مدل‌سازی و نقشه‌برداری خطر تجاوز به شن به عنوان کمکی برای برنامه‌ریزی شهری در امارات متحده عربی (امارات متحده عربی)

 

تجاوز شن و ماسه به مناطق شهری یک عامل خطر بالا برای زیرساخت های حمل و نقل و توسعه شهری در امارات متحده عربی است. امارات متحده عربی در یکی از بزرگترین مناطق خشک جهان با شیوع شدید حرکت شن و ماسه و تجاوز به مناطق شهری، به ویژه در چند سال اخیر، واقع شده است. هدف از این تحقیق توسعه یک پلت فرم فرآیند سطح زمین است که حرکات شن و ماسه را مدل‌سازی می‌کند و نقشه شاخص خطر تجاوز مناطق بالقوه خطر تجاوز را بر حسب فصل در امارات ایجاد می‌کند. برای دستیابی به این هدف، این تحقیق از نقشه‌های ارتفاعی و پوشش زمین تولید شده از زمین‌ها در 8 داده تصویرگر زمین عملیاتی (OLI) استفاده کرد که نشان‌دهنده توپوگرافی منطقه مورد مطالعه همراه با اطلاعات هواشناسی در مورد سرعت باد، دما و بارش است. علاوه بر این، این مطالعه پوشش گیاهی را به عنوان یک عامل مهم در کاهش تجاوز شن و ماسه در نظر گرفت. با استفاده از مدل توسعه‌یافته حرکت شن و ماسه برای این تحقیق، نقشه‌های خطر تجاوز شن برای کمک به برنامه‌ریزان شهری در شهرها در تصمیم‌گیری آگاهانه در مورد ساختارهای حفاظتی شهری آینده و شبکه‌های حمل‌ونقل که اثرات تجاوزات تپه‌های شنی در امارات را کاهش می‌دهند، تولید شد. یکی از یافته های اصلی این تحقیق نتیجه می گیرد که در فصل تابستان خطر تجاوز در مقایسه با فصل زمستان به دلیل دمای بسیار بالا که منجر به کاهش پوشش گیاهی در کشور می شود 30 درصد بیشتر می شود. تصمیم گیرندگان برنامه ریزی شهری ممکن است یافته های این تحقیق را برای تعدیل های زیرساختی آتی در نظر بگیرند. با استفاده از مدل توسعه‌یافته حرکت شن و ماسه برای این تحقیق، نقشه‌های خطر تجاوز شن برای کمک به برنامه‌ریزان شهری در شهرها در تصمیم‌گیری آگاهانه در مورد ساختارهای حفاظتی شهری آینده و شبکه‌های حمل‌ونقل که اثرات تجاوزات تپه‌های شنی در امارات را کاهش می‌دهند، تولید شد. یکی از یافته های اصلی این تحقیق نتیجه می گیرد که در فصل تابستان خطر تجاوز در مقایسه با فصل زمستان به دلیل دمای بسیار بالا که منجر به کاهش پوشش گیاهی در کشور می شود 30 درصد بیشتر می شود. تصمیم گیرندگان برنامه ریزی شهری ممکن است یافته های این تحقیق را برای تعدیل های زیرساختی آتی در نظر بگیرند. با استفاده از مدل توسعه‌یافته حرکت شن و ماسه برای این تحقیق، نقشه‌های خطر تجاوز شن برای کمک به برنامه‌ریزان شهری در شهرها در تصمیم‌گیری آگاهانه در مورد ساختارهای حفاظتی شهری آینده و شبکه‌های حمل‌ونقل که اثرات تجاوزات تپه‌های شنی در امارات را کاهش می‌دهند، تولید شد. یکی از یافته های اصلی این تحقیق نتیجه می گیرد که در فصل تابستان خطر تجاوز در مقایسه با فصل زمستان به دلیل دمای بسیار بالا که منجر به کاهش پوشش گیاهی در کشور می شود 30 درصد بیشتر می شود. تصمیم گیرندگان برنامه ریزی شهری ممکن است یافته های این تحقیق را برای تعدیل های زیرساختی آتی در نظر بگیرند. نقشه‌های خطر تجاوز شن و ماسه برای کمک به برنامه‌ریزان شهری در شهرها در تصمیم‌گیری آگاهانه در مورد ساختارهای حفاظتی شهری و شبکه‌های حمل‌ونقل آینده که اثرات تجاوزات تپه‌های شنی در امارات را کاهش می‌دهند، ایجاد شد. یکی از یافته های اصلی این تحقیق نتیجه می گیرد که در فصل تابستان خطر تجاوز در مقایسه با فصل زمستان به دلیل دمای بسیار بالا که منجر به کاهش پوشش گیاهی در کشور می شود 30 درصد بیشتر می شود. تصمیم گیرندگان برنامه ریزی شهری ممکن است یافته های این تحقیق را برای تعدیل های زیرساختی آتی در نظر بگیرند. نقشه‌های خطر تجاوز شن و ماسه برای کمک به برنامه‌ریزان شهری در شهرها در تصمیم‌گیری آگاهانه در مورد ساختارهای حفاظتی شهری و شبکه‌های حمل‌ونقل آینده که اثرات تجاوزات تپه‌های شنی در امارات را کاهش می‌دهند، ایجاد شد. یکی از یافته های اصلی این تحقیق نتیجه می گیرد که در فصل تابستان خطر تجاوز در مقایسه با فصل زمستان به دلیل دمای بسیار بالا که منجر به کاهش پوشش گیاهی در کشور می شود 30 درصد بیشتر می شود. تصمیم گیرندگان برنامه ریزی شهری ممکن است یافته های این تحقیق را برای تعدیل های زیرساختی آتی در نظر بگیرند.

