfall and rising temperature can initiate the changes that cause natural hazards, including dust storms. Hence, in the present study, the trend of changes in climatic parameters in Khorasan Razavi province has been investigated. Note that the climatic parameters are consisting of rainfall, average temperature, wind speed, and frequency of erosive winds.
Material and methodsAccording to the objectives of the present study, the monthly precipitation, temperature, and wind speed of seven synoptic stations including, Mashhad, Sabzevar, Sarakhs, Neishabour, Torbat Heydariyeh, Kashmar, and Quchan, were obtained from the meteorological organization of Khorasan Razavi from 1990 to 2016. Hourly dust codes also were extracted to detect the number of dusty days in the study period. The relationship between climatic parameters of precipitation, temperature, wind speed, and erosive wind frequency was inspected by the Pearson correlation coefficient for each station. Later, the trend of dust events and climatic parameters was analyzed using the Mann-Kendall trend test.
Results and discussionResults of dust codes indicated the local origin for the highest frequency of dusty days. Even though Sarakhs and Mashhad stations had the highest dusty days, Quchan and Kashmar had the lowest one in the study region. The Mann- Kendall test pointed out an increase in temperature for all study stations except Neishabour. Meanwhile, the precipitation had a downward trend in the Mashhad, Kashmar, Sabzevar, Torbat Heydariyeh, and Sarakhs stations and an increasing trend in the Neishabour and Quchan. Raising the frequency of the erosive wind in Quchan, Kashmar, Sabzevar, Sarakhs, and Neishabour stations during the study period could also be stated. In most of the stations (except Mashhad and Neishabour) upward tendency in the number of dusty days is consistent with other researchers such as Mehrshahiand Nekounam (2009) in Sabzevar, Boochani, and Fazeli (2011) in Ilam, Shahsavani et al. (2011) in Khuzestan stated. Hence, the decreasing tendency of dusty days in Mashhad and Neishabour is also in line with Rafiei et al. (2015) in Yazd, Semnan, Kashan, Ramsar, and several other stations. The falling trend of wind speed in Mashhad station can be reflected as the main reason for the reduction of dust events. In addition, the rising tendency of precipitation and possible decline of drought in Neishabour can be considered as the main reasons for the decrease in the number of dusty days. To understand the effect of climatic factors on the occurrence and intensification of dust events, the relationship between the number of dusty days and climatic parameters was determined. The results of correlation analysis between dust events and climatic parameters showed that the temperature directly affects the dust events in all stations except Mashhad. The positive correlation between temperature and dust events was stated in other studies (Bahrami et al., 2013; Amgalan et al., 2017). The correlation coefficient between dust event and precipitation showed a negative relationship between them which was significant at 95% level in Sarakhs station. Other studies (Ali et al., 2016; Broomandi et al., 2017; Amgalan et al., 2017) have also indicated the inverse effect of precipitation on dust events, which is following the findings of this study. The results of correlation analysis between the number of dusty days and wind speed and the frequency of erosive wind showed that the enormous influence on dust events is wind speed. While, at Neishabour station, there is a significant negative relationship between dust and wind speed. Indeed, the inverse relationship between dust and wind speed indicates that with increasing wind speed, the dust emission does not increase and another factor reduces the effect of wind speed. As Kimura (2012) reported the impact of vegetation on reducing the wind speed impact on the dust occurrence.
ConclusionIt was proven that the number of dusty days is in line with the variations of the climatic parameters. The decrease in rainfall, increase in temperature, and wind speed has been accompanied by an increase in dusty days in the region. In general, correlation analysis of dusty days and climatic parameters in Khorasan Razavi province indicated that wind speed and the frequency of erosive wind have considerable influence on dust events. However, the effect of wind speed on dust events at the Neishabour station reflected the significance of vegetation cover on reducing the transfer of soil particles.
