ارزیابی تغییرات سطح آب دریاچه ارومیه و خشک شدن تدریجی دریاچه ارومیه با استفاده از داده های ماهواره لندست در نرم افزار ENVI

بررسی تاثیرات خشک شدن دریاچه ارومیه بر اقلیم محلی

چکیده

خشک شدن سریع دریاچه ارومیه درسال های اخیر می تواند بر اقلیم محلی منطقه اثرگذار باشد. هدف این مطالعه بررسی تاثیرات کاهش سطح آب دریاچه ارومیه بر برخی پارامترهای اقلیمی می­باشد. در این پژوهش از داده­های تصاویر ماهواره­ای سال­های 1976، 1989، 2000، 2006 و 2010 و داده­های آماری ایستگاه­های هواشناسی ارومیه، تبریز و خوی در بازه زمانی از 1976 تا 2010 استفاده شده است. تغییرات مساحت سطوح پوشیده از آب دریاچه ارومیه از روی تصاویر ماهواره­ای با استفاده از نرم افزار­های ENVI4.8 و ArcGIS10.1 بعد از آماده سازی­های لازم با روش بصری اندازه­گیری شده است. شاخص­های دومارتن و دامنه شبانه­روزی دما (DTR) برای بررسی تغییرات محلی اقلیم محاسبه شده و پارامترهای تعداد روزهای با دیدافقی کمتر از 2 کیلومتر و نیز تعداد روزهای با گردوغبار از داده­های هواشناسی استخراج شده است. نتایج این بررسی­ها نشان داده است که همراه با کاهش سطح آب دریاچه اقلیم منطقه طبق دوشاخص مورد استفاده به سمت خشک شدن پیش رفته و میزان هوآویزهای جو طبق دو پارامتر مورد استفاده افزایش یافته است. بنابراین، می­توان نتیجه­گیری نمود که کاهش مساحت دریاچه تاثیرات اقلیمی و جوی در منطقه داشته که این امر می­تواند سبب آسیب­های اقتصادی، اجتماعی و زیست محیطی شود.

واژه های کلیدی: دریاچه ارومیه، تغییرات اقلیم محلی، دامنه شبانه­روزی دما (DTR)

مقدمه ای درباره خشک شدن دریاچه ارومیه

دریاچه ارومیه به عنوان بزرگترین دریاچه بسیار شور جهان و بزرگترین دریاچه در خاورمیانه می­باشد. این دریاچه دارای منشا تکتونیکی می­باشد که در آخرین دوره یخچالی شکل گرفته است. نوسانات سطح آب در این دریاچه حدود 1 متر بوده و دارای نوسانات دوره­ای حدود 4 متر می­باشد (UNEP, 2012 ). طبق کنوانسیون رامسر در سال 1971 این دریاچه بعنوان یه تالاب دارای اهمیت بین­المللی می­باشد که زیستگاه فصلی بسیاری از گونه­های پرندگان مهاجر می­باشد (Alavipanah and Nezammahalleh, 2013). وجود این دریاچه از جنبه­های زیست محیطی، اقتصادی و گردشگری، رفاه جوامع انسانی محلی از گذشته تا زمان حال دارای اهمیت بوده ومی­بایست برای نسل­های آینده حفظ شود.

دریاچه ارومیه در سال­های اخیر در حال خشک شدن می­باشد (UNEP, 2012)، بطوریکه کاهش مساحت سطحی دریاچه به آسانی از روی تصاویر ماهواره­ای قابل مشاهده است. این فرایند خشک شدن یا کاهش سطح دریاچه می­تواند در نتیجه ترکیبی از عوامل متعددی شامل خشکسالی، افزایش بیش از اندازه در انحراف آب از سطح حوضه آبریز آن برای کشاورزی و نیز مدیریت نادرست باشد (UNEP, 2012). احداث بزرگراه از وسط دریاچه با پل میانگذر که از سال 1979 شروع و نا تمام رهاشده بود مجدد در سال 2000 شروع و تا سال 2008 به اتمام رسید. این مساله اکولوژیکی می­تواند منجر به ایجاد زمین­های پلایا، افزایش شوری، فروپاشی زنجیره غذایی، از بین رفتن زیستگاه­های تالابی، توفان­های گردوغبار و ریزگردها، تغییر اقلیم محلی و ایجاد اثراتی منفی روی کشاورزی، معیشت، و سلامت منطقه بشود. بنابراین، نابودی این دریاچه می­تواند فاجعه­ای طبیعی باشد که خسارات زیادی برای جوامع انسانی به همراه داشته باشد. به عبارتی می­توان گفت خشک شدن این دریاچه می­تواند منشاء مخاطرات طبیعی در آینده باشد.

