چکيده:

بيابان زايي تغيير در خصوصيات خاک، پوشش گياهي و اقليم يک منطقه است، که منجر به اتلاف فعاليت­هاي پايدار اکوسيستم که براي تداوم حيات آن اساسي هستند، مي­شود. اين پديده بر مناطق خشک سراسر جهان اثرات سوء گذاشته و يکي از علل عمده فشار بر جوامع بشري است. از اين رو پژوهش حاضر سعي دارد تا با استفاده از تکنيک هاي دورسنجي، سيستم اطلاعات جغرافيايي و روش­هاي آماري، رخداد بيابان زايي حوضه کوير حاج علي قلي را نخست در بازه زماني بيست ساله (1987 - 2006) مورد پايش قرار داده و سپس رخداد آتي آن را براساس پارامترهاي اکوژئومورفولوژيکي مدل­سازي و پهنه­بندي نمايد. از مهمترين پارامترهاي مورد استفاده عبارتند از: پارامترهاي ژئومورفولوژيکي (جنس مواد، واحدهاي ژئومورفيک، کلاس­هاي فرسايشي، شيب، جهت شيب و طبقات ارتفاعي)، پارامترهاي اکولوژيکي (اکولوژي انساني: نظير تراکم جمعيت، تراکم مراکز انساني و کاربري اراضي؛ اکولوژي گياهي: نظير تراکم پوشش گياهي و تيپ گياهي) و پارامترهاي اقليمي (دما، بارش، تبخيروتعرق پتانسيل، رطوبت نسبي، ساعات آفتابي، وضعيت اقليمي، خشکسالي و حداکثر سرعت باد غالب). جهت مدل­سازي از روش آناليز رگرسيون و مدل­هاي گام به گام و يک­جا بهره­گيري شد. نتايج حاصل از پايش بيابان زايي منطقه مطالعاتي حاکي از اين مطلب است که تغييرات گسترده­اي در ويژگي­هاي اکوژئومورفولوژي منطقه رخ داده است، به طوريکه 099/748 کيلومترمربع از مساحت منطقه تحت تاثير تغيير کاربري و کاهش توان اکولوژيک و بيولوژيک روبرو است. نتايج مدل سازي شامل مدل­هاي ژئومورفولوژي، اقليمي، اکولوژي، مدل تلفيقي بيابان زايي، و مدل يک­جا، و نقشه پهنه­بندي منطقه براساس مدل­هاي مذکور از پهنه بيابان زايي خيلي شديد تا پهنه فاقد بيابان زايي است. در مدل تلفيقي اکوژئومورفولوژي، پهنه بيابان زايي خيلي شديد 46/50 درصد و وسعتي معادل 91/578 کيلومترمربع از تخريب اراضي فعلي را به خود اختصاص داده است و امکان افزايش مساحت تا 66/2712 کيلومترمربع را دارد. پهنه بيابان زايي شديد نيز که 32/100 کيلومترمربع (91/41) از وسعت تخريب اراضي فعلي را دربرگرفته، مي­تواند با توجه به نقشه پيش­بيني شده تا 94/2204 کيلومترمربع توسعه يابد. گسترش فضايي اين نواحي بيشتر منطبق بر محدوده­هاي اطراف پلاياي حاج علي قلي، مخروطه افکنه­هاي کال­شور و چشمه علي، و مناطق شمال و شمالغربي کوير مي­باشد. نتايج حاصل از اعتبارسنجي نقشه­هاي پهنه­بندي نيز روند نزولي شاخص ارزيابي دقت را از پهنه خيلي شديد به پهنه فاقد بيايان­زايي نشان داده و بيانگر دقت لازم مدل­هاي مزبور در پيش بيني رخداد بيابان زايي منطقه مي­باشد. در مجموع منطقه مطالعاتي در معرض بيابان زايي با ريسک بالا قرار دارد که در صورت عدم توجه، در آينده­اي بسيار نزديک به يک معضل ملي- منطقه­اي تبديل شده و عواقب ناگوار آن گريبانگير تمامي مراکز انساني، علمي و اقتصادي منطقه نيز خواهد شد.