Keywords: Climatic parameters, Dust, Khorasan Razavi Province, Mann – Kendall, Multivariate regression -
در دهه های اخیر، وقوع خشکسالی به عنوان یک پدیده طبیعی مبدل به بلای طبیعی با همه اثرات وابسته به آن شده است که در سراسر ایران اتفاق می افتد. در این پژوهش به بررسی رفتار وقوع دوره های خشک و مرطوب در مقیاس 3 و 12 ماهه با استفاده از شاخص مبتنی بر بارش-تبخیر و تعرق (SPEI) در استان سیستان و بلوچستان و برای 11 ایستگاه طی دوره آماری 1367تا1396 پرداخته شد. محاسبات برآورد این شاخص با استفاده از پیوست تدوین شده SPEI در نرم افزار R انجام گرفت. به منظور تعیین روند عوامل اقلیمی مقادیر آزمون ناپارامتری من کندال در سری زمانی سالانه بارندگی، دمای میانگین و شاخص SPEI در مقیاس 3 و 12 ماهه در دوره آماری محاسبه شد. برای تحلیل ترسیمی روند خشکسالی کوتاه مدت ایستگاه ها از مدل گرافیکی آزمون من کندال نیز استفاده شد. نتایج بیانگر روند خاصی در میانگین بارندگی سالانه ایستگاه ها نبود، اما سری زمانی میانگین دمای سالانه، در سطوح اطمینان 95% و 99% دارای روند افزایشی معنی دار بودند. مقادیر شاخص SPEI نیز در بیشتر ایستگاه ها روند منفی و معنی دار نشان داد. شناسایی وقوع دوره های خشک و مرطوب به منظور برنامه ریزی و مدیریت منابع آب بسیار ضروری است. به طور کلی برای روند کاهشی بارندگی و افزایش دما در استان، توسعه کشت های گلخانه ای به عنوان یک راهکار مناسب باید مورد توجه قرار گیرد.
کلید واژگان: خشکسالی، روند، سیستان و بلوچستان، من کندال، SPEIIntroductionDrought is a long-term natural phenomenon when the average precipitation rate is less than that of the normal periods. As a natural phenomenon, drought has turned into a natural disaster occurring throughout Iran in recent decades with all its associated consequences. On the other hand, although rainfall is considered as the main indicator of water availability, the temperature is also an important factor in this regard, as it controls the evapotranspiration rate. Therefore, parameters such as precipitation and temperature can be used as indicators for analyzing the drought. Moreover, identifying drought trends based on previously recorded data, noting their occurrence in different times and places, and studying their variation over time play a significant role in managing water resources. It should be noted that the purpose of trend analysis is to determine the decreasing or increasing nature of trends in a series of observations performed for a random variable over time.
Materials and methodsThe Standardized Precipitation Evapotranspiration Index (SPEI) is a meteorological drought index that considers the variability of both precipitation and temperature in predicting drought conditions in a region. Enjoying a multi-scale ability to monitor and analyze drought in different scientific disciplines, the index fulfills the requirements of a drought index, being recently used in a variety of drought analyses. This study measured SPEI using precipitation and temperature data from eleven meteorological stations in Sistan and Baluchestan Province, Iran, during the study period. The Drought events were then identified via the Standardized Precipitation Evapotranspiration Index over both 3 and 12-month timescales. The total geographical area of Sistan and Baluchestan Province is approximately 187,000 km2, located at 25° 03 N to 31° 28 N (latitudes), and 58° 47 E to 63° 19 E (longitudes). The province has an arid and semiarid climate with a mean annual rainfall of about 100 mm. The monthly precipitation and temperature data recorded at the stations were obtained from the Sistan and Baluchestan's Meteorological Organization. One of the commonly used tools for detecting changes in climatic and hydrologic time series is trend analysis. Mann-Kendall is a non-parametric trend test commonly used to assess the significance of trends in time series. This study used both nonparametric trend tests (Mann-Kendall) and graphical Mann-Kendall model trend analysis (statistical significance at 95% confidence level) to explore the drought trends in each station. The purpose of trend analysis is to determine whether the time series of a random variable's observations generally increases or decreases over time. While parametric trend tests are more powerful, it is non-parametric trend tests are widely used, as they can accommodate outliers in the data and require independent data.
ResultsThe study's results indicated no negative trend in precipitation but revealed a significant trend in temperature. The SPEI values measured for the short-term time scale (SPEI 3) showed a statistically significant downward trend for all stations, which corroborates the occurrence of more critical drought periods in recent years. Moreover, the study of the frequency of drought occurrence in the stations during 10-year periods suggested an increasing trend in the occurrence of drought in recent years. As for the maximum drought index, it could be said that the index's value has typically increased in recent years, that is, more severe droughts have occurred. According to the results, the most severe drought belonged to the Khash station, and the wettest period was found in the Chabahar station.
