مطالعات جغرافیایی مناطق خشک

مطالعات جغرافیایی مناطق خشک

پتانسیل‌سنجی سبخاهای تالاب هورالعظیم در ایجاد طوفان گرد و غبار با استفاده از مدل WASPAS

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه سنجش از دور و GIS، دانشکده علوم زمین، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران
2 گروه سنجش از دو ر و GIS، دانشکده علوم زمین، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران
چکیده
هدف: یکی از اقدامات لازم برای کنترل اثرات مخرب طوفان گرد و غبارها بر محیط‌زیست و سلامت انسان‌ها، شناسایی کانون‌های آن‌ها و انجام مطالعات تخصصی روی آن‌ها است. از آنجایی که خشک شدن تالاب‌ هورالعظیم و تبدیل آن به سبخا باعث ایجاد زمین‌هایی حساس به فرسایش و کانون‌های طوفان گرد و غبار شده است؛ لذا هدف این مطالعه پتانسیل‌سنجی سبخاهای هورالعظیم در ایجاد طوفان گرد و غبار است.
روش و داده: برای این منظور مطالعات میدانی، آزمایشگاهی و مدل‌ تصمیم‌گیری چندمعیاره WASPAS استفاده شده است. پارامترهای استفاده‌شده در این مطالعه، خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک‌های منطقه مورد مطالعه که شامل شوری، رطوبت، اسیدیته، وزن مخصوص ظاهری، نسبت جذب سدیمی و میزان رس، سیلت، شن و هم‌چنین نقشه‌های پوشش گیاهی و دمای سطح زمین بوده است. جهت تعیین وزن‌ این معیارها از روش وزندهی آنتروپی شانون استفاده گردید و اولویت‌بندی گزینه‌ها با مدل WASPAS انجام شد و نقشه نهایی 5 کلاسه پتانسیل‌سنجی تولید طوفان گرد و غبار تهیه شد.
یافته‌ها: نتایج نشان داد که 84/18 درصد از مساحت منطقه مورد مطالعه در محدوده خطرپذیری بسیار بالای تولید طوفان گرد و غبار، 50/30 درصد در محدوده خطرپذیری متوسط و 85/14 درصد از مساحت منطقه در محدوده خطرپذیری پایین قرار دارد. بخش‌های جنوبی منطقه در کلاس خطرپذیری بسیار بالا و بالا، بخش‌های میانی منطقه در خطرپذیری متوسط و قسمت‌های شمالی و بخش‌هایی از غرب منطقه در خطرپذیری کم و بسیار کم قرار دارند.
نتیجه‌گیری: نتایج نشان داد که یافته‌های مطالعه حاضر با نقشه‌های منشأ تولید طوفان‌های گرد و غبار استان خوزستان که بخش‌های خشک شده تالاب هورالعظیم و نواحی پیرامون آن را شامل می‌شود، مطابقت دارد. نتایج نشان داد که منطقه مورد مطالعه یکی از مناطق مهم تولید طوفان گرد و غبار در کشور است و نیاز به اقدامات مدیریتی برای کنترل و یا کاهش تولید آن است.
نوآوری، کاربرد نتایج: در این پژوهش برای پتانسیل‌سنجی سبخاهای موجود در تالاب هورالعظیم در تولید طوفان گرد و غبار، تلفیقی از مطالعات میدانی، آزمایشگاهی و مدل تصمیم‌گیری چند معیاره WASPAS استفاده شد که برای اولین بار در مطالعه حاضر با استفاده از معیارهای فیزیکی شیمیایی خاک‌های منطقه انجام شده است.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Assessing the Potential of the sabkhas of the Hor al-Azim wetland in generating fine dust using the WASPAS model

نویسندگان English

Kosar Abyat 1
Sajad Zareie 2
1 Remote Sensing and GIS department, Earth Sciences faculty, ,Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran
2 Department of Remote Sensing and GIS, Earth Sciences faculty, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran
چکیده English

