قبض و بسط ریگزارهای ایران نمونة مطالعه: ریگ زرین در ایران مرکزی

مقدمه

میدان‌های ماسه‌ای بخش جالب توجهی از محیط زیست کرة زمین (5000000 کیلومترمربع) را تشکیل می‌دهند (Livingstone et al., 2010: 94) که از انواع مختلف تپه‌های ماسه‌ای تشکیل شده‌اند. تشکیل آنها به دلیل تعامل بین رژیم بادی و فرایند رسوب‌گذاری است (Dong et al., 2013: 20). تپه‌های ماسه‌ای در قلمرو فرایند بادی از پویاترین عارضه‌های ژئومورفیک سطح زمین به شمار می‌روند که از یک سو متأثر از ویژگی‌های سرعت، جهت و فراوانی باد و از سوی دیگر متأثر از ویژگی‌های سطح زمین و مواد رسوبی‌اند (عباس‌نژاد و ذهاب‌نوری، 1391: 127). پویایی و حرکت این تپه‌ها از مهم‌ترین ویژگی‌های آنهاست (موسوی و همکاران، 1388: 102). جابه‌جایی آنها در طول زمان بر اثر عوامل اشاره‌شده، خطرات زیادی را برای اکوسیستم‌های شکنندة مناطق خشک و بیابانی و همچنین سکونتگاهها، تأسیسات و پیرو آن اقتصاد و جوامع مقیم این مناطق به همراه دارد؛ به‌علاوه شناخت تپه‌های ماسه‌ای به شناخت عوامل محیطی متعددی مانند تغییرات و تحولات اقلیم کواترنری، تغییر و جابه‌جایی الگوهای فشار در سطح زمین، فرسایش و رسوب‌گذاری حوضه‌های آبریز، تغییر میزان بارش و رطوبت سطح زمین و پیرو آن تغییر در میزان پوشش‌های گیاهی، تغییر در جهت و سرعت باد و همچنین عملکردهای انسانی کمک می‌کند. به‌طور کلی انتقال تپه‌های ماسه‌ای، فرایندی پیچیده و متأثر از متغیرهای مختلف است؛ ازجمله جهت بادها (Liu, 1960; Lancaster, 1989; Anderson and Haff, 1988; Li, 1999; Gillette et al., 2001; Liu, 1960; Yang et al., 1998; Hoover et al., 2018 )، اندازة دانه‌ها و رطوبت سطح آنها (Jackson & Nordstrom, 1998; Wiggs, 2001)، مورفولوژی سطح تپه‌ها (Leys & Eldrige, 1991)، توپوگرافی (Iverson & Rasmussen, 1994; White & Tsoar, 1998; Hesp & Hastings, 1998; Shao, 2008; Zhang et al., 2016; Jiang et al., 2017 ) و پوشش گیاهی (Buckley, 1987; Kuriyama et al., 2005)؛ به بیان دیگر فراهم‌آوری ماسه، اقلیم‌های خشک و بادی، پوشش گیاهی و آثار انسانی، چهار عامل اصلی گسترش تپه‌های ماسه‌ای بوده است که در این میان عوامل اقلیمی شامل باد، درجه‌حرارت و بارش اهمیت بیشتری دارند (Hoover et al., 2018: 24). بر پایة این نظر، تغییرات در عناصر آب‌وهوایی به‌شدت بر توسعه و فعالیت یا عدم فعالیت تپه‌های ماسه‌ای اثر می‌گذارد (Zeng et al., 2018; Lu et al., 2013; Yizhag et al., 2009; Sparavigna, 2013)؛ برای نمونه با پیشروی و گسترش مراکز فشار در مناطق بیابانی، بادها شدت می‌گیرند و میدان‌های ماسه توسعه می‌یابند (یمانی، 1381: 2). همچنین خشکسالی سبب گسترش و توسعة این میدان‌ها می‌شود (Marin et al., 2005: 52; Yizhag et al., 2009: 163)؛ اما دوره‌های مرطوب و پربارش سبب کوچک‌شدن و انقباض میدان‌های ماسه و عدم فعالیت تپه‌های واقع در آنها می‌شود (Lu et al., 2013: 2; Marin et al., 2005: 163)؛ از این رو بیشترین فعالیت ماسه‌ها در فصول خشک سال روی می‌دهد (Yang et al., 2018: 9).

برای بررسی فعالیت و جابه‌جایی تپه‌های ماسه‌ای، داده‌ها و تصاویر ماهواره‌ای و تکنیک‌های سنجش از دور، یکی از مهم‌ترین روش‌ها از حدود چهار دهه پیش بوده است (Hugenholtz et al., 2012: 319) و پژوهشگران زیادی دینامیک، تحول، مسیر انتقال و حتی میزان حرکت سالیانة آنها را با استفاده از این روش بررسی کرده‌اند (Rubin, 1990; Del Valle et al., 2008; Hesse, 2009; Bourke et al., 2009; Schedit et al., 2011; Hermas et al., 2012; Ewing et al., 2015; Al-Murity et al., 2016; Hamdan et al., 2016; Maghsuodi et al., 2017; Jamali et al., 2018; Hoover et al., 2018; Yang and Shi, 2018). بدین روی برحسب مطالعات مختلف، تپه‌های ماسه‌ای واقع در مناطق بیابانی کرة زمین متأثر از عوامل مختلف به‌ویژه عوامل اقلیمی به‎‌طور مداوم در حال حرکت و جابه‌جایی‌اند و بر اثر این جابه‌جایی ریگ‌ها توسعه و تحول می‌یابند؛ اما جهت حرکت ماسه‌ها، میزان حرکت و مورفولوژی تپه‌های ماسه‌ای در طول زمان به‌ویژه در کواترنر و هولوسن یکسان نبوده است؛ بلکه در دوره‌های خشک ریگ‌ها گسترش یافته‌اند و تپه‌های ماسه‌ای فعال شده‌اند؛ اما در دوره‌های مرطوب، این تپه‌ها غیرفعال شده‌اند و از وسعت میدان‌های ماسه‌ای کاسته شده است.

