پایش روند تغییرات تپه های ماسه‌ای با رویکرد سنجش از دور (مطالعه موردی: دشت سیستان)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی پست داک گروه سنجش از دور، دانشکده جغرافیا، دانشگاه تهران.

2 دانش آموخته دکتری‌تخصصی، گروه جغرافیای‌طبیعی، دانشکده جغرافیا، دانشگاه سیستان وبلوچستان.

3 کارشناسی ارشد اقلیم شناسی دانشگاه سیستان و بلوچستان.

4 استادیار دانشکده علوم انسانی و اجتماعی،دانشکده جغرافیا، دانشگاه یزد.

5 استادیار گروه جغرافیا و برنامه ریزی محیطی، دانشکده جغرافیا، دانشگاه سیستان و بلوچستان.

10.22034/gmpj.2020.122228

چکیده

دشت سیستان از جمله مناطق خشک ایران می‌باشد که دارای بارندگی بسیار کم و پوشش گیاهی ضعیفی می‌باشد. وزش بادهای شدید بر سطح این اراضی لخت باعث تشدید فرسایش خاک شده و خسارت جبران ناپذیری به راه‌های مواصلاتی، اراضی کشاورزی و روستاهای مجاور وارد کرده است. در این پژوهش با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای لندست با قدرت تفکیک 30 متر از سال 1995 تا 2018 به بررسی روند تغییرات تپه‌های ماسه‌ای در منطقة دشت سیستان پرداخته شده است. بر اساس نتایج حاصله از این  مطالعه، وسعت تپه‌های ماسه‌ای در ماه آگوست از 23/8  درصد در سال 1995 به 11 درصد در سال 2018، و در ماه جولای از 55/7 درصد به 10 درصد از سطح کل حوضة مورد مطالعه افزایش یافته است که تقریباٌ روند افزایشی چشمگیری را نشان می‌دهد. همچنین تغییرات مساحت دریاچه هامون از سال 1995 تا 2018 نشان می‌دهد که وسعت آب دریاچه به شدت کاهش یافته است و گویای این موضوع است که گسترش تپه‌های ماسه‌ای در سال‌های مختلف ارتباط مستقیمی با تغییرات سطح دریاچه در زمانهای مختلف دارد. همچنین مطالعات میدانی حاکی از آن است که در طی خشکسالی‌های مکرر منطقه سیستان، حرکت تپه‌های ماسه‌ای به حدی زیاد بوده که باعث مدفون شدن تعداد زیادی از خانه‌های روستایی و از بین رفتن اراضی کشاورزی شده است که این امر خود مهاجرت ساکنان بومی منطقه در سالهای اخیر را به دنبال داشته است. این مسئله همچنین باعث بیکاری بخش زیادی از کشاورزان منطقه گردیده و خسارات شدیدی به تأسیسات و کانال های آبرسانی رسانده است، به طوری که جبران آن، مستلزم هزینه و زمان زیادی می‌باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigating changes in sand dunes with remote sensing approach (Case study: Sistan plain)

نویسندگان [English]

  • Fatemeh Firoozi 1
  • Noorallah Nikpour 2
  • Zeinab Rakhshani 3
  • Hamidreza Ghaffariyan Malmiri 4
  • Peyman Mahmoudi 5
1 university of Tehran
2 university of sistan va baluchestan
3 university of sistan va baluchestan
4 yazd university
5 university of sistan va baluchestan
چکیده [English]

Introduction:
Animated sand dunes are a major threat to wind erosion, causing severe damage to transportation networks, agricultural products, water resources and residential areas ) Ahmadi, 2006). Sand hills are also one of the most important facets of wind erosion. Sometimes the speed and direction of the winds in the area can help a lot to understand the morphometric properties of sand dunes (Pourmand et al., 2015). The use of remote sensing over the past few decades as a tool to study the characteristics of sand dunes and study its changes over time has made it possible to extract former climatic diets and monitor marginal areas that are prone to desertification (Otterman, 1981; Tucker et al., 1994). Image processing is one of the techniques used in data analysis and interpretation of satellite data to study natural hazards such as sand dunes. In general, monitoring the changes and spatial-temporal progress of sand dunes as one of the most important environmental hazards in arid regions of the world is essential. Therefore, Sistan plain in eastern Iran in recent decades due to environmental and human factors, influx The flow of sand and the advance of the sand dunes in it have stopped human activities in most parts of it and have caused irreparable damage. Studying this environmental risk in this area will not be without merit to reduce its destructive effects and sustainable management in the area.

