الگوسازی تخمین فرسایش کاوشی باد از سطح سنگ‌فرش بیابان (مطالعة موردی: دشت ریگی بردسیر)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار ژئومورفولوژی، گروه جغرافیا و اکوتوریسم، دانشکدة منابع طبیعی و علوم زمین، دانشگاه کاشان، کاشان، ایران

2 دانشجوی دکتری ژئومورفولوژی، گروه جغرافیای طبیعی، دانشگاه تهران، تهران، ایران

3 عضو هیئت علمی گروه جغرافیای دانشگاه بزرگمهر قائنات، قائن، ایران

چکیده

دشت‌های ریگی، یکی از مهم‌ترین اشکال ژئومورفیک مناطق خشک و نیمه‌خشک، تأثیر جالب توجهی در حفاظت از خاک در برابر فرسایش کاوشی باد دارند؛ بر این اساس، هدف از این پژوهش، الگو‌سازی تخمین فرسایش کاوشی باد در سطح دشت‌های ریگی منطقة بردسیر کرمان با بهره‌گیری از روش‌های آماری است. در این راستا، ابتدا مهم‌ترین پارامترهای فرسایشی سنگ‌فرش بیابان نظیر وزن کل رسوب عمقی، وزن رسوب عمقی زیر 2 میلیمتر، وزن رسوب عمقی بالای
2 میلیمتر، وزن رسوب سطحی و درصد پوشش سطحی، در امتداد 5 ترانسکت و 15 نقطه، به روش نمونه‌برداری میدانی اندازه‌گیری و سپس با تحلیل از طریق آزمون‌های آماری آنالیز رگرسیون ساده و چندگانه، رابطه‌سنجی و الگو‌سازی شد. نتایج نشان می‌دهد که بیشترین ارتباط معنا‌دار بین مؤلفه‌های وزن رسوب عمقی بالای 2 میلیمتر و وزن رسوب سطحی برای تمامی روابط خطی، درجه 2 و درجه 3 وجود دارد؛ به طوری که ضریب تبیین تمامی این الگوها، 918/0 بوده و به ترتیب دارای خطای برآورد 182/0، 189/0 و 198/0 هستند. همچنین نتایج الگو‌سازی چندگانه، دربردارندة بیشترین ارتباط معنادار پارامترهای وزن کل رسوب عمقی، وزن رسوب عمقی زیر 2 میلیمتر، وزن رسوب عمقی بالای 2 میلیمتر و وزن رسوب سطحی با یکدیگر با ضریب تبیین 1 و خطای برآورد 000/0 در سطح معناداری 99/0 است. درنهایت برای تخمین میزان مواد فرسایش‌یافته از سطح دشت ریگی، الگوهایی طراحی و ارائه شده که به منزلة ابزارهایی سودمند در اختیار مدیران و برنامه‌ریزان محیطی، بیانگر روند و گرایش رفتاری چشم‌انداز سنگ‌فرش بیابان هستند. این نتایج، مدیریت محیط سیستم دشت‌های ریگی را از منظر وضعیت و عملکرد فرآیند رفت‌وروب بادی نمایان ساخته که نمایانگر وضع موجود نسبت به وضع ایده‌آل است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Modeling of Wind Deflation from Desert Pavement Surface (Case Study: Desert Pavement of Bardsir)

نویسندگان [English]

  • Seyed Hojjat Mousavi 1
  • Esmail Parizi 2
  • Abdolmajid Ahmadi 3
1 * Assistant Professor of Geomorphology, University of Kashan, Kashan, Iran.
چکیده [English]

Desert pavement is prominent features of many geomorphic surfaces in arid and semi-arid lands of world and has a significant effect on soil conservation against wind erosion. Therefore, the aim of this study was to simulate the estimation of wind erosion in the surface of desert pavements in Bardsir district of Kerman using statistical methods. In this regard, the most important parameters of erosion of desert pavements such as total depositional weight, depth of deposition under 2 mm, depth of deposition over 2 mm, surface depositional weight, and surface coverage, along with 5 transects and 15 points via field sampling method were measured. Then, by analyzing them, simple and multiple regression analyzes were performed by analyzing and modeling the components. The results show that there is a maximum significant relationship between the depth of depositional components over 2 mm and the surface deposition mass for all linear, grade 2, and grade 3 relationships, which R square of the models is 0.918, and their Std. error of estimate is 0.182, 0.189 and 0.198, respectively. Also, the results of multiple modeling include the maximum significant relationship between total depositional weight, depth depositional depth below 2 mm, depth of deposition depth of 2 mm, and surface depositional weight with each other, with a coefficient of explanation of 1 and an estimated error of 0 000 on the surface and the level of significance is 0.99. Finally, in order to estimate the amount of erosion from the surface of the plain, models have been designed and presented as useful tools for environmental managers and planners, and represent the trend and behavioral pattern of the landscape of the desert pavements. The results represent the environmental management of desert pavement system from viewpoint of the condition and function of wind deflation. It shows the present situation than the ideal and desirable situation.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Desert Pavement
  • Wind Deflation
  • Wind Process
  • Modeling
  • Regression Analysis
  • Bardsir

مقدمه

فرسایش به منزلة یکی از مهم‌ترین مشکلات زیست‌محیطی جهان، ممکن است تأثیر برگشت‌ناپذیری بر بهره‌برداری خاک داشته باشد. این معضل در مناطق خشک و نیمه‌خشک تأثیر بسیار زیادی بر کاهش کیفیت خاک، به‌ویژه خاک‌های کم‌عمق دارد؛ به طوری که در این مناطق، عامل بخش چشمگیری از فرآیندهای بیابان‌زایی است (Schlesinger et al,1990; Ravi et al, 2010).

