تعیین و بررسی سیرک های یخچالی اشترانکوه با استفاده از شاخص سطح نرمال شده ی پوشش برف (NDSI)

نوع مقاله : علمی

نویسندگان

1 استادیار ژئومورفولوژی، دانشگاه خوارزمی، ایران

2 دانشجوی دکتری دانشگاه، تهران تهران

3 استادیار دانشگاه خوارزمی تهران، تهران

4 دانش آموخته ی کارشناسی ارشد ژئومورفولوژی، دانشگاه خوارزمی تهران، تهران

چکیده


سیرک ­های یخچالی، حفره­­ هایی با حجم متغیر و اغلب نیمه ­مدور هستند که با توجه به اندازه و ویژگی شکل ناهمواری­ ها، نمونه­ های مختلفی دارند. سیرک­ ها هم از نظر میراث طبیعی یخچال­ ها که در گذشته فعال بوده­ اند و هم از نظر فرآیندهای یخچالی که در زمان حال رخ می­دهد، به عنوان شاخص­ ترین لندفرم حاصل از فرسایش یخچالی، حائز اهمیت می­باشند. این لند فرم­ ها با توجه به مورفولوژی که دارند در مشاهدات عینی و همچنین در تصاویر ماهواره­ای و نقشه­ های توپوگرافی شاخصه­ ی مناسبی برای تعیین محدوده­ ی فعالیت­ های یخچالی و برف مرزها و دنباله­ های زبانه­ ی یخچالی در یک منطقه می­ باشند، چرا که این اشکال با تأمین شرایط لازم، زمینه را برای ذخیره و شکل­ گیری برفچال­ ها و یخچال­ ها در خود فراهم می­کنند. در این پژوهش، سیرک­ های یخچالی منطقه­ ی اشترانکوه با توجه به روند شمال غربی-جنوب شرقی آن به دو دسته­ ی سیرک ­های دامنه­ ی شمال شرقی و سیرک­ های دامنه­ ی جنوب-غربی تقسیم و توسط شاخص پوشش برف سطح نرمال شده (NDSI) و با استفاده از شکل خطوط منحنی میزان نقشه­ ی توپوگرافی منطقه تعیین شدند. پس از مشخص شدن سیرک­ های یخچالی منطقه، مورفومتری سیرک­ ها در هر دامنه تعیین و با یکدیگر مقایسه شد. در نتیجه­ ی این مقایسه مشخص شد که سیرک­ های دامنه­ ی شمال شرقی با توجه به تابش دریافتی کمتر و تأثیرپذیری کمتر از فرآیندهای مختلف شکل زا  مانند هوازدگی و رواناب ناشی از ذوب، کمتر از دامنه­ ی مقابل دستخوش تغییر شده­اند و از سیرک­ های مشخص و تیپ یک­تری با توجه به تعریف ایوانس برخوردار است.

تازه های تحقیق

-

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Using NDSI to Identify the Glacier Cirques of Oshtorankuh

نویسندگان [English]

  • Ali Ahmadabadi 1
  • Mohamad Fathollahzadeh 2
  • Tayebeh Kiani 3
  • Fateme Emadodin 4
1 Assistant Professor, Geomorphology, Kharazmi University, Tehran (Corresponding Author),
2 Ph.D., Candidate in Geomorphology, University of Tehran, Tehran
3 Assistant Professor, Geomorphology, Kharazmi University, Tehran
4 Master of Geomorphology
چکیده [English]

Introduction                                                        
The history of reviewing Iran's glaciers may be less than 80 years old and there are not enough records and opinions before it. For example, Esther, a Finnish geologist, didn’t know about the Quaternary glacier in Iran (Peru, 1984). Cirques are depressions with variables and often semi-circular volumes which have several examples according to the size and shape of the rippling. The simplest form has a slender floor (Mahmoudi, 1988).  Deepening of the cirques is the result of an exploration and gentle rubbing on the floor of the glacier. In fact, the formation of the glacier cirques is that at first the glaciers form in the slopes and grooves in the range. Then under the influence of the slope of the hillside, the glaciers move from their original location to the bottom of the grooves which are curved and their depth is increased. This phenomenon is due to the movement of snow ice in the lower part. As a result, the stones appear on the bottom of the cirques (Moghimi, 2008). In this study, the glacier cirques of Oshtorankuh area were divided into two sections of the northeastern and southwestern cirques with respect to the northwest trend of the eastern south. It is related to the normalized snow cover index (NDSI) using Landsat 8, scheduled for April 2016.
 