Materials and methods:
This study uses the time series of Landsat satellite data to monitor the trend of changes in the sand dunes of Sistan plain and its effects on people's social life. To do this, Landsat 5 and 7 satellite images (July and August images between 1995 and 2018) were used. After obtaining the required data from USGS site and forming a database, the steps of correction and analysis were applied to them with the help of GIS and ENVI software, and then four Landsat image tiles were mosaiced together to completely cover the study area. . In this study, a field visit was made to identify the location of hills and other sand forms and during the maximum likelihood classification in Envi.5.3 software environment, the affected areas of hills and other sand forms were identified and The changes in this phenomenon were compared between 1995 and 2018.

Results and discussion:
Several factors affect the movement of quicksand in the Sistan plain. One of the most important is the 120-day winds in the dry seasons, which burn at 110 to 170 kilometers per hour. The results of the Golbad drawing for July are shown in Figure 3. July, like June, which is affected by the 120-day winds of Sistan, offers a similar pattern both in terms of direction and speed of wind. This month's wind direction is northwest to southeast. Satellite images were taken over six periods to study how sand dunes developed and spread in the region in July and August. Between 1995 and 2000, with the drying up of Hamoon Wetland, the spread of sand dunes on the shores of the lake is clearly visible. Although Lake Hamoon has been flooded in 2015, the spread of sand dunes affected by the lake's dryness in the past is still visible, due to strong winds and the loss of vegetation during the pre-basin period. It's time. In 2010 images, the lake's flooding during this period had a positive effect on stabilizing and reducing the surface of the sand dunes. However, in the following years, with the decrease of the lake's water level, the amount of sand dunes in Sistan plain has increased again, which can be clearly traced from the prepared images.