Discussion and ConclusionThis study sought to identify possible drought trends in Sistan and Baluchestan province using the Mann-Kendall test, considering the fact that detecting such changes offer valuable information for future water resources management. Accordingly, the analysis of previous drought events showed that more severe droughts are expected to occur in the years to come. Although this study did not seek to find possible causes of decreasing trends, the results presented herein could be used as a benchmark for further analysis of the consequences of climate change. It could be argued that low precipitation and high potential evapotranspiration (PET), especially the PET caused by rising temperature, are the main factors that could influence drought in the future. Therefore, the influence of the PET should not be ignored in drought analysis, and it is suggested that more comparative studies of different drought indices be conducted on analyzing future climate change-induced droughts.
Keywords: Drought, Mann-Kendall, Sistan, Baluchestan, SPEI, Trend -
انجام عملیات بیولوژیک مقابله با فرسایش بادی بدلیل وجود بادهای با سرعت بالا در اراضی لخت بیابانی و ماسه زارها همواره با مشکلاتی مواجه است، پیش شرط لازم برای متوقف کردن آنها ایجاد موانع بر سر راه حرکت خاک و ماسه های روان است. در این مقاله بر اساس نقشه کانون بحران فرسایش بادی استان اصفهان منطقه برداشت مشخص و ضمن تعیین آستانه فرسایش بادی در عرصه های کاری، تعیین پارامتر از جمله جهت باد غالب، خصوصیات فیزیکی شیمیایی خاک وضعیت پوشش منطقه، عملیات پاشش مالچ انجام گرفت. دو آزمایش جداگانه با استفاده از سنگریزه های طبیعی بادامی با تراکم 75 درصد در دشت فساران و سرباره های شرکت فولاد مبارکه با سایز بادامی با تراکم 25 و 50 درصد در مقایسه با شاهد به عنوان مالچ استفاده شدند. طرح آزمایشی مورد استفاده فاکتوریل در قالب طرح بلوک کامل تصادفی در سه تکرار بود. فاکتور A تراکم مالچ و سطوح فاکتور B تله های رسوب گیر (سینی و چند وجهی) بودند. میزان تثبیت کنندگی و قدرت مقاومت مالچ های فوق در مقابل بادهای منطقه، از روی شاخص های چوبی یک متری و نصب تله های رسوبگیر بررسی شد. مقایسه میانگین داده ها در دشت سگزی نشان داد که سطح پوشش 50 درصد نسبت به سطح پوشش 25 درصد از لحاظ آماری برتری معنی داری داشت. در دشت فساران نیز اختلاف معنی داری بین سطح پوشش 75 درصد با شاهد مشاهده شد. لذا انتخاب پوشش 50 درصد سرباره علاوه بر کارایی مناسب و تامین هدف مورد نظر، از نظر امکان رشد گونه های گیاهی مناسب تر می باشد.
کلید واژگان: گرد و غبار، فرسایش بادی، مالچ سنگی، تله رسوبگیر، دشت سگزی و فسارانIntroductionSandstorms are natural events that occur in arid and semi-arid regions of the world, especially in subtropical latitudes. The vastness of deserts around the world indicates that these areas have been important sources of dust storms throughout history, but in recent years, human activities have also created another source on the edge of deserts in semi-arid regions. These have been stable. The use of pebble mulch, which is a clear example of inspiration from nature in the field of paving (Hamada). In addition to gravel, one of the materials that can be effective in this way is steel slag, which seems to be usable as a coating to keep particles sensitive to erosion of sandy areas. It also seems to have the ability to create a suitable substrate for the establishment of tropical or native vegetation.In addition, slag seems to have the ability to treat eroded particles and can play an important role in the treatment of Aeolian sediments. Knowledge of the amount and type of particles treated by mulch enhances our overall understanding of its impact on controlling wind erosion and the impact of sediments on soil formation and production in covered lands.
Research MethodsIn this study, while determining the threshold of wind erosion in work areas by non-oil sandblasting and mulching in desert areas studied in an area of 1 to 2 hectares (depending on the specific conditions of the region, facilities, natural features and other characteristics of the region) as A research pilot was used to compare their performance in terms of soil containment and stabilization, as well as the costs incurred for each method, and to introduce them to the executive departments of the country for each region according to the specific characteristics of that region.