Materials and methods
Normalized Difference Snow Index (NDSI) is a standard for determining snow levels and it is one of the remote sensing techniques for surveying the status of the mountainous and snowy areas. The basis of this index is the determination of the satellite images and the amount of light and heat reflected from a snow-covered surface. Considering the difficulties of accessibility to mountainous areas for the identification of snow-covered surfaces, using remote sensing will be very useful. NDSI is used as an automatic snow extractor algorithm with a set of thresholds and pixel-to-pixel values. This index is based on the fact that snow has a high reflectivity in the visible area and low reflectivity in the infrared range. It is used to detect snow from the cloud and areas without snow (Nolin et al., 2000). The NDSI is non-sensitive to exposure conditions and is adjustable to atmospheric effects. In other words, this index depends on both its reflection values in a band and the amount of digital reflection in pixels.
Discussion
In order to calculate the Normalized Snow Cover Index (NDSI), Landsat 8 was introduced in April of 2016, and Erdas Imagine combination of 6 bands was used. Then, using the formula (1), NDSI was calculated:
Equ (1) NDSI=
NDSI: Normalized-Difference Snow Index
OLI3: Band 3 Landsat 8
OLI6: Band 6 Landsat 8 image
After calculating the NDSI and taking into account the altitudes above 3500 m with the help of the altitude digital model, the correction of the errors caused by the reflection of snow-like surfaces was carried out. Finally, the area covered with snow and ice of the Oshtorankuh area was determined. Given that the snow and ice in the cirques center in the

 

 warmer seasons melt away from the snow and ice of the inner walls of the cirques, the walls and boundaries of each cirques was determined by these snow and ice coverings. Therefore, normal snow cover levels (NDSI) can be used to identify and determine glacier cirques, but it is necessary to mention that the satellite images used in this method were related to the history of the boundaries of all cirques and the minimum amount of snow and ice which were detected by the NDSI. Finally, 33 glacier cirques were determined and positioned. Then, with respect to the Oshtorankuh along the northwest-southeastern direction, the cirques were divided into two strata of the northeastern slopes including 18 cirques and southwest slopes including 15 cirques.
Conclusion
Glacier cirques aresemi-circular cavities with variable volumes due to their size and shape that feature rugged and different samples. The cirques are also important for the glacier's natural heritage. They were active in the past and due to the glacial processes that occur in the present time they are the most important landforms of glacial erosion. In this study, the glacier cirques of Oshtorankuh area were divided into two sections of the northeastern and southwestern range cirques with respect to the northwest trend of the eastern south. It was related to the normalized snow cover index (NDSI) and Landsat 8 which was scheduled for April 2016 was used. The point which should be taken into account is that the determination of cirques by the Normalized Snow Covering Index (NDSI) of satellite imagery should certainly be related to the time period in which the limits of all cirques have a minimum snow level. It is self-identifying by the Normalized Snow Cover Indicator (NDSI). After determining the glacier cirques of the area, the characteristics of the cirques were determined in each domain and compared with each other. It was found that the cirques of the northeastern stretch have more developed and more typical cirques due to the less radiation received and the activation of glacial shaping processes in relation to water erosion along with glacial processes.

 
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Keywords: NDSI
  • Landsat Images
  • Glacier Cirques
  • Oshtorankuh

 

 

مقدمه

برف یکی از اشکال مهم بارش در چرخه­ ی هیدرولوژی مناطق کوهستانی است که در تأمین منابع آب آشامیدنی و کشاورزی به صورت جریان­ های تأخیری در فصول پربارش و جریان­ های کمینه در فصول بدون بارش و تولید انرژی نقش ارزنده­ای ایفا می­کند (قنبرپور و همکاران، 1384). یخچال­ های طبیعی در کوهستان­ ها، از مهم­ترین مکان ­های انباشت برف است. سابقه­ ی بررسی و ارائه­ ی نظریات قطعی در مورد یخچال­ های ایران، شاید به کمتر از 80 سال اخیر برمی­گردد و سوابق و نظریات چندانی پیش از آن در دسترس نیست. برای مثال، استهل (stehl) زمین­شناس فنلاندی که در سال 1912 نخستین مجموعه­ ی زمین­ شناسی ایران را تهیه کرد، نسبت به یخبندان کواترنر در ایران اظهار بی ­اطلاعی می­کند (پروی به نقل از ثروتی، 1369).

