الگویابی و روند میرایی - توسعه نبکاهای ایران (مطالعه موردی: استان کرمان)

مقدمه نبکا یکی از اشکال ویژه و منحصربه فرد لندفرم های بیابانی است که در اثر تعامل پیچیده میان نیروهای بادی و پوشش گیاهی شکل می گیرد. این پدیده به صورت تپه های کوچک تا نسبتا بزرگ ماسه ای مشاهده می شود که توسط گیاهانی چون بوته ها، درختچه ها یا حتی علف های مقاوم تثبیت شده اند. فرآیند شکل گیری نبکا زمانی آغاز می شود که بادهای غالب منطقه ذرات ماسه را از سطح زمین بلند کرده و به اطراف پایه گیاهان منتقل می کنند. وجود مانع طبیعی مانند پوشش گیاهی، سرعت باد را در ناحیه پیرامون خود کاهش می دهد، در نتیجه ذرات معلق ته نشین می شوند و به تدریج، توده ای از ماسه شکل می گیرد. در بسیاری از مناطق خشک و نیمه خشک جهان، نبکاها به عنوان شاخص هایی از پویایی اقلیمی و ژئومورفولوژیکی شناخته می شوند. در مناطق بیابانی ایران، از جمله استان کرمان، این ساختارها نه تنها از منظر ژئومورفولوژی حائز اهمیت اند، بلکه از نظر اکولوژیکی نیز نقش بسزایی در ایجاد زیستگاه های محلی دارند. پوشش گیاهی مستقر بر روی نبکاها علاوه بر تثبیت ماسه ها، باعث افزایش جذب رطوبت، کاهش تبخیر و فراهم سازی شرایط زیستی برای سایر گونه ها می شود. اندازه، شکل و پراکنش نبکاها می تواند اطلاعات با ارزشی در خصوص شدت و جهت باد، وضعیت پوشش گیاهی و تغییرات اقلیمی منطقه ارائه دهد. اهمیت نبکاها تنها محدود به عملکرد طبیعی آن ها نیست، بلکه آن ها به عنوان شاخص هایی برای ارزیابی میزان بیابان زایی و تغییرات محیطی در سطح منطقه ای و محلی نیز کاربرد دارند. بنابراین، مطالعه ی الگوهای پراکنش، تغییرات زمانی و عوامل موثر بر تشکیل و زوال نبکاها، می تواند به طور مستقیم در مدیریت منابع طبیعی و طراحی راهکارهای مقابله با بیابان زایی نقش داشته باشد. هدف اصلی پژوهش حاضر، بررسی روندها و الگوهای فضایی - زمانی نبکاها در استان کرمان است؛ منطقه ای که به دلیل شرایط خاص اقلیمی، وقوع خشکسالی های طولانی مدت، و فعالیت های بادی گسترده، بستر مناسبی برای مطالعه این پدیده فراهم کرده است. علاوه بر این، حضور گونه های گیاهی مقاوم و متنوع، موجب شکل گیری نبکاهای متعددی در نواحی مختلف استان شده که می توانند به عنوان زیستگاه هایی برای گونه های جانوری خاص بیابانی نیز عمل نمایند. در این مطالعه تلاش شده است با تلفیق داده های هواشناسی، تصاویر ماهواره ای، تحلیل های نرم افزاری و شاخص های زیست محیطی، شناخت دقیق تری از رفتار و دینامیک این لندفرم ها به دست آید. مواد و روش­ها برای رسیدن به اهداف پژوهش، از رویکردی چندمرحله ای و تلفیقی بهره گرفته شد که شامل تحلیل داده های هواشناسی، پردازش تصاویر ماهواره ای، تحلیل پوشش گیاهی با استفاده از شاخص های سنجش ازدور، و برنامه نویسی جهت پردازش خودکار داده ها می باشد. ۱) تحلیل داده های باد: در نخستین گام، داده های باد شامل سرعت و جهت در بازه های زمانی مختلف از ایستگاه های هواشناسی منطقه شامل بم، شهداد و کهنوج گردآوری شد. این داده ها پایه تحلیل هایی چون ترسیم نمودارهای گلباد (Wind Rose) و گل ماسه (Sand Rose) بود. این نمودارها نمایانگر توزیع فراوانی و شدت باد در