واژگان کليدي: اکوژئومورفولوژي، بيابان زايي، مدل سازي، کوير حاج علي قلي.

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                                                      صفحه

1   فصل اول:.. مقدمه

1-1       کليات.. 1

1-1-1 شرح و بيان مساله پژوهشي.. 1

1-1-2 اهميت و ارزش تحقيق.. 3

1-1-3 كاربرد نتايج تحقيق.. 3

1-1-4 اهداف تحقيق.. 4

1-1-5 فرضيه‌ها و سوال هاي تحقيق.. 4

1-2       پيشينه و تاريخچه موضوع تحقيق.. 5

1-2-1 جمع بندي از بررسي منابع.. 12

1-3     مفاهيم و تعاريف .. 12

1-3-1 بيابان.. 12

1-3-2 انواع بيابان.. 14

1-3-3 بيابان هاي جهان و ايران.. 14

1-3-4 بيابان زايي.. 15

1-3-5 فرايندها و عوامل بيابان زايي.. 16

1-3-6 بيابان زدايي.. 18

1-3-7 مدل ها و روش هاي مطالعه بيابان زايي.. 18

1-3-7-2 مدلهاي ارائه شده در سطح جهاني.. 19

1-3-7-2-1            مدل   FAO-UNEP. 19

1-3-7-2-2            روش ارزيابي بيابان زايي موسسه تحقيقات بياباني ترکمنستان   20

1-3-7-2-3            مدل مدالوس.. 21

1-3-7-2-4            مدل گلاسود.. 22

1-3-7-2-5            مدل ESAs. 22

1-3-7-2-6            مدل LADA.. 23

1-3-7-2-7            پروژه  ارزيابي بيابان زاييDesert links. 24

1-3-7-2-8            روش MEDACTION.. 24

1-3-7-3 مدلهاي ارائه شده در سطح ملي.. 25

1-3-7-3-1            مدل ICD.. 25

1-3-7-3-2            روش IMDPA.. 26

1-3-7-3-3            طرح بيابان زايي.. 27

1-3-7-4 جمع بندي از بررسي مدل ها و روش هاي مطالعه بيابان زايي   28

عنوان                                                                                                                                    صفحه

2   فصل دوم: مواد و روش ها

2-1       مقدمه.. 29

2-2       موقعيت جغرافيايي.. 29

2-3       موقعيت و ويژگي هاي ژئومورفولوژي.. 30

2-3-2 سطوح ارضي.. 32

2-3-3 چشم اندازها و واحدهاي فرمي.. 33

2-3-4 فرآيند ژئومورفيک.. 36

2-4       موقعيت و ويژگي هاي زمين شناسي.. 37

2-4-2 مورفوتکتونيک.. 38

2-4-3 رخساره هاي ارضي و مواد مادري.. 41

2-5       موقعيت و ويژگي هاي هيدرولوژي.. 43

2-6       موقعيت و ويژگي هاي اقليمي.. 47

2-7       مراحل عمده روش انجام کار.. 53

2-8       پايش وضعيت بيابان زايي.. 55

2-9       شاخص هاي اکوژئومورفولوژي موثر و لايه هاي رقومي آنها   56

2-9-1 شاخص هاي ژئومورفولوژي.. 57

2-9-1-2 طبقات ارتفاعي.. 57

2-9-1-3 شيب.. 59

2-9-1-4 جهت شيب.. 60

2-9-1-5 واحدهاي ژئومورفيک.. 61

2-9-1-6 جنس مواد.. 63

2-9-1-7 فرسايش.. 65

2-9-2 شاخص هاي اقليمي.. 66

2-9-2-2 دما.. 67

2-9-2-3 بارش.. 69

2-9-2-4 رطوبت نسبي.. 72

2-9-2-5 تبخير و تعرق پتانسيل.. 74

2-9-2-6 وضعيت اقليمي.. 76

2-9-2-7 وضعيت خشکسالي.. 78

2-9-2-8 ساعات آفتابي.. 80

2-9-2-9 حداکثر سرعت باد غالب.. 81

2-9-3 پارامترهاي اکولوژي.. 82

2-9-3-2 عوامل انساني.. 83

2-9-3-2-1            تراکم جمعيت.. 84

عنوان                                                                                                                                      صفحه

