شناسایی منشأهای داخلی توفان های گردوغبار با استفاده از سنجش از دور، GIS و زمین‌شناسی (مطالعه موردی: استان خوزستان)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد، سازمان زمین‌شناسی و اکتشافات معدنی کشور، منطقه جنوب باختری (مرکز اهواز)، اهواز، ایران

2 دکترا، سازمان زمین‌شناسی و اکتشافات معدنی کشور، منطقه جنوب باختری (مرکز اهواز)، اهواز، ایران

3 دکترا، مرکز پژوهش های کاربردی سازمان زمین‌شناسی و اکتشافات معدنی کشور، کرج، ایران

چکیده

توفان  گردوغبار زیان‌های هنگفتی در ایران، به‎ویژه استان خوزستان به وجود آورده است. از این رو، نیاز مبرمی به پهنه بندی منشأهای گردوغبار به عنوان اولین گام در مبارزه با این توفان‎ها وجود دارد. شناسایی دقیق منشأهای داخلی گردوغبار استان خوزستان، با به کارگیری روش ترکیبی سنجش از دور، GIS و رسوب‌شناسی هدف مطالعه حاضر است. برای این منظور، داده های مکانی خاک‌شناسی، کاربری زمین‌، اقلیم، شیب (گردآوری از سازمان مربوطه) و رسوب‌شناسی به عنوان لایه های محدود کننده و لایه پوشش گیاهی، دمای سطح زمین و رطوبت خاک به عنوان لایه های اصلی استفاده شدند. نقشه رسوب‌شناسی منطقه با نمونه‌برداری میدانی (900 نمونه) و روش‌های دورسنجی تهیه شد. همچنین لایه های اصلی با اجرای پردازش‌های محاسباتی لازم روی تصاویر ماهواره لندست 8 استخراج شدند. لایه های محدودیت برای حذف مناطق بدون پتانسیل تولید گردوغبار به کار گرفته شد. در مرحله بعد وزندهی لایه های اصلی با بکارگیری روش مقایسات زوجی و روش تحلیل سلسله مراتبی فازی (FAHP) صورت گرفت. پس از ضرب هر لایه اصلی در وزن متناظر، تلفیق پایانی لایه ها انجام شد و  نقشه مناطق منشأ گردوغبار به دست آمد. برای درستی سنجی نتایج، بازدید میدانی در 180 نقطه از منشأها صورت گرفت که گویای دقت بالای مناطق شناسایی شده است. نتایج نشان می دهد که 9 درصد از مساحت دشت خوزستان، معادل 349254 هکتار منشأهای تولید گردوغبار هستند. کانون‌های گردوغبار بر پایه نوع کاربری و مساحت، به ترتیب شامل مراتع تخریب شده، زمین‌های کشاورزی دیم رها شده، زمین‌های بدون پوشش، تالاب‎ها و آبگیرهای خشک شده و زمین‌های کشاورزی آبی هستند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Identifying interior sources of dust storms using remote sensing, GIS and geology (case study: Khuzestan province)

نویسندگان [English]

  • Peyman Heidarian 1
  • A. Azhdari 1
  • M. Jodaki 2
  • J. Darvishi Khatooni 1
  • R. Shahbazi 3
1 M.Sc., Geological Survey of Iran, Southwestern Area (Ahwaz Center), Ahwaz, Iran
2 Ph.D., Geological Survey of Iran, Southwestern Area (Ahwaz Center), Ahwaz, Iran
3 Ph.D., Applied Geological Research Center of Iran, Karaj, Iran
چکیده [English]

Significant damages have been caused by dust storm in Iran, particularly in Khuzestan province. Thus, as a primary step to fight with dust storms, it is necessary to map dust sources. The purpose of this study is to identify dust sources using a combination approach of remote sensing, GIS and sedimentology in Khuzestan province. For this, spatial data of soil, land use, climate, slope (collected from related organizations) and sedimentology were used as constraint layers, and vegetation, land surface temperature (LST) and soil moisture constitute the main layers. Sedimentology map was prepared by field sampling (900 samples) and remote sensing techniques. Also the main layers were extracted by performing the necessary computational processes on Landsat 8 satellite images. The constraint layers were applied to remove the areas without any potential of dust source. In next step, main layers weighting was done using pairwise comparison and Fuzzy Analytic Hierarchy Process (FAHP) methods. For preparing map of dust sources, each major layer was multiplied by corresponding weight and were then integrated to present a dust source zonation map. To validate the results, a field work was carried out in 180 points of source areas that verifies high accuracy of the prepared map. Results showed that 9 percent of Khuzestan plain, equivalent to 349254 hectares, are dust-generating sources. Based on land use type and area, the identified zones include destroyed range, rainfed agriculture lands, bare lands, wetlands, dried ponds and irrigated agriculture lands, respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Dust Storms
  • Dust source identification
  • Remote Sensing
  • Sedimentology
  • GIS
  • Khuzestan Province