هدف این مقاله

هدف این پژوهش بررسی ارتباط تغییرات مساحت سطحی دریاچه ارومیه در طول زمان با پارامتر­های اقلیمی و هواشناسی و همچنین درک تاثیرات این تغییرات سطح زمین بر تغییر آب و هوای محلی می­باشد. به این منظور از مقایسه داده­های تصاویر ماهواره­ای با آمارهای هواشناسی منطقه و شاخص­های اقلیمی استفاده شده است. در ادامه داده­های مورد استفاده و روش­های تحلیل بیان می­شود و سپس به بحث در خصوص نتایج بدست آمده و در بخش آخر نتیجه­گیری ارائه می­شود.

 مشاهده پارامترهای جوی بصورت زنده (live) از روی ماهواره آنلاین

داده ­ها و روش­ها

دراین پژوهش از تصاویر ماهواره لندست شامل سنجنده­های [1]MSS با درجه تفکیک 60 متر مربوط به سال 1976، TM[2] با درجه تفکیک 30 متر مربوط به سال 1989 و  ETM+[3] بادرجه تفکیک 30 متر برای سال­های 2000، 2006 و 2010 استفاده شده است. این تصاویر از سایت زمین­شناسی آمریکا بصورت تصحیح شده و دارای مختصات برگرفته شده است. داده­های آماری ایستگاه­های سینوپتیک خوی، ارومیه و تبریز برای استخراج آمارهای بارش، دما، دید افقی و تعداد روزهای با توفان گردوغبار از سال 1951 تا 2010 مورد استفاده قرار گرفته است. ارتفاع سه ایستگاه تبریز، ارومیه و خوی به ترتیب 1361، 1315 و 1103 بوده و موقعیت این ایستگاه­ها در شکل 1 مشاهده می­شود. این داده­ها بانک اطلاعاتی سازمان هواشناسی ایران دریافت شده است.

اطلاعات ایستگاه های آب و هوایی استان های شمال غربی

[1] Multi Spectral Scanner

[2] Thematic Mapper

[3] Multispectral Thematic Mapper

بررسی تغییرات مساحت سطحی

برای اندازه­گیری مساحت دریاچه از رقومی­سازی باندهای مادون قرمز تصاویر ماهواره­ای لندست استفاده شده است. محدوده خط ساحلی در نرم­افزار سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) با تفسیر چشمی رقومی ­سازی شده است. در تصاویر ماهواره­ای آب در باندهای مادون قرمز بیشترین میزان جذب را داشته و عدد رقومی پهنه­های آبی بسیار پایین­تر از سایر پهنه­ها در این باندها می­باشد. برای افزایش دقت محدوده­های مرزی از روش های فیلترهای بارزسازی تباین در نرم­افزار ENVI 4.8 استفاده شده است. از آنجایی که در برخی سال­ها تمامی پهنه دریاچه در یک تصویر قرار نمی­گرفت با استفاده از کنار هم گذاشتن چند تصویر، پهنه دریاچه تکمیل شده است. پس از تهیه نقشه سطح دریاچه برای هر سال، مساحت هر نقشه مربوط به هر سال نمونه محاسبه شده است.

شاخص دومارتن [1]

با توجه به رابطه تجربی بین درجه حرارت و مقدار بارش می­توان با استفاده از رابطه زیر که توسط دومارتن ارائه شده میزان خشکی اقلیم را دریک منطقه مشخص نمود.

دانلود GIS آمار ایستگاه های هواشناسی استان های ایران

(1)                                                                                                                                

که در این رابطه I ضریب خشکی، T درجه حرارت سالانه (C°)، وP متوسط بارندگی سالانه (mm) می­باشد. با بدست آوردن مقدار I شش نوع اقلیم را برای یک منطقه می­توان پیشنهاد نمود (جدول 1).  

