برآورد تغییرات خط ساحلی در محدوده قاعده دلتایی خزر با استفاده از سامانه تحلیل رقومی خط ساحلی (دلتاهای: هراز، بابلرود و تالار )

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه تربیت مدرس تهران

2 دانشگاه تهران

چکیده

پیشروی و پسروی خط ساحلی همواره از مهمترین چالش ها، برای مناطق ساحلی محسوب می شود. با شناخت از تغییرات مکانی خط ساحلی می توان به درک مناسبی از پویایی مناطق ساحلی و فرایندهای مورفودینامیک در آن دست یافت که برای مدیریت تغییرات این مکان کاملا ضروری به نظر می آید. دامنه نوسان سطح آب دریای خزر بسیار بالا است؛ به طوری که در فاصله زمانی 48 ساله (1929-1977) حدود 3 متر کاهش تراز را نشان می دهد و در یک دوره 18 ساله(1977-1995) حدود 3 متر افزایش تراز را تجربه کرده است. در این پژوهش با استفاده از داده های تاریخی موجود نظیر عکس های هوایی و تصاویر ماهواره ای و روش های تفسیر بصری و شاخص NDVI خطوط ساحلی در نرم افزار ENVI5.3  استخراج گردید. بعد از ترسیم خطوط ساحلی بازه های مورد مطالعه با استفاده از سامانه تحلیل رقومی خط ساحلی که دارای افزونه ای با عنوان DSAS  در نرم افزار ArcGIS10.5 است؛ تحلیل های کمی در ارتباط با میزان تغییرات خط ساحلی انجام شده است و نهایتا بین این سه خط ساحلی ترسیم شده، مقایسه ای کمی نسبت به میزان تغییرات با استفاده از دو روش نرخ نقطه پایان(EPR) و روش نرخ رگرسیون خطی (LRR) صورت گرفته است. محاسبات نرخ به روش LRR به دلیل مشارکت دادن تمامی خطوط در محاسبات مناسب تر تشخیص داده شده اند. نرخ پیشروی و پسروی خط ساحلی برای بازه دلتای هراز برابر 17/0- متر و برای محدوده بابلرود برابر 05/0+ متر و برای محدوده تالار برابر 16/0+ متر بر آورد شده است. استفاده از افزونه DSAS قابلیت های تحلیل فضایی را نسبت به تحلیل های آماری صرف نشان داده است چراکه در جداول آماری تنها با خلاصه سازی، نهایتا به اعداد محدود میرسیم اما با استفاده از افزونه DSAS تفاوت ها در طول خط ساحلی و با جزئیات بیشتر قابل مشاهده است. مقایسه میان سه بازه نشان از تغییرات اندک اما متغیر در طول بازه دارد و به طور کلی آب دریا در طی 60سال در مصب های هراز و تالار پیشروی کرده و در مصب بابلرود پسروی داشته است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Estimation of coastline variation in the Caspian Delta basin using Digital Shoreline Analysis System (Deltas: haraz, babolrood, talar)

نویسندگان [English]

  • Siavash Shayan 1
  • Mojtaba Yamani 2
  • Ataolah abdolahi kakroodi 2
  • Hamid Amounia 1
چکیده [English]