قبض و بسط ریگ‌ها به‌طور اساسی متأثر از متغیرهای اقلیمی، پوشش گیاهی، دسترسی ماسه‌ها (Dasa & Jimin, 2002: 91) و همچنین حرکات تکتونیکی و فعالیت‌های انسانی است (Mason & King, 1985: 617). از میان این عوامل، باد را مهم‌ترین عامل در قبض و بسط تپه‌های ماسه‌ای دانسته‌اند (Lu et al., 2013: 8). وزش باد، فرایندی وابسته به زمان است؛ به گونه‌ای که در هر لحظه سرعت و جهت آن متأثر از سایر پدیده‌های جوّی و اقلیمی و توپوگرافی تغییر می‌کند و وضعیتی متفاوت با لحظة قبل به خود می‌گیرد (صارمی نایینی و همکاران، 1385: 148). درواقع نیروهای باد در طول سال و حتی طول روز تغییر می‌کنند (Zobeck, 1991: 112). به دلیل تغییر در ویژگی‌های باد ازجمله جهت، فراوانی و شدت و همچنین تغییر در میزان بارش‌ها، با وجود فعالیت زیاد تپه‌های ماسه‌ای در بیشتر نواحی بیابانی دنیا، ریگ‌ها در طولانی‌مدت کمتر تغییر می‌یابند؛ به‌ویژه آنکه بادهای محلی و توپوگرافی در شکل‌گیری و تحول این تپه‌ها نقش زیادی داشته‌اند (Valle et al., 2008: 411؛ محمودی، 1373: 31).

هدف پژوهش حاضر، مطالعة تغییرات افقی و ارتفاعی تپه‌های ماسه‌ای ریگ زرین، یکی از ریگزارهای بزرگ ایران مرکزی، طی دوره‌ای 40ساله (سال‌های 1977 تا 2017) است. این مطالعه به شناخت میزان و جهت حرکت تپه‌های ماسه‌ای بیابان‌های ایران مرکزی کمک می‌کند.

روش‌شناسی پژوهش

روش پژوهش

به‌منظور بررسی تغییرات افقی تپه‌های ماسه‌ای ریگ زرین از 8 تصویر ماهواره‌ای لندست TM، ETM+ و لندست 8 (OLI) برای گسترة زمانی 1977 تا 2017 استفاده شد. برای استخراج اطلاعات از تصاویر چند باندی، از روش طبقه‌بندی نظارت‌شده بهره گرفته شده است. استفاده از این روش در سال‌های اخیر توجه برخی پژوهشگران را جلب کرده است. در روش نظارت‌شده، نخست نقاط آموزشی از بخش‌های مختلف تصویر به نرم‌افزار معرفی و سپس پیکسل‌های تصویر براساس بیشترین شباهت به بخش‌های تعریف‌شده و کمترین فاصله از میانگین ارزش پیکسلی بخش‌های تعریف‌شده طبقه‌بندی می‌شوند. روش طبقه‌بندی نظارت‌شده با بیشترین شباهت نسبت به روش نظارت‌شده با کمترین فاصله از میانگین و روش نظارت‌نشده، تشخیص دقیق‌تری از محدودة تپه‌های ماسه‌ای مدنظر ارائه کرد.

در این پژوهش برای طبقه‌بندی تصاویر در سال‌های مختلف از شاخص ROI استفاده شده است. همچنین برای صحت‌سنجی نتایج طبقه‌بندی که از ماتریس خطا استخراج می‌شود، ضریب کاپا و تصاویر Google Earth به کار رفت.

پس از طبقه‌بندی تصاویر ماهواره‌ای، برای بهبود تصاویر و افزایش قابلیت تصاویر طبقه‌بندی‌شده به‌منظور تبدیل‌شدن به نقشه، عملیات پس از طبقه‌بندی صورت می‌گیرد. این عملیات شامل فیلترگذاری (Majority filtering) برای ازبین‌بردن پیکسل‌های طبقه‌بندی‌شدة نامرتبط، ادغام کلاس‌ها (Combine classes)، انبوه‌کردن کلاس‌ها، غربال‌کردن کلاس‌ها (Clump classes)، روی هم‌گذاری کلاس‌ها و درنهایت تبدیل به نقشة وکتوری برای ورود به محیط GIS است. بر این اساس در این پژوهش پس از طبقه‌بندی تصاویر با استفاده از یک فیلتر اکثریت 5*5 Kernal size، اقدام به اصلاح تصویر طبقه‌بندی شده است. نحوة عملکرد این فیلتر بدین صورت است که مقدار فراوان و غالب یک پیکسل و هشت پیکسل مجاور آن را برمی‌گزیند و پیکسل‌های طبقه‌بندی‌نشده و مجزا را رفع می‌کند و به کلاس اطراف نسبت می‌دهد؛ بنابراین نقشه‌های منتج‌شده با استفاده از تکنیک‌های سنجش از دور به محیط GIS وارد و برای انجام تکنیک‌های لازم به‌منظور ارزیابی پوشش و ترسیم نقشه‌های جغرافیایی از منطقه آماده شدند. در این مرحله تمامی تصاویر ریگ زرین از حالت رستر به وکتور تبدیل شدند و مساحت هر کدام از سال‌ها به‌طور جداگانه اندازه‌گیری و محاسبه شد؛ همچنین با استفاده از نرم‌افزار Excel برای داده‌های به‌دست‌آمده نمودار خطی رسم شد.