به دلیل اینکه اندازه‌گیری مستقیم مقدار فرسایش خاک اغلب دشوار، زمان‌بر و پر‌هزینه است، بنابراین استفاده از شاخص‌های فرسایش خاک، می‌تواند ابزاری جایگزین برای برآورد میزان فرسایش و همچنین مبنایی برای ارزیابی تأثیر این فرآیندها در کیفیت خاک و سلامتی اکوسیستم باشد (Lal et al, 1999; Rostagno and Degorgue, 2011: 224). در این‌باره میزان رسوبات جابه‌جاشده از سطح دشت ریگی1 با فرآیندهای بادی، می‌تواند یکی از مهم‌ترین شاخص‌ها و عوامل ارزیابی مقدار فرسایش خاک در نظر گرفته شود (شکل 1)؛ زیرا در مناطق تحت استیلای سیستم‌های مورفوژنز بادی بین مقدار مواد فرسایش‌یافته از سطح دشت ریگی و تل‌ماسه‌های بادی مجاور آن، ارتباط معناداری وجود دارد؛ بنابراین با تخمین میزان فرسایش رسوبات از سطح دشت ریگی، می‌توان به برآوردی از فرسایش خاک و حجم مناطق ریگزار همجوار پی برد (برای نمونه: McFadden, 1996: 101؛Jianjun, 2001: 357 Wood, 2005: 205؛Adelsberger, 2009: 178؛Rostagno and Degorgue, 2011: 224).

 

 

شکل 1. مراحل ایجاد سنگ‌فرش بیابان[1] که حاکی از میزان ماسه‌های جابه‌جاشده با فرآیندهای بادی از سطح زمین است.(http://earthsci.org)

 

دشت ریگی، ویژگی برجستة بسیاری از مناطق خشک و نیمه‌خشک کرة زمین است (Rostagno and Degorgue, 2011: 224) و نقشی پویا در ژئومورفولوژی، آب‌شناسی و فرآیندهای اکولوژیک بازی می‌کند (Wood, 2005: 205).

دشت ریگی بالغ، نه‌تنها به عنوان نشانة پایداری و ثبات (ثبات پویا، نه ایستا) در نظر گرفته می‌شود (Haff, 1996: 34)، بلکه بیشتر از آن به منزلة شاخص سن سطحی یاد می‌شود (Kleber, 2012: 172).

مطالعات اخیر نشان داده که تجمع ماسه‌ها در ریگزارها و فرسایش مواد از نظر ژنتیکی با شکل‌گیری سنگ‌فرش بیابان مرتبط و همزمان است (McFadden, 1996: 101). این پدیدة ژئومورفولوژیکی معمولاً در مناطقی که پوشش گیاهی پراکنده دارد و مانعی در مقابل باد وجود ندارد، تشکیل می‌شود (Simanton et al., 1984).

عواملی مانند پوشش گیاهی، قشر نمکی و چسبندگی ذرات بر اثر باران، ممکن است نقشی اساسی در شکل‌‌نگرفتن سنگ‌فرش بیابان داشته باشند. اصولاً در ایجاد دشت ریگی، نه‌تنها باد و آب دخیل هستند، بلکه عوامل دیگری نیز مانند حرکات عمودی خاک‌های سطحی در این امر مؤثرند (احمدی، 1387: 135).‌

دشت‌های ریگی در بیشتر چاله‌های ایران که مشخص‌کنندة فرسایش بادی هستند، مشاهده می‌شوند. یکی از دلایل شناسایی این مناطق، مکانیسم طبیعی آنها در ایجاد پوشش طبیعی محافظ برای سطوح زیرین است؛ به طوری که یک پوشش سنگی با تراکم 45 تا 50 درصد جورشدگی ضعیف، می‌تواند تا 70 درصد اثر مربوط به فرسایش بادی را کاهش دهد (اختصاصی، 1383، 246).

پژوهشگران در سطح بین‌المللی، مطالعات متعددی دربارة دشت‌های ریگی انجام داده‌اند؛ برای نمونه Haff (1996: 34) در مطالعه‌ای که با هدف مستندسازی ثبات دشت ریگی و نقش آن در بهبود اختلالات سطح زمین، طی یک دورة 5 ساله در درة کالیفرنیا انجام داد، به این نتیجه رسید که رسوبات سطحی‌ای که حیوانات کوچک جابه‌جا می‌کنند، جزئی اصلی از فرآیند بهبود اختلالات سطح زمین است.

Wainwright و همکاران (1999: 1024) با انجام مجموعه‌ای از آزمایش‌های شبیه‌سازی‌شدة بارش در حوضة آریزونا به دنبال مشاهداتی بودند مبنی بر اینکه دشت ریگی، پس از ایجاد یک اختلال می‌تواند تثبیت شود و فرآیند برخورد قطرات باران در ایجاد و گسترش آن نقش دارد.‌

Jianjun و همکاران (2001: 357) دربارة نقش دشت ریگی در کنترل حرکت شن و ماسه در صحرای گبی بیان کردند که دشت ریگی مانع از شکل‌گیری تپه‌های ماسه‌ای بزرگ می‌شود.‌

Haff (2002: 145) در پژوهش خود در درة مرگ امریکا استنباط کرد که اختلال در حال پیشرفت در دشت ریگی مربوط به اغتشاش زیستی است که به بارش‌های اخیر النینو برمی‌گردد. مشاهدات او نشان داد که تغییر در سطوح دشت ریگی، ممکن است نشانة اولیة تغییرات آیندة بوم‌شناسی و محیط زیست بیابان باشد.

