نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
1 دانشیار اقلیمشناسی، گروه جغرافیا، دانشگاه گلستان، گرگان، ایران
2 دانشجوی کارشناسی ارشد آب و هواشناسی، دانشگاه گلستان، گرگان، ایران
چکیده
کلیدواژهها
موضوعات
عنوان مقاله [English]
نویسندگان [English]
Abstract
The Caspian Sea, the world's largest enclosed lake, has experienced significant fluctuations in water levels in recent years, primarily driven by climate change and unsustainable human exploitation of water resources. These changes have resulted in declining water levels, substantial coastal retreat—especially along the southeastern shores—and expansion of arid regions. This study examined the trends of desertification and the potential emergence of dust sources in the area from 1995 to 2022. For this analysis, we utilized Landsat satellite data along with vegetation (NDVI) and water (NDWI) indices. Statistical analyses revealed a consistent decline in the water level of the Caspian Sea since 1995, reaching its lowest point in the 185-year instrumental record, particularly between 2020 and 2022. The findings indicated that this decrease in water levels had led to significant changes in local vegetation. In regions, such as the Gorgan Gulf, the advance of vegetation had mitigated the formation of dust sources, whereas in Gomishan Wetland, insufficient vegetation cover had heightened the potential for dust source formation. Furthermore, analyses showed that since 2011, the trend of desertification had accelerated with notable increases in vegetation, particularly in herbaceous and shrub areas. Overall, the results suggested that if the downward trend in the water level of the Caspian Sea persists, desertification in coastal areas will intensify and more regions of Gomishan Wetland will face an increased risk of becoming dust sources.
Keywords: Shoreline Retreat, Dust Sources, Caspian Water Level Fluctuations, Gomishan Wetland, Gorgan Bay.
Introduction
The Caspian Sea, the world’s largest enclosed lake, has undergone significant fluctuations in water levels in recent years, primarily due to climate change and unsustainable exploitation of water resources. Factors, such as reduced precipitation, rising temperatures, and excessive extraction from the Volga River—which supplies approximately 80% of the Caspian’s water—have exacerbated these fluctuations. As a result, water levels have declined, leading to substantial shoreline retreat, particularly along the southeastern coast, and expansion of arid zones. These changes have triggered severe environmental and ecological consequences, including accelerated desertification, shoreline erosion, and an increased risk of dust hotspots, especially in areas like Gorgan Bay and Gomishan Wetland. This study aimed to investigate the trends of desertification and the potential formation of dust sources along the southeastern coastline of the Caspian Sea from 1995 to 2022.
Materials & Methods
This study utilized satellite imagery from Landsat 5, 7, and 8, along with water level data from the Caspian Sea sourced from reputable institutions, including the Caspian National Studies Center, ECMWF, and DAHITI. The satellite imagery was processed using the Google Earth Engine platform, where vegetation (NDVI) and water (NDWI) indices were calculated to analyze shoreline changes and desertification trends. The NDVI was classified into 4 categories: water bodies, barren land, grassy-shrubby vegetation, and forests, while the NDWI was employed to delineate water-land boundaries. The coastal area was segmented into 6 zones based on slope and width to evaluate regions prone to desertification. To assess changes in water levels, the Standard Normal Homogeneity Test (SNHT) was applied to detect abrupt shifts and the Mann-Kendall test was utilized to confirm the significance of trends. The expansion of vegetation cover and the potential for dust hotspots in newly exposed lands were analyzed using statistical methods and 5-year interval maps.
Research Findings
The results indicated that the water level of the Caspian Sea had steadily declined since 1995, reaching its lowest point at -28.5 m in 185 years between 2020 and 2022. This decline had intensified from 2006, with a notable drop of 64 cm during the period from 2020 to 2022. The Standard Normal Homogeneity Test (SNHT) confirmed abrupt changes in water levels, showing reductions of 102 cm from 1995 to 2022 and 88 cm from 2005 to 2022, while the Mann-Kendall test validated a significant downward trend. These changes had resulted in shoreline retreat covering 460.51 km² with the most pronounced impacts in Gomishan Wetland (225.71 km²) and the western parts of Gorgan Bay (202.03 km²).
NDVI analysis revealed that from 1995 to 2010, desertification and vegetation changes had been minimal with annual increases of 4.54 km² in barren land and 4.71 km² in grassy-shrubby vegetation. However, since 2011, desertification had accelerated, with grassy-shrubby vegetation expanding by 20.84 km² and barren land by 5.84 km² annually. In Gorgan Bay, particularly in its western regions and the Caspian-Gorgan intersection, rapid vegetation expansion—such as an 80.88 km² surge post-2013—had mitigated the formation of dust hotspots. Conversely, Gomishan Wetland, which had experienced a greater increase in barren land (70.769 km² post-2013) compared to vegetation (59.778 km²), demonstrated a higher potential for dust source formation. Statistical analyses confirmed that vegetation changes were significant and often abrupt in most zones, while changes in barren land were less statistically significant in areas, such as the northern shore of Gorgan Bay.
Discussion of Results & Conclusion
The decline in Caspian Sea water levels and the resulting shoreline retreat have significantly impacted southeastern coastal ecosystems. In Gorgan Bay, the rapid expansion of grassy-shrubby vegetation in newly exposed areas has reduced the risk of dust hotspots, challenging earlier predictions of dust source formation in this region. Conversely, in Gomishan Wetland, the prevalence of barren land over vegetation cover increases its vulnerability to becoming a dust source, posing a threat to surrounding areas. These differences can be attributed to variations in coastal slope, soil characteristics, and ecosystem resilience. If the decline in water levels continues, desertification is likely to intensify, particularly in Gomishan Wetland, thereby elevating the risk of dust source formation. This study highlighted the critical importance of restoring vegetation cover with resilient native species, such as grasses and shrubs, and implementing sustainable water management practices in the Caspian basin to prevent the emergence of dust hotspots. Continuous monitoring and protective measures are essential for maintaining the ecological balance of the Caspian coast.