برای بررسی تغییرات ارتفاعی در منطقة مطالعه‌شده نیز تصاویر ماهواره‌ای لندست به کار رفت. از آنجا که ‌نقشه‌های رقومی ارتفاعی در محدودة پژوهش در دسترس نبود، به‌منظور تهیة آنها از تصاویر ماهواره‌ای استفاده‌شده در نرم‌افزار گوگل‌ارث برای دوره‌ای 40ساله (1977-2017) بهره گرفته شد. تصاویر مدنظر به‌صورت فایل‌های KMZ ذخیره و سپس به نرم‌افزار Global Mapper انتقال داده شد. در این نرم‌افزار تمامی فایل‌های ریگ زرین به نقشه‌های DEM با قدرت تفکیک مکانی 30 متر تبدیل شد. در ادامه تصاویر رقومی ارتفاعی به‌دست‌آمده (برای 8 سال یعنی سال‌های 1977، 1987، 1993، 1998، 2002، 2008، 2013 و 2017) در نرم‌افزار ENVI به‌صورت یک لایه درآمدند (Layer Stacking). با استفاده از این لایة اطلاعاتی، تغییرات ارتفاعی هر پیکسل در داخل محدودۀ مطالعه‌شده قابل مشاهده است. نخست تغییرات ارتفاعی در دو سال 1977 و 2017 به‌منزلة سال‌های آغازین و پایانی بازة زمانی مطالعه‌شده اندازه‌گیری شد تا مشخص شود آیا تغییراتی در ارتفاع تپه‌ها در این محدودة زمانی به وقوع پیوسته است یا خیر. در ادامه پس از اطمینان از تغییرات محسوس در ارتفاع ریگ طی بازة زمانی مطالعه‌شده، ارتفاع تپه‌ها برای 8 سال متناوب طی گسترة زمانی 40 سال اندازه‌گیری شد. برای این کار در آغاز 9 نقطه به‌صورت تصادفی و در امتداد هم با فواصل نسبتاً منظم و مختصات جغرافیایی مشخص (شکل 12) به شکل نیم‌رخ عرضی از شمال ‌غرب به سمت جنوب ‌شرق و در بخش‌های میانی ریگ در نظر گرفته شد؛ جایی که تپه‌ها تمرکز و ارتفاع بیشتری دارند. سپس مختصات هریک از نقاط یادداشت‌شده و ارتفاع آنها برای تمامی سال‌های مطالعه‌شده با استفاده از نرم‌افزار ENVI محاسبه شد. نتایج اولیه حاکی از تغییرات ارتفاعی ریگ در امتداد نیم‌رخ طولی است. در مرحلة بعد، تغییرات هر نقطه طی سال‌های مختلف در گسترة زمانی مطالعه‌شده نیز محاسبه شد تا تفاوت تغییرات در بخش‌های مختلف ریگ حاصل شود. سپس با استفاده از نرم‌افزار Excel، نمودار خطی تغییرات ارتفاعی برای نقاط واقع در نیم‌رخ طولی و همچنین برای هر نقطه در سری‌های زمانی مختلف ترسیم شد.

محدودة پژوهش

کشور ایران در گسترة عرض‌های جغرافیایی حدود 25 تا 40 درجة شمالی قرار گرفته است؛ از این رو بخش‌های مرکزی و جنوبی آن در داخل کمربند خشک و بیابانی دنیا قرار دارد و وسعت چشمگیری از نواحی خشک آن را ریگزارها دربرگرفته‌اند (مقصودی و همکاران، 1390: 6)؛ به‌علاوه وجود رشته‌کوههای کشیده و مرتفع زاگرس در غرب و البرز در شمال سبب شده است ایران مرکزی به بیابان‌های بادپناهی تبدیل شود؛ بر این اساس حدود نیمی از مساحت کشور ایران به‌ویژه در نواحی مرکزی، شرق و جنوب شرق، جزو مناطق خشک و نیمه‌خشک است و از ریگزار‌های وسیعی با تپه‌های ماسه‌ای گسترده و ازنظر مورفولوژی متنوع تشکیل شده است (شکل 1). جابه‌جایی همیشگی آنها در طول تاریخ خسارات جانی و مادی فراوانی به همراه داشته است. در این بخش‌ها، 20 ریگ نسبتاً بزرگ و همچنین ریگ‌های کوچک متعددی با مساحت حدود 36000 کیلومترمربع (محمودی، 1373: 6، مال‌امیری و همکاران، 1396: 24) قرار گرفته‌اند (شکل 1).