MethodTwo separate factorial experiments in a randomized complete block design with three replications using natural almond pebbles with a density of 75% in Fesaran plain and Mobarakeh Steel Company almonds with a density of 25 and 50% density compared to the control as mulch Were used. The site of the first experiment was Site 1 with an area of about one hectare located in the desertification station of Segzi plain (Figure 1). Factor A was the uniform condition of the area with uniform mulch spraying treatment with a density of 25%, 50% and control. Factor B were two types of sediment traps (tray and polygonal). The plots had dimensions of 20-30 square meters. The shape of the plots was chosen so that the length of the plots was in the direction of the prevailing erosive wind. The distance between the two plots was considered 30 meters so that the effect of mulching on the other plot would not be left. The location of the second experiment was in the Fesaran area. In this experiment, factorial in the form of a randomized block design was used. Factor A mulching with 75% density of pebbles and control and factor B were two types of sediment traps (tray and polygonal).
DiscussionThe results of this study showed that mulch reduces the level of wind contact with the soil and increases the roughness and therefore can control wind erosion. Mulch 0 performs two important actions in controlling wind erosion, first it can relieve soil from stress it protects against wind and wind erosion, and the latter can trap wind-blown particles. Segzi and Fesaran plains of Isfahan have erodible sediments and also the movement of wind sand particles. These sediments have a wind erosion threshold of 4.6 meters per second, which is very prone to wind erosion. The treatments in this plan increase the roughness of the soil surface and reduce the wind speed near the ground surface, and as a result, the amount of soil loss is also reduced. As the mulch density increases, less soil erodes due to less area being exposed to the wind. Based on this, the use of pebble mulch, which is a clear example of nature inspiration in the paving areas (Hamada) with the effect of zero (control) and 75% gravel cover density on the area sensitive to wind erosion in Fesaran plain in Isfahan Done. The type of pebbles selected is almond size and the size of gravel and rubble, which was supplied from the nearest sand mines in the region. But in addition to gravel, Mobarakeh steel slags with almond sizes (in order to study and compare costs) with the view of waste with a very large production volume with the effect of zero density (control), 25%, 50% were also used in Segzi plain. In order to create winds with a certain speed at a certain time, a wind erosion measuring device, which is a kind of portable wind tunnel, was used. The lands of mulching sample with different densities are affected by different winds from different directions. The data obtained from the factorial statistical experiments were examined in a completely randomized block design. The results showed a significant difference in the effect of pebble mulch in reducing wind erosion in all studied areas and at a level of less than 1%. Comparison of the effect of molten densities of Mobarakeh steel slags showed that the largest difference between the two densities was 25% and control. The results obtained from the collected data of wooden indices (scavenger traps) in Segzi plain show an average of 1.9 years of wind from the soil surface and in Fesaran plain show an average of 1.2 kg per square meter of wind from the soil surface And the statistics obtained from the tray sediment trap had a better performance than the plastic polygon sediment trap and showed a significant difference. In these two areas, the volume of creep particles is higher and a very large amount of dust has accumulated in the sediment trap. Trap in the process of creeping or jumping by the wind
Keywords: Dust, Wind erosion, rock mulch, sediment traps, Segzi plain, Fesaran -
مجله تحقیقات حمایت و حفاظت جنگلها و مراتع ایران، سال نوزدهم شماره 2 (پیاپی 38، پاییز و زمستان 1400)، صص 179 -211