Wood (2005: 205) در پژوهشی که در کالیفرنیا انجام داد، دریافت که دشت ریگی، توزیع فضایی پوشش گیاهی و ویژگی‌های خاک بیابان را نشان می‌دهد.

Farraj (2008: 154) با مطالعة سنگ‌فرش بیابان در جنوب غربی دریاچة ایر در جنوب استرالیا، هفت مرحلة شکستن سنگ، سقوط سنگ، تجمع خاک شنی بین قطعات سنگ، تکه‌تکه شدن سنگ‌ها، تکه‌تکه شدن دوبارة همراه با بافت شنی، لومی و ماسه‌ای خاک، سطح تقریباً مسطح همراه با خاک شنی و گل و لای و تشکیل سطحی متشکل از سنگ‌های کوچک و گرد را برای توسعه و تکامل سنگ‌فرش بیابان برشمرد.

Adelsberger (2009: 178) با مطالعة دشت ریگی در مصر به وجود رابطة‌ معنادار بین ویژگی‌های دشت ریگی و ویژگی‌های ژئومورفیک منطقه پی برد.‌

Bockheim (2010: 413) در مطالعة سنگ‌فرش بیابان در کوه‌های Transantarctic به این نتیجه رسید که سنگ‌فرش بیابان در دو بخش با جنس‌های متضاد ماسة سنگ - دلریتی و گرانیت - گنیس توسعه یافته و میزان تراکم سطحی رسوبات درشت‌دانه در این منطقه بین 63 تا 92 درصد است.

Rostagno and Degorgue (2011: 224) در پژوهشی که در شمال شرق پاتاگونیا انجام دادند، رابطة بین فرسایش خاک و تشکیل دشت ریگی را در سه سایت فوقانی، میانی و پایین سطح زمین ارزیابی کرده و بیان کردند که مقدار فرسایش خاک در موقعیت‌های بالایی، میانی و پایینی به ترتیب 2/68، 8/63 و 4/56 میلیمتر است و ارتباطی قوی بین وزن شن‌های سطحی و ضخامت لایة باقی‌مانده وجود دارد.

Dietze and Kleber (2012: 172) با مطالعة الگوها و ویژگی‌های هندسی دشت ریگی دریافتند که فرآیندهای جانبی مانند جریان زمینی غیرمتمرکز باد و خزش ذرات در شکل‌گیری و توسعة دشت ریگی نقش اساسی دارند.

عظیم‌زاده و اختصاصی (1383) با بررسی تأثیر ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی خاک در سرعت آستانة فرسایش بادی در دشت یزد ‐ اردکان به این نتیجه رسیدند که سرعت آستانة فرسایشی[2] در دشت سرلخت با پوشش سنگ‌فرش ۷۰ تا 90 درصد، 12 تا 14 متر بر ثانیه و در دشت سرآپانداژ با پوشش سنگ‌فرش 45 تا 70 درصد، 7 تا 12 متر بر ثانیه در ارتفاع 10 متری است؛ به عبارتی آنها دریافتند که بین مقدار پوشش سنگ‌فرش و سرعت آستانة فرسایشی رابطة معناداری وجود دارد.

جوادی و همکاران (1384) دریافتند که پوشش سنگ‌فرش بیابان ضمن کاهش فرسایش‌پذیری خاک به صورت مستقیم، بر فرآیند فرسایش آبی نیز به طور غیرمستقیم با تغییر ویژگی‌هاى فیزیکی خاک از قبیل ظرفیت نفوذپذیری، شدت نفوذ آب، سله‌بندی و خواص آب‌شناختى سطح خاک، تأثیر می‌گذارد.

عظیم‌زاده و همکاران (1385) از روش کریجینگ به منظور برآورد درصد سنگ‌فرش بیابانی و سرعت آستانة فرسایش بادی در منطقة ابراهیم‌آباد مهریز بهره بردند و بیان کردند که بهره‌گیری از زمین‌آمار و روش کریجینگ معمولی، شیوة مناسب و دقیقی برای تهیة نقشة عوامل مناسب در فرسایش بادی است؛ از جمله: توزیع پوشش سنگ‌فرش بیابانی و خطوط هم‌سرعت آستانة فرسایش بادی.

فتوحی و همکاران (1390) با بررسی اثر سنگ‌فرش بیابان بر فرسایش‌پذیری خاک از روش‌های زمین‌آمار در بخشی از حوضة یزد - اردکان، به این نتیجه رسیدند که در دشت‌سرهای پوشیده، کاهش پوشش سنگ‌فرش تا مرز 20 درصد نقش حفاظتی چندانی برای خاک ندارد؛ به عبارتی ارتباط پوشش سنگ‌فرش و فرسایش‌پذیری خاک در دشت‌سر پوشیده معنادار نیست؛ در حالی که در دشت‌سرهای آپانداژ و لخت با سنگ‌فرش بیش از 50 درصد، مقدار فرسایش‌پذیری خاک کم تا ناچیز است؛ به عبارتی در دشت‌سرهای آپانداژ و لخت، رابطة معناداری بین سنگ‌فرش بیابان و فرسایش‌پذیری وجود دارد؛ این در صورتی است که اختلاط سنگ‌فرش با شخم زمین‌ها، میزان فرسایش‌پذیری خاک را تا10 برابر مقدار طبیعی افزایش می‌دهد.

تازه و همکاران (1392) برای نخستین بار در ایران، مناسب‌ترین اندازة پلات را برای نمونه‌برداری از سنگ‌فرش بیابان مطرح کردند. آنها به این نتیجه رسیدند که چنانچه هدف نمونه‌برداری از سنگ‌فرش بیابان در دشت‌سر لخت باشد، ابعاد 40×40 سانتیمتر، در دشت‌سر آپانداژ ابعاد 30×30 سانتیمتر، در دشت‌سر پوشیده ابعاد 20×20 سانتیمتر و چنانچه نمونه‌برداری از سنگ‌فرش بیابان به طور کلی مطرح باشد، ابعاد 40×40 سانتیمتر، مناسب‌ترین ابعاد پلات هستند.