تغییرات رطوبتی خاک و خشکسالی‌های اخیر در ایران به‌ویژه در واحدهای اشاره‌شده، فعالیت و به‌دنبال آن جابه‌جایی تپه‌های ماسه‌ای را بیشتر کرده است. حدود 70درصد ریگزارهای ایران بر پهنه‌های کویری - پس از خشک‌شدن رطوبت آنها - توسعه یافته‌اند (مال‌امیری و همکاران، 1396: 24)؛ از این رو کاملاً متأثر از بارش دوره‌ای و حتی سالیانه و رطوبت کف این کویرها هستند؛ همچنین به دلیل اختلاف ارتفاع کویرها با مناطق کوهستانی بالادست، مناطق کویری ایران مرکزی اغلب به‌مثابة مراکز فشار حرارتی در سطح زمین عمل می‌کنند (محمودی، 1381: 23؛ شریفی و میری، 1396: 2) و تپه‌های ماسه‌ای حاشیة آنها به‌شدت متأثر از بادهای محلی‌اند (شریفی و میری، 1396: 5). تغییرات در شرایط اقلیمی سبب تغییر در میزان فرسایش بادی و جهت حرکت تپه‌های واقع در ریگزارها می‌شود؛ به همین دلیل با وجود فعالیت شدید این میدان‌های ماسه‌ای، محدودة ریگزارها تقریباً ثابت باقی مانده است (محمودی، 1373: 33؛ مال‌امیری، 1396: 32).

شکل 1. نمایش نقشة ریگ‌های مهم ایران

ریگ زرین در بخش‌هایی از زمین‌های فروافتاده، ایران مرکزی در شمال غربی شهر یزد و در غرب روستای ساغند قرار گرفته است. این ریگ به شکل حرف L در داخل کویر زرین و در بخش‌های مرکز آن در جهت شمال غرب - جنوب شرق قرار گرفته است. کویر سیاه‌کوه در غرب آن، کویر ساغند در شرق و کویر درانجیر در جنوب و جنوب شرقی آن واقع شده است (شکل 2). کویر زرین، یک چالة ساختمانی (گرابن) است و اطراف آن را ارتفاعات نسبتاً بلند (هورست) تشکیل داده که متأثر از گسل‌خوردگی‌های متعدد در این بخش از ایران مرکزی در امتداد شمال غرب - جنوب شرق شکل گرفته است.

شکل 2. نمایش موقعیت ریگ‌ زرین در ایران مرکزی و استان یزد

این کویر در دوران چهارم و در دورة حداکثر گسترش یخچال‌ها به شکل دریاچه درآمده است و در حال حاضر نیز در فصل بارندگی و در سال‌های با بارش بیشتر، بخش مرکزی کویر و پیرامون تپه‌های ماسه‌ای را آب فرامی‌گیرد. پیرامون کویر را کوه‌های نسبتاً مرتفعی احاطه کرده‌اند. کوه‌های جنوب آن بیش از 3000 متر ارتفاع دارند؛ در حالی که بخش‌های پست کویر ارتفاع 770متری را نشان می‌دهد. بدین ترتیب اختلاف ارتفاع بیش از 2200متری در منطقه وجود دارد. همین امر سبب اختلاف دمای حدود 13 درجة سانتی‌گراد بین کویر و ارتفاعات جنوبی آن شده است (شریفی و میری، 1396: 6).

در بخش‌های دیگر کویر نیز اختلاف ارتفاع کمتری وجود دارد که سبب اختلاف درجه‌حرارت بین کویر و ارتفاعات در بخش‌های شمالی، غربی و شرقی کویر شده است. این اختلاف حرارت سبب شکل‌گیری مرکز کم‌فشار حرارتی در داخل کویر شده و بادهای محلی را به وجود آورده است. وجود این بادها و مخروط‌افکنه‌های بزرگ حاشیة کویر سبب شکل‌گیری میدان‌های ماسه‌ای با انواع متعددی از تپه‌ها شامل سیف، برخان‌های ساده، طولی و عرضی، هرم‌های ماسه و به‌ویژه تپه‌های مرکب شده است (شکل 3). این بادها در مرکز کویر و تپه‌های ماسه‌ای با همدیگر تلاقی پیدا می‌کنند که بدین ترتیب هرم‌های ماسه‌ای بزرگی را با ارتفاع بیش از 200 متر به وجود آورده ‌است.

جابه‌جایی مرکز فشار و پیرو آن جهت و شدت باد در طول سال یا طی دوره‌های زمانی چندساله سبب تغییر در جهت حرکت تپه‌ها در چالة کویر زرین شده است.

شکل 3. نمایش تصاویری از انواع مختلف تپه‌های ماسه‌ای ریگ زرین

نقشة زمین‌شناسی منطقه نشان می‌دهد بخش زیادی از کوه‌های پیرامون کویر زرین را ماسه‌سنگ‌ها و کنگلومراهای دوران سوم تشکیل داده‌اند که شدیداً متأثر از گسل‌خوردگی خرد شده و بالاآمدگی پیدا کرده‌اند. گسل‌خوردگی، نبود پوشش گیاهی و نوسانات شدید اقلیمی سبب هوازدگی و تخریب شدید این کوه‌ها شده است. پس از بارش‌های رگباری و اتفاقی، مواد تخریب‌شده با رواناب به پایین‌دست انتقال یافته و مخروط‌افکنه‌های متعدد و بزرگی را در همة بخش‌های پیرامون ریگ به وجود آورده است.