فرسایش بادی و گرد و غبار دو روی یک سکه و از پیامدها و مصادیق بیابان زایی هستند که آثار زیانبار آنها به یکی از چالش های مهم، به ویژه در مناطق خشک و بیایانی بدل شده اند که کشور ایران و به ویژه استان کرمان نیز از آن بی نصیب نمانده است. در این تحقیق، رژیم فصلی باد و تحلیل فراوانی، سرعت و جهت بادهای مولد گرد و غبار و فرساینده با منشا محلی و فرامحلی بررسی شد. هدف، به کارگیری نتایج در برنامه ها و عملیات مقابله با بیابان زایی و کاهش وقایع گرد و غباری با تاکید بر منشا احتمالی آنها در سطح محلی و منطقه ای برای مسیولان است. بدین منظور از داده های ساعتی سمت و سرعت باد و کدهای گرد و غباری ثبت شده در شش ایستگاه سینوپتیک طی سال های 1365 تا 1395 استفاده شد. سپس با شناسایی و تحلیل سرعت و جهت بادهای فرساینده و غیرفرساینده محلی و فرامحلی و بررسی همبستگی بین آنها، همچنین بررسی تصاویر ماهواره ای وقایع گرد و غباری، به شناسایی منشا احتمالی گرد و غبار در سطح استان و خارج از آن پرداخته شد و در پایان، تقویم ماهانه باد در سه سطح مدیریت منطقه ای، استانی و محلی کنترل و مهار گرد و غبار ارایه شد. نتایج حاصل از تجزیه و تحلیل آماری جهت های فصلی عمومی باد، نشان داد در محدوده استان کرمان بادهای غالب در نواحی شمالی استان دارای جهت های شمالی و شمال غربی، در نواحی مرکزی دارای جهت غربی و در ناحیه جنوبی دارای جهت جنوب غربی هستند و بادهای جنوب غربی و غربی از سرعت بیشتری برخوردارند. نتایج آزمون تحلیل همگنی نشان داد در تمامی ایستگاه ها میانگین سرعت بادهای محلی همراه با گرد و غبار طی سال های مورد مطالعه دارای روند کاهشی بوده است و سرعت بادهای محلی در استان 2/3 برابر میانگین سرعت بادهای فرامحلی است. شهرستان های بم و انار نسبت به سایر شهرستان ها بیشتر تحت تاثیر بادهای منطقه ای هستند و نقش بادهای شمالی در انتقال ذرات ریز معلق از استان های همسایه و مناطق دور به سمت استان بیشتر است. نتایج نشان داد در تمامی ایستگاه ها، فراوانی و سرعت بادهای غالب و نایب غالب، تحت تاثیر ناپایداری های جوی و سیکلون های حرارتی محلی و افزایش شیب گرادیان فشار ناشی از تغییرات فصلی و تابش خورشید افزایش یافته و سبب ایجاد وقایع گرد و غباری شده است. بر اساس مطالعه روابط همبستگی و مطالعه بصری تصاویر ماهواره ای، منشا احتمالی گرد و غبار فرامحلی همراه با بادهای با سرعت شش متر بر ثانیه و ییشتر در داخل استان و فرامحلی کمتر از شش متر بر ثانیه در خارج از استان (محل برداشت) شناسایی شد.
کلید واژگان: گلباد، گلغبار، استان کرمان، باد فرساینده، تقویم ماهانه باد، منشاء گرد و غبارWind erosion and dust are two different aspects of the same situation. They are the consequences of desertification, which their harmful effects in terms of health, environment and economy have become one of the important regional and global challenges especially in arid and desert areas. In this regards, Iran and especially Kerman province have highly suffered from them. Therefore in this study, we investigated the seasonal wind regime and analysis of the frequency, speed and direction of dust-producing and erosive winds of internal and external origin. The purpose of the study is to apply the results in programs and operations to combat desertification and reduce dust events by emphasizing their possible origin at the local and regional level for authorities. For this purpose, hourly data of wind speed and direction and dust codes recorded in six synoptic stations during the years 1986 to 2016 were analyzed. Graphical study of the speed and direction of general and dusty winds was drawn using WR Plot View 8.0.2 software. The possible sources of dust in the province and the beyond were identified by identifying and analyzing the speed and direction of internal and external erosive and non-erosive winds. The correlation between them as well as investigating the satellite images of dust events were examined. Finally, the monthly wind calendar regarding dust control was presented in three management levels of regional, provincial and local. The analysis of seasonal wind direction showed that in Kerman province, the prevailing winds in the northern parts blow from north and northwestern directions;, in central parts blow from west; and in southern part blow from southwest directions. The winds from southwest and west have faster speed. The results of homogeneity test in all stations showed that the average speed of internal dusty wind had a decreasing trend during the studied years and the speed of internal wind is 2.3 times greater than external winds and the cities of Bam and Anar are more affected by regional winds than other cities. This shows that the role of northern winds to transfer of particulate matter from neighboring provinces and remote areas to the province is greater. The result also showed 97.9% of internal events occurred as a dust event and the rest (2.1%) as a dust storm. Furthermore, in all stations, prevailing and vice-prevailing winds increased their frequency and speed due to atmospheric instabilities and local thermal cyclones and increasing the slope of the pressure gradient due to seasonal changes and solar radiation that caused dust events. In this regards, the winds with an average class speed of 6-10 meters per second had the highest frequency. Based on the correlations and satellite images, the possible sources of external dusts with a wind speed lower and greater than 6 m/s were identified outside and inside of the province, respectively. These types of winds should be considered for the management of fine dust control at the regional, provincial and local levels.