یکی از مهم­ترین اشکال ژئومورفولوژیکی یخچال­ ها، سیرک است که نقش مهمی در مقدار برف موجود در یخچال­ ها بازی می­کند. سیرک، حفره­ ای با حجم متغیر و اغلب نیمه ­مدور است که با توجه به اندازه و ویژگی شکل ناهمواری، نمونه­ های مختلفی دارد. ساده ترین نوع آن، حفره­ ی متوسط قیفی شکلی است که کف پر شیبی دارد (محمودی، 1367). عمیق شدن سیرک، نتیجه­ ی عمل حفر و ساییدگی آرام در کف یخچال است. در حقیقت شکل ­گیری سیرک­ های یخچالی بدین صورت است که در ابتدا یخچال­ ها در فرورفتگی­ ها و شیارهایی که در دامنه وجود دارند شکل می­گیرند و با گذشت زمین و رخداد فرسایش یخچالی در نتیجه­ ی حرکت یخچال از محل ابتدایی خود به مرور کف این شیارها و فرورفتگی­ ها کندوکاو شده و عمق آنها افزوده می­شود تا جایی که یک سیرک یخچالی شکل می­گیرد. این پدیده در اثر حرکت یخ برفی در قسمت زیرین انجام می­شود که در نتیجه­ ی این اعمال در پشت برجستگی خروجی، قطعه سنگ­ ها تا کف سیرک ظاهر می­شوند (مقیمی، 1387).

یکی از راه­ های متداول پژوهش در مورد یخچال­ ها، بهره ­گیری از مزایای مختلف داده­ های سنجش از دور است. از آن جمله می­توان به امکان تهیه اطلاعات در مقیاس­ های مختلف جهانی، ملی و ناحیه­ ای، پوشش گسترده، مقرون به صرفه بودن، تولید اطلاعات چندزمانه و مواردی از این دست را نام برد که کاربردهای گوناگونی را برای داده­ های سنجش از دور امکانپذیر ساخته است (حدادی و همکاران، 1388). از جمله این کاربردها، تهیه­ ی نقشه­ های پوششی بخصوص نقشه­ ی پوشش برف با استفاده از داده­ های سنجش از دور است. برای نخستین بار برف سنجی در سال 1960 در شرق کانادا توسط ماهواره TIROS-1 انجام شد. پیشرفت­ های اخیر در فناوری و تعدد ماهواره­ ها، استفاده از داده­­ های ماهواره­ای را در بررسی پوشش برف امری حیاتی ساخته است (سیرگی و همکاران، 2009). در پژوهشی با استفاده از تصاویر لندست 8، مقادیرNDSI  در چند سال متوالی محاسبه و روند تغییرات سطوح برفی در اشترانکوه مورد بررسی قرار گرفت (احمدآبادی و فتح­الله­زاده، 1395).

در این پژوهش، ابتدا سیرک­ های یخچالی منطقه­ ی اشترانکوه توسط شاخص سطح نرمال شده­ی پوشش برف (NDSI) با استفاده از تصویر لندست 8 مربوط به ماه آوریل سال 2016 و موقعیت خطوط منحنی میزان نقشه­ ی توپوگرافی 25000/1 منطقه تعیین شدند. سپس با استخراج مورفومتری سیرک­ های هر دامنه، وضعیت سیرک­ ها در هر دامنه با یکدیگر مقایسه شد.

ـ منطقه­ ی مورد مطالعه

اشترانکوه به معنی کوه آب در پارسی باستان، نام رشته کوهی در شرق استان لرستان و یکی از بلندترین کوه­ های زاگرس می­باشد. منطقه ­ی مطالعاتی مورد نظر درحد فاصل 33 درجه و 11 دقیقه تا 33 درجه و 27 دقیقه­ ی عرض شمالی و 49 درجه و 10 دقیقه تا 49 درجه و30 دقیقه­ ی طول شرقی قرارگرفته و مساحتی حدود 315 کیلومتر مربع دارد. از نظر موقعیت جغرافیایی در استان لرستان، از غرب به شهرستان دورود، از جنوب و شرق به شهرستان الیگودرز و از شمال به شهرستان ازنا منتهی می­شود. قله­ های اشترانکوه به صورت قوس­ هایی هستند که در درون هر قوس آن، برفچال و یا یخچال بزرگی در حد فاصل دو قله  قرار گرفته است (شکل1).