Aim: One of the most significant measures to reduce the destructive impact of fine dust on the environment and human health is dust source detection and conducting specialized studies on them. This study aims to assess the potential of the Hur al-Azim sabkhas in generating dust.
Material & Method: A combination of field, laboratory analyses, and the WASPAS multi-criteria decision-making model was applied. The parameters used include salinity, moisture, PH, specific gravity, sodium absorption ratio, and the amount of clay, silt, and sand, as well as vegetation maps and land surface temperature. The Shannon entropy weighting method was used, and the options were prioritized using the WASPAS model. The final 5-class map of the potential for fine dust production was then prepared based on this model.
Finding: The findings illustrated that 18.84 percent of ​​the area is in the very high-risk category, 30.50 percent is in the medium-risk category, and 14.85 percent is in the low-risk category. The southern parts of the region are classified as very high and high risk, the central parts as medium risk, and the northern parts of the western region as low and very low risk.
Conclusion: The results align with the maps of dust origin and sources in Khuzestan province, which include the dried parts of the Hor-e-Azim wetland and its surrounding areas. It can be said that the study area is one of the most significant sources of dust production in the country.
Innovation: A combination of field and laboratory studies and the use of the WASPAS multi-criteria decision-making model was employed to assess the potential of the existing sabkhas in the Hor al-Azim wetland in producing dust, for the first time in this study using physicochemical properties of the region's soils.

کلیدواژه‌ها English

Multi-criteria decision making
WASPAS
dust
Hor al-Azim wetland

Extended Abstract

1. Introduction

Dust storms are one of the most significant sources of atmospheric pollution, occurring in arid and desert regions. Iran is constantly under the influence of dust storms due to its proximity to a large part of the desert areas. Dust storms have a negative impact on climate, weather patterns, the air quality of ecosystems, and human health. One of the most essential measures to control and reduce the destructive impact of dust storms on the environment and human health is dust source detection and conducting specialized studies on them. Since the drying of the Hor al-Azim wetland and its transformation into a sabkha has created lands susceptible to erosion and dust centers, this study aims to identify places with high potential for dust storms in the Hor al-Azim wetland, as well as potential assessment of the existing sabkhas in this wetland in the production of dust storm with a combination of field, laboratory studies and the use of multi-criteria decision-making model WASPAS.

2. Materials and Methods

In this research, to identify dust storm source areas, the initial areas that have soil erosion potential are determined. The determining factors of soil erosion in this study are the physical and chemical properties of the soils of the study area, including salinity, PH, bulk density, sodium absorption ratio, and amount of clay, silt, and sand, as well as vegetation and land surface maps. After determining the effective criteria, soil property maps were prepared using the ordinary kriging method, and vegetation and land surface temperature maps were prepared using NDVI and LST indices, respectively. In the WASPAS model, in order to prioritize the options, it is necessary to weigh the criteria. For this purpose, the weight of these criteria was calculated by the Shannon entropy weighting method, and finally, the options were prioritized with the WASPAS model, and the final 5-class map of dust storm generation potential was prepared based on the output of this model.

3. Results and Discussion

The results of this study indicate that the salinity level in most of the study area is in the very high salinity class, and there also is a sodium problem. The moisture map of the region illustrates low moisture in the southern and southeastern parts. The average bulk density was low, which indicates the fine-grained nature of the soils in the study area, with the lowest value in the southern parts. Also, in the soils of the study area, the amount of silt is higher than the percentage of clay and sand particles. These factors reduce the strength and stability of the soil against wind erosion and erosion and ultimately lead to the formation of dust storm centers. The zonation map of the potential of sabkhas to generate dust storms using the WASPAS model reveals that 18.84% of the study area falls into the very high-risk range, 30.50% into the medium-risk range, and 14.85% into the low-risk range. The southern parts of the region are in the very high and high-risk classes, the middle parts of the region are in the medium-risk class, and the northern parts and parts of the west of the region are in the low and very low-risk classes.