Keywords: wind rose, dust rose, KERMAN PROVINCE, erosive wind, Monthly Dust Calendar, Dust Source -
ECOPERSIA, Volume:10 Issue: 2, Spring 2022, PP 121 -131Aims
The climate change consequences are more severe in semi-arid regions in the form of drought, desertification, and dust occurrence. The purpose of this study was to investigate the effects of climatic changes on dust occurrence and sand mobility in Kermanshah province, Iran.
Materials & MethodsThe meteorological stations from 1992 to 2017 were selected within Kermanshah province. The trend of climate changes was analyzed by using the Mann-Kendall model. Furthermore, the dust storm index (DSI) method was used to study the frequency and severity of dust phenomenon.
FindingsThe results explored that the highest precipitation is occurred in March and November in this province. DSI index was found higher value in Islamabad, Kermanshah, and Kangavar than that other station, mainly in the west of the province, occurring in in 2008 and the lowest values were in 2010 and 2013. The average wind speed was 4.6 ms-1, while the highest winds with more than 6 ms-1 speed and dominant west and southwest directions are occurred in the western part of the province. Consequently, the annual dust rose was western. Furthermore, the highest amount of dust with 175 days occurred in Saprobe Zahab (west of the province), which was mostly related to spring and summer seasons. Lancaster index explored that the sand mobility potential was prevalent in the southwestern (along to Iraq border)
ConclusionThe dust incidence is affected by climate change. Thus, maintaining vegetation and controlling land use change is essential management approach to adapting climate change in this region.
Keywords: Dust storm, Drought, Wind Speed, Lancaster Index, Sand Movement -
پدیده خشکسالی یکی از مهمترین بلایای طبیعی ست که جوامع انسانی را تهدید می کند. برای پایش این پدیده شاخص های گوناگونی مورد استفاده قرار می گیرد. هدف از این تحقیق ارزیابی و پایش پدیده خشکسالی بر اساس دو شاخص بارش استاندارد شده (SPI) و بارش- تبخیر و تعرق استاندارد شده (SPEI) در استان هرمزگان است. شاخص SPI تنها بر اساس داده های بارش و شاخص SPEI بر اساس داده های بارش و مقادیر تبخیر و تعرق پتانسیل (روش تورنت وایت) خشکسالی را محاسبه می کنند. جهت انجام این تحقیق از داده های ماهانه بارش و داده های میانگین درجه حرارت ماهانه پنج ایستگاه سینوپتیک بندرعباس، بندر لنگه، حاجی آباد، میناب و بندر جاسک برای یک دوره 30 ساله (1988-2017) استفاده شد. نتایج نشان داد هر چند مقادیر شاخص SPIو SPEI دارای همبستگی بوده اند اما شاخص SPEIنسبت به خشکی حساس تر و پاسخ سریع تری نسبت به آن داشته است و دوره های خشک و مرطوب طولانی تری نشان داده است. در خصوص مقایسه بین ایستگاهی نیز مشخص شد که بین مقادیر شاخص SPI ایستگاه های مورد مطالعه تفاوت معنی داری وجود نداشته است، همچنین تفاوت معنی داری در مقادیر شاخص SPEI بین ایستگاهی نیز دیده نشده است. در ادامه مشخص شد پراکنش شاخص SPI در سطح استان هرمزگان یکنواخت تر از پراکنش شاخص SPEI بوده است.
کلید واژگان: خشکسالی، شاخص بارش استاندارد، شاخص بارش- تبخیر و تعرق استاندارد، استان هرمزگانDrought is one of the most important natural disasters that threaten human societies. Various indices are employed for drought monitoring. The purpose of this study is to evaluate and monitor the drought phenomenon based on two indicators of standardized precipitation (SPI) and standardized precipitation-evapotranspiration (SPEI) in Hormozgan province. SPI index is calculated only based on precipitation data, and SPEI index is calculated based on precipitation data and evapotranspiration potential values Torrent White method) of drought. For this study, monthly precipitation data and average monthly temperature data of five synoptic stations of Bandar Abbas, Bandar Lengeh, Hajiabad, Minab, and Bandar Jask for a period of 30 years (1988-2017) were used. The results showed that although the values of SPI and SPEI index were correlated, SPEI index was more sensitive to drought and faster response to it and showed longer dry and wet periods. Comparison of SPI index values of different climate stations revealed no significant difference between their SPI values. It was also found that there was no considerable difference between SPEI index values for selected stations. Finally, the findings showed that the spatial distribution of the SPI index was more uniform compared to that of the SPEI index in Hormozgan province.
