نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
1
دکتری کنترل و مدیریت بیابان، دانشکده کویرشناسی، دانشگاه سمنان، سمنان،
2
استاد، دانشکده کویرشناسی، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران
3
استادیار، مرکز تحقیقات پژوهشگاه فضایی ایران، تهران، ایران
4
کارشناس ارشد سنجش از دور، مرکز تحقیقات پژوهشگاه فضایی ایران، تهران، ایران.
5
استادیار، موسسه آموزش و ترویج کشاورزی، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران. ایران
10.22092/ijfrpr.2025.368227.1657
چکیده
سابقه و هدف: گرمایش جهانی با تأثیر بر سرعت و شدت فرسایش می‌تواند بر روی سلامت و بهره‌وری خاک اثرگذار باشد. مطالعات قبلی در این زمینه نشان داده است، خطر فرسایش بادی در مناطق خشک و نیمه‌خشک به‌دلیل افزایش تبخیر از سطح خاک و کاهش رطوبت خاک‌دانه‌ها بیشتر از سایر مناطق است. تغییرات دما می‌تواند به‌صورت مستقیم بر میزان آب خاک و تولید محصول در گیاهان تأثیر بگذارد. به‌عنوان‌مثال، دماهای بالا می‌تواند منجر به خشکی خاک و محدود‌شدن رشد گیاهان شود. خاک‌های خشک‌تر با پوشش گیاهی کمتر مستعد فرسایش بادی هستند. همچنین، تغییرات دمایی با تغییر گرادیان فشار در مناطق بیابانی و خشک باعث ایجاد بادهای شدید و دائمی می‌شوند که خود از دلایل اصلی ایجاد طوفان‌های گرد‌و‌غبار در این مناطق است.
مواد و روش‌ها: در این مطالعه رابطه بین متغیرهای دمای سطح زمین، دمای میانگین، حداکثر و حداقل و پوشش گیاهی بر روی فراوانی وقوع طوفان‌های گرد‌و‌غبار در استان سیستان و بلوچستان بررسی شد. این متغیرها در یک بازه زمانی 20 ساله از سال 2000 تا 2020 با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای مادیس و داده‌های هواشناسی تهیه شد. از شاخص DSI برای بررسی روند تغییرات روزهای همراه با گرد‌و‌غبار استفاده گردید. همچنین، از روش شبکه عصبی پرسپترون چندلایه برای پیش‌بینی اهمیت متغیرهای مورد مطالعه در فراوانی روزهای همراه با گرد‌و‌غبار استفاده شد. در طراحی شبکه عصبی پرسپترون تابع فعال ورودی برابر با سیگموئید و تابع فعال خروجی تابع همانی بود. شبکه مورد‌نظر با استفاده از یک لایه پنهان و 5 نورون طراحی شد. از روش رگرسیون خطی نیز برای بررسی روند تغییرات متغیرها استفاده شد.
نتایج و یافته‌ها: نتایج نشان داد، روند تغییرات شاخص DSI در منطقه مورد مطالعه به‌صورت کاهشی و معنادار است (007/0= P-value). بیشترین و کمترین مقدار این شاخص به‌ترتیب برابر با 40 و 4 می‌باشد. نتایج همچنین نشان داد، شاخص LST و دمای حداکثر به‌ترتیب بیشترین اهمیت و متغیر NDVI کمترین اهمیت را در پیش‌بینی طوفان‌های گرد‌و‌غبار در منطقه مورد مطالعه دارد. بیشترین و کمترین مقدار شاخص LST برابر با 10 و 6 درجه سلسیوس مشاهده شد. همچنین نتایج نشان داد، در سال‌های اخیر روند تغییرات این شاخص به‌صورت کاهشی و معنادار بوده است (03/0= P-value). از‌نظر تغییرات مکانی بیشترین مقدار شاخص LST در ایستگاه‌های زابل، ایرانشهر و سراوان و در مقابل کمترین مقدار این شاخص در ایستگاه‌های زاهدان، خاش و چابهار مشاهده شد. همچنین، بیشترین و کمترین مقدار شاخص دمای حداکثر برابر با 32 و 30 درجه سلسیوس می‌باشد. روند تغییرات این متغیر معنادار نبود.