Conclusion:
Analysis of meteorological data on wind direction and speed in this area showed that the prevailing winds determine the movement of sand dunes, 120-day winds, and there is a direct relationship between wind speed and the rate of movement and progress of sand dunes. Landscape sandstone expansion plans from the Landsat Measures Processing for July and August, the most turbulent months in terms of winds, were developed in 1995 and 2018 to monitor changes in the region's sand dunes. Which clearly depicts the dynamics of sand dunes in different years. According to the results of a study of Landsat satellite remote sensing data, the area of sand dunes in August increased from 8.23 percent in 1995 to 11 percent, and in July 2018 from 7.55 percent to 10 percent of the range Cover the study. Which indicates an almost dramatic increase in sand dunes. Also, the drastic changes in the area of Lake Hamoon from 1995 to 2018 can be clearly seen in the prepared maps, and it is said that the expansion of sand dunes in different years is directly related to changes in lake level at different times.
Field studies show that during the frequent droughts in the Sistan region, the movement of sand dunes has been so high that it has buried a large number of rural houses and destroyed agricultural lands. This has led to the unemployment of a large number of farmers in the region and has caused severe damage to water supply facilities and canals, so that its compensation requires a lot of time and money. Many people in the area have migrated to escape the situation, and many have resorted to false jobs to earn a living, including fuel smuggling, smuggling and tourism.
Comparing the results of this study with the study of writing (2007) that examined the damages caused by the relocation of sand dunes in eastern Zabul, shows almost the same results, with the difference that this study generally considers the Sistan plain. Data and a complete study of the trend of changes in sand dunes in Sistan plain show, but the study study in 2007 was only focused on sand dunes in the east of Zabol.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Sand hills
  • Sistan plain
  • time series
  • Landstat
  • ·        اصغری لفمجانی، صادق، نادریان فر، مهدی، 1394، تحلیل فضایی اثرات ماسه های روان در روستاهای شهرستان هیرمند، مجله آمایش جغرافیایی فضا، سال پنجم، شماره 18، صص 17 تا 29.
  • امیدوار، کمال، 1390، مخاطرات طبیعی، چاپ اول، انتشارات دانشگاه یزد، یزد.
  • ایمانی، رسول، عبدالهی، مهدی، ولی، عباسعلی، آلبوعلی، علی، 1392، بررسی تغییرات مورفومتری تپه ماسه­ای با استفاده از روش سنجش از دور (مطالعه موردی: جنوب شرقی عشق آباد)، پژوهش­های ژئومورفولوژی کمی، سال دوم، شماره 3، صص 140-129.
  • آحراری رودی، محی الدین، 1396، بررسی نحوه تشکیل و گسترش تپه­های ماسه­ای و تأثیر آن بر مورفولوژی محیط ساحلی دریای عمان، مجله پژوهش­های ژئومورفولوژی کمی، سال ششم، شماره3، صص 175-163.
  • پورمند، سکینه، غلامعلی زاده آهنگر، احمد، دهواری، عبدالحمید، 1394، بررسی توان جابجایی ماسه توسط باد در دشت شیله سیستان، نشریه آب و خاک (علوم و صنایع کشاورزی)، جلد 29، شماره 1، صص 139 تا 150.
  • پیری، حلیمه، انصاری، حسین، 1392، بررسی خشکسالی دشت سیستان و تأثیر آن بر تالاب بین المللی هامون، فصلنامه علمی پژوهشی تالاب، سال چهارم، شماره 15، صص 63 تا 74.
  • حیدری­نسب، مهدی، کرم، امیر، نگارش،حسین، پهلوانروی، احمد،1397،تحلیل مخاطرات ناشی از جابه­جایی تپه­های ماسه­ای در دشت سیستان، مجله مخاطرات جغرافیایی مناطق خشک، دوره‌ی 9، شماره 34، صص 59 تا 75.
  • خسروی، محمود، 1384، طرح پژوهشی اثرات اکولوژیکی و زیست محیطی بادهای 120 روزه سیستان اداره کل حفاظت محیط زیست استان سیستان و بلوچستان، پژوهشکده علوم زمین و جغرافیای دانشگاه سیستان و بلوچستان، سازمان حفاظت محیط زیست استان سیستان و بلوچستان.
  • رامشت، محمدحسین، سیف، عبدالله، محمودی، شبنم، 1392، بررسی میزان گسترش تپه­های ماسه­ای شرق جاسک در بازه­ی زمانی (1383-1369) با استفاده از GIS و RS، مجله جغرافیا و توسعه، شماره 1، صص 121 تا 136.
  • رفاهی، حسینقلی، 1383، فرسایش بادی و کنترل آن، چاپ سوم، انتشارات دانشگاه تهران، تهران.
  • شریفی پیچون، محمد، غفاریان، حمیدرضا، میری، زینب، 1399، بررسی تغییرات ارتفاعی ریگ زرین با استفاده از سری­های زمانی تصاویر ماهواره­ای (طی دوره 2017-1977)، مجله پژوهش های ژئومورفولوژی کمّی، سال هشتم، شماره 4 ، صص 206 – 192.
  • طهماسبی، علیرضا، سامانی، جمال محمدولی، 1387، منابع آب دشت سیستان، مطالعات زیر بنایی-مطالعات حقوقی.
  • عباس نژاد، احمد، ذهاب نوری، سمیه، 1391، شناسایی اشکال فرسایش بادی دشت رفسنجان، مجله پژوهش های ژئومورفولوژی کمی، شماره 2 ، صص. 127 – 144.
  • علوی پناه، سید کاظم،1387، سنجش از دور حرارتی، انتشارات دانشگاه تهران، چاپ دوم.
  • فاطمی، سیدباقر، رضایی، یوسف، 1391، مبانی نظری سنجش از دور، انتشارات آزاده.