کلیدواژهها [English]
مقدمه
دریای خزر بهعنوان بزرگترین دریاچۀ بسته جهان، با نوسانات درخور توجه سطح آب در طول تاریخ خود شناخته شده است (Sands et al., 2019). این نوسانات، که گاه با افزایش و گاه با کاهش سطح آب همراه بوده، پیامدهای اقتصادی، اجتماعی و زیستمحیطی درخور توجهی برای کشورهای ساحلی این دریاچه به همراه داشته است ( Yazdanpanah Dero et al., 2020; Lattuada et al., 2019). در سالهای اخیر، شواهد علمی نشان میدهد که تغییرات اقلیمی نقش فزایندهای در این نوسانات ایفا میکند. ازجمله علل نوسانات و تغییرات افزایشی و کاهشی را دانشمندان مختلف به عامل تغییرات اقلیمی ربط میدهند (Akbari et al., 2020؛ قانقرمه، 1376؛ اسلامی و همکاران، 1401)، به این شکل که گرمایش زمین، تبخیر فزایندۀ آب دریا و تغییرات الگوهای بارشی ازجمله عوامل کلیدی مؤثر بر نوسانات تراز آب خزر هستند. گرمایش زمین ازطریق مکانیسمهای مختلف میتواند بر نوسانات سطح آب خزر تأثیر بگذارد؛ گرمشدن تدریجی هوا به افزایش نرخ تبخیر از سطح آب دریاچه منجر میشود. این امر بهطور مستقیم سطح آب خزر را کاهش میدهد ( Klink et al., 2022; Khoshravan et al., 2019). مطالعات نشان داده است که بین نرخ تبخیر از سطح خزر و دمای هوا در منطقه همبستگی قوی وجود دارد (Lahijani et al., 2023). تغییرات اقلیمی همچنین میتواند به تغییر در الگوهای بارش در حوضه آبریز خزر منجر شود. افزایش یا کاهش بارش در این منطقه میتواند بهطور مستقیم بر میزان ورودی آب و درنتیجه سطح آب آن تأثیر بگذارد؛ برای مثال، برخی مطالعات نشان دادهاند که کاهش بارش در حوضههای غربی خزر میتواند عامل اصلی افت سطح آب این دریاچه در دهههای اخیر باشد (نجفیها و همکاران، 1398(. رودخانۀ ولگا بهعنوان بزرگترین منبع تأمینکنندۀ آب دریای خزر، نقش مهمی در تنظیم سطح آب آن دارد. کاهش آبدهی ولگا بهطور مستقیم به کاهش ورودی آب به خزر و افت سطح آب آن منجر میشود (Akbari et al., 2020). مطالعات نشان داده است که بین آبدهی ولگا و سطح آب خزر همبستگی قوی وجود دارد. همچنین مطالعهای دربارۀ رژیم یخبندان در خزر شمالی در شرایط گرمایش زمین انجام شده است. یافتههای این تحقیق نشان میدهد که با کاهش تراز آب دریا در بخش شمالی، الگوی یخزدن نیز دستخوش تغییر شده است (Kholoptsev & Naurozbayeva, 2022). گرمشدن زمین همچنین میتواند باعث ذوبشدن یخها و یخچالهای طبیعی در کوههای اطراف خزر شود. این امر میتواند به افزایش ورودی آب شیرین به دریاچه و افزایش موقت سطح آب آن منجر شود؛ بااینحال، در بلندمدت، ذوبشدن یخها و یخچالهای طبیعی میتواند به کاهش روان آب رودخانهها و درنتیجه افت سطح آب خزر منجر شود. یکی از مهمترین عوامل مرتبط با تغییرات اقلیمی که بر نوسانات سطح آب خزر تأثیر میگذارد، ذوبشدن و یخبندان در حوضۀ آبریز رودخانۀ ولگا است .(Safarov et al., 2024) رودخانۀ ولگا که بزرگترین منبع ورودی آب به دریای خزر است، بخش درخور توجهی از آب خود را در فصل سرد بهصورت بارشهای منجمد تأمین میکند و در دورۀ گرم سال ذوب اتفاق میافتد. این موضوع رژیم برفی خاصی در این رودخانه ایجاد میکند، اما باتوجهبه گرمایش جهانی متأثر از تغییر اقلیم این رژیم درحال دگرگونی است؛ برایناساس میتوان گفت که تأثیر ذوب و یخبندان طبیعی بر دریای خزر به دو صورت موقت و بلندمدت است، بهطوریکه ذوبشدن یخها و برف در کوتاهمدت میتواند به افزایش ورودی آب به رودخانۀ ولگا و درنتیجه افزایش موقت سطح آب دریای خزر منجر شود. درحالیکه در بلندمدت، کمشدن پهنههای برفی و یخی میتواند پیامدهای منفی برای دریای خزر به همراه داشته باشد. ازآنجاییکه پهنههای برفی و یخی مانند مخزنی طبیعی عمل میکنند و آب را در طول فصلهای گرم سال بهتدریج آزاد میکنند، ذوبشدن آنها میتواند به کاهش روانآب رودخانهها در فصل تابستان و درنتیجه کاهش ورودی آب به دریای خزر منجر شود (Robinson & Frei, 2000). این امر به همراه افزایش نرخ تبخیر ناشی از گرمشدن هوا میتواند در بلندمدت به کاهش تدریجی سطح آب دریای خزر منجر شود. مطالعات علمی نشان داده است که تأثیر منفی ذوبشدن یخها و یخچالهای طبیعی بر روانآب رودخانهها و سطح آب خزر میتواند از افزایش موقت سطح آب ناشی از ذوبشدن یخها در کوتاهمدت پیشی بگیرد. برداشت بیرویه از آبهای ورودی به دریای خزر در کنار تغییرات اقلیمی نقش مهمی در کاهش تراز آب این دریاچه ایفا میکند و بهعنوان عاملی انسانی، کاهش تراز آب دریای خزر را تشدید میکند (رنجبر، 1388). دریای خزر ازطریق حدود 130 رودخانه تغذیه میشود که از مساحت پنج میلیون کیلومتری حوضۀ آبریز آن عبور میکنند. رودخانۀ ولگا با تأمین حدود 80درصد از ورودی آب به این دریاچه، نقش حیاتی در حفظ تعادل هیدرولوژیکی آن دارد. رودخانههای اورال، کورا، ترک، سفیدرود، سولاک، سمور و گرگانرود نیز ازجمله دیگر رودخانههای مهمی هستند که به دریای خزر میریزند (Kalugin & Morozova, 2023). تأثیرات برداشت بیرویه ازطریق احداث سدها و برداشت بیرویه از آب برای مصارف کشاورزی، صنعتی و شرب در حوضۀ آبریز دریای خزر، حجم ورودی آب به این دریاچه را بهطور چشمگیری کاهش میدهد(Ghassabian et al., 2024) ؛ این امر، بهعنوان عامل اصلی در کاهش تراز آب در سالهای اخیر شناخته میشود. در کل برداشت بیشازحد از آب رودخانههای ورودی به دریای خزر، تعادل هیدرولوژیکی این حوضه را برهم زده و به کاهش تراز آب دامن میزند (Akbari et al., 2020; Kosarev et al., 2013). از طرف دیگر احداث سدها، زهکشی اراضی و تغییر کاربری اراضی ازجمله دیگر فعالیتهای انسانی هستند که میتوانند در نوسانات تراز آب خزر نقش داشته باشند (Sharifi et al., 2024)؛ درنتیجه کاهش تراز آب، خط ساحلی را به عقب میراند و بر اراضی ساحلی تأثیر میگذارد؛ این امر، تهدیدی برای سکونتگاههای انسانی، زیرساختها و منابع طبیعی ساحلی به شمار میرود ( Isaie-Moghaddam et al., 2021; Mahdian et al., 2024; Rezaee et al., 2022). نفوذ آب شور دریا به تالابهای ساحلی، شوری آنها را افزایش میدهد و حیات موجودات و تنوع زیستی را به خطر میاندازد ( Filizadeh, 2010; Klink et al., 2022) نوسانات تراز آب، زیستگاههای حیات وحش ازجمله تالابها، سواحل و جزایر را تخریب میکند و بهطور فزایندهای سبب از بین رفتن تنوع زیستی در این مناطق میشوند (Mahdian et al., 2024؛ خوشروان، 1399؛ عبدالهی، 1392). عقبنشینی آب دریا و افزایش شوری خاک، فرسایش خاک در سواحل را تشدید میکند (Isaie-Moghaddam et al., 2021؛ نجفیها و همکاران، 1398)؛ برایناساس یکی از موضوعات مهم در پسروی دریای خزر بهخصوص در نواحی با شیب بسیار کم، تشکیل کانونهای ریزگردی است. به این موضوع در سالهای اخیر بهخصوص در مجامع علمی، اجتماعی و در رسانههای عمومی توجه شده است. همچنین بعضی از سازمانهای دولتی مانند شرکت آب منطقهای استان گلستان اقداماتی همچون کارگروههایی با عنوان «نجات خلیج گرگان و تالاب میانکاله» ایجاد کردند که در ادامۀ این موضوع و باتوجهبه شدت عقبنشینی خزر با حمایت دولت و استانداری گلستان کانال انتقال آب دریای خزر به خلیج گرگان را احداث کردند. البته نکتۀ مهم در این است که ایجاد این کانال میتواند ارتباط آبی خلیج گرگان با دریای خزر را حفظ کند، اما نمیتواند تأثیر پسروی دریای خزر را کنترل کند. درحال حاضر باتوجهبه کاهش شدید تراز آب دریای خزر بهخصوص از سال 1995 به بعد، یکی از نگرانیهایی که در سواحل جنوبی دریای خزر بهخصوص در جنوبشرق آن وجود دارد، امکان شکلگیری کانونهای ریزگردزایی است. طبق نظر لاهیجانی و همکاران (2023) درصورت خشکشدن کامل خلیج گرگان، این منطقه به منبعی برای گرد و غبار تبدیل میشود و بر نواحی اطراف تا شعاع 60 کیلومتری تأثیر میگذارد؛ برایناساس هدف از این مطالعه ارزیابی امکان شکلگیری کانون ریزگردزایی با بررسی پسروی دریا و خشکیزایی ساحلی با روند گسترش یا عدم پوشش سطحی ازطریق برآورد شاخص پوشش گیاهی توسط دادههای ماهوارهای است.