کلید واژه ها

ماسه بادی , اراضی در 8 OLI , تجاوز شن , حمل و نقل , پوشش گیاهی , دما

1. مقدمه

در چند دهه اخیر، فعالیت های انسانی و توسعه اقتصادی به طور قابل توجهی تحت تاثیر تغییرات آب و هوا قرار گرفته است. این تأثیرات به شدت با وقوع خطرات ژئومورفولوژیکی مانند سیل، رانش زمین، بهمن برفی، فرسایش خاک و موارد دیگر مرتبط است [ 1 ]. تجاوز ماسه‌ها و تپه‌های ماسه‌ای بادی به مناطق شهری پدیده‌ای است که در بسیاری از مناطق خشک و نیمه‌خشک جهان رخ می‌دهد. در چند دهه گذشته، این پدیده توسط فعالیت های کشاورزی و صنعتی تشدید شده است [ 2 ]. امارات متحده عربی در مرز جنوب شرقی شبه جزیره عربستان بین عرض جغرافیایی 22˚50′-26˚4′ شمالی، و طول جغرافیایی 51˚5′-56˚25′ شرقی واقع شده است. مساحت امارات متحده عربی تقریباً 83600 کیلومتر مربع ^استبا ویژگی های عمده ژئومورفولوژیکی چشم انداز امارات متحده عربی متنوع است و شامل مناطق کوهستانی مرتفع به ویژه در امتداد مرز با عمان، سواحل شنی ساحلی در امتداد خلیج عربی و دریای عمان و بیابان های داخلی وسیع است. بیابان های امارات متحده عربی بخش قابل توجهی از مساحت کل کشور را پوشش می دهند و عمدتاً توسط انواع و اشکال مختلف تپه های ماسه ای تسلط دارند. این تپه‌های ماسه‌ای از شن‌های کوچک‌تر تا تپه‌های شنی عظیم را در بر می‌گیرد – به‌ویژه در بخش جنوبی کشور، که آنها را به یکی از ویژگی‌های چشم‌انداز غالب در امارات تبدیل می‌کند.

تپه‌های ماسه‌ای بادی مناطق وسیعی را پوشش می‌دهند که حدود 10 درصد از زمین را بین عرض جغرافیایی 30 درجه شمالی و 30 درجه شمالی نشان می‌دهد [ 3 ]. تپه های شنی بادی در امارات متحده عربی (امارات متحده عربی) به دلیل آب و هوای این کشور، که با بارش های نادر، دمای بالای تابستان به 50 درجه سانتیگراد همراه با کمبود پوشش گیاهی و همچنین الگوهای باد جامد مشخص می شود، رایج است. آب و هوای امارات متحده عربی بسیار خشک است و متوسط ​​بارندگی پراکنده آن 110 میلی متر است که فقط در زمستان اتفاق می افتد. حرکت تپه های شنی به دلیل شرایط آب و هوایی خشک در امارات متحده عربی اغلب اتفاق می افتد. حرکت تپه های شنی در نتیجه تخریب خاک و پوشش گیاهی ناکافی به مناطق جدید گسترش می یابد. زمین های قابل کشت در امارات تنها 0.5 درصد از مساحت کل کشور (83600 کیلومتر مربع ⁾ را تشکیل می دهد [ 4 ]] .

در اوایل دهه 1970، پس از ایجاد امارات متحده عربی، این کشور تحولی چشمگیر را به یک دولت مدرن، توسعه شهرنشینی و زیرساخت آغاز کرد. این کشور دارای زیرساخت های شهری بسیار پیچیده، شهرها و شهرک های مدرن و شبکه های مخابراتی و حمل و نقل بزرگ است. با این حال، حرکت‌های مکرر تپه‌های شنی همچنان چالش‌های زیست‌محیطی عمده‌ای را پیش روی زیرساخت‌های شهری جدید ایجاد می‌کند.

روند حرکت شن و ماسه یک پدیده رایج در مناطق بیابانی به ویژه در خاورمیانه و سایر مناطق بیابانی آفریقا است. برهمکنش باد با ماسه منجر به تعلیق ذرات شن و ماسه می شود که باعث تهاجم ماسه به داخل و اطراف سکونتگاه های انسانی می شود. به عنوان مثال، در بسیاری از نقاط امارات تجاوز شن و ماسه در اثر تجمع و رسوب مداوم ذرات شن و ماسه بر روی آسفالت ها، خسارت قابل توجهی به جاده های حمل و نقل و بزرگراه ها وارد کرده است.