گستردگی فضایی دشت‌های ریگی در دورترین نقاط ایران، مسئلة فرسایش کاوشی باد و نقش پوشش دشت ریگی در حفاظت از خاک و مواد سطحی، اهمیت مطالعة این چشم‌انداز ژئومورفیک را در نواحی تحت استیلای فرسایش بادی مشخص می‌سازد؛ بنابراین هدف از این پژوهش، الگو‌سازی تخمین مقدار فرسایش کاوشی باد در دشت‌های ریگی در منطقة بردسیر کرمان با بهره‌گیری از روش‌های آماری است؛ به عبارتی پژوهش حاضر سعی دارد با استفاده از روابط بین مؤلفه‌های درصد پوشش رسوبات سطح دشت ریگی و حجم رسوبات ریزدانه و درشت‌دانه تا عمق 20 سانتیمتری، مقدار مواد فرسایش‌یافته از سطح دشت ریگی را در منطقة بردسیر کرمان الگو‌سازی کند تا از طریق آن بتوان به برآوردی از میزان فرسایش کاوشی باد در منطقه دست یازید.‌

 

منطقة مطالعاتی

منطقه بررسی‌شده با موقعیت 56 درجه و 32 دقیقه طول جغرافیایی و 29 درجه و 52 دقیقه عرض جغرافیایی در غرب شهرستان بردسیر واقع شده است. (شکل 2). کمترین و بیشترین ارتفاع این منطقه به ترتیب 2153 و 2181 متر از سطح دریاهای آزاد است و از منظر ژئومورفولوژی بر روی یک دشت‌سر آپانداژ قرار دارد.‌

 

 

شکل 2. موقعیت جغرافیایی منطقة مطالعاتی

 


روش پژوهش

پس از تعیین حدود منطقة مطالعاتی از طریق تصاویر ماهواره‌ای گوگل ارث، الگوی رقومی ارتفاعی و نقشه‌های توپوگرافی 1:50000 منطقه در بهمن‌ماه 1392، ابتدا در محدوده‌ای به ابعاد 500 ×500 متر، با استفاده از دستگاه GPS، 5 ترانسکت 500 متری در امتداد خط کنیک کوهستان در نظر گرفته و بر روی هر ترانسکت، موقعیت فضایی 3 نقطه به فاصلة 250 متر از یکدیگر مشخص شد (جدول 1).

 

جدول 1. موقعیت ترانسکت‌ها و نقاط نمونه‌برداری (منبع: نویسندگان)

طول جغرافیایی

عرض جغرافیایی

شمارة نقطه

شمارة ترانسکت

56 32 05

29 52 00

1

1

56 32 07

29 52 02

2

56 32 07

29 52 08

3

56 32 09

29 52 05

1

2

56 32 07

29 52 09

2

56 32 05

29 52 07

3

56 32 04

29 52 00

1

3

56 32 00

29 52 05

2

56 32 06

29 52 07

3

56 32 04

29 52 04

1

4

56 32 00

29 52 06

2

56 32 07

29 52 08

3

56 32 06

29 52 06

1

5

56 32 02

29 52 02

2

56 32 07

29 52 30

3

 

 

سپس در موقعیت نقاط اشاره‌شده، از مؤلفه‌های فرسایشی دشت ریگی منطقه در محدوده‌هایی به وسعت یک پلات 30×30 سانتیمتر نمونه‌برداری شد؛ این‌گونه که نخست درصد سنگ‌ریزه‌های پوشش سطحی سنگ‌فرش بیابان با قطر بیش از 2 میلیمتر از طریق شبکة توری و در مرحلة دوم، پس از گردآوری، وزن آنها از طریق ترازویی با دقت 10 گرم تخمین زده شد. سپس، در موقعیت هر پلات گودالی به عمق 20 سانتیمتر حفر و پارامترهایی نظیر وزن کل رسوب، وزن رسوبات بالای
2 میلیمتر و وزن رسوبات زیر 2 میلیمتر اندازه‌گیری شد (شکل 3). با تکمیل مراحل نمونه‌برداری برای تمامی نقاط پانزده‌گانه، ماتریس داده برای تجزیه و تحلیل و الگو‌سازی تخمین مقدار مواد فرسایش‌یافته با فرآیندهای روفت‌وروب بادی تشکیل شد (جدول 2).‌

 

 

   
   

شکل 3. تصاویری از روش و ابزار نمونه‌برداری میدانی در عرصة طبیعی

 

جدول 2. آمار توصیفی مؤلفه‌های فرسایشی اندازه‌گیری‌شده و پایگاه داده (منبع: نویسندگان)

مؤلفه

دامنه

کمترین

بیشترین

میانگین

انحراف معیار

واریانس

چولگی

درصد پوشش سطحی

با ذرات بالای 2 میلیمتر

50

40

90

75

17.42330131

303.5714

0.580119

وزن رسوبات سطحی به کیلوگرم

1.25

0.25

1.5

0.684333

0.296267656

0.087775

0.580119

وزن رسوبات عمقی بالای

 2 میلیمتر به کیلوگرم

2.47

2.647

5.117

4.2576

0.610566575

0.372792

0.580119

وزن رسوبات عمقی زیر

2 میلیمتر به کیلوگرم

1.28

18.653

19.933

19.38473

0.361364175

0.130584

0.580119351

وزن کل رسوبات عمقی به کیلوگرم

2.5

22.8

25.3

24.32667

0.636358689

0.404952

0.580119

 