در این مطالعه، عقبنشینی دریا و خشکیزایی در جنوب شرقی دریای خزر و همچنین پتانسیل ایجاد کانونهای ریزگرد ساحلی در این منطقه پس از عقبنشینی دریا بررسی شد. برای انجام این کار، از تصاویر ماهوارهای لندست 5، 7 و 8 و همچنین دادههای تراز آب خزر استفاده شده است. دادههای تراز آب خزر نیز از منابع مختلفی شامل مرکز ملی مطالعات و نوسانات خزر، پایگاه ECMWF و پایگاه دادۀ سری زمانی هیدرولوژیکی آبهای داخلی (DAHITI) دانشگاه فنی مونیخ جمعآوری شدهاند و همچنین تصاویر ماهوارهای لندست 5، 7 و 8 از پایگاه Google Earth Engine دریافت شدهاند. در ادامه بهمنظور ارزیابی نوسانات و عقبنشینی سطح آب دریای خزر از دو روش آزمون همگنی [1]برای شناسایی جهش ناگهانی تراز آب و از روش منکندال نیز برای صحت معنیداری روند تغییرات استفاده شد. آزمونهای همگنی، شامل تعداد زیادی آزمون است که فرضیۀ صفر آن، این است که یک سری زمانی بین دو زمان معین همگن است. تنوع آزمونها از این واقعیت ناشی میشود که فرضیههای جایگزین زیادی وجود دارد: تغییر در توزیع، تغییر در میانگین (یک یا چند بار) یا وجود روند. در این مطالعه بهمنظور تغییرات جهشی تراز آب دریای خزر از آزمون SNHT (تست استاندارد همگنی نرمال) استفاده شد. این آزمون توسط الکساندرسون (1986) برای تشخیص تغییر در یک سری دادههای بارندگی ایجاد شده است. این روش میتواند زمان گسستگی و بروز ناهمگنی را در دادهها تشخیص دهد؛ برایناساس شناسایی شروع و پایان ناهمگنی (جهش) امکان پذیر است (Alexanderson, 1986 به نقل از مرتضیپور و همکاران، 1399)؛ براین مبنا «هدف اصلی بهکارگیری این روش این است که آیا روند کاهشی تراز آب خزر بهصورت یکنواخت است یا اینکه حالت جهشی نیز اتفاق افتاده است». درصورت جهشیبودن کاهش تراز (کاهش سریع) فرصت تعادلسازی اکوسیستمی در نواحی ساحلی به حداقل خود میرسد و درنتیجه امکان ریزگردزایی وجود خواهد داشت. درکل این آزمون برای یک سری نسبتها اعمال میشود که مشاهدات اندازهگیریشده را با میانگین چندین نمونه مقایسه میکند. سپس نسبتها استاندارد میشوند. سری Xi در اینجا با نسبتهای استانداردشده مطابقت دارد. فرضیههای صفر و جایگزین بهصورت زیر تعیین میشوند:
H0: T متغیرهای Xi از توزیع N(0,1) پیروی میکنند.
Ha: بین زمان 1 و v متغیرها از توزیع N(µ1,1) پیروی میکنند و بین v+1 و T از توزیع N(µ2,1) پیروی میکنند.
آمار الکساندرسون بهصورت زیر تعریف میشود:
معادلۀ 1
با
معادلۀ 2
آمارT از محاسبۀ مقایسۀ احتمال دو مدل جایگزین ناشی میشود. مدل مربوط به Ha نشان میدهد که µ1 و µ2 درحین تعیین پارامتر v تخمین زده میشوند و احتمال را به حداکثر میرسانند.
در روش منکندال نیز ابتدا اختلاف بین هریک از مشاهدات با تمام مشاهدات پس از آن محاسبه میشود و پارامتر S مطابق رابطۀ زیر به دست میآید (Ghanghermeh et al., 2024):
معادله 3
که n تعداد مشاهدات سریاست و xj و xk به ترتیب دادههای jام وkام سری هستند. تابع sgn نیز بهصورت زیر محاسبه میشود:
معادلۀ 4
در مرحلۀ بعد محاسبۀ واریانس S توسط یکی از روابط زیر محاسبه میشود:
معادلۀ 5
معادلۀ 6
که n و m معرف تعداد دنبالههایی است که در آنها حداقل یک داده تکراری وجود دارد. t نیز بیانگر فراوانی دادههای با ارزش یکسان در یک دنباله است و درنهایت نیز آمارۀ Z به کمک یکی از روابط زیر استخراج میشود:
معادلۀ 7
با فرض دو دامنۀ آزمون روند، فرضیۀ صفر درصورتی پذیرفته میشود که شرط زیر برقرار باشد:
معادلۀ 8
که a سطح معنیداری است که برای آزمون در نظر گرفته میشود و Za آمارۀ توزیع نرمال استاندارد در سطح معنیداری a است که باتوجهبه دو دامنهبودن آزمون، a/2 استفاده میشود.
همچنین بهمنظور شناسایی کانونهای ریزگرد ساحلی در جنوب شرقی خزر، از تصاویر لندست 5، 7 و 8 در محیط Google Earth Engine استفاده شد و برای دورۀ زمانی 1995 تا 2022 دو شاخص NDVI و NDWI برای تعیین خط ساحلی و پوشش اراضی محاسبه و تولید شد. در این مطالعه دامنۀ شاخصNDVI به چهار طبقۀ تودۀ آبی، اراضی بایر، پوشش گیاهی علفی و بوتهای و اراضی جنگلی گروهبندی شد (جدول 1).