نتیجه‌گیری: از بین متغیرهای دمایی مورد مطالعه به‌ترتیب دمای سطح زمین و دمای حداکثر بیشترین تأثیر را در روند تغییرات شاخص طوفان گرد‌و‌غبار داشت. در منطقه مورد مطالعه میانگین دمای سطح زمین و دمای حداکثر به‌ترتیب برابر با 8 و 31 درجه سلسیوس اندازه‌گیری شد که از این نظر می‌توانند تأثیرات زیادی را بر روی سایر عوامل محیطی مانند فشار هوا، باد، رطوبت خاک و ... داشته باشند. متغیر پوشش گیاهی، دمای میانگین و دمای حداقل نیز به‌ترتیب کمترین تأثیر را داشتند. روند تغییرات مکانی نیز نشان‌دهنده تأثیرپذیری روند تغییرات شاخص طوفان گرد‌و‌غبار از دمای سطح زمین و دمای حداکثر بود و شمال استان سیستان و بلوچستان وضعیت بحرانی‌تری را از‌نظر مقادیر طوفان گرد‌و‌غبار تجربه می‌کند. در‌مجموع می‌توان نتیجه گرفت، با توجه به نقش و اهمیت دمای سطح زمین در تغییرات شاخص DSI، در منطقه مورد مطالعه، مدیریت و برنامه‌ریزی در استان سیستان و بلوچستان باید در جهت اجرای آمایش سرزمین مناسب و مدیریت تغییرات کاربری اراضی در جهت کاهش دمای سطح زمین و کنترل کانون‌های تولید گرد‌و‌غبار باید باشد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات
عنوان مقاله [English]
An examination of the correlation between the occurrence of dust storms and temperature variations in southeastern Iran (case study: Sistan-Baluchistan Province)
نویسندگان [English]
-
Maede Nasry
1
-
Mohammad Rahimi
2
-
Hadi Jalili
3
-
Fereshteh Tarighat
4
-
Aliakbar Damavandi
5
1
PhD in Desert Management and Control, Combat to Desertification Department, Faculty of Desert Studies, Semnan University, Semnan, Iran
2
Corresponding Author, Professor, Combat to Desertification Department, Faculty of Desert Studies, Semnan University, Semnan, Iran
3
Assistant Professor, Iranian Space Research Institute, Tehran, Iran
4
M.Sc. in Remote Sensing, Iranian Space Research Institute, Tehran, Iran
5
Assistant Professor, Agricultural Education and Extension Institute, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Tehran, Iran
چکیده [English]
Background and Objectives: Global warming can influence soil health and productivity by accelerating the rate and intensity of erosion. Previous studies have shown that arid and semi-arid regions are at higher risk of wind erosion than other regions due to increased soil surface evaporation and reduced soil moisture. Temperature variations directly affect soil moisture and crop production in plants. For example, high temperatures cause soil drying, which limits plant growth. Drier soils with less vegetation cover are more prone to wind erosion. Furthermore, temperature changes modify the pressure gradient in desert and arid regions, leading to strong and persistent winds, which are among the main causes of dust storms in these areas.
Methodology: This study examined the relationship between the frequency of dust storms and land surface temperature (LST), mean temperature, maximum temperature (Tmax), minimum temperature (Tmin), and vegetation cover in Sistan-Baluchistan Province. These variables were derived from MODIS satellite imagery and meteorological data over a 20-year period (2000–2020). The DSI index was used to analyze the trend of dust storm days. A multilayer Perceptron neural network (MLP) was employed to predict the importance of the studied variables in the frequency of dust storm days. In designing the neural network, the input activation function was sigmoid, while the output activation function was identity. The network was structured with one hidden layer and five neurons. Linear regression was also used to evaluate the trends of variable changes.
Results: The results showed that the trend of changes in the DSI index in the study area was decreasing and statistically significant (P-value = 0.007). The highest and lowest values of this index were 40 and 4, respectively. The LST index and Tmax were the most important variables, while NDVI had the least importance in predicting dust storms in the study area. The highest and lowest values of the LST index were 10°C and 6°C, respectively. The trend of this index has decreased significantly in recent years (P-value = 0.03). Spatially, the highest LST values were recorded at Zabol, Iranshahr, and Saravan stations, while the lowest values were observed at Zahedan, Khash, and Chabahar. The highest and lowest Tmax values were 32°C and 30°C, respectively, and its trend was not statistically significant.
Conclusion: Among the temperature-related variables studied, LST and Tmax had the greatest impact on changes in the dust storm index. In the study area, the average LST and Tmax were measured at 8°C and 31°C, respectively, which can strongly influence other environmental factors such as air pressure, wind, and soil moisture. In contrast, NDVI, mean temperature, and Tmin had the least effect. The spatial variation pattern also confirmed the influence of LST and Tmax on DSI, with the northern part of Sistan-Baluchistan Province experiencing a more critical situation in terms of dust storm frequency. In conclusion, considering the key role of land surface temperature in DSI changes, management and planning in Sistan-Baluchistan should focus on appropriate land use planning and controlling land use changes to reduce surface temperature and limit dust storm sources.
کلیدواژه‌ها [English]
-
Remote sensing
-
climate change
-
wind erosion
-
adaptation
-
multilayer perceptron neural network
)