2-9-3-2-2            تراکم مراکز انساني.. 86

2-9-3-2-3            کاربري اراضي.. 87

2-9-3-3 اکولوژي گياهي.. 89

2-9-3-3-1            تراکم پوشش گياهي.. 89

2-9-3-3-2            تيپ گياهي.. 91

2-10    پايگاه داده.. 93

2-11    تعيين وزن پارامترها و روش هاي مدل سازي.. 95

2-12    اعتبارسنجي مدل ها و ارزيابي عملکرد نقشه هاي پهنه بندي   95

3   فصل سوم: يافته ها و نتايج

3-1       مقدمه.. 97

3-2         پايش وضعيت بيابان زايي.. 97

3-3       مدل سازي ژئومورفولوژي.. 107

3-4       مدل سازي اقليمي.. 112

3-5       مدل سازي اکولوژيکي.. 117

3-6       مدل تلفيقي بيابان زايي به روش گام به گام.. 122

3-7       مدل سازي بيابان زايي به روش يک جا.. 125

3-8       آزمون ميداني نتايج مدل ها.. 128

4   فصل چهارم: نتيجه گيري و پيشنهادات

4-1       بحث و نتيجه گيري.. 133

4-2       آزمون فرضيات و پاسخگويي به سوالات.. 136

4-3       پيشنهادات.. 137

منابع و مآخذ...... 139

فهرست شکل ها

عنوان                                                                                                                                      صفحه

شکل (1-1): مهمترين فرايندهاي بيابان زايي از ديدگاه فائو- يونيپ   17

شکل (1-2): مهترين عوامل موثر در بيابان زايي.. 18

شکل (1-3): مراحل مختلف و چگونگي انجام طرح بيابان زايي.. 28

شکل (2-1): موقعيت جغرافيايي منطقه مطالعاتي.. 30

شکل (2-2): موقعيت کوير حاج علي قلي در کلان سطوح ژئومورفيک ايران   31

شکل (2-3): موقعيت کوير حاج علي قلي در نقشه کلان واحدهاي ارتفاعات و ناهمواريهاي ايران.. 31