جدول 1: کلاسهای منتخب برای شاخص پوشش گیاهی (NDVI)
Table 1: Selected Classes for the Vegetation Index (NDVI)
|
شماره |
نام کلاس |
طبقه پایین |
طبقه بالا |
|
1 |
توده آبی |
-1 |
0 |
|
2 |
اراضی بایر |
0 |
0.1 |
|
3 |
اراضی علفی و بوته ای |
0.1 |
0.5 |
|
4 |
اراضی جنگلی و درختی |
0.5 |
1 |
در این مطالعه برای تشخیص مرز آب و خشکی از شاخص پوشش آبی (NDWI) استفاده شد. در این شاخص مقادیر بزرگتر از صفر نشاندهندۀ تودۀ آبی است. برای این هدف مرز آبی سالهای 1995 تا 2022 بهعنوان مبنای ارزیابی در نظر گرفته شد (شکل1). سپس مطابق شکل 2 محدودۀ خشکیزایی ساحلی به شش پهنه باتوجهبه شیب و عرض ساحلی منطقه بندی شدند. همانطورکه از جدول 2 ملاحظه میشود، بیشترین عرض نوسانی خزر با کمترین شیب در منطقۀ تالاب گمیشان و بخشهای غربی خلیج گرگان است که مساحت این محدوده 225.71 و 202.03 کیلومتر مربع است. کمترین عرضهای نوسانی نیز در بخشهای شمالی و جنوبی میانکاله و همچنین جنوبشرقی خلیج گرگان اتفاق میافتد؛ اما یکی از مناطق حساس ازنظر پیشروی و پسروی تلاقی خزر و خلیج گرگان است که مساحتی معادل 43.41 کیلومتر مربع را به خود اختصاص داده است. درکل از سال 1995 به بعد عقبنشینی خزر شروع شد و تا سال 2022 در حدود 460.51 کیلومتر مربع در این منطقه عقبنشینی دریا انجام گرفت.
شکل 1: ترکیب مجازی باندهای ماهوارۀ لندست 5 و 8 برای سال 1995 و 2022
Figure 1: Band Combination of Landsat 5 and Landsat 8 for the Years 1995 and 2022
شکل 2: نقشۀ منطقهبندی ساحلی جنوب شرقی دریای خزر
Figure 2: Zoning Map of the Southeastern Caspian Sea Coastal Region
جدول :2 مساحت منطقۀ مطالعهشده
Table 2: Area of the Study Region
|
شماره |
مناطق |
مساحت به کیلومتر مربع |
|
1 |
تالاب گمیشان |
71.225 |
|
2 |
تلاقی خزر-خلیج گرگان |
41.43 |
|
3 |
ساحل شمالی خلیج گرگان |
02.15 |
|
4 |
ساحل شمالی میانکاله |
49.14 |
|
5 |
ساحل جنوب شرقی خلیج گرگان |
54.33 |
|
6 |
بخشهای غربی خلیج گرگان |
03.202 |
یافتهها
بررسیها نشان میدهد که در 185 سال اخیر، بالاترین تراز آب دریای خزر 24.8- متر و کمترین آن 28.5- متر بوده است. تراز آب دریای خزر درحال حاضر در نزدیکترین حالت به پایینترین سطح 185 سال گذشته در سال 1976 است.
.
شکل 3: نمودار نوسانات تراز آب دریای خزر در دورۀ آماری 1837 تا 2022 میلادی.
Figure 3: Water Level Fluctuation Chart of the Caspian Sea during the Period 1837 to 2022
شکل 3 نشان میدهد که در طول دورۀ 1837 تا 2022، چندین دورۀ تغییر روند کلی در تراز آب دریای خزر رخ داده است. از سال 1837 تا 1929، تراز آب بین 24.995- تا 25.372- متر در نوسان بود. بین سالهای 1930 تا 1941، کاهش شدیدی در تراز آب به میزان 160 سانتیمتر (13.5 سانتیمتر در سال) اتفاق افتاد. از سال 1942 تا 1977، عقبنشینی تراز آب با سرعت کمتری، به میزان 140 سانتیمتر (3.6 سانتیمتر در سال) ادامه یافت. از سال 1978 تا 1995، افزایش درخور توجهی در تراز آب به میزان 240 سانتیمتر (13 سانتیمتر در سال) رخ داد. پس از این دوره، روند کاهشی شروع شد. در طی این دوره، روندهای مختلفی در تغییرات تراز آب مشاهده شد. از سال 1995 تا 1997، تراز آب به میزان 37 سانتیمتر در دو سال کاهش یافت .این روند کاهشی تا سال 2001 با شدت ضعیفتر ادامه داشت؛ اما از سال 2002 تا 2005، تراز آب به میزان 23 سانتیمتر افزایش یافت. مهمترین روند کاهشی تراز آب دریای خزر از سال 2006 آغاز شد و تا سال 2022 ادامه داشت. شدیدترین افت تراز آب در این دوره، بین سالهای 2020 تا 2022 رخ داد که به 64 سانتیمتر در طی دو سال رسید (شکل 4). لازم به ذکر است که برای تکمیل دورۀ مشاهداتی تراز آب، از ارتفاعسنجی ماهوارهای(Schwatke et al, 2015) استفاده شده است.
شکل 4: تغییرات سطح آب دریای خزر از سال 1993 لغایت 2022
Figure 4: Caspian Sea Water Level Changes from 1993 to 2022
بهمنظور بررسی دقیقتر روند تغییرات تراز آب دریای خزر و همچنین شناسایی نقاط عطف در این روند، این دوره به دو بخش 1995 تا 2022 و 2005 تا 2022 تقسیمبندی و بهطور جداگانه بررسی شد. همانطور که در شکل 5 و جدول 3 مشاهده میشود، تراز آب در هر دو دورۀ زمانی بهطور ناگهانی کاهش یافته است. میزان جهش تراز آب در دورۀ اول (2022-1995) در مقایسه با دورۀ یکنواخت اولیه 102 سانتیمتر و در دورۀ دوم (2022-2005) 88 سانتیمتر است؛ علاوهبراین، روش منکندال در هر دو دورۀ زمانی روند کاهشی معنیدار تراز آب را تأیید میکند. نکتۀ درخور توجه در ضریب تغییرپذیری سالانه تراز آب در دورۀ 2022-1995 معادل 2.21% و در دورۀ 2022-2005 نیز معادل 2.11% است. این دو ضریب تفاوت اندکی با یکدیگر دارند. بهطورکلی میتوان نتیجه گرفت که از سال 1995 به بعد، نهتنها شاهد سیر کاهشی تراز آب بودهایم، بلکه جهش معنیداری نیز در این زمینه رخ داده است.