 

داده‌ها بر مبنای روش‌های آماری، نظیر تحلیل رگرسیون در محیط نرم‌افزار SPSS تجزیه و تحلیل شد. برای این مهم، ابتدا بین وزن رسوب کل و وزن رسوبات بالای 2 میلیمتر عمقی، تحلیل رگرسیون ساده و چندمتغیره برازش و الگوی آن طراحی شد؛ سپس رابطة بین وزن و درصد سنگریزه‌های سطحی با وزن رسوبات عمقی بالای 2 میلیمتر، بر اساس توابع ساده و چندگانة آماری الگو‌سازی شد تا بتوان بر مبنای درصد و وزن رسوبات سطحی، نخست وزن رسوبات عمقی بالای 2 میلیمتر و درنهایت وزن رسوب کل را تخمین زد. تخمین مقدار کل رسوب عمقی، برآوردی از مقدار رسوب فرسایش‌یافته با باد خواهد بود که از طریق طراحی و ارائة الگو‌های آماری موجود بین مؤلفه‌های فرسایشی دشت ریگی به دست می‌آید.

 

یافته‌ها و نتایج

برای تخمین مقدار مواد ازدست‌رفته درنتیجة فرآیندهای فرسایش بادی در دشت‌های ریگی منطقه بردسیر کرمان، بین مؤلفه‌های فرسایشی اندازه‌گیری‌شده، ابتدا رگرسیون ساده و سپس رگرسیون چندمتغیره برازش داده شد. نتایج به دست آمده از تحلیل رگرسیون ساده بین مؤلفه‌های مورفومتری دشت‌های ریگی منطقة مطالعاتی در بردسیر کرمان در شکل (4) و جدول (3) آمده است.

 

   

 

 

   

 

 

   

 

 

   

 

 

   

شکل 4. نتایج تحلیل رگرسیون سادة خطی بین پارامترهای مورفومتری دشت‌های ریگی بردسیر (منبع: نویسندگان)

 

 

نتایج آنالیز رگرسیون سادة خطی (شکل 4)، بیشترین ارتباط معنادار مؤلفه‌های وزن کل رسوبات عمقی و وزن رسوبات عمقی بالای 2 میلیمتر را با ضریب تبیین 904/0 نشان می‌دهد؛ به این معنی که 4/90 درصد تغییرات وزن کل رسوبات عمقی با مؤلفه وزن رسوبات عمقی بالای 2 میلیمتر کنترل شده و 6/9 درصد باقی‌مانده سهم سایر متغیرهاست. سایر روابط سادة خطی بین این پارامترها به شرح شکل (4) بوده و ضرایب تبیین بیش از 7/0، نشانة ارتباط معنادار قوی بین آنهاست. با وجود اینکه کمترین ضریب تبیین بین مؤلفه‌های وزن رسوبات با پارامتر درصد پوشش زمین توسط ذرات بالای 2 میلیمتر وجود دارد، معناداری این روابط نیز پذیرفته است و الگوهای حاصل از آنها، از دقت برآورد خوبی برخوردارند.

 

جدول 3. نتایج آنالیز رگرسیون سادة روابط خطی، درجه 2 و 3 بین پارامترهای فرسایشی دشت‌های ریگی بردسیر (منبع: نویسندگان)

مؤلفه‌ها

نوع الگو

ضریب همبستگی

ضریب تبیین

خطای برآورد

مقدار F

سطح معناداری

ضرایب الگو

b0

1b

2b

3b

وزن کل رسوب عمقی و وزن رسوب عمقی زیر 2 میلیمتر

خطی

917/0

840/0

264/0

243/68

000/0

960/6-

614/1

---

---

درجه 2

917/0

840/0

264/0

243/68

000/0

960/6-

614/1

* 494/15-

....