یافته‌های پژوهش

تغییرات سطح ریگ زرین از 1977 تا 1987

 به‌منظور مطالعة تغییرات سطح ریگ زرین، از قدیمی‌ترین تصاویر لندست دردسترس مرتبط با منطقه (تصویر TM سال 1977) به‌مثابة نقشة اولیه و پایة مطالعة ریگ زرین استفاده شد. سپس تصاویر سال‌های دیگر بر پایة این تصویر ارزیابی و مقادیر تغییرات سطح ریگ در طول زمان بر پایة دوره‌های بیش از 6 سال بررسی شد. وسعت این محدوده در سال 1977 حدود 400 کیلومترمربع بوده است. بیشترین سطحی که این محدوده دربرگرفته، بخش‌های شمال غرب و میانی بوده است و هرچه از شمال به سمت جنوب ریگ پیش برویم، از پهنای ریگ کاسته و بر ارتفاع آن افزوده می‌شود (شکل 3)؛ اما بررسی تصاویر ماهواره‌ای مرتبط با سطح ریگ زرین در سال 1987 نشان داد سطح زیربنای آن در مقایسه با 10 سال پیش گسترش بسیار زیادی یافته است (شکل 4)؛ به‌طوری که مساحت آن به حدود 444 کیلومترمربع رسیده است که افزایش تقریباً
44 کیلومترمربعی را نشان می‌دهد. بیشترین توسعة ریگ به سمت بخش‌های میانی و شرقی بوده است؛ هرچند در همة بخش‌های آن افزایش سطح به‌وضوح دیده می‌شود (شکل 5).

شکل 4. محدودة ریگ زرین در سال 1977                                                     شکل 5. محدودة ریگ زرین در سال 1987

تغییرات سطح ریگ زرین از 1987 تا 1998

ریگ زرین در سال 1993 نسبت به 6 سال پیش تغییرات کم، اما محسوسی داشته است؛ با وجود این سطح ریگ نسبت به دورة پیش کاهش یافته است. در این دوره، توسعة ریگ در بخش‌های شمالی بیشتر، اما در بخش‌های میانی نسبت به سال‌های پیش کمتر شده و در قسمت‌های جنوب غرب افزایش یافته است. به‌طور کلی طی دورة زمانی 1987 تا 1993 مساحت ریگ تقریباً 18.08 کیلومترمربع کاهش داشته است (شکل 6). همچنین بررسی وسعت زیربنای ریگ زرین در سال 1998 نشان داد در این سال وسعت ریگ نسبت به سال‌های قبل در بخش‌های شمالی و میانی بیشتر شده است. افزایش سطح ریگ نیز بیشتر در همین مناطق دیده می‌شود؛ اما در قسمت‌های جنوب، جنوب غرب و جنوب شرق از وسعت آن کاسته شده است. بدین ترتیب مساحت ریگ زرین طی 5 سال، از 1993 تا 1998، حدوداً 16.42 کیلومترمربع افزایش داشته است (شکل 7).

شکل 6. محدودة ریگ زرین در سال 1993                                                      شکل 7. محدودة ریگ زرین در سال 1998

تغییرات ریگ زرین از 1998 تا 2008

ریگ زرین در سال 2002 نسبت به سال‌های پیش کاهش وسعت داشته است؛ اما مقدار کاهش در همة بخش‌های آن یکسان رخ نداده است؛ به گونه‌ای که پهنای ریگ در شمال بیشتر بوده و در بخش‌های میانی و همچنین بخش‌های جنوب غرب از وسعت آن کاسته شده و طی 4 سال یعنی از 1998 تا 2002 حدوداً 10 کیلومترمربع کاهش مساحت داشته است (شکل 8). همچنین وسعت ریگ در سال 2008 با شیب کم، اما با افزایش مواجه بوده است. منطقة مطالعه‌شده از شمال، شمال‌ غرب و شمال‌ شرق مانند سایر سال‌های قبل کمترین تغییرات را داشته است؛ در حالی ‌که در بخش‌های میانی بر وسعت ریگ افزوده شده و در قسمت‌های جنوب، جنوب غرب و جنوب شرق از وسعت آن کاسته شده است. بخش جنوب غرب ریگ زرین کاهش محسوس‌تری داشته است؛ به‌طور کلی مساحت ریگ در طول 6 سال (از 2002 تا 2008) کمترین تغییر را به نسبت دوره‌های قبل داشته و حدود 1.75 کیلومترمربع افزایش مساحت پیدا کرده است (شکل 9).

شکل 8. محدودة ریگ زرین در سال 2002                                                                  شکل 9. محدودة ریگ زرین در سال 2008

تغییرات ریگ زرین از 2008 تا 2017

براساس تصویر 2013، مساحت ریگ در این سال در بخش شمالی نسبت به دورة پیشین افزایش داشته و در قسمت‌های مرکزی و جنوبی با کاهش مواجه شده است. پهنای ریگ زرین در سال 2013 نسبت به سال 2008 در قسمت‌های شمالی کمتر تغییر یافته است؛ ولی در بخش جنوب‌ غربی بر وسعت ریگ افزوده شده است؛ بر این اساس مساحت ریگ نسبت به سال 2008 افزایش داشته که مقدار آن طی 5 سال حدوداً 10 کیلومترمربع بوده است (شکل 10).

بررسی وسعت ریگ زرین در سال 2017 نشان داد تغییرات سطح آن در این دوره به نسبت همة بازه‌های زمانی مطالعه‌شده بیشتر بوده و نسبت به گذشته ریگ سطح بیشتری را به خود اختصاص داده است. در این سال بیشترین تغییر وسعت ریگ در شمال و کمترین آن در قسمت‌های جنوبی رخ داده است. در بخش‌های میانی نیز افزایش سطح ریگ قابل مشاهده است. مساحت ریگ زرین در این سال 460.2492 کیلومترمربع بوده است (شکل 11).