Extended Abstract
Introduction
The position of the coastline depends on interactions between waves, tides, rivers, storms, geological structures and physical processes .Recognizing the spatial variations of the coastline, one can understand the dynamics of coastal zones and morphodynamic processes It is absolutely necessary to manage shore line changes.
The Caspian Sea has created a unique environment with special characteristics due to frequent fluctuations and periodic changes, such as in closed lake environments. Due to this change in the level of the water base, we see large changes in the coastline in the coastal areas of the Caspian Sea. The sea shows a decrease of about 3 meters in the 48-year period (1929-1977) and has experienced an increase of about 3 meters in a period of 18 years (1995-1997). Given the awareness of the changes in the Caspian Sea, we need a method that clearly shows these changes in time and place. The purpose of this research is to investigate the 60-year variation of coastal lines using remote sensing data in the Caspian region.
Methodology
The research method was descriptive-analytic based on remote sensing data and aerial photographs using the GIS. The aerial photographs of 1956 and Landsat satellite images were used in 1994, 1976, and 2017. These images and images were originally prepared in Envi5.3. ArcGIS 10.5 ArcGIS 10.5 transcoded transects and their statistical calculations. The statistical methods used in this study to determine the coastline variation in the DSAS plug-in are End-End Rate Method (EPR) and Linear Regression Rate (LRR).
Results and discussion
In this paper, maps and diagrams required for analysis have been extracted based on the drawing of coastlines and calculations in the DSAS plug-in. From this, one can assess and analyze how the 60-year change process was taking place in the study area.In the study area, by plotting the base line and transects 50 meters apart, the maximum, the lowest and the average changes during the time period are calculated. The map of variations in two methods shows the amount of variation along the coastline. In this study, the coastline coastal speed and coastline rate for the Haraz delta range is -0.15 m and for Babolrood range is +0.05 m and Talar range is +/16 + m.In these maps, the variation in estrus varies from one side to another. In the Bablrood Delta, the seaward section has advanced to the sea, and in the Haraz and Talar deltas, this is reversed. In the EPR method, as we can see, erosion occurred in the Haraz delta around the estuary of the river, and as much as the river estuary refers to both sides of the east and west, we see a replacement of sediment instead of erosion. In the Bablrood Delta, there is almost a picture of the Haraz Delta, but Talar River delta conditions are slightly similar to those of the Haraz, with variations in the Haraz Delta quite typical. In the LRR output map, the results are similar to those of the EPR method, with the exception that the erosion intensity in the Talar River is less than that of Talar. Because the LRR method uses all coastlines drawn for computation, the result of this map can be more accurate.
Conclusion
In this research, using transects method, the statistical characteristics of coastline changes during the 60-year period have been studied. According to the results of the maps, the general trend of erosion in the studied area is toward coastal erosion. Depending on the basis of the LRR method, the largest changes in the delta of the Babolrood River are observed at 5.9 m, while the adjacent delta of this quantity does not reach 2m. This difference indicates a remarkable sea in the Babolrood Delta, which can be considered a human factor especially in recent years, among the most important reasons. But comparing the results between the maximum and minimum changes, as shown in Table 3, shows a high degree of variation in these three delta. The result of the use of DSAS outbound maps is an important consideration and that in spatial analysis, the use of such single-dimensional Negri instrument will be transformed into a multi-dimensional view, and in this study we observed that during a coastline interval, 60-year-old change can be quite a photo.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Caspian Sea
  • Coastal line Changes
  • Delta Basin
  • DSAS
  • احمدی ،محمود؛ رامشت، محمد حسین؛ درفشی، خه بات، 1393، بررسی روند تغییرات خط ساحلی با استفاده از تکنیک های سنجش از دور و سیستم اطلاعات جغرافیایی؛ مطالعه موردی: ساحل شهرستان بندر دیر، جغرافیا و برنامه ریزی محیطی، سال بیست و پنج، شماره 3،صص 74-63
  • آزرم سا، سید علی؛ رزمخواه، فرهاد،1389، پیش بینی موقعیت و نحوه تغییرات خط ساحلی در خلیج پزم تا سال 2010، مجله فیزیک زمین و فضا، سال سی و شش، شماره 4، صص 98-89
  • جداری عیوضی، جمشید؛ یمانی، مجتبی؛ خوش رفتار، رضا،1384،تکامل ژئومورفولوژی دلتای رود سپیدرود در کواترنر، پژوهش های جغرافیایی شماره 53، صص 120-99
  • رزمی، مریم؛ محمدعسگری، حسین؛ علی دادالهی، سهراب؛ ناظم السادات، سید محمد جعفر؛ خزاعی، سید حسین،1396، بررسی تغییرات خط ساحلی شهرستان دیر با استفاده از داده های ماهواره لند ست ، سنجنده TM و oliسالهای 1991 و 2014، مجله علوم و فنون دریایی،دوره 16 ،شماره 4،صص 12-1