درجه 3

929/0

862/0

255/0

595/37

000/0

708/181-

199/15

*2/2231-

012/0-

وزن کل رسوب عمقی و وزن رسوب عمقی بالای 2 میلیمتر

خطی

951/0

904/0

205/0

971/121

000/0

108/20

991/0

---

---

درجه 2

953/0

908/0

208/0

392/59

000/0

348/21

339/0

083/0

---

درجه 3

953/0

908/0

208/0

392/59

000/0

348/21

339/0

083/0

005362/0

وزن کل رسوب عمقی و وزن رسوب سطحی

خطی

929/0

863/0

244/0

007/82

000/0

692/25

996/1-

---

---

درجه 2

932/0

869/0

249/0

877/39

000/0

970/25

736/2-

416/0

---

درجه 3

932/0

869/0

260/0

370/0

000/0

977/25

768/2-

459/0

017/0-

وزن کل رسوب عمقی و پوشش سطحی

خطی

644/0

415/0

505/0

223/9

010/0

091/26

024/0-

---

---

درجه 2

738/0

545/0

463/0

196/7

009/0

371/22

099/0

001/0-

---

درجه 3

740/0

547/0

463/0

243/7

009/0

342/24

*296/0

001/0

6-E849/7-

وزن رسوب عمقی زیر 2 و بالای 2 میلیمتر

خطی

770/0

593/0

239/0

903/18

001/0

445/17

456/0

---

---

درجه 2

770/0

593/0

249/0

738/8

005/0

650/17

348/0

014/0

---

درجه 3

770/0

593/0

249/0

738/8

005/0

622/17

*58/16-

386/0

001/0

وزن رسوب عمقی زیر 2 میلیمتر و وزن رسوب سطحی

خطی

837/0

701/0

205/0

534/30

000/0

084/20

021/1-

---

---

درجه 2

847/0

718/0

207/0

244/15

001/0

342/20

709/1-

387/0

---

درجه 3

847/0

718/0

217/0

316/9

002/0

329/20

651/1-

309/0

030/0

وزن رسوب عمقی زیر 2 میلیمتر و پوشش سطحی

خطی

684/0

468/0

274/0

424/11

005/0

449/20

014/0

---

---

درجه 2

705/0

497/0

277/0

932/5

016/0

445/19

019/0

0002/0

---

درجه 3

705/0

497/0

277/0

921/5

016/0

767/19

003/0

*287/4-

6-E240/1-

وزن رسوب عمقی بالای 2 میلیمتر و وزن رسوب سطحی

خطی

958/0

918/0

182/0

650/144

000/0

609/5

974/1-

---

---

درجه 2

958/0

918/0

189/0

971/66

000/0

628/5

027/2-

030/0

---

درجه 3

958/0

918/0

198/0

822/40

000/0

648/5

117/2-

151/0

047/0-

وزن رسوب عمقی بالای 2 میلیمتر و پوشش سطحی

خطی

579/0

335/0

517/0

558/6

024/0

779/5

020/0-

---

---

درجه 2

704/0

495/0

469/0

884/5

017/0

826/1

110/0

001/0-

---

درجه 3

712/0

507/0

463/0

166/6

014/0

965/3

*615/8-

001/0

6-E072/9-

وزن رسوب سطحی و پوشش سطحی

خطی

644/0

414/0

235/0

202/9

010/0

137/0-

011/0

---

---

درجه 2

693/0

481/0

231/0

558/5

020/0

100/1

030/0-

0003/0

---

درجه 3

701/0

491/0

228/0

791/5

017/0

548/0

*453/14

0002/0

6-E659/2

* حد اغماض برای متغیرهای ورودی حاصل شده است[3].

 

نتایج آنالیز رگرسیون سادة روابط خطی، درجه 2 و 3 (جدول 3)، حاکی از وجود بیشترین ارتباط معنادار در سطح احتمال خطای کمتر از 01/0، بین مؤلفه‌های وزن رسوب عمقی بالای 2 میلیمتر و وزن رسوب سطحی برای تمامی روابط خطی، درجه 2 و درجه 3 است که ضریب تبیین این الگوها 918/0 بوده و به ترتیب دارای خطای برآورد 182/0، 189/0 و 198/0 هستند. در مقابل کمترین روابط معنادار ساده بین مؤلفة درصد پوشش سطحی با سایر پارامترها در سطح احتمال خطای 5 درصد وجود دارد؛ این در حالی است که کلیة روابط اشاره‌شده دارای معناداری در سطوح اطمینان 99 درصد (01/0 ≥ α) یا 95 درصد (05/0 ≥ α) هستند.

برای الگوسازی هرچه دقیق‌تر برآورد مقدار مواد فرسایش‌یافته از سطح دشت ریگی، علاوه بر آنالیز رگرسیون ساده، از روش‌های رگرسیون چندگانه نیز استفاده شده است. رگرسیون چندگانه، اطلاعاتی دربارة الگو به منزلة یک کل فراهم می‌آورد و سهم نسبی هریک از متغیرهای الگو را نشان می‌دهد. همچنین از تحلیل رگرسیون چندگانه، می‌توان برای کنترل آماری متغیرهای مستقل هنگام بررسی توانایی الگوی پیش‌بینی بهره گرفت. نتایج تحلیل رگرسیون خطی چندگانه به روش درجا بین مؤلفه‌های فرسایش دشت‌های ریگی مطالعاتی، الگوهای متعددی را نشان می‌دهد که الگوها و ارتباطات موجود برای هر مؤلفه در جدول (4) گزارش شده است.

 

جدول 4. خلاصة الگوهای آنالیز رگرسیون خطی چندگانه به روش درجا بین مؤلفه‌‌های فرسایشی دشت‌های ریگی بردسیر (منبع: نویسندگان)

متغیر وابسته

ضریب همبستگی

ضریب تبیین

ضریب تبیین تعدیلی

خطای برآورد

متغیر مستقل

ضرایب غیراستاندارد

مقدار Beta

سطح معناداری

مقدار B

خطای استاندارد

وزن کل رسوب عمقی

1

1

1

000/0

درصد پوشش سطحی

17-E736/1-

000/0

0005/0

000/0

وزن رسوب سطحی

1

000/0

466/0

وزن رسوب عمقی بالای 2 میلیمتر

1

000/0

959/0

وزن رسوب عمقی زیر 2 میلیمتر

1

000/0

568/0

مقدار ثابت

14-E128/8-

000/0

---

وزن رسوب عمقی زیر 2 میلیمتر

1

1

1

000/0

درصد پوشش سطحی

17-E083/6

000/0

0003/0

000/0

وزن رسوب سطحی

1-

000/0

820/0-

وزن رسوب عمقی بالای 2 میلیمتر

1-

000/0

690/1-

وزن کل رسوب عمقی

1

000/0

761/1

مقدار ثابت

13-E164/1-

000/0

---

وزن رسوب عمقی بالای 2 میلیمتر

1

1

1

000/0

درصد پوشش سطحی

18-E304/1

000/0

0004/0

000/0

وزن رسوب سطحی

1-

000/0

485/0-

وزن رسوب عمقی زیر 2 میلیمتر

1-

000/0

592/0-

وزن کل رسوب عمقی

1

000/0

042/1

مقدار ثابت

15-E818/4-

000/0

---

وزن رسوب سطحی

1

1

1

000/0

درصد پوشش سطحی

17-E742/2-

000/0

0003/0

000/0

وزن رسوب عمقی بالای 2 میلیمتر

1-

000/0

061/2-

وزن رسوب عمقی زیر 2 میلیمتر

1-

000/0

220/1-

وزن کل رسوب عمقی

1

000/0

148/2

مقدار ثابت

13-E742/2-

000/0

---

درصد پوشش سطحی

701/0

491/0

352/0

0276/14

وزن رسوب سطحی

178/23

363/34

394/0

514/0

وزن رسوب عمقی زیر 2 میلیمتر

832/29-

053/26

619/0-

276/0

وزن کل رسوب عمقی

912/7

855/21

289/0

724/0

وزن رسوب عمقی بالای 2 میلیمتر

---

---

---

---

مقدار ثابت

935/444

162/432

---

325/0

 