شکل (2-4): نقشه سطوح ارضي حوضه آبي کوير حاج علي قلي.. 32

شکل (2-5): بلوک دياگرام رابطه زمين شناسي و ژئومورفولوژي چاله دامغان    35

شکل (2-6): نقشه ژئومورفولوژي حوضه آبي کوير حاج علي قلي.. 36

شکل (2-7): موقعيت کوير حاج علي قلي در کلان واحدهاي رسوبي- ساختاري ايران   38

شکل (2-8): نقشه تکتونيک گسلي حوضه آبخيز دامغان.. 41

شکل (2-9): رخسارههاي زمينشناسي حوضه آبي کوير حاج علي قلي   43

شکل (2-10): موقعيت هيدرولوژيکي حوضه آبي کوير حاج علي قلي   44

شکل (2-11): شواهد تراسهاي درياچه اي کوير حاج عليقلي.. 45

شکل (2-12): بلوک دياگرام سطح فعلي کوير حاج علي قلي نسبت به ارتفاعات اطراف   46

شکل (2-13): آبراهه هاي حوضه آبي کوير حاج علي قلي.. 47

شکل (2-14): موقعيت اقليمي حوضه آبي کوير حاج علي قلي.. 48

شکل (2-15): نمودار مقادير مولفه هاي درجه حرارت در ايستگاه دامغان   50

شکل (2-16): نمودار مقادير مولفه هاي بارندگي در ايستگاه دامغان   50

شکل (2-17): نمودار مقادير مولفه هاي رطوبت نسبي ايستگاه دامغان   51

شکل (2-18): نمودار حداکثر سرعت باد غالب ايستگاه دامغان.. 51

شکل (2-19): گلباد ايستگاه دامغان.. 52

شکل (2-20): نمودار مجموع ماهيانه ساعات آفتابي ايستگاه دامغان   53

شکل (2-21): پروسه و مراحل عمده روش انجام کار پژوهش حاضر   54

شکل (2-22): مراحل اجرايي روش پايش بيابان زايي منطقه.. 56

شکل (2-23): نقشه طبقات ارتفاعي در منطقه مطالعاتي.. 58

شکل (2-24): مساحت طبقات ارتفاعي و مقدار بيابان زايي رخداده در هر طبقه   58

شکل (2-25): نقشه شيب منطقه مطالعاتي.. 59

شکل (2-26): مساحت طبقات شيب و مقدار بيابان زايي رخداده در هر طبقه   60

شکل (2-27): نقشه جهت شيب در منطقه مطالعاتي.. 61

شکل (2-28): مساحت طبقات جهت شيب و مقدار بيابان زايي رخداده در هر طبقه   61

شکل (2-29): نقشه واحدهاي ژئومورفيک منطقه مطالعاتي.. 63

شکل (2-30): مساحت طبقات واحدهاي ژئومورفيک و مقدار بيابان زايي رخداده در هر طبقه   63

عنوان                                                                                                                                      صفحه

شکل (2-31): نقشه ليتولوژي منطقه مطالعاتي.. 64

شکل (2-32): مساحت طبقات ليتولوژي و مقدار بيابان زايي رخداده در هر طبقه   64

شکل (2-33): نقشه کلاس هاي فرسايشي منطقه مطالعاتي.. 65

شکل (2-34): مساحت کلاس هاي فرسايشي و مقدار بيابان زايي رخداده در هر طبقه   66

شکل (2-35): رابطه خطي معکوس بين ارتفاع و دما.. 68

شکل (2-36): نقشه هم دماي منطقه مطالعاتي.. 69

شکل (2-37): مساحت کلاس هاي دمايي و مقدار بيابان زايي رخداده در هر طبقه   69

شکل (2-38): رابطه خطي مستقيم بين ارتفاع و بارش.. 70

شکل (2-39): نقشه هم بارش منطقه مطالعاتي.. 71

شکل (2-40): مساحت کلاس هاي بارشي و مقدار بيابان زايي رخداده در هر طبقه   71

شکل (2-41): رابطه خطي معکوس بين دما و رطوبت نسبي.. 72

شکل (2-42): نقشه رطوبت نسبي منطقه مطالعاتي.. 73

شکل (2-43): مساحت کلاس هاي رطوبت نسبي و مقدار بيابان زايي رخداده در هر طبقه   73

شکل (2-44): رابطه خطي مستقيم بين دما و تبخيروتعرق.. 74

شکل (2-45): نقشه تبخيروتعرق پتانسيل منطقه مطالعاتي.. 75

شکل (2-46): مساحت کلاس هاي تبخيروتعرق پتانسيل و مقدار بيابان زايي رخداده در هر طبقه.. 75

شکل (2-47): نقشه وضعيت اقليمي منطقه مطالعاتي به روش دومارتن   77

شکل (2-48): مساحت کلاس هاي وضعيت اقليمي و مقدار بيابان زايي رخداده در هر طبقه   77

شکل (2-49): نقشه وضعيت خشکسالي منطقه مطالعاتي بر مبناي روش SPI  79

شکل (2-50): مساحت کلاس هاي خشکسالي و مقدار بيابان زايي رخداده در هر طبقه   79

شکل (2-51): نقشه تعداد ساعات آفتابي منطقه مطالعاتي.. 80

شکل (2-52): مساحت کلاس هاي تعداد ساعات آفتابي و مقدار بيابان زايي رخداده در هر طبقه.. 81

شکل (2-53): نقشه حداکثر سرعت باد غالب منطقه مطالعاتي.. 82

شکل (2-54): مساحت کلاس هاي حداکثر سرعت باد غالب و مقدار بيابان زايي رخداده در هر طبقه.. 82