جدول 3: خلاصۀ آمار توصیفی سالانه، آزمون منکندال و آزمون همگنی پسروی سطح دریای خزر
Table 3: Summary of Annual Descriptive Statistics, Mann-Kendall Test, and Homogeneity Test for Caspian Sea Water Level Retreat
|
سالانه |
Summary statistics |
Mann-Kendall trend tests |
homogeneity test (SNHT) |
|||||
|
تراز آب دریای خزر |
Mean |
CV% |
Kendall's tau |
p-value (Two-tailed) |
Sen's slope |
t |
T0 |
p-value (Two-tailed) |
|
دوره 2022-1995 |
901.26- |
21.2 |
887.0- |
000.0 |
666.0- |
2013 |
461.24 |
000.0 |
|
دوره 2022-2005 |
220.27- |
11.2 |
000.1- |
000.0 |
096.0- |
2014 |
292.13 |
000.0 |
شکل 5: تغییرات جهشی بر مبنای آزمون همگنی پسروی سطح دریای خزر
Figure 5: Abrupt Changes Based on the Homogeneity Test for Caspian Sea Water Level Retreat
روند خشکیزایی در پهنههای ساحلی
شکل 6 روند خشکیزایی شش پهنۀ منطقۀ ساحل جنوب شرقی خزر را با تغییرات تراز آب دریای خزر از سال 1994 تا 2022 نشان میدهد. همانطور که قبلاً نیز ذکر شد، روند کاهشی تراز آب دریای خزر از سال 1995 به بعد آغاز شد و با افتوخیزهایی همراه بود؛ برایناساس، تراز آب دریا از سال 1995 تا 2006 با یک روند کاهشی ضعیف، دورۀ ثبات را طی کرد و از سال 2006 به بعد، روند کاهشی آن شدت گرفت. باتوجهبه این رفتار تراز آب خزر، خشکیزایی در کل ساحل مطالعهشده مشاهده میشود. بیشترین تغییرات در محدودۀ تالاب گمیشان و بخشهای غربی خلیج گرگان دیده میشود؛ بااینوجود رفتار کاهشی در این دو محدوده متفاوت است. در محدودۀ تالاب گمیشان، الگوی خشکیزایی از سال 1995 تا 2006 مطابق با نوسانات تراز آب خزر بود؛ درحالیکه در بخشهای غربی خلیج گرگان، خشکیزایی ضعیف و یکنواختی مشاهده میشد. از سال 2006 به بعد، همزمان با شدت گرفتن کاهش تراز آب خزر، روند خشکیزایی در هر دو محدوده افزایش یافت. در سواحل غربی خلیج گرگان، این روند تا سال 2022 ادامه داشت و بهطور متوسط سالانه 9.12 کیلومتر مربع به خشکی ساحلی افزوده شد. در تالاب گمیشان، از سال 2016 تا 2020 خشکیزایی به ثبات رسید؛ بااینحال، کاهش شدید تراز دریا بین سالهای 2020 تا 2022 دوباره باعث خشکیزایی شد. درمجموع، از سال 2006 تا 2022 بهطور متوسط سالانه 11.92 کیلومتر مربع از تالاب گمیشان عقبنشینی کرد. در پهنۀ تلاقی خزر و خلیج گرگان، از سال 1996 تا 2006 روند خشکیزایی با افتوخیزهای ضعیف، افزایشی بود. از سال 2006 تا 2022 این روند با شدت بیشتری ادامه یافت و بهطور متوسط سالانه 2.36 کیلومتر مربع به خشکی ساحلی افزوده شد.
شکل 6: روند خشکیزایی سواحل جنوب شرقی دریای خزر از سال 1994 لغایت 2022
Figure 6: Shoreline Retreat Trend of the Southeastern Caspian Sea Coastline from 1994 to 2022
بررسی تغییرات شاخص پوشش گیاهی (NDVI)
یکی از اهداف اصلی بررسی تغییرات شاخص پوشش گیاهی (NDVI) پاسخ به این پرسش است که آیا پیشروی پوشش گیاهی ساحلی در جنوب شرقی دریای خزر، در اثر عقبنشینی و خشکیزایی این سواحل میتواند از ایجاد کانونهای ریزگرد جلوگیری کند یا خیر. شکل 7 نقشههای تغییرات شاخص پوشش گیاهی سالانه و همچنین خشکیزایی منطقه مطالعهشده را در بازههای زمانی 5ساله، از سال 1995 تا 2022 نشان میدهد. همانطور که در شکل مشاهده میشود، از سال 1995 تا 2010 تغییرات شاخص پوشش گیاهی و خشکیزایی در منطقه بسیار ناچیز بوده است. در این دوره، مساحت اراضی بایر به میزان 68.06 کیلومتر مربع و اراضی علفی و بوتهای به میزان 70.64 کیلومتر مربع افزایش یافته است؛ درحالیکه مساحت اراضی جنگلی و درختی 0.06 کیلومتر مربع کاهش یافته است. بهطور متوسط، مساحت اراضی بایر سالانه 4.54 کیلومتر مربع و اراضی علفی و بوتهای 4.71 کیلومتر مربع افزایش یافته است. از سال 2011 تا 2022، شدت خشکیزایی در منطقه افزایش یافته است. در این دوره، مساحت اراضی بایر به میزان 70.09 کیلومتر مربع، اراضی علفی و بوتهای به میزان 250.10 کیلومتر مربع و اراضی جنگلی و درختی 1.64 کیلومتر مربع افزایش یافته است؛ بهعبارتدیگر، مساحت اراضی بایر سالانه 5.84 کیلومتر مربع، اراضی علفی و بوتهای 20.84 کیلومتر مربع و اراضی جنگلی و درختی 0.14 کیلومتر مربع افزایش یافته است. درمجموع، مشاهده میشود که اراضی بایر در طول دورۀ بررسیشده تغییرات یکنواختی را تجربه کردهاند. درمقابل، اراضی با پوشش گیاهی به دلیل افزایش خشکیزایی، شاهد رشد درخور توجهی در مساحت خود بودهاند.
شکل 7: نقشههای تغییرات طبقات شاخص پوشش گیاهی (NDVI) سالانه با دورههای 5 سال برای دورۀ 1995 لغایت 2022
Figure 7: Maps of Annual Vegetation Index (NDVI) Class Changes with 5-Year Intervals for the Period 1995 to 2022
رفتار زمانی شاخص پوشش گیاهی
در این بخش، بهمنظور بررسی روند تغییرات شاخص پوشش گیاهی در دورۀ زمانی 1995 تا 2022، دو کلاس پوشش گیاهی «اراضی علفی و بوتهای» و «اراضی جنگلی و درختی» ادغام شدند. در ادامه، تغییرات دو پارامتر پوشش گیاهی بهعنوان عامل مانع برای ایجاد کانونهای ریزگردزایی و همچنین توسعۀ اراضی بایر بهعنوان کانونهای احتمالی ریزگردزایی بررسی میشود. همچنین، بهمنظور ارزیابی تغییرات ناگهانی یا جهشی در عقبنشینی دریای خزر از آزمون همگنی استفاده شد. هدف از این آزمون، تعیین یکنواختی یا ناگهانیبودن تغییرات پوشش گیاهی و اراضی بایر بود. همچنین از آزمون روند منکندال برای ارزیابی سطح معنیداری تغییرات مساحتی ساحلی بهره گرفته شد. نتایج این آزمونها در جدول 4 خلاصه شدهاند. همانطور که مشاهده میشود، روند کلی تغییرات اراضی بایر و پوشش گیاهی در کل منطقه از سطح معنیداری پیروی میکند. با این تفاوت که در اراضی بایر ساحل شمالی خلیج گرگان، ساحل شمالی میانکاله و ساحل جنوب شرقی خلیج گرگان، این روند از سطح معنیداری برخوردار نیست. ارزیابی جهش تغییرات کلی منطقه نیز نشان میدهد که پوشش گیاهی و اراضی بایر روند تغییرات خود را بهطور ناگهانی (جهشی) تغییر دادهاند. البته لازم به ذکر است که اراضی بایر ساحل شمالی خلیج گرگان و ساحل جنوب شرقی خلیج گرگان، جهش خاصی در روند خود نشان نمیدهند.