4. Conclusions

The zonation map of the potential of sabkhas to generate dust storms using the WASPAS model illustrated that the southern parts of the region are in the very high and high-risk classes. Comparing this map with the maps of moisture, bulk density, and vegetation, which have a negative impact, meaning that their low levels increase the risk of dust storm formation. This comparison shows that these parts have the lowest amount of moisture, bulk density, and also the low amount of vegetation cover. Also, this map shows that the middle sections of the region are in the medium-risk class, and the northern parts and parts of the west of the region are in the low and very low-risk classes. A comparison of the findings from this study revealed that the results align with the maps of dust origin and sources in Khuzestan province, which include the dried parts of the Hor al-Azim wetland and its surrounding areas. Additionally, based on the obtained results, it can be said that the study area is one of the most significant sources of dust production in the country and, hence, requires management interventions to control or reduce its production.

5. Acknowledgment & Funding

The authors are grateful to US Geological Survey for providing the required data. The manuscript did not receive a grant from any organization.

6. Conflict of Interest

Ethical principles have been fully followed in manuscript preparation. The authors declare no conflict of interest.

احمدی، توفیق، ملک پور، بهروز، کاظمی مازندرانی، سوده. (1390). بررسی قرق بر خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک در کهنه لاشک کجور مازندران. مجله اکولوژی گیاهی. ص 100-89 .
اژدری، علی، حیدریان، پیمان، جودکی، محمد، درویشی خاتونی، جواد، شهبازی، رضا. (1394). شناسایی کانونهای گرد و غبار در استان خوزستان. سازمان زمین‌شناسی و اکتشافات معدنی کشور، 72 ص.
بیت لفته، رضا، لندی، احمد، حجتی، سعبد، صیاد، غلامعباس. (1394). نرخ ترسیب کانی شناسی و الگوی توزیع اندازه ذرات گرد و غبار در اطراف تالاب هورالعظیم در استان خوزستان. نشریه آب و خاک، (3)29، 695-707.
پیشنماز احمدی، مجید، رضایی مقدم، محمد حسین، فیضی‌زاده، بخیار. (1396). بررسی شاخص‌ها و تهیه نقشه شوری خاک با استفاده از داده‌های سنجش از دور (مطالعه موردی: دلتای آجی چای). سنجش از دور و سامانه اطلاعات جغرافیایی در منابع طبیعی، (1)8، 85-96.
جعفری حقیقی، مجتبی (1382). روش‌های تجزیه خاک: نمونه‌برداری و تجزیه‌های مهم فیزیکی و شیمیایی با تأکید بر اصول تئوری و کاربردی، 231ص.
حجازی زاده، زهرا، خسروی، آراس، حسینی، اسعد، رحیمی، علیرضا،کربلایی، علیرضا. (1400). پتانسیل‌سنجی مناطق کویری، بیابانی و سواحل مکران به منظور کسب انرژی از خورشید با استفاده از منطق فازی و مدل تحلیل سلسله مراتبی. نشریه تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، (63)21، 1_18.
حسینی‌خواه، حسین و ضرابی، اصغر. (1398). نقش مدل ترکیبی تصمیم‌گیری WASPAS در شناسایی پهنه‌های لرزه خیز پژوهش موردی: مراکز جمعیتی شهرستان بهمئی در استان کهگیلیویه و بویراحمد. تحلیل فضایی مخاطرات محیطی، (2)6، 147 تا 164.