 

شکل (1) موقعیت جغرافیایی منطقه­ ی اشترانکوه (سمت راست)، امتداد اشترانکوه (سمت چپ)

مواد و روش­ ها

 ـزمین ساخت درزه­ای (گسل­ ها و برجستگی­ ها) منطقه ­ی اشترانکوه

اشترانکوه و رشته­ های مجاور آن دیواره ­ی بلند زاگرس محسوب می­شوند که نتیجه ­ی فعالیت گسل ­ها و شکستگی­ ها در این منطقه می­باشند. از آنجا که این قسمت از زاگرس اولین محل تصادم لبه­ ی شمال و شمال شرقی پلتفرم عربی با ایران مرکزی بوده است و تقریباً تمامی فشارهای مراحل تشکیل زاگرس را متحمل شده است، دارای ساختاری ویژه می­باشد. چهره­ ی برجسته با پرتگاه­ های قائم به عوارض مجاور مشرف بوده و آنها را تحت­ال شعاع قرار داده است. پرتگاه­ های بلند جبهه ­ی رورانده، پرتگاه ­های خط گسل، پیچیدگی ساختمان چین­ ها و نمای کارستی و مرتفع (علایی طالقانی، 1381) به عنوان نمادهای زاگرس مرتفع به خوبی در اشترانکوه جلوه ­گر و مورفولوژی عمومی منطقه را شکل داده ­اند (یاراحمدی، 1391).

گسل قدیمی زاگرس به عنوان عامل اصلی در ایجاد دیواره­ ی بلند گسل با پرتگاه­ های جبهه­ ی رورانده است که نقش آن در چهره­ ی کوه­ های منطقه انعکاس یافته است. این گسل خط شکستگی قدیمی است که در نتیجه­ ی کوهزایی کاتانگایی پدیدار شده است (درویش­زاده، 1374: 112). تراکم و تعدد زیاد گسل­ ها در اشترانکوه و مناطق مجاور آن وجود فاز فشاری کوهزایی آلپی در دوره­ی ترشیاری و کوهزایی پاسادنین در کواترنر است که سبب چین­ خوردگی زاگرس چین­ خورده و گسلش زاگرس مرتفع گردیده است. در اشترانکوه دیواره ­های گسلی به صورت قطعات کوچک و بزرگ روی هم قرار گرفته­ اند (رجبی، 1379). در نتیجه پرتگاه­ های گسلی یا خط گسل معمولاً با اختلاف زیاد از ویژگی­ های اشترانکوه و کوه­ های مجاور آن است. گسل­ های منطقه عموماً امـتداد لغز می­باشند و به ماهیت نیروهای فشاری وارده در نتیجه­ ی برخورد صفحه­ ی عربی به ایران برمـی­گردند. گـسل امتداد لغز زاگـرس در امتداد دریاچـه­ ی گهر جابجایی­ های افقی در حد 173 متر ایجاد کرده­ اند و باعث تغییر جهت شبکه­ ی آبراهه­ ها شده ­اند. گسل امتداد لغز زاگرس راستگرد است. بررسی وضعیت شبکه­ ی هیدروگرافی منطقه، جابجایی شبکه­ ی آبراهه­ ها به میزان 173متر جابجایی را در پایین دریاچه­ ی گهر نشان می­دهد. شواهد دیگری که نشان می­دهد گسل موجود امتداد لغز می­باشد، وجود شبکه­ ی آبراهه ­ها به صورت موازی در سازند لالون است که در دو طرف گسل زاگرس مشاهده می­شود. بررسی بیشتر میزان تأثیر گسل­ ها در منطقه و شکل­ گیری عوارض ژئومورفولوژی نشان می­دهد که گسل زاگرس فعال بوده و در امتداد گسل زاگرس تعداد کثیری زمین لغزش رخ داده است که اکثراً در سازندهای متشکل از شیل و ماسه سنگ و محل تقاطع سنگ آهک و شیل مشاهده می­شود (شکل2). نقش اصلی درز و شکاف ­ها، هدایت رواناب­ های ناشی از ذوب برف به شبکه­ ی مجراهای زیرزمینی و شکل ­گیری آبخوان­ ها در منطقه می­باشد (قدیمی، 1394).