شکل (2-55): نقشه تراکم جمعيت منطقه مطالعاتي براساس آمار سال 1385   85

شکل (2-56): نمودار مساحت کلاسهاي عامل تراکم جمعيت در حوضه مطالعاتي   85

شکل (2-57): نقشه تراکم مراکز انساني منطقه مطالعاتي.. 86

شکل (2-58): نمودار مساحت کلاسهاي عامل تراکم مراکز انساني در حوضه مطالعاتي.. 87

شکل (2-59): نقشه کاربري اراضي منطقه مطالعاتي.. 88

شکل (2-60): نمودار مساحت کلاسهاي عامل کاربري اراضي در حوضه مطالعاتي   88

شکل (2-61): نقشه تراکم پوشش گياهي منطقه مطالعاتي.. 90

شکل (2-62): نمودار مساحت طبقات عامل تراکم پوشش گياهي در حوضه مطالعاتي   91

شکل (2-63): نقشه عامل تيپ پوشش گياهي منطقه مطالعاتي.. 92

شکل (2-64): نمودار مساحت طبقات عامل تيپ پوشش گياهي در حوضه مطالعاتي   92

عنوان                                                                                                                                      صفحه

شکل (3-1): نقشه تحليل مولفه مبنا تصوير سال 1987.. 98

شکل (3-2): نقشه تحليل مولفه مبنا تصوير سال 2006.. 99

شکل (3-3): نقشه تفاضلي تحليل مولفه مبنا.. 99

شکل (3-4): نقشه تسلدکپ تصوير سال 1987.. 100

شکل (3-5): نقشه تسلدکپ تصوير سال 2006.. 100

شکل (3-6): نقشه تفاضلي تابع تسلدکپ.. 101

شکل (3-7): نقشه شوري سال 1987 براساس رابطه (4-1) ...................................................................................102

شکل (3-8): نقشه شوري سال 2006 براساس رابطه (4-1) .................................................................................. 102

شکل (3-9): نقشه تفاضلي شوري خاک براساس رابطه (4-1) .............................................................................. 103

شکل (3-10): نقشه شوري سال 1987 براساس رابطه (4-2) ............................................................................... 103

شکل (3-11): نقشه شوري سال 2006 براساس رابطه (4-2) ............................................................................... 104

شکل (3-12): نقشه تفاضلي شوري خاک براساس رابطه (4-2) ........................................................................... 104

شکل (3-13): نقشه شوري سال 1987 براساس رابطه (4-3) ............................................................................... 105

شکل (3-14): نقشه شوري سال 2006 براساس رابطه (4-3) ............................................................................... 105

شکل (3-15): نقشه تفاضلي شوري خاک براساس رابطه (4-3) ........................................................................... 106

شکل (3-16): نقشه نهايي بيابان زايي حوضه آبي کوير حاج علي قلي   107

شکل (3-17): مدلسازي ژئومورفولوژيکي رخداد بيابان زايي در حوضه آبي کوير حاج علي قلي.. 110

شکل (3-18): مساحت طبقات وضعيت بيابان زايي حوضه مطالعاتي براساس مدل ژئومورفولوژيکي.. 111

شکل (3-19): نتايج حاصل از اعتبارسنجي نقشه پهنه بندي مدل ژئومورفولوژي   112

شکل (3-20): پهنه هاي تخريب اراضي کوير حاج علي قلي براساس مدل اقليمي   115

شکل (3-21): مساحت طبقات وضعيت بيابان زايي حوضه مطالعاتي براساس مدل اقليمي   115

شکل (3-22): نتايج حاصل از اعتبارسنجي نقشه پهنه بندي مدل اقليمي   116

شکل (3-23): پهنه هاي تخريب اراضي کوير حاج علي قلي براساس مدل اکولوژي   120

شکل (3-24): مساحت طبقات وضعيت بيابان زايي حوضه مطالعاتي براساس مدل اکولوژي   120

شکل (3-25): نتايج حاصل از اعتبارسنجي نقشه پهنه بندي مدل اکولوژي   121

شکل (3-26): پهنه هاي تخريب اراضي کوير حاج علي قلي براساس مدل نهايي   123

شکل (3-27): مساحت طبقات وضعيت بيابان زايي حوضه مطالعاتي براساس مدل نهايي   123

شکل (3-28): نتايج حاصل از اعتبارسنجي نقشه پهنه بندي مدل نهايي   124

شکل (3-29): پهنه هاي تخريب اراضي کوير حاج علي قلي براساس مدل اينتر   127

شکل (3-30): مساحت طبقات وضعيت بيابان زايي حوضه مطالعاتي براساس مدل اينتر   127

شکل (3-31): نتايج حاصل از اعتبارسنجي نقشه پهنه بندي مدل اينتر   128

شکل (3-32): موقعيت سايتهاي نمونه برداري و تصاوير تهيه شده از وضعيت بيابان زايي آنها.. 131