حیدریان، پیمان، اژدری، علی، جودکی، محمد، درویشی‌خاتونی، جواد، شهبازی، رضا. (1396). شناسایی منشأهای داخلی طوفان‌های گـردوغـبار با استـفاده از سنجش از دور، GIS و زمین‌شناسی (مطالعه موردی استان خوزستان). مجله علوم زمین، (105) 27، 33-46.
خوارزمی، رسول، عباسی، حمیدرضا، مرادی ثانی، سارا، خاکساریان، فرهاد. (1402). کانون‌های فعال گردوغبار با روش‌های میدانی و دورسنجی به‌منظور تعیین سرعت آستانه فرسایش بادی (مطالعه موردی: شرق استان کرمان). حمایت و حفاظت جنگل‌ها و مراتع ایران، (1)21، 55-75.
درگاهیان، فاطمه، تیموری،سارا، لطفی اصل نصب، سکینه، رضوی‌زاده، سمانه. (1398). بررسی تغییر کاربری زمین در هور منصوریه و ارتباط آن با رخدادهای خشکسالی و گردوغبار در کلان‌شهر اهواز. پژوهش‌های آبخیزداری، (4)32، 94-104.
درمانی، معصومه، آراء، هایده، راشکی، علیرضا، مافی، آبرادات. (1399). منشأیابی و بررسی خصوصیات فیزیکی و شیمیایی ذرات گردوغبار در شهرستان سرخس. جغرافیا و مخاطرات محیطی، 35، ص 21-37.
رایگانی، بهزاد، براتی قهفرخی، سوسن، خوش نوا، احمد. (1398). شناسایی کانون‌های تولید گرد و غبار به کمک داده‌های دورسنجی:  یک رویکرد جامع. مرتع و آبخیزداری، (1)72، 83-105.
رضایی مقدم، محمدحسین، حجازی، اسداله، ولیزاده، خلیل، رحیم پور، توحید (1399). تحلیل سیل‌خیزی زیرحوضه‌ها بر پایه‌ی مدل WASPAS  مطالعه‌ی موردی: حوضه‌ی آبریز الندچای. شمال‌غرب ایران، هیدروژئومورفولوژی، (24)6،  83-106.
سامانی، بابک، زارعی، سجاد، قنبری عدیوی، عاطفه. (1401). تحلیل الگوی دمای سطحی گنبدهای نمکی گچ و سیاه طاق با استفاده از روش‌های دورسنجی منطقة زاگرس. علوم زمین، (1)32، 137-148.
شایسته، کامران، غریبی، شیوا، صفی‌خانی، مهدی، عربی، عادل. (1399). شناسایی کانون های دارای پتانسیل تولید گرد و غبار با منطق فازی در محدوده استان همدان. پژوهش‌های فرسایش محیطی، (38)2، 59-74.
صادقی خو، رضا، عباسپور، رحیم. (1397). ارزیابی عملکرد مدل‌های درون‌یابی در پهنه‌بندی فلزات سنگین خاک (مطالعة موردی: شهرستان هریس). محیط شناسی‌،(1)44،‌ 17-32.
عبیات، احمد، اژدری، علی، جودکی، محمد، درویشی‌خاتونی، جواد. (1396). بررسی و تفکیک محیط‌های رسوبی کواترنری در دشت خوزستان. زمینشناسی کاربردی پیشرفته، 25، 49-64.
علوی پناه، کاظم، متین فر، حمیدرضا، عبدالعظیمی، هادی. (1393). سنجش از دور شوری خاک، تألیف مترنیچ، گریسیلا، زینک، جی آلفرد. انتشارات دانشگاه تهران، ص568.
کابلی‌زاده، مصطفی، زارعی، سجاد، عباسی، محمد. (1401). تحلیل الگوی توزیع مکانی کیفیت آب‌های زیرزمینی و تغییرات مکانی هدایت الکتریکی در استان همدان. زمین‌شناسی کاربردی پیشرفته، (4) 12. 747-767.
میریان، آیلین، پهلوانروی، احمد، خلیل مقدم، بیژن. (1393). بررسی برخی از ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی خاک در قسمت‌های خشک شده تالاب هورالعظیم. دومین همایش سراسری کشاورزی و منابع طبیعی پایدار، 1-8.
نبی الهی، کمال، مرادیان، شیرین، تقی راده مهرجردی، روح اله. (1396).  پهنه بندی خطر شور و سدیمی خاک با استفاده از کریجینگ شاخص در قروه استان کردستان، نشریه پژوهش‌های خاک. (31) 1، ص 116-103.
Abyat, A., Azhdari, A., Almasi Kia, H., Joudaki, M.,) 2019(. Khuzestan plain continental sabkhas, southwest Iran, Carbonates and Evaporites, 21P.https://doi.org/10.1007/s13146-019-00494-3