تجاوز شن و ماسه به مناطق شهری، شبکه های حمل و نقل ( شکل 1 )، به طور مشابه فرودگاه ها و سایر تأسیسات نیز یک تهدید بزرگ برای زیرساخت های شهری کشور محسوب می شوند. علاوه بر این، فشارهای قابل توجهی بر برنامه ریزان شهری و شهری در تصمیم گیری آنها در مورد استفاده از زمین و توسعه زیرساختی آینده می افزاید.

تجاوز شن زمانی اتفاق می افتد که ذرات ماسه توسط باد حمل و حمل می شوند و در جای دیگری رسوب می کنند [ 5 ]. در امارات متحده عربی همانطور که شن و ماسه حمل و در جاهای دیگر رسوب می شود، شبکه های حمل و نقل، ساختمان های مسکونی، درختان نخل و مزارع کشاورزی را مدفون می کند. عوامل فیزیکی مختلف در انتقال توده های بزرگ ماسه نقش دارند. عوامل مهم کلیدی در دسترس بودن ذرات ماسه خشک و لخت، بادهای شدید، عدم پوشش گیاهی که منجر به صاف‌تر شدن سطوح زمین می‌شود و عدم بارندگی است. سطوح ترکیبی این عوامل در درجات مختلف سطوح مختلفی از خطرات تجاوز به شن را ایجاد می کند. مطالعات مختلف در مورد تجاوز شن و ماسه در شبه جزیره عربستان تلاش کرده اند تا حرکت ماسه و تپه های شنی را مدل سازی و نقشه برداری کنند [ 6 ]] [ 7 ] [ 8 ] . با این حال، هیچ یک از این مطالعات قبلی مدلسازی فضایی و زمانی یکپارچه تجاوز شن و ماسه را همانطور که در این تحقیق ارائه شده در نظر نگرفت. ترکیب متغیرهایی مانند توپوگرافی (یعنی شیب)، اطلاعات هواشناسی در مورد سرعت باد، دما و بارندگی، و شاخص پوشش گیاهی در یک مدل پیش‌بینی یکپارچه، چارچوبی معتبر برای اجرای تجزیه و تحلیل تحقیق به شرح زیر است.

هدف اصلی این تحقیق توسعه یک مدل حرکت شن و ماسه برای رسیدگی به چنین خطراتی است که از برنامه ریزان شهری و شهری در وظایف دلهره آور برنامه ریزی زیرساخت، توسعه، نگهداری و برنامه ریزی کاربری زمین حمایت می کند. از آنجایی که امارات متحده عربی به توسعه و گسترش زیرساخت های شهری خود ادامه می دهد، اطلاعات مربوط به مناطقی که سطوح مختلف خطر تجاوز به شن و ماسه را تجربه می کنند بسیار مهم است. به عنوان مثال، سرعت باد متغیر در منطقه، سطوح مختلفی از خطرات تجاوز به شن را ایجاد می کند.

این تحقیق مدلی را توسعه می‌دهد که تلاش می‌کند حرکات شن و ماسه را در امارات تقلید کند و با توسعه شاخص خطر تجاوز احتمالی در امارات، مناطق خطر نسبی تجاوز به ساختارهای شهری را طبقه‌بندی کند. این تحقیق از داده‌های تصویرگر زمین عملیاتی لندست 8 (OLI) برای تولید لایه پوشش زمین همراه با اطلاعات هواشناسی مانند سرعت باد، دما و بارندگی استفاده می‌کند. این مجموعه داده‌های جغرافیایی و اقلیمی نشان‌دهنده عوامل محیطی کلیدی مورد نیاز برای مدل‌سازی نمایش دقیق حرکت ماسه و مناطق تجاوز است. فن آوری های زمین فضایی امکان مدل سازی تجاوز شن و ماسه را ارائه می دهد. چنین ظرفیت‌های مدل‌سازی می‌تواند توسط تصمیم‌گیرندگان برای پیش‌بینی حرکت تپه‌های شنی مورد استفاده قرار گیرد و آنها را قادر می‌سازد تا دانشی را جمع‌آوری کنند که می‌تواند در برنامه‌ریزی شهری استفاده شود.9 ] . پیشرفت‌های اخیر در تکنیک‌های سنجش از دور و فناوری سیستم‌های اطلاعات جغرافیایی امکان تحلیل و مطالعه این پدیده را در مقیاس‌های مکانی و چند زمانی مختلف فراهم کرده است [ 10 ]. علاوه بر این، چنین پیشرفت هایی امکان تجزیه و تحلیل و درک تعاملات مختلف بین عناصر مختلف محیطی مربوط به حرکت تپه های شنی، کاربری زمین و فعالیت های انسانی را فراهم می کند. اجرای این رویکرد برای نقشه برداری مناطق شنی فعال و غیر فعال با استفاده از تصاویر ماهواره ای، تحلیل و پیش بینی مناطق پرخطر را افزایش می دهد. تپه‌های ماسه‌ای فعال روشن‌تر از تپه‌های غیرفعال به نظر می‌رسند و این روشنایی طیفی خاص به بازتاب بالاتر تابش الکترومغناطیسی نسبت داده می‌شود [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ]] .