جهات مختلف هستند و به ویژه در مناطق بیابانی، برای تشخیص جهت های غالب فرسایش و رسوب گذاری بادی کاربرد دارند. شاخص های پتانسیل جابه جایی ماسه (DPt) و پتانسیل راندگی باد (RDP) برای هر ایستگاه محاسبه گردید تا میزان انرژی موثر باد در انتقال ماسه ها تعیین شود. همچنین شاخص بردار برآیند مسیر راندگی (RDD) به منظور شناسایی جهت غالب حرکت ماسه ها تعیین شد و در نهایت نسبت RDP/DPt  که نشانگر میزان جهت مندی باد است، محاسبه شد. ۲) پردازش تصاویر ماهواره ای: برای تحلیل تغییرات زمانی و مکانی نبکاها، از تصاویر ماهواره ای لندست ۸ با قدرت تفکیک ۳۰ متر استفاده شد. این تصاویر مربوط به دوره های زمانی مختلف انتخاب و پس از اعمال تصحیحات هندسی و رادیومتریک، برای تحلیل وارد نرم افزار ImageJ شدند. در این نرم افزار، ابتدا عملیات نگاتیوسازی (Negative) برای افزایش کنتراست بین پوشش گیاهی و زمین لخت انجام شد. سپس از طریق محاسبه تفاضل بین تصاویر سال های مختلف، مناطقی که در آن ها تغییرات مکانی در ساختارهای نبکاها رخ داده بود، شناسایی شدند. ۳) تحلیل تغییرات پیکسلی با زبان پایتون: به منظور افزایش دقت تحلیل ها، از زبان برنامه نویسی پایتون برای نوشتن اسکریپت هایی استفاده شد که قادر بودند به صورت خودکار تفاوت های پیکسلی بین تصاویر را محاسبه کنند. این فرایند موجب شد تا مناطقی که بیشترین تغییرات را در ساختارهای نبکا داشتند با دقت بالا شناسایی و استخراج شوند. از مزایای این روش، کاهش خطای انسانی و افزایش سرعت پردازش داده ها می باشد. ۴) تحلیل داده های اقلیمی و پوشش گیاهی: در ادامه، داده های اقلیمی شامل میانگین دمای سالانه و میزان بارش طی ۲۰ سال گذشته استخراج شد تا ارتباط میان عوامل اقلیمی و تغییرات نبکاها بررسی شود. با استفاده از شاخص NDVI (Normalized Difference Vegetation Index)، نقشه های پوشش گیاهی در بازه های زمانی مختلف تهیه گردید و روند تغییر پوشش سبز منطقه تحلیل شد.NDVI ، به عنوان شاخصی معتبر برای سنجش سلامت زیستی و چگالی پوشش گیاهی عمل می کند. در نهایت، با تطبیق نقشه های NDVI با تغییرات مکانی نبکاها، ارتباط میان افزایش یا کاهش پوشش گیاهی با رشد یا زوال نبکاها مورد بررسی قرار گرفت. نتایج و بحث نتایج حاصل از تحلیل های انجام شده بیانگر نقش موثر عوامل اقلیمی، به ویژه باد و بارندگی، در شکل گیری و تحول نبکاها می باشد. بررسی نمودارهای گلباد و گلماسه برای سه ایستگاه بم، شهداد و کهنوج نتایج زیر را نشان داد: Station   DPt         RDP        RDD       RDP/DPt Bam       ۲۱۴.۱      ۱۱۹.۲۰۶ ۱۴۰°       ۰.۰۵۵۷ Shahdad ۸۹۲.۹      ۴۹۲.۸۸۷ ۱۴۹°       ۰.۵۵۲ Kahnuj  ۲۵۴.۹      ۲۲۹.۱۷۲ ۴۶°          ۰.۸۹۹ تحلیل این داده ها نشان می دهد که ایستگاه شهداد دارای بیشترین انرژی بادی برای جابه جایی ماسه بوده و ایستگاه کهنوج دارای بیشترین جهت مندی باد است. این بدان معناست که در کهنوج بادها بیشتر در یک جهت معین می وزند که این امر در تشکیل نبکاهای خطی موثر است، درحالی که در بم، به دلیل پراکندگی جهتی باد، نبکاها به صورت نامنظم تر و با اشکال غیرخطی تشکیل شده اند. تحلیل تصاویر و تغییرات نبکاها: بررسی تصاویر لندست در