شکل 10. محدودة ریگ زرین در سال 2013                                                     شکل 11. محدودة ریگ زرین در سال 2017

تغییرات ارتفاعی ریگ زرین

برای تعیین ارتفاع ریگ زرین در امتداد نیم‌رخ عرضی، 9 نقطه با فواصل نسبتاً منظم و مختصات جغرافیایی مشخص (شکل 12 و جدول 1) از غرب به شرق (شمال ‌غرب به جنوب‌ شرق) در نظر گرفته و ارتفاع این 9 نقطه برای بازة زمانی 40ساله در گلوبال مپر اندازه‌گیری شد. سپس تغییرات ارتفاعی هر نقطه به‌طور جداگانه به شکل سری‌های زمانی محاسبه و با استفاده از نرم‌افزار آماری Excel به شکل نمودارهای خطی ترسیم شد.

شکل 12. موقعیت نقاط ارتفاعی بررسی‌شده در ریگ زرین

جدول 1. نمایش موقعیت جغرافیایی نقاط ارتفاعی ریگ زرین از سال 1977 تا 2017

بررسی تغییرات ارتفاع ریگ طی بازة زمانی 1977 تا 2017

یافته‌ها نشان داد ارتفاع ریگ زرین در بخش‌های غربی و شمال‌ غربی کم است و به سمت شرق و جنوب ‌شرق افزایش می‌یابد. کمترین ارتفاع ریگ از سطح دریا در بخش شمال ‌غرب حدود 900 متر است؛ اما بیشترین ارتفاع آن در بخش جنوب شرقی قرار دارد و به بیش از 1150 متر می‌رسد؛ بدین ترتیب تفاوت ارتفاعی ریگ در امتداد نیم‌رخ طولی آن بیش از 250 متر است.

برحسب نمودارهای ترسیم‌شده، نقطة 1 کمترین ارتفاع و نقطة 9 بیشترین ارتفاع را دارد (شکل‌های 13-20)؛ با وجود این در بخش‌های میانی یک شکست طبیعی در نمودارهای ترسیم‌شده در همة دوره‌های زمانی دیده می‌شود که مقدار آن به بیش از 30 متر می‌رسد (شکل‌های 13-20). دلیل این شکست، توپوگرافی زیربناست؛ جایی که پست‌ترین بخش کویر زرین در این بخش قرار گرفته است؛ اما بیشترین ارتفاع ریگ در بخش‌های جنوب شرقی آن قرار دارد؛ جایی که هرم‌های ماسه‌ای مرتفع در محل تلاقی و همگرایی بادها در این محل ایجاد شده‌اند.

مشاهده و تحلیل تصاویر در بخش‌های مختلف ریگ حاکی از آن بود که همة بخش‌های ریگ افزایش ارتفاع داشته است؛ اما مقدار افزایش به یک اندازه نبوده است. در حالی که غربی‌ترین و شرقی‌ترین بخش ریگ افزایش کمتر از یک متر را طی بازة زمانی 40 سال تجربه کرده، بخش‌های میانی بیش از 4 متر افزایش ارتفاع داشته ‌است (شکل‌های 13-20). بدین ترتیب ملاحظه می‌شود مواد رسوبی ماسه‌ای در حال حرکت به سمت شرق متأثر از بادهای غالب منطقه‌ای و تجمع بیشتر در بخش‌های میانی، محل تمرکز و تلاقی بادهای محلی‌اند. به دلیل وجود مواد رسوبی فراوان در مخروط‌افکنة دامنة کوه‌ها و وجود بادهای منطقه‌ای و محلی همیشگی، همواره بر ارتفاع تپه‌ها افزوده می‌شود.

شکل 13. نمودار ارتفاعی تپه‌های ماسه‌ای (1977)                                  شکل 14. نمودار ارتفاعی تپه‌های ماسه‌ای (1987)

شکل 15. نمودار ارتفاعی تپه‌های ماسه‌ای (1993)                                 شکل 16. نمودار ارتفاعی تپه‌های ماسه‌ای (1998)

شکل 17. نمودار ارتفاعی تپه‌های ماسه‌ای (2002)                                  شکل 18. نمودار ارتفاعی تپه‌های ماسه‌ای (2008)

شکل 19. نمودار ارتفاعی تپه‌های ماسه‌ای (2013)                                 شکل 20. نمودار ارتفاعی تپه‌های ماسه‌ای (2017)

بررسی تغییرات ارتفاعی نقاط بررسی‌شده طی بازة زمانی 1977 تا 2017

در ادامه برای بررسی دقیق‌تر تغییرات ارتفاعی ریگ زرین، هریک از نقاط مشخص‌شده به شکل جداگانه طی سال‌های مختلف بررسی شدند. نخست با استفاده از نقشة رقومی ارتفاعی استخراج‌شده از گلوبال مپر، میزان ارتفاع نقاط و تغییرات ارتفاعی اندازه گرفته شد. سپس نتایج به‌دست‌آمده وارد نرم‌افزار اکسل و نمودار تغییرات ارتفاعی به شکل نیم‌رخ عرضی برای هر نقطه به‌صورت جداگانه ترسیم شد.

نتایج بررسی‌ها نشان داد بیشتر نقاط طی دورة مطالعه‌شده، افزایش ارتفاع محسوسی داشته‌اند؛ هرچند که تعدادی از نقاط مدنظر با کاهش ارتفاع در بعضی سال‌ها مواجه بوده‌اند. بیشترین افزایش ارتفاع در نقاط میانی (در نقطة 5) رخ داده که مقدار آن بیش از 8 متر و طی بازة زمانی 1993 تا 2017 بوده است؛ بر همین اساس نقاط 1 و 2 طی دورة زمانی 1987 تا 1993، بیشترین افزایش ارتفاع را داشته، اما طی 2008 تا 2013 از ارتفاع آنها کاسته شده است (شکل‌های 21 و 22).