2. منطقه مطالعه

منطقه مورد مطالعه در قسمت شرقی امارات ابوظبی و شارجه قرار دارد که شهرهای العین، ناهیل، الشویب، المدام و الضید را در بر می گیرد ( شکل 2 ). این منطقه، به ویژه، مستعد حرکت پراکنده شن و تجاوز به مناطق شهری و شبکه های حمل و نقل است. علاوه بر این، در حالی که این منطقه تحت تسلط سطوح بیابانی است، هنوز دارای انواع پوشش زمینی متنوع است [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]. علاوه بر سطوح بیابانی، رشته کوه هایی در امتداد مرز با عمان، مناطق مسکونی شهری و درختان خرما و مزارع سبزیجات وجود دارد که نشان دهنده توسعه اقتصادی در منطقه مورد مطالعه است. مساحت کل منطقه مورد مطالعه 11479 متر مربع است. کیلومتر

3. داده ها

صحنه لندست 8 OLI (مسیر 160 و ردیف 43) که در 24 ژوئیه 2015 به دست آمد و منطقه مورد مطالعه را پوشش می دهد، از سازمان زمین شناسی ایالات متحده (USGS)، مرکز مشاهده و علم منابع زمین (EROS) دانلود شد (https:// earthexplorer.usgs.gov/). صحنه LANDSAT 8 OLI منطقه وسیعی از سرزمین امارات را پوشش می دهد. برش صحنه و تمرکز فقط روی منطقه مورد مطالعه ضروری بود. در این مطالعه از شش باند طیفی بازتابی که امواج مرئی، مادون قرمز نزدیک (NIR) و امواج مادون قرمز کوتاه را پوشش می‌دهند، استفاده شد.

مشاهدات هواشناسی منطقه مورد مطالعه از ایستگاه های هواشناسی در محدوده مورد مطالعه به دست آمد. این ایستگاه ها توسط امارات اداره می شد

مرکز ملی هواشناسی و زلزله شناسی (https://www.ncms.ae/en/). منطقه مورد مطالعه شامل پنج ایستگاه هواشناسی است که در کل منطقه توزیع شده اند ( شکل 3 ). داده های به دست آمده برای ماه های ژانویه، آوریل، جولای و اکتبر 2015 از این ایستگاه ها نشان دهنده میانگین دمای روزانه ماهانه، میانگین بارندگی و میانگین سرعت باد است.

4. روش شناسی

شش پارامتر فهرست شده در جدول 1 برای گروه بندی و اجرای مدل سازی تجاوز شن و ماسه استفاده شد. این پارامترها شیب، NDVI، بارندگی، دما، سرعت باد و خاک هستند. درصد وزنی لایه ها بر اساس عوامل موثر بر تهاجم شن و ماسه و همچنین بر اساس احتمال ایجاد تهاجم شن رتبه بندی شدند. بیشترین درصد وزنی برای خاک 30 درصد است، زیرا زبری خاک یکی از عوامل مهم تأثیرگذار بر حرکات شن و ماسه است [ 17 ]. دومین درصد وزنی برای سرعت باد یعنی 25 درصد داده شد. سایر فاکتورهای باقیمانده مانند شیب، بارندگی NDVI و دما به ترتیب 20%، 15%، 7% و 3% وزنی را در نظر گرفتند.

انواع خاک های موجود در منطقه مورد مطالعه عبارتند از: ماسه بادی، ماسه آهکی، ماسه و شن، رخنمون سنگ. با توجه به احتمال تهاجم ماسه، آنها را به بالا، متوسط، کم و خیلی کم دسته بندی کرده و رتبه بندی کرده ایم. به همین ترتیب، سایر پارامترها (شیب، NDVI، بارندگی، دما و سرعت باد) در 5 کلاس طبقه‌بندی شدند و بر اساس آن‌ها به خیلی کم، کم، متوسط، زیاد و خیلی زیاد رتبه‌بندی شدند. جدول 2 درصد وزن و رتبه های هر لایه را نشان می دهد.

شکل 4 که فرآیند روش‌شناسی را نشان می‌دهد، تمامی پردازش‌ها و تحلیل‌هایی را که برای تحقق اهداف این تحقیق انجام شده است، تشریح می‌کند. شکل، فرآیند جمع آوری داده ها، تجزیه و تحلیل، تولید شاخص های هدفمند، طبقه بندی مجدد، اعمال وزن ها و رتبه ها را به تصویر می کشد. سه نوع مجموعه داده برای نقشه‌برداری خطر تجاوز شن و ماسه در منطقه مورد مطالعه استفاده شد. اولین مجموعه داده تصاویر ماهواره ای است. مجموعه داده دوم، داده های ارتفاعی مانند مدل دیجیتال ارتفاع (DEM) است. سومین مجموعه داده، داده های آب و هوایی فصلی (به دست آمده از مرکز ملی اقلیم و لرزه شناسی (NCCS)) برای ماه های ژانویه، مارس، ژوئیه و اکتبر است. این داده ها از ایستگاه های هواشناسی به نام های الملایحه، الشیوب، فرودگاه آلین، الدید و حتا ثبت شده است. شکل 5فرآیند مهم محاسبه شاخص خطر تجاوز تپه های شنی را در سازنده مدل توصیف می کند.