پرهیزگار، ا. و غفاری گیلانده، ع.، 1385- سامانه اطلاعات جغرافیایی و تحلیل تصمیم چندمعیاری، انتشارات سازمان مطالعه و تدوین کتب علوم انسانی دانشگاه‌ها (سمت).
حیدریان، پ.، رنگزن، ک.، ملکی، س.، تقی زاده، ا. و عزیزی قلاتی، س.، 1393- مکان یابی محل دفن پسماند شهری با استفاده از مدل های Fuzzy-AHP و Fuzzy-TOPSIS در محیط GIS: مطالعه موردی شهر پاکدشت استان تهران، مجله بهداشت و توسعه، سال سوم، شماره 1، ص 1 تا 13.
عطائی، م.، 1389- تصمیم گیری چندمعیاره، انتشارات دانشگاه صنعتی شاهرود.
علوی‌پناه، ک.، 1382- کاربرد سنجش از دور در علوم زمین (علوم خاک)، انتشارات دانشگاه تهران، چاپ چهارم، 478 ص.
علوی‌پناه، ک.، 1385- سنجش از دور و کاربرد آن در علوم زمین، انتشارات دانشگاه تهران.
هاشمی، س. م.، علوی‎پناه، س. ک. و دیناروندی، م.، 1392- ارزیابی توزیع مکانی دمای سطح زمین در محیط زیست شهری با کاربرد سنجش از دور حرارتی، محیط شناسی، سال 39، شماره 1، ص 81 تا 92.


References
Al-Jumaily, K. J. and Ibrahim, M. K., 2013- Analysis of synoptic situation for dust storms in Iraq. International Journal of Energy and Environment, 4: 851–858.
Barrett, B. W. and Petropoulos, G. P., 2014- Satellite Remote Sensing of Surface Soil Moisture.
Boloorani, A. D., Nabavi, S., Azizi, R. and Bahrami, H., 2013- Characterization of dust storm sources in western Iran using a synthetic approach. Advances in meteorology, climatology and atmospheric physics, 415-420.
Cao, H., Amiraslani, F., Liu, J. and Zhou, N., 2015- Identification of dust storm source areas in West Asia using multiple environmental datasets. Science of the Total Environment, 502: 224–235.
Esmaili, O., Tajrishy, M. and Arasteh, P. D., 2006- Evaluation of dust sources in Iran through remote sensing and synoptical analysis. Atlantic Europe conference on remote imaging and, spectroscopy, 136–43.
Givehchi, R., Arhami, M. and Tajrishy, M., 2013- Contribution of the Middle Eastern dust source areas to PM10levels in urban receptors: Case study of Tehran, Iran. Atmospheric Environment, 75: 287-295.
Goudie, A. S., 2009- Dust storms: recent developments. J Environ Manage, 90: 89–94.
Goudie, A. S., 2014- Desert dust and human health disorders. Environment International, 63: 101–113.
Hamidi, M., Kavianpour, M. R. and Shao, Y., 2013- Synoptic analysis of dust storms in the Middle East. Asia-Pacific Journal of Atmospheric Sciences, 49: 279–286.
http://landsat.usgs.gov/Landsat8_Using_Product.php.
Jakiel, P. and Fabianowski, D., 2015- FAHP model used for assessment of highway RC bridge structural and technological arrangements. Expert Systems with Applications, 42: 4054–4061.
Jiang, J. and Tian, G., 2010- Analysis of the impact of Land use/Land cover change on Land Surface Temperature with Remote Sensing. Procedia Environmental Sciences, 2: 571–575.
Mahendran, P., Moorthy, M. B. K. and Saravanan, S., 2014- A fuzzy AHP approach for selection of measuring instrument for engineering college selection. Applied Mathematical Sciences, 44: 2149 – 2161.
Menendez, I., Diaz-Hernandez, J., Mangas, J. and Alonso, I., 2007- Sanchez-Soto P.Airborne dust accumulation and soil development in the North-East sector of Gran Canaria (Canary Islands, Spain). Journal of Arid Environment, 71: 57–81.
Moridnejad, A., Karimi, N. and Ariya, P. A., 2015- Newly desertified regions in Iraq and its surrounding areas: Significant novel sources of global dust particles. Journal of Arid Environments, 116: 1-10.
Shafian, S. and Maas, S. J., 2015- Index of Soil Moisture Using Raw Landsat Image Digital Count Data in Texas High Plains. Remote Sensing, 7: 2352-2372.
Taheri Shahraiyni, H., Karimi, K., Habibi Nokhandan, M. and Hafezi Moghadas, N., 2015- Monitoring of dust storm and estimation of aerosol concentration in the Middle East using remotely sensed images. Arab Journal Geoscience, 8: 2095-2110.
Tsolmon, R., Ochirkhuyag, L. and Sternberg, T., 2008- Monitoring the source of trans-national dust storms in north East Asia. International Journal of Digital Earth, 1:119–129.
Weng, H., Jia, X., Li, K. and Li, Y., 2015- Horizontal wind erosion flux and potential dust emission in arid and semiarid regions of China: A major source area for East Asia dust storms. Catena, 133: 373–384.
Wong, S. and Dessler, A. E., 2015- Suppression of deep convection over the tropical North Atlantic by the Saharan Air Layer. Geophysical Research Letter, 32: 1-4.
Xu, H., 2007- Extraction of Urban Built-up Land Features from Landsat Imagery Using a Thematic-oriented Index Combination Technique. Photogrammetric Engineering and Remote Sensing, 73 (12: 1381–1391.