Keywords: Drought, Standardized Precipitation Index (SPI), Standardized Precipitation Evapotranspiration Index (SPEI), Hormozgan province -
در دهه های اخیر به دلیل تغییرات اقلیمی، از جمله خشک سالی و مداخلات انسانی، طوفان های گرد و غبار شدت یافته است. گرد و غبار، علاوه بر جابه جایی و از دست رفتن ذرات خاک، باعث آسیبهای شدید اقتصادی و اجتماعی و سلامت میشود. استان خراسان رضوی به سبب موقعیت استراتژیک، از جمله قطب صنعتی و کشاورزی و پذیرایی سالیانه بیش از 29 میلیون زایر از داخل و خارج از کشور، به خصوص در فصول و ماه های همراه با مناسبت ها، دارای اولویت بررسی از نظر فراوانی گرد و غبار است. هدف پژوهش حاضر بررسی و روندیابی فراوانی رخداد های گرد و غبار و تحلیل تاثیرپذیری آن از تغییرات اقلیمی با در نظر گرفتن روند خشک سالی و تغییرات سطحی زمین با مطالعه روند تغییرات درصد تراکم پوشش در طول دوره آماری بود. نتایج شمارش کدهای گرد و غبار نشان داد رخداد های گرد و غبار با منشا محلی از فراوانی بیشتری برخوردار است. بر اساس تحلیل ماهیانه پدیده گرد و غبار، ایستگاه های سرخس و مشهد مناطق با بالاترین تعداد روزهای غبارآلود در محدوده مطالعاتی، در تابستان و بهار و ماه های ژوین و ژوییه هستند. نتایج رگرسیون خطی شاخص خشک سالی و روزهای دارای گرد و غبار محلی ماهیانه حاکی از ارتباط معنادار در جهت افزایش گرد و غبار همراه افزایش شدت خشک سالی در ایستگاه های مشهد و سرخس، طی دوره آماری 27 ساله، در سطح 99 درصد اطمینان است. در نهایت، با توجه به نتایج به دست آمده از بررسی تغییرات سطحی زمین، لزوم پیگیری برنامه های آمایش سرزمین همراه استفاده از روش های کوتاه مدت تثبیت خاک، به منظور کاهش خسارات اقتصادی و حفظ سلامت ناشی از گرد و غبار در ماه ها و فصول پرتردد، تا دستیابی به نتایج روش های بلندمدت توصیه می شود.
کلید واژگان: خراسان رضوی، خشک سالی، رگرسیون خطی، زبری سطح زمین، گرد و غبارIn recent decades, dust storms have intensified due to climate changes, including drought and human interventions. In addition to removing soil particles, dust brings storms bring about severe economic, social, and health problems. Due to its strategic conditions – including its status as an industrial and agricultural hub and the province hosting more than 29 million Iranian and international pilgrims, especially during the seasons and months with specific holidays – should be prioritized in the examination of dust storm frequency. The purpose of this study was to examine and track the frequency of dust storms and analyze the effect of climactic changes on them through the investigation of drought trend as well as the trend of changes in the land surface coverage percentage during the statistical analysis period. The results of counting the dust codes showed that dust storms with local origin had the highest frequency. According to the monthly analysis, Sarakhs and Mashhad stations had the most dust phenomena, with the most dusty days in the study area during summer and spring seasons, especially June and July months. The results of regression analysis of drought index and the monthly local dusty days indicated the existence of a significant, positive relationship between dust increase and drought intensity in Mashhad and Sarakhs stations during the statistical period of 27 years at 99 percent confidence interval. Finally, in the light of the results obtained from the examination of the land surface changes, it is recommended that land use plans be used along with short-term methods of soil stabilization in order to reduce the economic damages and preserve people’s health against dust during busy months and seasons so as to achieve the goals of long-term methods.
Keywords: Dust, Drought, roughness of land surface, linear regression, Khorasan Razavi province
- در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو میشود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشتههای مختلف باشد.
- همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته میتوانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
- در صورتی که میخواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.