انواع پوشش زمین در منطقه مورد مطالعه شامل رشته کوه بین عمان و امارات، رخنمون های صخره ای، مناطق مسکونی شهری، مزارع پراکنده نخل و سبزیجات، شبکه های حمل و نقل و انواع مختلف ماسه بود. در اینجا انواع مختلف ماسه در منطقه مورد مطالعه از اهمیت ویژه ای برخوردار است. سه نوع مختلف وجود دارد که سطوح عمده‌ای را نشان می‌دهند که مقادیر متفاوتی ماسه را برای باد برای انتقال و توزیع در منطقه مورد مطالعه فراهم می‌کنند.

نوع پوشش زمین شن و ماسه که مقادیر کمتری ماسه را برای انتقال توسط باد فراهم می کند، منطقه ای با کمترین خطر برای جابجایی شن و ماسه در نظر گرفته شده است. حرکت شن و ماسه از یک پوشش زمینی به پوشش دیگر معمولاً به دلیل وجود قطعات سنگریزه ای که در اندازه های مختلف هستند به طور قابل توجهی کند می شود. ماسه بادی تپه های شنی اصلی منطقه را می پوشاند و معمولاً حاوی اکسید آهن بیشتری است که به آن رنگ مایل به قرمز می دهد [ 18 ]] . همچنین، این نوع شن و ماسه دارای سطح پایینی از آهکی و سیلیس است و اندازه ذرات ماسه بسیار ریزتری دارد که حمل و نقل آن آسان است. ماسه آهکی حاوی مقادیر زیادی کربنات کلسیم است. همچنین رسوبات نمکی را که در مجاورت سواحل قرار دارند، پوشش می دهد. ذرات ماسه آهکی معمولاً از طریق باد، آب و از طریق رسوبات تبخیر از مناطق ساحلی منتقل می شوند. معمولاً نزدیکتر به نواحی ساحلی یافت می شود و به سمت مناطق تپه های ماسه ای کاهش می یابد. حرکت ذرات شن آن در مقایسه با ذرات ماسه در انواع ماسه بادی بسیار کندتر است. شکل 6 نقشه پوشش اراضی منطقه مورد مطالعه حاصل از فرآیند طبقه بندی را نشان می دهد.

داده های هواشناسی میانگین مقادیر ماهانه دما، سرعت باد و بارندگی را نشان می دهد. یک فرآیند درونیابی برای تولید لایه‌های سرعت باد، دما و بارندگی برای منطقه مورد مطالعه با استفاده از داده‌های پنج ایستگاه هواشناسی آب و هوایی انجام شد. فرآیند درون یابی به پیش بینی ارزش ویژگی در مکان های نمونه برداری نشده از اندازه گیری های انجام شده در مکان های نقطه ای در همان منطقه یا منطقه کمک می کند.

روش درونیابی IDW اعمال شده به تخمین مقادیر سلول با میانگین گیری مقادیر نقاط داده نمونه در همسایگی هر سلول پردازشی کمک می کند. روش درون یابی IDW فرض می کند که ویژگی های سطح توسط تغییرات محلی هدایت می شود. اگر نقاط نمونه خوشه ای نباشند اما به طور مساوی در سراسر منطقه توزیع شده باشند، بهترین کار را دارد. هر چه یک نقطه به مرکز سلولی که تخمین زده می‌شود نزدیک‌تر باشد، تأثیر یا وزن بیشتری در فرآیند میانگین‌گیری دارد.

مدل توسعه‌یافته در اینجا سطح ریسک را با استفاده از مقادیر متغیر عوامل کلیدی که بر حمل و نقل شن و ماسه عمل می‌کنند، شناسایی می‌کند. مشاهدات دقیق از پوشش زمین در منطقه مورد مطالعه برای تعیین کمیت شدت تجاوز شن و ماسه مورد نیاز است. ماسه بادی منبع بالقوه برای جابجایی عمده شن و ماسه است، به طوری که ماسه آهکی یکی با سطح متوسط ​​حرکت ماسه است. نواحی شن و ماسه نمایانگر پوشش زمینی است که پتانسیل حرکت ماسه در آن کمتر است. چهار ماه ژانویه، آوریل، جولای و اکتبر در این مطالعه انتخاب شدند تا به ترتیب چهار فصل Winer، بهار، تابستان بسیار گرم و تابستان گرم را در منطقه خشک امارات منعکس کنند.