 

الگو‌های رگرسیون چندمتغیره به روش درجا (جدول 4)، نمایانگر بیشترین ارتباط معنادار پارامترهای وزن کل رسوب عمقی، وزن رسوب عمقی زیر
2 میلیمتر، وزن رسوب عمقی بالای 2 میلیمتر و وزن رسوب سطحی با یکدیگر با ضریب تبیین 1 و خطای برآورد 000/0 در سطح احتمال خطای کمتر از 01/0 است. در مقابل، کمترین ارتباط معنادار متعلق به درصد پوشش سطحی با سایر مؤلفه‌ها، با ضریب تبیین 491/0 و خطای برآورد 276/14 در سطح احتمال خطای بیش از 05/0 و معناداری 90 درصد است؛ این در حالی است که الگوهای طراحی‌شده براساس روش رگرسیون چندمتغیرة درجا برای تخمین رسوب ازدست‌رفته در سطح دشت‌های ریگی بردسیر از سطح معناداری زیادی برخوردار بوده و دقت لازم را برای تخمین مقدار فرسایش حاصل از رفت‌وروب بادی از سطح دشت‌های ریگی بردسیر دارند.

 

 

بحث و نتیجه‌گیری

بررسی ساختار و عملکرد چشم‌اندازهای ژئومورفیک در ارتباط با تحلیل روابط خطی و غیرخطی بین فرم و فرآیند، یکی از مهم‌ترین اصول و مبانی ژئومورفولوژی سیستمی است. چشم‌انداز بررسی‌شده در پژوهش حاضر، دشت‌های ریگی منطقة بردسیر کرمان است. دشت ریگی، یک ژئوفرم بادی بوده که در تشکیل آن عوامل و فرآیندهای متعددی مؤثر است و مهم‌ترین آنها رفت‌وروب بادی رسوبات با قطر کمتر از 2 میلیمتر است که باد بسته به سرعت آستانة فرسایشی، توانایی جابه‌جایی آنها را به صورت غلتشی، جهشی و معلق دارد. فرآیند رفت‌وروب بادهای غالب به صورت نیروی محرک، سبب ورود انرژی و خروج مواد از سیستم دشت ریگی می‌شود و فرآیندهایی نظیر مشخصات رسوب‌شناسی مواد (سختی، جنس و اندازه ذرات)، ویژگی‌های اکولوژیکی (تراکم و نوع پوشش گیاهی) و میزان رطوبت خاک به صورت نیروی مانع در برابر رفت‌وروب بادی واکنش نشان داده و مقاومت اکوسیستم را افزایش می‌دهد. درنتیجه برآیند این نیروها باعث جابه‌جایی رسوبات با قطر کمتر از 2 میلیمتر از نواحی با مقاومت کمتر شده و این فرآیند منجر به تجمع مواد رسوبی با قطر بیش از 2 میلیمتر در سطح زمین می‌‌شود. ادامة چنین فرآیندی برابر است با پوشش کامل سطح زمین از رسوباتی که باد توانایی جابه‌جایی آنها را ندارد. مرحله نهایی تکامل این فرآیند، سیستم سنگ‌فرش بیابان است که نشانة پایداری، ثبات و خودتنظیمی اکوسیستم در برابر تنش‌های فرسایش بادی است و مانع از ادامه جابه‌جایی رسوبات سطحی می‌شود.

این پژوهش با بهره‌گیری از نمونه‌برداری‌های میدانی از مؤلفه‌های فرسایشی دشت‌های ریگی بردسیر کرمان و روش‌های آماری به الگو‌سازی مقدار مواد حمل‌شده از سطح زمین پرداخته است؛ بنابراین روابط موجود بین مؤلفه‌های فرسایشی دشت‌های مطالعاتی در قالب پارامترهای وزن کل رسوب عمقی، وزن رسوب عمقی زیر 2 میلیمتر، وزن رسوب عمقی بالای 2 میلیمتر، وزن رسوب سطحی، درصد پوشش سطحی، در امتداد 5 ترانسکت و 15 نقطه نمونه‌برداری و با بهره‌گیری از تحلیل رگرسیون ساده و چندگانه بررسی شده است. نتایج در بردارندة دو گروه عمدة روابط بین این مؤلفه‌هاست:‌

الف: دستة اول، ارتباطاتی با ضریب تبیین بسیار زیاد در سطح معنا‌داری 99/0 است که شامل روابط چندگانه بین پارامترهای وزن کل رسوب عمقی، وزن رسوب عمقی زیر 2 میلیمتر، وزن رسوب عمقی بالای 2 میلیمتر و وزن رسوب سطحی با ضریب تبیین 1 و درصد احتمال خطای کمتر از 01/0 بوده و روابط 1 تا 4 موجود در جدول (4) را دربر می‌گیرد. همچنین روابط سادة خطی، درجه 2 و درجه 3 بین مؤلفه‌های وزن رسوب عمقی بالای 2 میلیمتر و وزن رسوب سطحی برای تمامی روابط نیز، بخشی از این گروه است که ضریب تبیین این الگو‌ها برای همة آنها 918/0 بوده و خطای برآورد برای روابط ساده خطی، درجه 2 و درجه 3 به ترتیب 182/0، 189/0 و 198/0 است.