جدول 4: خلاصۀ آمار توصیفی سالانه، آزمون منکندال و آزمون همگنی سواحل جنوب شرقی دریای خزر
Table 4: Summary of Annual Descriptive Statistics, Mann-Kendall Test, and Homogeneity Test for the Southeastern Caspian Sea Coastline
|
سالانه |
Summary statistics |
Mann-Kendall trend tests |
homogeneity test (SNHT) |
|||||
|
منطقه - پوشش اراضی |
Mean |
CV% |
Kendall's tau |
p-value (Two-tailed) |
Sen's slope |
t |
T0 |
p-value (Two-tailed) |
|
تالاب گمیشان_اراضی پوشش گیاهی |
685.44 |
254.72 |
751.0 |
000.0* |
639.3 |
2011 |
894.22 |
000.0* |
|
تالاب گمیشان_اراضی بایر |
959.46 |
732.75 |
677.0 |
000.0* |
365.3 |
2013 |
184.24 |
000.0* |
|
تلاقی خزر-خلیج گرگان_اراضی پوشش گیاهی |
124.13 |
382.92 |
841.0 |
000.0* |
276.1 |
2013 |
220.23 |
000.0* |
|
تلاقی خزر-خلیج گرگان_اراضی بایر |
363.3 |
260.54 |
376.0 |
005.0* |
118.0 |
2007 |
947.15 |
000.0* |
|
ساحل شمالی خلیج گرگان_اراضی پوشش گیاهی |
736.3 |
464.81 |
646.0 |
000.0* |
333.0 |
2012 |
084.24 |
000.0* |
|
ساحل شمالی خلیج گرگان_اراضی بایر |
944.2 |
308.42 |
000.0 |
984.0 |
001.0 |
2021 |
252.4 |
305.0 |
|
ساحل شمالی میانکاله_اراضی پوشش گیاهی |
537.4 |
499.76 |
878.0 |
000.0* |
401.0 |
2012 |
755.23 |
000.0* |
|
ساحل شمالی میانکاله_اراضی بایر |
837.3 |
175.25 |
146.0 |
286.0 |
020.0 |
1995 |
627.9 |
044.0* |
|
ساحل جنوب شرقی خلیج گرگان_اراضی پوشش گیاهی |
401.13 |
857.53 |
931.0 |
000.0* |
817.0 |
2012 |
412.22 |
000.0* |
|
ساحل جنوب شرقی خلیج گرگان_اراضی بایر |
359.2 |
289.50 |
196.0- |
151.0 |
025.0- |
1996 |
809.4 |
256.0 |
|
بخشهای غربی خلیج گرگان_اراضی پوشش گیاهی |
439.64 |
602.65 |
735.0 |
000.0* |
617.4 |
2013 |
355.22 |
000.0* |
|
بخشهای غربی خلیج گرگان_اراضی بایر |
216.20 |
787.51 |
360.0 |
007.0* |
510.0 |
2018 |
841.10 |
015.0* |
|
منطقۀ مطالعهشده_اراضی پوشش گیاهی |
865.143 |
969.68 |
825.0 |
000.0* |
264.11 |
2012 |
874.22 |
000.0* |
|
منطقۀ مطالعهشده_اراضی بایر |
703.79 |
894.53 |
672.0 |
000.0* |
497.4 |
2014 |
974.20 |
000.0* |
معنیدار *
بررسی تغییرات مساحتی پوشش گیاهی و اراضی بایر
منطقۀ تالاب گمیشان
شکل 8 روند تغییرات مساحتی دو متغیر پوشش گیاهی و اراضی بایر منطقۀ تالاب گمیشان را نشان میدهد. همانطور که ملاحظه میشود، مساحت هر دو متغیر در یک دامنۀ خاص نوسان دارد و با یکدیگر رابطۀ معکوسی دارند. در بلندمدت، هر دو متغیر روندی افزایشی نشان میدهند. شکل 9 نیز نشان میدهد که اراضی پوشش گیاهی تا سال 2011 ازنظر زمانی یکنواخت بوده است. از این سال به بعد، جهش ناگهانی در مساحت این نوع اراضی رخ داده است که تا پایان دورۀ مطالعه، روند کاهشی مشاهده نشده است. اختلاف میانگین مساحتی دورۀ جهش با دوره یکنواختی، 59.778 کیلومتر مربع است. همچنین اراضی بایر تا سال 2013 ازنظر زمانی یکنواخت بوده است. از این سال به بعد، جهش ناگهانی در مساحت این نوع اراضی نیز رخ داده است که تا پایان دورۀ مطالعه، روند کاهشی مشاهده نشده است. اختلاف میانگین مساحتی دورۀ جهش با دورۀ یکنواختی، 70.769 کیلومتر مربع است. این موضوع نشان میدهد که شدت افزایش اراضی بایر در منطقۀ تالاب گمیشان بیشتر از اراضی پوشش گیاهی است.
شکل 8: روند تغییرات اراضی پوشش گیاهی و اراضی بایر تالاب گمیشان برای دورۀ 1995 لغایت 2022
Figure 8: Trend of Vegetation and Barren Land Changes in the Gomishan Wetland from 1995 to 2022
شکل 9: تغییرات جهشی بر مبنای آزمون همگنی اراضی پوشش گیاهی و اراضی بایر تالاب گمیشان
Figure 9: Abrupt Changes Based on the Homogeneity Test for Vegetation and Barren Lands in the Gomishan Wetland
تلاقی خزر-خلیج گرگان
شکل 10 روند تغییرات مساحتی دو متغیر پوشش گیاهی و اراضی بایر را در منطقۀ تلاقی خزر-خلیج گرگان نشان میدهد. همانطور که مشاهده میشود، تا سال 2011 مساحت این دو متغیر در یک دامنۀ خاص با نوساناتی همراه بود که نشاندهندۀ رابطه معکوس بین آنها است؛ اما از سال 2011 به بعد، پوشش گیاهی با شتابی چشمگیر گسترش یافت، درحالیکه اراضی بایر روندی بسیار ضعیفتر از این روند را تجربه کرد. نکته درخور توجه این است که هر دو متغیر در بلندمدت جهش را نشان میدهند. شکل 11 نشان میدهد که تا سال 2013 پوشش گیاهی ازنظر زمانی رفتاری یکنواخت داشت، اما از آن سال به بعد جهشی ناگهانی اتفاق افتاد که تا پایان دورۀ مطالعهشده ادامه داشت. اختلاف میانگین مساحت بین دورۀ جهش و دورۀ یکنواخت 23.58 کیلومتر مربع است. اراضی بایر نیز تا سال 2007 رفتاری یکنواخت ازنظر زمانی داشتند، اما از آن سال به بعد جهشی ضعیف اتفاق افتاد که تا پایان دورۀ مطالعهشده ادامه داشت. اختلاف میانگین مساحت بین دورۀ جهش و دورۀ یکنواخت 2.58 کیلومتر مربع است. این موضوع نشان میدهد که شدت افزایش اراضی پوشش گیاهی در منطقۀ تلاقی خزر-خلیج گرگان درحال حاضر بیشتر از اراضی بایر است.
شکل 10: روند تغییرات اراضی پوشش گیاهی و اراضی بایر تلاقی خزر-خلیج گرگان برای دورۀ 1995 لغایت 2022
Figure 10: Trend of Vegetation and Barren Land Changes in the Caspian Sea-Gorgan Gulf Intersection from 1995 to 2022
شکل 11: تغییرات جهشی بر مبنای آزمون همگنی اراضی پوشش گیاهی و اراضی بایر تلاقی خزر-خلیج گرگان
Figure 11: Abrupt Changes Based on the Homogeneity Test for Vegetation and Barren Lands in the Caspian Sea-Gorgan Gulf Intersection
ساحل شمالی خلیج گرگان
شکل 12 روند تغییرات مساحتی دو متغییر پوشش گیاهی و اراضی بایر ساحل شمالی خلیج گرگان را نشان میدهد. همانطور که ملاحظه میشود، ازنظر مساحت دو متغیر تا سال 2011 در یک دامنۀ خاصی نسبتبه هم رفتار معکوسی نوسانی نشان میدهند؛ اما از این سال به بعد پوشش گیاهی با روند افزایشی شدیدی گسترش پیدا کرد، درحالیکه وسعت اراضی بایر تا سال 2020 کاهش پیدا کرد. نکتۀ درخور توجه در ارتباط با روند تغییرات گسترش اراضی، پوشش گیاهی معنیدار است، درحالیکه گسترش اراضی بایر ناشی از خشکیزایی هیچگونه معنیداری خاصی ندارد. همانطور که از شکل 13 مشخص میشود، اراضی پوشش گیاهی تا سال 2011 ازنظر رفتار زمانی از یکنواختی بر خوردار بود؛ اما از این سال به بعد جهش ناگهانی اتفاق افتاد و تا پایان دوره، برگشتی انجام نشده است. اختلاف میانگین مساحتی دورۀ جهش با دور یکنواختی معادل 5.891 کیلومتر مربع است. البته لازم به ذکر است که فاصلۀ مساحتی اراضی پوشش گیاهی در دورۀ زمانی بعد از سال 2011 شدیداً افزایش یافت. یعنی اینکه بیشترین پوشش خشکیزایی با پوشش گیاهی گسترده شده است.