وجود صرف ذرات شن تنها عامل محرک برای حرکت شن نیست زیرا قدرت هر باد برای فرسایش یا حرکت ذرات ماسه به سمت بالا یا پایین، در درجه اول توسط دو عامل اصلی کنترل می شود. اولین عامل به سرعت حرکت باد و توانایی آن در حرکت شن و ماسه مربوط می شود. عامل دوم ناهمواری سطح در منطقه مورد مطالعه است که به پوشش گیاهی و وجود یا عدم وجود ماسه مرطوب بستگی دارد. پوشش گیاهی به عنوان یک مانع عمل می کند و به طور قابل توجهی توانایی باد در حرکت شن و ماسه را کاهش می دهد. حرکت شن و ماسه پس از یک دوره بارندگی نیز به طور قابل توجهی کاهش می یابد زیرا ذرات شن به هم فشرده و فشرده می شوند.

درجات مختلف وزش بادهای شدید، فقدان پوشش گیاهی، و عدم وجود بارندگی (یا شن مرطوب) عوامل اولیه برای مشخص کردن منطقه با خطر زیاد، متوسط ​​یا کم برای جابجایی ماسه در انواع مختلف پوشش زمین هستند. جغرافیای فیزیکی سرعت آستانه را به عنوان سرعت مورد نیاز برای ایجاد حباب در عوامل فرسایشی باد تعریف می کند.

5. نتایج و بحث

سه منطقه خطر حرکت شن و ماسه (بالا، متوسط ​​و کم) برای ماه های ژانویه، آوریل، ژوئیه و اکتبر 2015 ایجاد شد. همانطور که در ماه ژانویه در نظر گرفته شده است، منطقه تحت پوشش منطقه کم، متوسط، پرخطر است. 1448.78، 6147.45، 1394.88 کیلومتر مربع ^که به ترتیب 12.62، 53.55، 12.15 درصد از کل مساحت مورد مطالعه را تشکیل می دهد. برای بهار ماه آوریل 2015، مساحت منطقه کم خطر حرکت شن و ماسه 1306.59 کیلومتر مربع ⁽ 11.38٪) بود. این نشان می دهد که مناطق کم خطر در فروردین ماه نسبت به دی ماه کاهش یافته است. مساحت منطقه با خطر متوسط ​​برای ماه آوریل 6621.58 کیلومتر مربع ⁽ 57.68 درصد) بود. مناطق در مقایسه با ماه ژانویه برای منطقه با خطر متوسط ​​افزایش نشان دادند. منطقه پرخطر در این ماه 1062.96 کیلومتر مربع بوده ^است(9.26%) که نشان دهنده کاهش نسبت به ژانویه است.

برای ارزیابی در ماه ژوئیه، و با نگاهی به تمام مناطق تجاوزی شن و ماسه تغییر یافته در این ماه تابستانی شدید، می‌توان دریافتیم که منطقه پرخطر به 3466.74 کیلومتر مربع رسیده است ^که 30.2٪ از کل مساحت را نشان می‌دهد. این بالاترین مقدار در مقایسه با منطقه پرخطر در سه ماه دیگر در نظر گرفته شده است. منطقه کم خطر و متوسط ​​منطقه در این ماه به ترتیب 672.89 (5.86%)، 4851.51 (42.26%) است.

تجزیه و تحلیل انجام شده در مهرماه نشان داد که منطقه کم خطر 742.92 کیلومتر مربع ^است که حدود 6.47 درصد از کل مساحت را تشکیل می دهد. پهنه متوسط ​​و پرخطر در این ماه 6046.74 کیلومتر مربع ^و 2201.46 کیلومتر مربع ^بوده که به ترتیب 52.67 و 19.17 درصد از کل مساحت را شامل می شود. جدول 2 تجاوز ماهانه شن و ماسه (فصلی) را بر اساس مناطق و درصد آنها نشان می دهد.

شکل 7 نقشه های تجاوز شن و ماسه در ماه های ژانویه، آوریل، جولای و اکتبر 2015 را نشان می دهد. رنگ زرد در این نقشه ها منطقه کم خطر را نشان می دهد که عمدتاً قسمت شمالی منطقه مورد مطالعه را اشغال کرده است. رنگ آبی نواحی با خطر متوسط ​​را نشان می دهد و عمدتاً در قسمت های غربی و شمال غربی منطقه مورد مطالعه دیده می شود. رنگ قرمز در نقشه منطقه پرخطر شن و ماسه را نشان می دهد و عمدتاً در قسمت مرکزی و جنوبی منطقه مورد مطالعه قرار دارد. این مطالعه نشان می‌دهد که ناهمواری سطح و آب و هوا عوامل مهمی هستند که بر حرکت شن و ماسه تأثیر می‌گذارند. هر جا که ماسه بادی، سرعت باد زیاد، دمای بالا و بارندگی کم باشد، امکان جابجایی ماسه زیاد خواهد بود.