Boroughani, M., Pourhashemib, S., Hashemic, H., Salehi, M., Amirahmad, A., Zangane Asad, M., Berndtsson.(2020). Application of remote sensing techniques and machine learning algorithms in dust source detection and dust source susceptibility mapping, Ecological Informatics, 1-14. https://doi.org/10.1016/j.ecoinf.2020.101059
Darvishi Boloorani, A., Nasiri, N., Soleimani, M., Papi, R., Amiri, F., Neysani Samany, N., Ibrahim Al-Taei, A., Mirzaei, S., Al-Hemoud, A., (2024). A new approach to dust source mapping using visual interpretation and object-oriented segmentation of satellite imagery,Applied Computing and Geosciences, 1-9. https://doi.org/10.1016/j.acags.2024.100182
Gholami, H., Mohamadifar, A., Collins, A. L.(2019). Spatial mapping of the provenance of storm dust: application of data mining and ensemble modelling. 1-53. https://doi.org/10.1016/j.atmosres.2019.104716
Hosseini, S .,Firoozabadi, B., Afshin, H., (2022). A new application of multi-criteria decision making in identifying critical dust sources and comparing three common receptor-based models, Science of The Total Environment. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.152109
Jafari, R., Amiri, M., Jebali, A. (2024). Machine learning-driven scenario-based models for predicting desert dust sources in central playas of Iran, 1-13. https://doi.org/10.1016/j.catena.2023.107618
Konig. (2012).Plant life in the Umm as Samim, Oman e A case study in a major inland sabkha. Journal of Arid Environments,p122-127. DOI: 10.1016/j.jaridenv.2012.06.007
Pourhashemi, S., Asadi, M.A.Z., Boroughani, M. et al. Mapping of dust source susceptibility by remote sensing and machine learning techniques (case study: Iran-Iraq border). Environ Sci Pollut Res 30, 27965–27979 (2023). https://doi.org/10.1007/s11356-022-23982-x
Pradeep Kuma, B., Raghu Babu, K., Anusha, B.N., Rajasekhar, M. (2022). Geo-environmental monitoring and assessment of land degradation and desertification in the semi-arid regions using Landsat 8 OLI / TIRS, LST, and NDVI approach, Environmental Challenges, 1-11. https://doi.org/10.1016/j.envc.2022.100578
Selmy, S., Abd El-Aziz, S., El-Desoky, A., El-Sayed, M. (2022). Characterizing, predicting, and mapping of soil spatial variability in Gharb El-Mawhoub area of Dakhla Oasis using geostatistics and GIS approaches, Journal of the Saudi Society of Agricultural Sciences, 383-396. https://doi.org/10.1016/j.jssas.2021.10.013
Singh, T. (2024). Entropy weighted WASPAS and MACBETH approaches for optimizing the performance of solar water heating system, Case Studies in Thermal Engineering, 2-16. https://doi.org/10.1016/j.csite.2023.103922
UNEP.(2001). The Mespotamian Marshlands: demise of an ecosystem. Early Warning and Assessment Technical Reportm, UNEP, DEWA, 1-46.
White, J., Balling, R., Cerveny, R. (2023). Trajectory analysis of central Sonoran Desert dust storms, Journal of Arid Environments, 1-10. https://doi.org/10.1016/j.jaridenv.2023.105077

  • تاریخ دریافت 01 دی 1403
  • تاریخ بازنگری 30 دی 1403
  • تاریخ پذیرش 13 بهمن 1403
  • تاریخ انتشار 10 آبان 1404