مدل سازی ترکیبی فرسایش آبی و بادی با استفاده از روش های یادگیری ماشین

فرسایش خاک به وسیله ی آب و باد یکی از بزرگ ترین تهدیدهای زیست محیطی در سراسر جهان است که پیامدهای منفی پرشماری مانند نابودی خاک، کاهش حاصلخیزی خاک، تخلیه ی مواد مغذی و ریزمغذی ها، نابودی ساختمان خاک، طوفان های گرد و غبار، آلودگی هوا، سیلتی شدن آبگیرهای سدها، و... روی بوم سازگان انسانی و طبیعی دارد. بنابراین داشتن اطلاعات دقیق از حساسیت زمین ها به فرسایش آبی و بادی و تهیه نقشه های مکانی از فرسایش به منظور کاهش پیامدهای منفی آن لازم است. بنابراین، هدف از این پژوهش استفاده از دو مدل یادگیری ماشین به منظور مدل سازی مکانی هم زمان فرسایش آبی و بادی در آبخیز بختگان استان فارس است.

به منظور تهیه ی نقشه ی مکانی خطر فرسایش آبی و بادی خاک، به ترتیب 20 و 16 عامل تاثیرگذار بر فرسایش آبی و بادی انتخاب شد. در مرحله قبل از مدل سازی از روش انتخاب ویژگی وایازی چند متغیره اسپیلاین تطبیقی و تست هم خطی به منظور شناسایی مهمترین عامل های مهارکننده خطر فرسایش آبی و بادی استفاده شد. در مرحله ی بعد از دو روش یادگیری ماشین جنگل تصادفی و ماشین بردار پشتیبان برای مدل سازی فرسایش استفاده شد. عملکرد مدل ها با استفاده از منحنی مشخصه ی عملکرد ارزیابی شد.

براساس نتایج، متغیرهای کاربری زمین ها، شیب، سنگ شناسی، زبری سطح خاک، بخش درشت دانه ی خاک، درصد رس، پوشش گیاهی، جهت شیب، وزن مخصوص خاک و شاخص رطوبت پستی بلندی به عنوان مهمترین عامل های مهارکننده ی فرسایش آبی شناسایی شدند. هم چنین مهمترین عامل های مهار کننده ی فرسایش بادی عبارت بودند از: بلندی، کاربری زمین ها، سرعت باد، شیب، پوشش گیاهی، نیتروژن خاک، ظرفیت تبادل کاتیونی، سنگ شناسی، جهت شیب، درصد رس و وزن مخصوص خاک. اندازه های سطح زیر منحنی مشخصه ی عملکرد برای نقشه ی فرسایش بادی تهیه شده به وسیله ی مدل جنگل تصادفی 99% و برای نقشه ی فرسایش آبی تهیه شده به وسیله ی مدل ماشین بردار پشتیبان 96% بود. درنهایت دو نقشه ی فرسایش بادی و آبی تلفیق شد و نتایج نشان داد که بیش ترین درصد مساحت مربوط به حساسیت کم در فرسایش آبی و حساسیت خیلی زیاد در فرسایش بادی است که 18% از منطقه را دربر می گرفت.

منطقه ی مطالعه شده به دلیل وجود چندین دریاچه شامل بختگان، مهارلو و تشک و همچنین چندین سد، از نظر تامین منابع آب شرب، کشاورزی، صنعت و محیط زیست اهمیت زیادی دارد. در صورت توجه نداشتن به مشکل فرسایش به ویژه فرسایش بادی در منطقه ی مطالعه شده، این منطقه می تواند به ویژه در بستر دریاچه های خشکیده منبع تولید گرد و غبار باشد. بنابراین یافته های این پژوهش می تواند در راستای کاهش اثرات منفی این پدیده در منطقه ی مطالعه شده به وسیله ی مدیران اجرایی استان بهره برداری شود.