نتایج دقت مدل را در شناسایی سطوح مختلف مناطق حرکت ماسه در هر دو نوع پوشش شنی نشان داد. مناطق داخل

مرکز منطقه مورد مطالعه نمایانگر نواحی اصلی تپه‌ها و شن‌های بادی است. این منطقه معمولاً در برابر عمل باد باز است و سازه‌های کوچک یا بدون ساختار اصلی به عنوان مانعی برای حرکت شن و ماسه عمل می‌کنند. مناطق با خطر متوسط ​​برای هر دو کلاس شن و ماسه با حضور نخل های پراکنده و مزارع کشاورزی مشخص می شود. این مدل توانست این مناطق را به‌عنوان در معرض خطر کمتری برای حرکت شن محاسبه کند که نشان‌دهنده زبری سطح بالایی است که حرکت ماسه را کند می‌کند.

این مدل با استفاده از پارامترهای کلیدی مانند سرعت باد، دما، بارندگی، NDVI، خاک و شیب به طور موثر در شناسایی مناطق با ریسک بالا، متوسط ​​و کم کار کرد. این مدل تنها برای داده‌های هواشناسی چهار ماهه به عنوان اثبات مفهوم اعمال شد. با این حال، برای غلبه بر محدودیت مطالعه، مطالعه یکپارچه‌تر و پیشرفته‌تر با استفاده از الگوی باد و دینامیک ضروری است. تحقیقات بیشتر برای تنظیم دقیق مدل برای بهبودهای بیشتر از طریق ادغام سایر پارامترهای سطحی و هواشناسی برنامه ریزی شده است. در آینده، مدل از طریق معرفی تغییرات فصلی الگوی سرعت باد، دما، بارندگی، شیب‌ها، جهت‌گیری و اندازه تپه‌های شنی و همچنین اندازه ذرات شن و رطوبت بهبود خواهد یافت. اعتقاد بر این است که از طریق معرفی این پارامترها،

6. نتیجه گیری

در این مطالعه ما مدل های حرکت شن و ماسه را برای سطوح در امارات توسعه داده ایم. این با توجه به عواملی مانند سرعت باد، دما، بارندگی، پوشش گیاهی و ناهمواری سطح منطقه مورد مطالعه برای شناسایی و تهیه نقشه مناطق حرکت شن و ماسه بالا، متوسط ​​و کم خطر تولید شد. اهمیت این مطالعه نشان می دهد که در فصل تابستان امارات شاهد تجاوز بالای شن و ماسه بوده است. حدود 30 درصد از کل منطقه در ماه های ژانویه، آوریل، ژوئیه و اکتبر با تهاجم زیاد شن و ماسه یافت می شود که به ترتیب منعکس کننده چهار فصل زمستان، بهار، تابستان شدید و تابستان گرم است. نتایج این تحقیق نشان داد که در ماه جولای که درجه حرارت بالا و پوشش گیاهی کاهش یافته است، شاخص خطر به بالاترین حد خود یعنی 30 درصد بیشتر از خطر در فصل زمستان در ژانویه می رسد. این به دلیل این واقعیت است که در چنین دمای بسیار بالایی، در تابستان منطقه مورد مطالعه برای هیچ گونه فعالیت کشاورزی مناسب نیست. این ثابت می کند که پوشش گیاهی و فصل نقش عمده ای در تهاجم شن و ماسه در مناطق مورد مطالعه دارد.

بنابراین، این یافته کار به برنامه ریزان شهری نشان می دهد که برای کمک به رشد زیرساخت ها تصمیم مناسبی اتخاذ کنند. در طول چند دهه اخیر، توسعه شهری فوق العاده در امارات وجود داشته است. به عنوان مثال، در ساخت تاسیسات اصلی شهری، شبکه‌های حمل‌ونقل و فرودگاه‌ها، چنین نقشه‌های ریسک از اهمیت حیاتی برخوردار هستند و ابزار برنامه‌ریزی قدرتمندی را برای برنامه‌ریزان شهری و طرح‌های شهری فراهم می‌کنند. از طریق گنجاندن چنین اطلاعاتی در فرآیندهای برنامه ریزی آتی، می توان تصمیمات آگاهانه و دقیقی برای جلوگیری از تجاوز به مناطق پرخطر شن گرفت. چنین تصمیمی ممکن است تنوع زمانی و مکانی منحصر به فرد در منطقه مورد مطالعه را در نظر بگیرد. این تحقیق یافته هایی را در ارتباط با چهار فصل اقلیمی در منطقه مورد مطالعه ارائه می دهد.

این تحقیق با چالش مدل‌سازی تقاضا برای مجموعه داده‌های بزرگ برای نمایش ابعاد زمانی دقیق‌تر در طول زمان مواجه شد. برای دلایل جستجو، نویسنده ماه به ماه داده‌های توپوگرافی، وضعیت آب و هوا، و پوشش گیاهی را در ضمیمه A و B ارائه می‌دهد. این کار برای فعال کردن مطالعات بیشتر در مورد مدل‌سازی و نقشه‌برداری تجاوز شن و ماسه برای تجزیه و تحلیل خطر است.

سپاسگزاریها

این کار تحقیقاتی با کمک مالی از صندوق تحقیقات ملی در ابوظبی حمایت شد. نویسنده مایل است از کمک و حمایت دکتر خالد حسین، دکتر ایهاب فتح الرحمن و آقای صفوان پارامبان، دانشگاه امارات متحده عربی برای بررسی نسخه خطی و ورودی های ارزشمندشان قدردانی کند. این تحقیق حمایت دکتر عبدالقادر ابول گاسیماس را تایید می کند که او چارچوب اولیه ای را برای این تحقیق ارائه کرد.