فهرست جدول ها

عنوان                                                                                                                                      صفحه

جدول (1-1): معرفي اجمالي مدلهاي مطالعه بيابان زايي در سطح جهاني   19

جدول (1-2): معرفي اجمالي مدل هاي مطالعه بيابان زايي در سطح ملي   19

جدول (2-1): جدول راهنماي تأليفي نقشه ژئومورفولوژي منطقه مورد مطالعه   37

جدول (2-2): گسل هاي موثر در زمين ساخت حوضه آبي کوير حاج علي قلي   39

جدول (2-3): مقادير عناصر اقليمي ايستگاه دامغان از بدو تاسيس تا 1391   49

جدول (2-4): شاخص هاي ژئومورفولوژي مورد استفاده در اين پژوهش   57

جدول (2-5): مشخصات و آمار اقليمي ايستگاههاي هواشناسي موجود در منطقه   67

جدول (2-6): شاخص طبقه بندي اقليمي دومارتون.. 76

جدول (2-7): درجهبندي شدت و احتمال وقوع شاخص SPI. 78

جدول (2-8): شاخص هاي اکولوژي مورد استفاده در اين پژوهش.. 83

جدول (2-9): مراکز سکونتي و تعداد نفرات جمعيت آنها براساس سرشماري سال 1385   84

جدول (2-10): ارتباط بين ارزش عددي پيکسلهاي تصوير خروج حاصل از NDVI و پوشش گياهي.. 90

جدول (2-11): آمار توصيفي کلاسهاي بيابان زايي و پارامترهاي اکوژئومورفولوژي.. 93

جدول (2-12): پايگاه دادهي رقومي براساس مقدار واقعي متوسط پارامترهاي کمّي   94

جدول (3-1): ارزيابي دقت توابع پايش تغييرات بيابان زايي.. 106

جدول (3-2): نتايج حاصل از آناليز رگرسيون بين مناطق بيابان زايي و طبقات عوامل موثر.. 108

جدول (3-3): نتايج اعتبار سنجي مدل ژئومورفولوژي.. 110

جدول (3-4): نتايج حاصل از ارزيابي دقت نقشه پهنه بندي رخداد بيابان زايي در کوير حاج علي قلي.. 111

جدول (3-5): نتايج حاصل از آناليز رگرسيون بين مناطق بيابان زايي و طبقات عوامل اقليمي.. 113

جدول (3-6): نتايج اعتبار سنجي مدل اقليمي.. 115

جدول (3-7): نتايج ارزيابي دقت پهنه بندي بيابان زايي در کوير حاج علي قلي براساس مدل اقليمي.. 116

جدول (3-8): نتايج حاصل از آناليز رگرسيون بين مناطق بيابان زايي و طبقات پارامترهاي اکولوژي.. 117

جدول (3-9): نتايج اعتبار سنجي مدل اکولوژي.. 119

جدول (3-10) نتايج ارزيابي دقت پهنه بندي بيابان زايي در کوير حاج علي قلي براساس مدل اکولوژي.. 121

جدول (3-11): نتايج اعتبار سنجي مدل تلفيقي بيابان زايي به روش گام به گام   122

جدول (3-12): نتايج ارزيابي دقت نقشه پهنه بندي بيابان زايي براساس مدل تلفيقي ........................ 124

جدول (3-13): مقادير ضرايب پارامترهاي مدل يک جا.. 125

جدول (3-14): نتايج اعتبار سنجي مدل يک جا.. 126

جدول (3-15): نتايج ارزيابي دقت پهنهبندي بيابان زايي در کوير حاج علي قلي براساس مدل يک جا.. 127

جدول (3-16): نتايج انطباق و مقايسه وضعيت بيابان زايي مشاهده شده با وضعيت هاي پيش بيني شده.. 132