ب: دستة دوم شامل روابطی با ضریب تبیین متوسط و سطح معناداری 95/0 است. این گروه دربردارندة تمامی روابطی است که بین مؤلفة درصد پوشش سطحی با سایر پارامترها - چه در قالب روابط ساده و چه در قالب روابط چندگانه – وجود دارد؛ برای نمونه نتایج رگرسیون چندگانه نشان می‌دهد که کمترین ارتباط معنا‌دار متعلق به درصد پوشش سطحی با سایر مؤلفه‌ها، با ضریب تبیین 491/0 و خطای برآورد 276/14 در سطح احتمال خطای کمتر از 1/0 است.‌

به طور کلی نتایج پژوهش حاضر دربردارندة معادلاتی است که با بهره‌گیری از آنها، به‌راحتی و با دقت بسیار می‌توان مقدار مواد فرسایش‌یافته با رفت‌وروب بادی را از سطح دشت‌های ریگی بردسیر تخمین زد. مناسب‌ترین الگو‌ها شامل روابط (1) تا (4) است.‌

(1)

 

(2)

 
 

(3)

 

(4)

در این روابط dst: وزن کل رسوب عمقی،
dsm: وزن رسوب عمقی بالای 2 میلیمتر، dsl: وزن رسوب عمقی زیر 2 میلیمتر، dss: وزن رسوب سطحی و scp: درصد پوشش سطحی است.

برای ارزیابی دقت این الگوها، ابتدا مقدار کل رسوبات عمقی براساس روابط (1) تا (4) برآورد و سپس بین مقدار اندازه‌گیری‌ و برآوردشدة مقدار کل رسوب عمقی، رگرسیون خطی برازش داده شد که نتایج حاصل از آن در شکل (5) آمده است. ضرایب تعیین بیش از 9/0 در تمامی روابط حاکی از دقت زیاد الگوهای پیشنهادی در تخمین مقدار کل رسوب عمقی و همچنین برآوردی از رسوب فرسایش‌یافته از سطح سنگ‌فرش بیابان در منطقة مطالعاتی است.

 

   
   

شکل 5. نتایج ارزیابی دقت الگوهای پیشنهادی (روابط 1 تا 4) که منتج از برازش رگرسیون خطی بین مقدار اندازه‌گیری و برآوردشدة مقدار کل رسوب عمقی است

 

درمجموع نتایج پژوهش حاضر در مرحلة نخست، مدیریت محیط سیستم دشت‌های ریگی را از منظر وضعیت و عملکرد فرآیند رفت‌وروب بادی نمایان می‌سازد که این وضعیت، نشان‌دهندة وضع موجود نسبت به وضع مطلوب و ایده‌آل است. در درجة دوم، برای تخمین میزان رسوب فرسایش‌یافته از سطح دشت ریگی، الگوهایی طراحی و ارائه شده که به منزلة ابزاری سودمند در اختیار مدیران و برنامه‌ریزان محیطی، بیانگر روند و گرایش رفتاری چشم‌انداز سنگ‌فرش بیابان هستند. مسلماً اگر وضعیت سیستم دشت ریگی در جهت پایداری، ثبات و خودتنظیمی باشد، مطلوب و سودمند خواهد بود؛ اما اگر وضعیت سیستم دشت ریگی در جهت توسعه و پیشرفت رفت‌وروب بادی باشد، نامطلوب و زیان‌بار است که منجر به گسترش بیابان و بیابان‌زایی در منطقه می‌شود.

 



[1] Desert Pavements

2 Erg

[2] کمترین سرعت لازم را در ارتفاع مشخص که موجب جابه‌جایی ذرات خاک می‌شود، «سرعت آستانة فرسایش» می‌نامند.

[3] The tolerance limit for entering variables is reached.

منابع

احمدی، ح (1387). ژئومورفولوژی کاربردی (بیابان- فرسایش بادی)، جلد دوم، چاپ سوم، تهران: انتشارات دانشگاه تهران. 

اختصاصی، م. ر. (1383). بررسی مورفومتری و مورفودینامیک رخساره‌های فرسایش بادی دشت یزد اردکان و تعیین شاخص‌های این فرآیند برای کاربرد در مدل‌های ارزیابی بیابان‌زایی، پایان‌نامة دکتری، تهران: دانشگاه تهران، دانشکدة منابع طبیعی.

تازه، م و همکاران (1392). «تعیین مناسب‌ترین اندازة پلات برای نمونه‌برداری از سنگ‌فرش بیابان»، مجلة پژوهش‌های ژئومورفولوژی کمی، شمارۀ 4، 72-61.

عظیم‌زاده، ح.ر. و اختصاصی، م.ر. (1383). «فرسایش بادی: بررسی تأثیر خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک در سرعت آستانة فرسایش بادی (مطالعة موردی: دشت یزد ‐ اردکان)»، مجلة منابع طبیعی ایران، شمارۀ 2، 11-1.

عظیم‌زاده، ح.ر. و همکاران (1384). کاربرد زمین‌آمار به روش کریجینگ در تخمین درصد سنگ‌فرش بیابانی و سرعت فرسایشی باد، اولین همایش ملی فرسایش بادی، 4-6 بهمن‌ماه، یزد: دانشگاه یزد.

فتوحی، ف. و همکاران (1390). «اثر سنگ‌فرش بیابان بر فرسایش‌پذیری خاک با استفاده از زمین‌آمار»، مجلة علوم و مهندسی آبخیزداری ایران، شمارۀ 16، 12-1.