پیوست الف: جداول

NA = داده در دسترس نیست.

پیوست B: ارقام مناطق خطر توسعه یافته حرکت شن و ماسه

منابع

[ 1 ]	Ayala, IA and Goudie, AS, Eds. (2010) خطرات ژئومورفولوژیکی و پیشگیری از بلایا. انتشارات دانشگاه کمبریج، 2010.
[ 2 ]	Kemp, RL and Stephani, CJ, Eds. (1392) مدل های جهانی برنامه ریزی شهری.
[ 3 ]	Sarnthein، M. (1978) بیابان های شنی در طول حداکثر یخبندان و بهینه آب و هوا. طبیعت، 43-46. https://doi.org/10.1038/272043a0
[ 4 ]	سازمان خواربار و کشاورزی (فائو). https://www.fao.org/faostat/en/#data/RL
[ 5 ]	بگنولد، RA (1941) فیزیک شن دمیده و تپه های بیابانی. Methuen، لندن.
[ 6 ]	Al-Dousari, AM and Pye, K. (2005) نقشه برداری و پایش تپه های شنی در شمال غربی کویت. مجله علوم و مهندسی کویت، 32، 119-134.
[ 7 ]	Al-Awadhi, JM, Alhelal, A. and Al-Enezi, A. (2005) Sand Drift Potential in the Desert of Kowait. مجله محیط های خشک، 63، 425-438. https://doi.org/10.1016/j.jaridenv.2005.03.011
[ 8 ]	الاواضی، ج.م.، الدوساری، ع. و الانزی، ع. (2000) تپه های بارچان در شمال کویت. مجله علمی پژوهشی عرب، 18، 32-40.
[ 9 ]	عبدالعزیز، SM، Eweda، WE، Girgis، MGZ and Ghany، BFA (2014) بهبود بهره وری و کیفیت زیره سیاه (Nigella sativa) با استفاده از Azotobacter به عنوان کود زیستی N 2. سالنامه علوم کشاورزی، 59، 95-108. https://doi.org/10.1016/j.aoas.2014.06.014
[ 10 ]	Fadhil, AM (2013) نظارت بر تپه های شنی با استفاده از تکنیک های سنجش از دور و GIS برای برخی از سایت ها در عراق. Proc. SPIE 8762، PIAGENG 2013: اطلاعات هوشمند، کنترل و فناوری ارتباطات برای مهندسی کشاورزی، 876206، 19 مارس 2013.
[ 11 ]	Collins, W. (1978) سنجش از دور نوع و بلوغ محصول. مهندسی فتوگرامتری و سنجش از دور، 44، 43-55.
[ 12 ]	Blount II، HG (1988) دینامیک بادی منطقه ای از سنجش از دور: منشاء گرن دزیرتو، سونورا، مکزیک. پایان نامه دکتری، دانشگاه ایالتی آریزونا.
[ 13 ]	توماس، DSG و Leason، HC (2005) پاسخ فعالیت میدان تلماسه به تغییرپذیری آب و هوا در کالاهاری جنوبی. ژئومورفولوژی، 64، 117-132. https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2004.06.004
[ 14 ]	Farrant, AR, Arkley, SLB, Ellison, RA, Styles, MT and Thomas, RJ (2006) Geology of Al Hiyar 1:100 000 نقشه برگه 100-3 امارات متحده عربی. وزارت انرژی، امارات متحده عربی
[ 15 ]	Howari, FM, Baghdady, A. and Goodell, PC (2007) خصوصیات کانی شناسی و ژئومورفولوژیکی تپه های شنی در قسمت شرقی امارات متحده عربی با استفاده از سنجش از دور مداری ادغام شده با تحقیقات میدانی. ژئومورفولوژی، 83، 67-81. https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2006.06.015
[ 16 ]	Kirkham, A. (1998) تپه های سیف کربنات پلیستوسن و نقش آنها در توسعه خطوط ساحلی پیچیده گذشته و حال امارات متحده عربی. GeoArabia، 3، 1998.
[ 17 ]	Greeley, R., Blumberg, DG, Dobrovolskis, AR, Gaddis, LR, Iversen, JD, Lancaster, N., et al. (1995) حمل و نقل بالقوه شن وزش باد: تأثیر زبری سطح و ارزیابی با داده های رادار. در: فرآیندهای بادی صحرا، اسپرینگر، دوردرخت، 75-99. https://doi.org/10.1007/978-94-009-0067-7_4
[ 18 ]	ابوزید، MM، بغدادی، AR and El-Etr، HA (2001) ویژگی های بافتی، کانی شناسی و منشأ میدان های تپه های شنی در منطقه بزرگ العین، امارات متحده عربی. مجله محیط های خشک، 48، 475-499. https://doi.org/10.1006/jare.2000.0776