نرم افزار ImageJ نشان داد که نبکاها در منطقه موردمطالعه دچار تحولات قابل توجهی شده اند. این تغییرات را می توان به دو دسته کلی تقسیم کرد. ۱) رشد و گسترش نبکاها: در نواحی ای که پوشش گیاهی طی سال های اخیر افزایش یافته، به ویژه در مناطق پایین دست با بارندگی مناسب، نبکاها رشد کرده اند. این رشد با افزایش حجم ماسه پیرامون گیاهان و گسترش دامنه ی تپه های ماسه ای همراه بوده است. شاخص NDVI نیز در این مناطق، مقادیر بالاتری را نشان می دهد. ) زوال یا ناپدید شدن نبکاها: در مناطقی که تحت تاثیر ماسه های روان قرار گرفته اند یا پوشش گیاهی به دلیل خشکسالی های مداوم کاهش یافته، نبکاها دچار تخریب شده اند. برخی از آن ها به کلی مدفون شده و یا پایه گیاهی خود را از دست داده اند. نقش اقلیم در تحول نبکاها: داده های اقلیمی نشان می دهد که منطقه طی ۱۴ سال متوالی درگیر خشکسالی بوده اما در سه سال اخیر، با افزایش بارندگی، پوشش گیاهی تا حدی بهبود یافته است. این امر در برخی مناطق منجر به احیای مجدد نبکاهای تخریب شده گردیده است که نشانگر تاب آوری سیستم های بیابانی در برابر نوسانات اقلیمی است. با این حال، زوال نبکاهای کوچک تر نیز نشان دهنده آسیب پذیری بالای آن ها در برابر ناپایداری های اقلیمی می باشد. الگوهای مورفولوژیکی نبکاها: در تحلیل نهایی، چهار الگوی اصلی برای نبکاهای مشاهده شده در منطقه شناسایی گردید: نبکاهای خطی (در راستای جهت باد)، نبکاهای بادبزنی یا چتری (گسترش یافته در چند جهت)، نبکاهای متراکم یا تنک (با توجه به تراکم پوشش گیاهی) و نبکاهای انسان ساخت یا مصنوعی (بر اثر فعالیت های کشاورزی یا صنعتی). این تنوع الگوها نشان دهنده ی تاثیر متقابل عوامل مختلفی چون توپوگرافی، پوشش گیاهی، شدت باد و فعالیت های انسانی در شکل گیری و تحول این لندفرم ها است. نتیجه­گیری مطالعه حاضر نشان داد که نبکاها به عنوان لندفرم های حاصل از تعامل باد و پوشش گیاهی، شاخص های حساس و کارآمدی برای بررسی تغییرات اقلیمی و ژئومورفولوژیکی در مناطق خشک هستند. در استان کرمان، ترکیبی از شرایط خاص اقلیمی، به ویژه شدت و جهت باد و الگوهای بارندگی، موجب تنوع در الگوهای نبکاها گردیده است. داده های حاصل از ایستگاه های بم، شهداد و کهنوج نشان داد که هر منطقه بر اساس ویژگی های بادی خاص خود، شرایط متفاوتی برای تشکیل یا زوال نبکاها دارد. علاوه بر آن، استفاده از ابزارهای نوین مانند پردازش تصاویر ماهواره ای، نرم افزارهای متن باز مانند (ImageJ) و زبان برنامه نویسی پایتون، امکان تحلیل دقیق و قابل اطمینان تغییرات را فراهم آورد. تحلیل NDVI و پایش پوشش گیاهی نشان داد که بارندگی اخیر نقش مهمی در احیای برخی نبکاها داشته و این خود بیانگر تاب آوری نسبی این ساختارها در برابر نوسانات محیطی است. در مجموع، نتایج این پژوهش می تواند به عنوان مبنایی برای برنامه ریزی و مدیریت اکوسیستم های بیابانی، به ویژه در حوزه ی مقابله با بیابان زایی، استفاده گردد. پیشنهاد می شود در مطالعات آینده، تاثیر فعالیت های انسانی، چرای دام، و تغییرات کاربری زمین بر پایداری نبکاها نیز بررسی شود.

کلیدواژه ها:

نبکا ، گلباد و گلماسه ، تصاویر ماهواره ای ، پوشش گیاهی