شکل 12: روند تغییرات اراضی پوشش گیاهی و اراضی بایر ساحل شمالی خلیج گرگان برای دورۀ 1995 لغایت 2022
Figure 12: Trend of Vegetation and Barren Land Changes on the Northern Shore of Gorgan Gulf from 1995 to 2022
شکل 13: تغییرات جهشی بر مبنای آزمون همگنی اراضی پوشش گیاهی و اراضی بایر ساحل شمالی خلیج گرگان
Figure 13: Abrupt Changes Based on the Homogeneity Test for Vegetation and Barren Lands on the Northern Shore of Gorgan Gulf
ساحل شمالی میانکاله
شکل 14 روند تغییرات مساحتی دو متغییر پوشش گیاهی و اراضی بایر ساحل شمالی میانکاله را نشان میدهد. همانطور که ملاحظه میشود، ازنظر مساحت هر دو متغیر تا سال 2012 در یک دامنۀ خاصی نسبتبه هم رفتار معکوس نوسانی را نشان میدهند. در این شکل مشخص میشود که از سال 1995 تا سال 2012 مساحت اراضی بایر بیشتر از اراضی پوشش گیاهی است؛ درحالیکه از این سال به بعد پوشش گیاهی با روند افزایشی شدیدی گسترش پیدا کرد، اراضی بایر تا سال 2022 کاهش پیدا کرد. نکته درخور توجه در ارتباط با روند تغییرات گسترش اراضی پوشش گیاهی معنیدار است؛ درحالیکه گسترش اراضی بایر ناشی از خشکیزایی هیچگونه معنیداری خاصی ندارد. همانطور که از شکل 15 مشخص میشود، اراضی پوشش گیاهی تا سال 2012 ازنظر رفتار زمانی از یکنواختی بر خوردار بود؛ اما از این سال به بعد جهش ناگهانی اتفاق افتاد و تا پایان دوره، برگشتی انجام نشده است. اختلاف میانگین مساحتی دورۀ جهش با دورۀ یکنواختی معادل 6.673 کیلومتر مربع است. البته لازم به ذکر است که فاصلۀ مساحتی اراضی پوشش گیاهی در دورۀ زمانی بعد از سال 2012 شدیداً افزایش یافت؛ یعنی اینکه بیشترین پوشش خشکیزایی با پوشش گیاهی گسترده شده است.
شکل 14: روند تغییرات اراضی پوشش گیاهی و اراضی بایر ساحل شمالی میانکاله برای دورۀ 1995 لغایت 2022
Figure 14: Trend of Vegetation and Barren Land Changes on the Northern Shore of Miankaleh from 1995 to 2022
شکل 15: تغییرات جهشی بر مبنای آزمون همگنی اراضی پوشش گیاهی و اراضی بایر ساحل شمالی میانکاله
Figure 15: Abrupt Changes Based on the Homogeneity Test for Vegetation and Barren Lands on the Northern Shore of Miankaleh
ساحل جنوب شرقی خلیج گرگان
شکل 16 روند تغییرات مساحتی دو متغیر پوشش گیاهی و اراضی بایر ساحل جنوب شرقی خلیج گرگان را نشان میدهد. همانطور که ملاحظه میشود، ازنظر مساحت دو متغیر تا سال 2012 در یک دامنۀ خاصی نسبتبه هم رفتار معکوسی نوسانی نشان میدهد. درکل از این شکل مشخص میشود که تمامیدورۀ زمانی مساحت اراضی پوشش گیاهی بیشتر از اراضی بایر است. نکتۀ درخور توجه در ارتباط با روند تغییرات گسترش اراضی پوشش گیاهی معنیدار است؛ درحالیکه گسترش اراضی بایر ناشی از خشکیزایی هیچگونه معنیداری خاصی ندارد. همانطور که از شکل 17 مشخص میشود، اراضی پوشش گیاهی تا سال 2012 ازنظر رفتار زمانی از یکنواختی بر خوردار بود؛ اما از این سال به بعد جهش ناگهانی اتفاق افتاد و تا پایان دوره، برگشتی انجام نشده است. اختلاف میانگین مساحتی دورۀ جهش با دورۀ یکنواختی معادل 13.477 کیلومتر مربع است. لازم به ذکر است که فاصلۀ مساحتی اراضی پوشش گیاهی از اراضی بایر در دورۀ زمانی بعد از سال 2012 شدیداً افزایش یافت. درواقع بیشترین پوشش خشکیزایی با پوشش گیاهی گسترده شده است؛ بهعبارتدیگر در این منطقه با پسروی دریای خزر اراضی بایری تقریباً ایجاد نشده است.
شکل 16: روند تغییرات اراضی پوشش گیاهی و اراضی بایر ساحل جنوب شرقی خلیج گرگان برای دورۀ 1995 لغایت 2022
Figure 16: Trend of Vegetation and Barren Land Changes on the Southeastern Shore of Gorgan Gulf from 1995 to 2022
شکل 17: تغییرات جهشی بر مبنای آزمون همگنی اراضی پوشش گیاهی و اراضی بایر ساحل جنوب شرقی خلیج گرگان
Figure 17: Abrupt Changes Based on the Homogeneity Test for Vegetation and Barren Lands on the Southeastern Shore of Gorgan Gulf
بخشهای غربی خلیج گرگان
شکل 18 روند تغییرات مساحتی دو متغیر پوشش گیاهی و اراضی بایر بخشهای غربی خلیج گرگان را نشان میدهد. همانطور که ملاحظه میشود، ازنظر مساحت هر دو متغیر تا سال 2012 در یک دامنۀ خاصی نسبتبه هم رفتار معکوسی نوسانی نشان میدهند. درکل از این شکل مشخص میشود که بیشتر دورۀ زمانی مساحت اراضی پوشش گیاهی بیشتر از اراضی بایر است. نکته درخور توجه در ارتباط با روند تغییرات هر دو متغییر معنیدار است. البته لازم به ذکر است که روند طولانیمدت هر دو متغیر جهش را نشان میدهد. همانطور که از شکل 19 مشخص میشود، اراضی پوشش گیاهی تا سال 2013 ازنظر رفتار زمانی از یکنواختی بر خوردار بود؛ اما از این سال به بعد جهش ناگهانی اتفاق افتاد و تا پایان دوره، برگشتی انجام نشده است. اختلاف میانگین مساحتی دورۀ جهش با دورۀ یکنواختی معادل 80.88 کیلومتر مربع است. همچنین اراضی بایر تا سال 2018 ازنظر رفتار زمانی از یکنواختی برخوردار بود؛ اما از این سال به بعد جهش ناگهانی اتفاق افتاد و تا پایان دوره، برگشتی انجام نشده است. اختلاف میانگین مساحتی دورۀ جهش با دورۀ یکنواختی معادل 18.174 کیلومتر مربع است. این موضوع حاکیازآن است که شدت افزایش اراضی پوشش گیاهی در بخشهای غربی خلیج گرگان درحال افزایش بیشتری از اراضی بایر است.