  • شریفی کیا ،محمد؛ شایان، سیاوش؛ ولی ،مایسا،1396، تعیین تغییرات دینامیک خط ساحل بخش شرقی دریا خزر به کمک داده های چند زمانه/چند سنجنده ای، مجله برنامه ریزی و آمایش فضا، دوره بیست و یکم، شماره 4،صص139-122
  • عبدالهی کاکرودی، عطا اله،1392، نوسانات دریای خزر و تاثیر آن بر سواحل جنوب شرقی آن، پژوهشهای ژئومورفولوژی کمی، سال دوم، شماره3.صص44-33
  • لرستانی ، قاسم؛ اسماعیلی، رضا؛ اعتمادی ،فاطمه،1394،بررسی میزان تغییرات خط ساحلی دریای خزر در مصب رودخانه ها، مطالعه موردی : مصب رودخانه های هراز، بابل رود و تالار، مجله آمایش جغرافیایی فضا، سال پنجم، شماره مسلسل 18،صص136-123
  • لرستانی ،قاسم،1394،پیش بینی مقدار تغییرات سالانه خط ساحلی دریای خزر (محدوده دلتای رودخانه گرگان رود)،پژوهش های جغرافیای طبیعی، سال چهل و هفت،شماره2،صص254-241
  • یمانی، مجتبی؛ مقیمی، ابراهیم؛ معتمد، احمد؛ جعفر بیگلو، منصور؛ لرستانی، قاسم، 1392، بررسی تغییرات سریع خط ساحلی قاعده دلتای سفید رود به روش تحلیل نیمرخ های متساوی البعد، پژوهش های جغرافیای طبیعی، سال چهل و پنج، شماره 2 ، صص 20-1
    • Beetham, E. P., & Kench, P. S. (2014). Wave energy gradients and shoreline change on Vabbinfaru platform, Maldives. Geomorphology, 209, 98–110.
    • Brooks, S. M., Spencer, T., & Boreham, S. (2012). Deriving mechanisms and thresholds for cliff retreat in soft-rock cliffs under changing climates: Rapidly retreating cliffs of the Suffolk coast, UK. Geomorphology, 153–154, 48–60.
    • Carrasco, A. R., Ferreira, Ó., Matias, A., & Freire, P. (2012). Natural and human-induced coastal dynamics at a back-barrier beach. Geomorphology, 159–160(Complete), 30–36.
    • Del Río, L., & Gracia, F. J. (2009). Erosion risk assessment of active coastal cliffs in temperate environments. Geomorphology, 112(1–2), 82–95.
    • Del Río, L., Gracia, F. J., & Benavente, J. (2013). Shoreline change patterns in sandy coasts. A case study in SW Spain. Geomorphology, 196, 252–266.
    • Draut, A. E., Logan, J. B., & Mastin, M. C. (2011). Channel evolution on the dammed Elwha River, Washington, USA. Geomorphology, 127(1–2), 71–87.
    • González-Villanueva, R., Costas, S., Pérez-Arlucea, M., Jerez, S., & Trigo, R. M. (2013). Impact of atmospheric circulation patterns on coastal dune dynamics, NW Spain. Geomorphology, 185, 96–109.
    • Hackney, C., Darby, S. E., & Leyland, J. (2013). Modelling the response of soft cliffs to climate change: A statistical, process-response model using accumulated excess energy. Geomorphology, 187, 108–121.
    • Hapke, C. J., Kratzmann, M. G., & Himmelstoss, E. A. (2013). Geomorphic and human influence on large-scale coastal change. Geomorphology, 199, 160–170.
    • Himmelstoss, E. . (2009). DSAS 4.0 Installation Instructions and User Guide. U.S. Geological Survey Open-File Report 2008-1278 (Vol. 3). Retrieved from
    • Houser, C., & Mathew, S. (2011). Alongshore variation in foredune height in response to transport potential and sediment supply: South Padre Island, Texas. Geomorphology, 125(1), 62–72.
    • Houser, C., Hapke, C., & Hamilton, S. (2008). Controls on coastal dune morphology, shoreline erosion and barrier island response to extreme storms. Geomorphology, 100(3–4), 223–240.
    • Jabaloy-Sánchez, A., Lobo, F. J., Azor, A., Martín-Rosales, W., Pérez-Peña, J. V., Bárcenas, P., … Vázquez-Vílchez, M. (2014). Six thousand years of coastline evolution in the Guadalfeo deltaic system (southern Iberian Peninsula). Geomorphology, 206, 374–391.
    • Katz, O., & Mushkin, A. (2013). Characteristics of sea-cliff erosion induced by a strong winter storm in the eastern Mediterranean. Quaternary Research (United States), 80(1), 20–32.
    • Leyland, J., & Darby, S. E. (2008). An empirical-conceptual gully evolution model for channelled sea cliffs. Geomorphology, 102(3–4), 419–434.
    • Montreuil, A. L., & Bullard, J. E. (2012). A 150-year record of coastline dynamics within a sediment cell: Eastern England. Geomorphology, 179, 168–185.
    • Oyedotun, T. D. T. (2014). Shoreline Geometry: DSAS as a Tool for Historical Trend Analysis. Geomorphological Techniques (Online Edition), 2(JANUARY 2014), 1–12.
    • Razmi, M., Mohammad Asgari, H., Dadollahi Sohrab, A., Nazemosadat, S. M. J., & Khazaei, S. H. (2017). Evaluation of the optimum index and MNDWI in examining coastline changes in the northern Persian Gulf (Case study: Dayyer). Journal of RS and GIS for Natural Resources, 8(1), 52–65.
    • Restrepo A, J. D. (2012). Assessing the effect of sea-level change and human activities on a major delta on the Pacific coast of northern South America: The Patía River. Geomorphology, 151–152, 207–223
    • Thébaudeau, B., Trenhaile, A. S., & Edwards, R. J. (2013). Modelling the development of rocky shoreline profiles along the northern coast of Ireland. Geomorphology, 203, 66–78.
    • Young, A. P., Flick, R. E., O’Reilly, W. C., Chadwick, D. B., Crampton, W. C., & Helly, J. J. (2014). Estimating cliff retreat in southern California considering sea level rise using a sand balance approach. Marine Geology, 348, 15–26.