  • فیروزی, فاطمه، نیکپور، نورالله، رخشانی، زینب، ۱۳۹۸، بررسی پیشرفت تپه های ماسه ای در دشت سیستان و تاثیر آن بر زندگی مردم، کنفرانس بین المللی گرد و غبار در جنوب غرب آسیا، زابل، دانشگاه زابل، https://www.civilica.com/Paper-DUSTSTORM01-DUSTSTORM01_001.html
  • گلی، طاهر، کاویان، حسام، کدخدایی ایلخچی، رحیم، نوری مخوری، احد، 1398، تعیین پارامترهای رسوب شناسی و ژئومورفولوژیکی رسوبات تپه­های ماسه­ای قوم تپه، شمال غرب تبریز (صوفیان)، مجله هیدروژئومورفولوژی، شماره 19، سال 5، صص  36-19.
  • ملکوتی، محمد جعفر، 1353، بررسی چگونگی حرکت تپه های شنی در استان سیستان و بلوچستان با استفاده از عکس های هوایی. پایان نامه کارشناسی ارشد. دانشگاه تهران.
  • نظری سامانی، علی اکبر، عباسی، حمیدرضا، احمدی، حسن، راهداری، محمدرضا، 1396، مدل سازی کمی ارتفاع و فاصله بین تپه­های ماسه­ای با استفاده از مطالعات ژئومرفومتریک در بیابانهای داخلی ایران، تحقیقات مرتع و بیابان ایران، دوره 24 ، شماره پیاپی 66 ، صص. 223 - 210
  • نگارش، حسین، لطیفی، لیلا، 1387، تحلیل ژئومورفولوژیکی روند پیشروی تپه­های ماسه­ای شرف دشت سیستان در خشکسالی های اخیر، جغرافیا و توسعه، شماره 12، صص 33 تا 60
  • نگارش، حسین، لطیفی، لیلا، 1388، بررسی خسارت های ناشی از جا به جایی تپه های ماسه‌ای در شرق زابل با استفاده از تصاویر ماهواره ای،مجله پژوهش های جغرافیای طبیعی، دوره‌ی 41، شماره 67، صص 73 تا 87.
  • نوری،  غلامرضا، 1386، تالاب هامون امید سیستان، طرح پژوهشی سازمان حفاظت محیط زیست استان سیستان وبلوچستان.
    • Ahmadi, H., 2006. The desert - wind erosion. 2nd edition. Tehran University Press. Tehran.300p. (Persion)
    • Ahmady-Birgani, H., McQueen K.G., Moeinaddini, M., and Naseri, H., 2017. Sand Dune Encroachment and Desertification Processes of the Rigboland Sand Sea, Central Iran, Scientific Reports ,7: 1-9  DOI:10.1038/s41598-017-01796-z
    • Balduzzi, I., Bozzano, A., Corradi, N., Mariotti, L.M., and Vagge , I., 2006. The evolution of the dune fields of Platmona-Marritza (northern Sardinia): Application of remote-sensing methods, Chem. Ecol. 22(1): 371-381.
    • Belaid, M.A., 2010. Remote Sensing of Desert Cities in Developing Countries. In: Tarek  R  and Carsten, Remote Sensing of Urban and Suburban Areas. 10 (2): 245-265.
    • Del Valle, H.F., Rostagno, C.M., Coronato, F.R., Bouza, P.J., and Blanco, P.D., 2008. Sand dune activity in north-eastern Patagonia, Arid Environ. 72: 411-422.
    • Fadhil, A. M., 2013. Sand dunes monitoring using remote sensing and GIS techniques for some sites in Iraq, Conference Paper in Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering. 1-10. DOI: 10.1117/12.2019735.
    • Firoozi, F., Mahmoudi, P., Amir Jahanshahi, S. M., Tavousi, T., Liu, Y., Liang, Z., 2020. Modeling changes trend of time series of land surface temperature (LST) using satellite remote sensing productions (case study: Sistanplain in east of Iran), Arabian Journal of Geosciences, doi.org/10.1007/s12517-020-05314
    • Kumar.B., Pradeep Babu.k., Rajasekhar.M., Ramachandra.M., Reddy, P., 2018. Assessment of Land Degradation and Desertification due to Migration of Sand Dunes – A case study in Bommanahal Mandal, Anantapur District, Andhra Pradesh, India using Remotesensing and GIS Techniques, International Journal of Research in Advent Technology,6(6):2321-9637.
    • Lancaster, N., 1988. Development of Linear Dunes in the Southwestern Kalahari, Southern Africa. Journal of Arid Environments. 14(2): 233-244.
    • Levin, N., 2011. Climate-driven changes in tropical cyclone intensity shape dune activity on Earth's largest sand island. Geomorphology. 125: 239-252.
    • Otterman, J., and Tucker, C.J., 1981. Plane with protrusions as an atmospheric boundary, Journal Geophys. Res. 86 (7): 6627-6630.
    • Paisley, E.C.I., Lancaster, N., Gaddis, L.R., and Greeley, R., 1991. Discrimination of Active and Inactive Sand from Remote Sensing: Kelso Dunes, Mojave Desert-California. Remote Sensing of Environment. 37: 153-166. http://dx.doi.org/10.1016/0034-4257(91)90078-K
    • Thomas, D.S.G., and Leason, H.C., 2005. Dunefield activity response to climate variability in the SW Kalahari, Geomorphology. 64: 117-132.
    • Van Beek, E., and Meijer, K., 2006. Integrated water resources management for the Sistan closed inland delta, Iran. Delft, Netherlands: Delft hydraulics. www.wldelft.nl/cons/area/rbm/wrpl/pdf/main_report _sistan _irwm.pdf.100.
    • Varma, S., Shah, V., Banerjee, B., and Buddhiraju, K.M., 2014. Change Detection of Desert Sand Dunes: A Remote Sensing Approach. Advances in Remote Sensing, 3(2):10-22. http://dx.doi.org/10.4236/ars. 2014.31002.
    • Youssef Ahmed, M., 2013. Mapping of Sand Dunes/Sheets/Accumulations Using Remote Sensing and their Potential Hazards in the New Projects West of El-Kawamel Area, Sohag, Egypt, Journal of King AbdulazizUniversity.5(5):24-36.