شکل 18: روند تغییرات اراضی پوشش گیاهی و اراضی بایر بخشهای غربی خلیج گرگان برای دورۀ 1995 لغایت 2022
Figure 18: Trend of Vegetation and Barren Land Changes in the Western Parts of Gorgan Gulf from 1995 to 2022
شکل 19: تغییرات جهشی بر مبنای آزمون همگنی اراضی پوشش گیاهی و اراضی بایر بخشهای غربی خلیج گرگان
Figure 19: Abrupt Changes Based on the Homogeneity Test for Vegetation and Barren Lands in the Western Parts of Gorgan Gulf
کل منطقۀ مطالعهشده
شکل 20 روند تغییرات مساحتی دو متغیر پوشش گیاهی و اراضی بایر را در کل منطقۀ مطالعهشده نشان میدهد. همانطور که ملاحظه میشود، ازنظر مساحت دو متغیر تا سال 2012 در یک دامنۀ خاصی نسبتبه هم رفتار معکوسی نوسانی نشان میدهند. درکل از این شکل مشخص میشود که بیشتر دورۀ زمانی مساحت اراضی پوشش گیاهی بیشتر از اراضی بایر است. نکته درخور توجه در ارتباط با روند تغییرات هر دو متغییر معنیدار است. لازم به ذکر است که روند طولانیمدت هر دو متغیر رفتار جهشی را نشان میدهد. همانطور که از شکل 21 مشخص میشود، اراضی پوشش گیاهی تا سال 2012 ازنظر رفتار زمانی از یکنواختی بر خوردار بود؛ اما از این سال به بعد جهش ناگهانی اتفاق افتاد و تا پایان دوره، برگشتی انجام نشده است. اختلاف میانگین مساحتی دورۀ جهش با دورۀ یکنواختی معادل 187.165 کیلومتر مربع است. همچنین اراضی بایر تا سال 2014 ازنظر رفتار زمانی از یکنواختی بر خوردار بود؛ اما از این سال به بعد جهش ناگهانی اتفاق افتاد و تا پایان دوره، برگشتی انجام نشده است. اختلاف میانگین مساحتی دورۀ جهش با دورۀ یکنواختی معادل 82.295 کیلومتر مربع است. این موضوع حاکیازآن است که شدت افزایش اراضی پوشش گیاهی در کل منطقه مطالعهشده درحال افزایش بیشتری از اراضی بایر است.
شکل 20: روند تغییرات اراضی پوشش گیاهی و اراضی بایر منطقۀ مطالعهشده برای دورۀ 1995 لغایت 2022
Figure 20: Trend of Vegetation and Barren Land Changes in the Study Area from 1995 to 2022
شکل 21: تغییرات جهشی بر مبنای آزمون همگنی اراضی پوشش گیاهی و اراضی بایر منطقۀ مطالعهشده
Figure 21: Abrupt Changes Based on the Homogeneity Test for Vegetation and Barren Lands in the Study Area
نتیجهگیری
بررسی تغییرات شاخص پوشش گیاهی و خشکیزایی در منطقۀ مطالعهشده در دورههای پنجساله از سال 1995 تا 2022 نشان داد که از 1995 تا 2010 تغییرات این شاخصها بسیار ناچیز بود. در این دوره، سالانه بهطور متوسط 4.54 کیلومتر مربع به اراضی بایر و 4.71 کیلومتر مربع به اراضی دارای پوشش گیاهی علفی و بوتهای اضافه شد، درحالیکه 0.06 کیلومتر مربع از اراضی جنگلی و درختی کاسته شد؛ اما از سال 2011 به بعد، شدت خشکیزایی افزایش یافت و درنتیجه، سالانه بهطور متوسط 5.84 کیلومتر مربع به اراضی بایر، 20.84 کیلومتر مربع به اراضی دارای پوشش گیاهی علفی و بوتهای و 0.14 کیلومتر مربع به اراضی جنگلی و درختی اضافه شد. درکل، اراضی بایر در طول دورۀ بررسیشده تغییرات یکنواختی داشتند، درحالیکه اراضی دارای پوشش گیاهی به دلیل افزایش خشکیزایی به همان میزان نیز افزایش یافتند؛ بهعبارتدیگر، در این دوره، سالانه بهطور متوسط 11.16 کیلومتر مربع به اراضی بایر، 20.01 کیلومتر مربع به اراضی دارای پوشش گیاهی علفی و بوتهای و 0.16 کیلومتر مربع به اراضی جنگلی و درختی اضافه شد؛ بنابراین، میتوان نتیجه گرفت که باتوجهبه عقبنشینی دریای خزر، پیشروی پوشش گیاهی به نواحی آزادشده توسط عقبنشینی دریا بیشتر از اراضی بایر و لخت بوده است.
بررسی روند تغییرات نیز نشان داد که دو پهنۀ بخشهای غربی خلیج گرگان و منطقۀ تالاب گمیشان بیشترین حساسیت را به خشکیزایی دارند. در بخشهای غربی خلیج گرگان، تا سال 2012 مساحت پوشش گیاهی و اراضی بایر در یک دامنۀ خاص نوسان معکوسی داشتند. در بیشتر دورۀ زمانی، وسعت پوشش گیاهی از اراضی بایر بیشتر بوده است. روند تغییرات هر دو متغیر معنیدار است، شدت افزایش اراضی پوشش گیاهی در این بخش بیشتر از اراضی بایر است. این موضوع نشانگر آن است که اراضی آزادشده از دریا بهسرعت با پوشش گیاهی احیا میشوند و درصورت عدم دخالت انسان، کانونهای ریزگرد ایجاد نمیشو؛. بنابراین، این موضوع باتوجهبه واقعیت اتفاقافتاده در محدودۀ خلیج گرگان، نتایج مدلسازی لاهیجانی و همکاران (2023) را رد میکند؛ اما در منطقۀ تالاب گمیشان هر دو متغیر پوشش گیاهی و اراضی بایر در یک دامنۀ خاص نوسان معکوسی کوتاهمدت و روند افزایشی بلندمدت نشان میدهند. اراضی پوشش گیاهی تا سال 2011 ازنظر رفتار زمانی ثابت بود؛ اما از این سال به بعد جهشی ناگهانی اتفاق افتاد و تا پایان دورۀ مطالعهشده به حالت اولیه بازنگشته است. اختلاف میانگین مساحتی دورۀ جهش با دورۀ یکنواختی برای اراضی پوشش گیاهی معادل 59.778 کیلومتر مربع است. همچنین اراضی بایر تا سال 2013 ازنظر رفتار زمانی ثابت بود؛ اما از این سال به بعد جهشی ناگهانی اتفاق افتاد و تا پایان دورۀ مطالعهشده به حالت اولیه بازنگشته است. اختلاف میانگین مساحتی دورۀ جهش با دورۀ یکنواختی برای اراضی بایر معادل 70.769 کیلومتر مربع است. این موضوع نشان میدهد که شدت افزایش اراضی بایر در منطقۀ تالاب گمیشان درحال افزایش بیشتری از اراضی پوشش گیاهی است. درمجموع، این یافتهها نشان میدهد که امکان ایجاد کانونهای ریزگرد در منطقۀ آزادشده از عقبنشینی دریا در تالاب گمیشان وجود دارد.
[1] homogeneity test
)