نقطة 3 به شکل متناوب با افزایش و کاهش ارتفاع طی سال‌های مختلف روبه‌رو بوده است. بیشترین ارتفاع تپه‌ها طی دورة 1977 تا 1987 بوده و طی بازه‌های زمانی 1987 تا 1993، 1998 تا 2002 و همچنین 2008 تا 2013 از ارتفاع تپه‌های ریگ کاسته شده است (شکل 23).

در نقطة 4 نیز شاهد یک دورة محسوس افزایش ارتفاع و یک دورة کاهش ارتفاع هستیم؛ به نحوی که از 1977 تا 1998 بر ارتفاع تپه‌ها افزوده شده است و طی مدت 1998 تا 2002 تپه‌ها کاهش ارتفاع حدود 2متری داشته‌اند و پس از 2002 تا حال حاضر ارتفاع تپه‌ها در حال افزایش بوده است (شکل 24).

بخش‌های میانی ریگ (نقاط 5 و 6) طی 40 سال گذشته با یک شیب نسبتاً یکنواخت افزایش ارتفاع داشته‌اند که مقدار متوسط این افزایش حدود 5 متر بوده است (شکل‌های 25 و 26)؛ اما در بخش‌های شرقی و جنوب شرقی ریگ نیز (نقاط 7، 8 و 9) تپه‌ها به شکل متناوب و به میزان کمی افزایش ارتفاع داشته‌اند (شکل‌های 27، 28 و 29). بدین ترتیب ملاحظه می‌شود ارتفاع ریگ در بخش‌های میانی به شکل محسوسی همواره افزایش داشته و ریگ در این محل به دلیل تلاقی بادهای محلی همواره در حال مرتفع‌ترشدن بوده است؛ با وجود این بخش‌های شرقی و غربی ریگ نیز به دلیل بادهای منطقه‌ای و وجود مخروط‌افکنه‌های وسیع و حجیم پای کوهها و وجود خشکسالی‌های مداوم دو دهة قبل با افزایش ارتفاع روبه‌رو بوده است.

شکل 21. تغییرات ارتفاعی نقطة 1 (2016-1977)                                  شکل 22. تغییرات ارتفاعی نقطة 2 (2016-1977)

شکل 23.تغییرات ارتفاعی نقطة 3 (2016-1977)                                  شکل 24. تغییرات ارتفاعی نقطة 4 (2016-1977)

شکل 25. تغییرات ارتفاعی نقطة 5 (2016-1977)                                  شکل 26. تغییرات ارتفاعی نقطة 6 (2016-1977)

شکل 27. تغییرات ارتفاعی نقطة 7 (2016-1977)                                  شکل 28. تغییرات ارتفاعی نقطة 8 (2016-1977)

شکل 29. تغییرات ارتفاعی نقطة 9 (2016-1977)

تجزیه و تحلیل یافته‌ها

حدود 6درصد از سطح خشکی‌های کرة زمین از نهشته‌های بادی پوشیده شده است و حدود 97درصد این نهشته‌ها در پهنه‌های ماسه‌ای مناطق خشک کرة زمین دیده می‌شوند. به‌طور متوسط حدود 20درصد از مناطق خشک کرة زمین از ماسه‌های بادی پوشیده شده است (Lancaster, 1985: 581; Mabutt & Wooding, 1983: 51).

کشور ایران جزو کشورهای خشک و نیمه‌خشک دنیا به شمار می‌رود؛ به گونه‌ای که حدود 65درصد مساحت ایران در بخش‌های مرکزی، جنوبی و شرقی را اراضی خشک و نیمه‌خشک فراگرفته است (مقصودی و همکاران، 1390: 2). بارندگی متوسط این مناطق کمتر از 100 میلی‌متر در سال است. بر این اساس حدود 80 میلیون هکتار از مساحت ایران را مناطق کویری و تپه‌های ماسه‌ای و مناطقی با پوشش گیاهی ناچیز دربرگرفته است (همان). این امر به دلیل سیطرة پرفشار جنب ‌حاره‌ای بر بیشتر مناطق ایران، دوربودن آن از منابع رطوبتی و دریاها و محصوربودن بخش‌های مرکزی، جنوبی و شرقی ایران با دو رشته‌کوه بسیار بزرگ و طولانی البرز و زاگرس در شمال و غرب این کشور است. مجموعه ناهمواری‌های این بخش‌های ایران، چاله‌های زمین‌ساختی بزرگ و کوچکی هستند که از هر طرف با ارتفاعات جالب توجهی محصور و از هم متمایزند.

در پهنه‌های خشک ایران مرکزی توده‌های بزرگی از ماسه‌های بادی متراکم شده‌اند که در اصطلاح محلی «ریگ» نامیده می‌شوند. عمدة ریگ‌های داخل کشور ایران، داخل چاله‌های تکتونیکی قرار گرفته‌ که اطراف آنها را کوه‌های نسبتاً بلند، مرتفع و حجیم فراگرفته‌اند. تخریب و هوازدگی شدید این کوه‌ها به دلیل نبود پوشش گیاهی و بارش‌های رگباری و پراکنده سبب فراهم‌آوری حجم زیادی از مواد رسوبی ریزدانه در پای‌ کوهها و حاشیة چاله‌ها شده است. بیشتر این رسوبات یا در داخل مسیل‌های منتهی به چاله‌ها قرار دارند یا به شکل مخروط‌افکنه‌های وسیع و حجیم‌اند. در دوران چهارم و تا زمان گسترش آخرین دورة یخچالی، عمدة چاله‌های تکتونیکی ایران مرکزی آب داشته و به شکل دریاچه بوده‌اند (رامشت، 1380: 110). با افزایش دما، آب‌های داخل این دریاچه‌ها خشک شده و به شکل کویرهای امروزی درآمده‌اند. در این شرایط فعالیت بادهای حاکم بر این مناطق سبب جابه‌جایی رسوبات ریزدانة مخروط‌افکنه‌ها و داخل مسیل‌ها شده و تپه‌های ماسه‌ای نسبتاً بزرگ و مرتفعی را در داخل چاله‌ها به وجود آورده‌اند.