جدول 1– ضریب خشکی دومارتن و انواع اقلیم.

شاخص دامنه شبانه­ روزی ([2]DTR)

شاخص اختلاف دامنه دما DTR برای نمایش تغییرات اقلیمی، بخصوص برای تغییرات اقلیمی که در نتیجه فعالیت­های انسانی، مناسب­ترین شاخص می­باشد. شاخص DTR از اختلاف میانگین بیشینه و کمینه دمای روزانه بدست می­آید. گاز­های گلخانه­ای و هواویزها موجب کاهش این شاخص می­شوند.مطالعات نشان می دهد که این شاخص نشان­دهنده حالت تغییرات اقلیم محلی است و این تغییرات مستقل از تغییرات اقلیمی جهانی می­باشد. در این پژوهش نیز از این شاخص به منظور بررسی تاثیر کاهش سطح آب دریاچه ارومیه در تغییرات اقلیمی منطقه استفاده شده است.

 به دلیل تاثیر حالت تعدیل کننده آب معمولا در ایستگاه­های اطراف مناطق ساحلی بیشینه و کمینه دما اختلاف کمتری نسبت به مناطق غیر ساحلی دارند. بنابراین، کاهش سطح آب دریاچه و افزایش خشک منطقه می­تواند موجب تغییر مقادیر کمینه و بیشینه دما شود و در حالت کلی افزایش این شاخص نشان دهنده تغییر اقلیم منطقه به سمت حالت خشک می­باشد.  

دید افقی و تعداد روزهای گردوغبار

با افزایش خشکی در منطقه احتمال افزایش گردوغبار و نیز ایجاد توفان­های گردوغبار را می­توان انتظار داشت. به عبارتی، با خشک شدن بیشتر دریاچه ارومیه و افزایش سطوح نمک در سواحل آن می­توان انتظار داشت که دیدافقی در منطقه به تدریج کاهش یابد و در نتیجه تعداد روزهای با دید کمتر از 2 کیلومتر افزایش یابد. به عبارت دیگر، افزایش تعداد روزهای با دید افقی کمتر از 2 کیلومتر می­تواند شاخصی از آلودگی منطقه از نظر ریزگردها باشد. بنابراین، در این تحقیق افزایش تعداد روزهای با دیدافقی کمتر از 2 کیلومتر نشان­دهنده بیشتر شدن تاثیر خشک شدن دریاچه ارومیه در میزان هواویزهای جو بوده است. 

بحث و نتایج

تغییرات مساحت سطحی

مساحت سطوح پوشیده از آب دریاچه که از روی باندهای مادون قرمز تصاویر ماهواره لندست مربوط به سال­های 1976، 1989، 2000، 2006 و 2010 اندازه­گیری شده است، نشان می­دهد که مساحت سطوح آب این دریاچه ابتدا افزایش و سپس کاهش داشته است. این روند از سال 1976 تا 1989 هر سال بطور متوسط 16 کیلومتر مربع افزایش داشته، از سال 1989 تا 2000 بطور متوسط 58 کیلومتر مربع کاهش، از سال 2000 تا 2006 بطور متوسط 118 کیلومتر مربع کاهش داشته است. از سال 2006 تا 2010 این روند شدت قابل توجهی داشته بطور متوسط حدود 260 کیلومتر مربع در هر سال کاهش داشته است. مطابق جدول (2)، این روند از سال 1976 تا سال 1989 افزایشی بوده و از سال 1989 که احداث پل میانگذر تاحدودی انجام شده بود روندی کاهشی داشته است که نشان­دهنده تغییر دریاچه به سمت خشک شدن می­باشد. لازم به ذکر است که در تصویر TM مربوط به سال 1989 وجود پل میان گذر از عرض دریاچه کاملا مشهود می­باشد.

آموزش فوری دانلود تصاویر ماهواره ای 

شکل 3–  نقشه تغییرات مساحت سطح آب دریاچه در سال­های مورد مطالعه. با توجه به ثابت بودن مقیاس نقشه­ ها، روند کاهشی مساحت دریاچه ملاحظه می­شود.

جدول 2– تغییرات مساحت سطوح آبی دریاچه ارومیه و مقایسه آنها با نتایج سایر تحقیقات.