به‌طور کلی در شکل‌گیری تپه‌های ماسه‌ای و ارگ‌ها، چهار عامل اصلی شامل شرایط توپوگرافیک، شرایط اقلیمی خشک در یک دورة طولانی و دردسترس‌بودن منابع جالب توجهی ماسه و انرژی باد برای انتقال آن (Pye & Tsoar, 2009: 283) دخالت دارند. نقشة پراکندگی ریگزارهای ایران نشان می‌دهد عامل توپوگرافی، یکی از مهم‌ترین عوامل در مکان‌یابی و استقرار آنهاست (محمودی، 1373: 22). درواقع عمدة ریگ‌های ایران در داخل چاله‌ها قرار دارند؛ به گونه‌ای که حدود 68درصد ریگ‌های ایران بر سطوح کویری و نسبتاً مرطوب گسترش یافته‌اند (مال‌امیری و همکاران، 1396: 24). اطراف این چاله‌ها را کوه‌های نسبتاً بلند و مرتفعی فراگرفته‌اند که گاه اختلاف ارتفاع کوه و چاله‌های کویری به حدود 4000 متر می‌رسد (کوه سیرچ درمقابل کویر لوت در کرمان).

جنس بسیاری از سنگ‌های این کوه‌ها رسوب‌های تخریبی است (محمودی، 1373: 22). اختلاف ارتفاعی زیاد بین چاله و کوه‌های پیرامون سبب شکل‌گیری مراکز فشار حرارتی در داخل چاله می‌شود و باد در بیشتر روزهای سال و در جهات مختلف از ارتفاعات به داخل چاله می‌وزد. همگرایی و پیچیدگی جریان باد، مهم‌ترین عامل تشکیل ریگ است (Wilson, 1971: 180; Mader & Yardley, 1985: 85). به دلیل نبود پوشش گیاهی و هوازدگی شدید، بارش‌های رگباری حجم زیادی از مواد تخریبی را به پای کوه‌ها و حاشیة چاله انتقال داده و به شکل مخروط‌افکنه‌های نسبتاً بزرگی درآورده است. همچنین حجم زیادی از رسوب‌ها در مسیل‌های منتهی به چاله‌ها وجود دارد. بدین ترتیب حجم زیادی از ماسه در دسترس بادهای منطقه‌ای و محلی قرار دارد؛ به همین دلیل در ایران بیش از 20 ریگ نسبتاً بزرگ و همچنین تعداد زیادی ریگ‌های کوچک وجود دارد که مساحت آنها حدود 36000 کیلومترمربع است (محمودی، 1373: 6) و ارتفاع بزرگ‌ترین آنها در ریگ لوت به بیش از 450 متر می‌رسد. این ریگ‌ها به‌طور نسبی تثبیت شده‌اند (محمودی، 1373: 30؛ مال‌امیری و همکاران، 1396: 24). به‌طور کلی ریگ‌هایی که در داخل چاله‌های ساختمانی قرار دارند، جزو ریگ‌های ایستا دسته‌بندی می‌شوند (Pye & Tsoar, 2009: 265). با وجود این شرایط فعالیت و گسترش این ریگزارها در بیشتر مناطق خشک ایران ازجمله ریگ زرین فراهم است. مهم‌ترین این شرایط بارش کم (کمتر از 100 میلی‌متر در سال) و خشکی هوا، وجود بادهای منطقه‌ای و محلی شدید در بیشتر روزهای سال (محمودی، 1373: 30) و حجم زیادی از مواد رسوبی ریزدانه روی مخروط‌افکنه‌ها و داخل مسیل‌های پیرامون ریگ است.

بررسی تصاویر ماهواره‌ای و بازدید میدانی ریگ زرین نشان داد این ریگ در حال حاضر به دلیل حجم زیاد ماسة دردسترس روی مخروط‌افکنه‌ها (شکل 30) و وجود بادهای نسبتاً شدید محلی و منطقه‌ای در بیشتر روزهای سال، از ریگ‌های بسیار فعال ایران مرکزی به شمار می‌رود؛ اما فعالیت آن در طول زمان یکنواخت و همسان نیست. در بعضی دوره‌ها مساحت و ارتفاع آن افزایش داشته و در بعضی دوره‌ها با کاهش روبه‌رو بوده است. این امر متأثر از شرایط اقلیمی به‌ویژه میزان بارش و خشکی بوده است. در دوره‌های خشک تپه‌های واقع در این ریگ فعالیت بیشتری داشته و در دوره‌هایی با بارندگی و رطوبت بیشتر فعالیت آنها متوقف شده و شرایط انقباضی پیدا کرده است؛ به‌ویژه آنکه تپه‌ها درست در داخل کویر زرین و در بخش‌های پست و پرآب آن قرار گرفته است.

شکل 30. نمایش مخروط‌افکنه‌های پیرامون کویر و ریگ زرین