 

شکل (2) واحدهای سنگ شناسی و گسل­ های منطقه­ ی اشترانکوه

- شاخص سطح نرمال شده­ ی پوشش برف

NDSI یا شاخص پوشش برف سطح نرمال شده معیاری برای تعیین سطوح ارتفاعی دارای برف می­باشد و یکی از تکنیک­ های سنجش از دور برای بررسی وضعیت مناطق کوهستانی و برفگیر می باشد. مبنای تعیین این شاخص، تصاویر ماهواره­ای و با توجه به میزان بازتابش نور و گرما از سطح پوشیده از برف می­باشد. این روش با در نظرگرفتن مشکلات دستیابی و صعب ­العبور بودن مناطق کوهستانی، برای شناسایی سطوح پوشیده شده از برف همچنین تعیین دقیق مساحت برف روش مناسب و نوینی به شمار می­رود. NDSI به عنوان یک الگوریتم استخراج اتوماتیک برف به­ همراه مجموعه ­ای از آستانه ­ها به کار می­رود و به صورت پیکسل به پیکسل محاسبه می­گردد. این شاخص بر مبنای این حقیقت که برف دارای بازتابندگی بالا در ناحیه مرئی و بازتابندگی پایین در فرو سرخ میانی می­باشد، جهت تشخیص برف از ابر و مناطق فاقد برف استفاده می­شود (نولین و همکاران، 2000).

- سیرک­ های یخچالی

سیرک، حفره­ای با حجم متغیر و اغلب نیمه­ مدور است که با توجه به اندازه و ویژگی شکل ناهمواری، نمونه­ های مختلفی دارد. ساده ترین نوع آن، حفره­ ی متوسط قیفی شکلی است که کف پرشیبی دارد (محمودی، 1368). عمیق شدن سیرک، نتیجه­ ی عمل حفر و ساییدگی آرام در کف یخچال است که در اثر حرکت یخ برفی بر بستر سیرک انجام مـی­شود. یـکی از مشخص­ترین خصوصیات نیمرخ طولی دره­ی یخچالی، بی­ نظمی آن است. گاهی این نیمرخ از توالی سطوح کم شیبی به وجود می­آید که در فواصل آنها شیب­ های تند پله مانندی وجود دارد که در مجموع حالت نردبانی به خود می­گیرند (مقیمی، 1387). سیرک­ ها با توجه به مورفولوژی خاصی که دارند، می­توانند شاخصه­ ی مناسبی برای تعیین میزان فعالیت و گسترش یخچال­ ها در یک منطقه باشند (شکل3).

به طور کلی در شرایط یکسان لیتولوژی و اقلیمی در یک منطقه، انتظار می­رود اشکال و چهره­ های مورفولوژی یکسانی به وجود آید. در چنین شرایطی، در صورتی که این اشکال دارای تفاوت ­های بارزی باشند، گویای متغیرهای ناشناخته ­ای است که به صورت محلی مداخله کرده و موجب تفاوت در ریخت­ ها و میزان تحول آنها شده­ اند. این مسئله در مورد سیرک­ های یخچالی اشترانکوه دارای اهمیت هستند چرا که در شرایط زمین شناسی و زمین ساختی تقریباً برابر در طول کوهستان، درجه­ی تحول و توسعه­ ی سیرک­ ها بسیار متفاوت است.

 

شکل(3) نمایی از یک سیرک یخچالی در اشترانکوه

سیرک­ های یخچالی به دلایل زیر به عنوان مهم­ترین متغیر در بررسی مناطق یخچالی مورد توجه قرار می­گیرند:

1- مهم­ترین الگویی که در نتیجه ­ی فرسایش یخچالی ایجاد می­شود سیرک­ های یخچالی می­باشند (احمدی، 1385).

2- شکل سیرک ­ها انعکاس عوامل توپوگرافی، زمین­ شناسی، نوع و مدت اثر یخچال­ ها می باشد (چورلی و همکاران، 1379).

3- هر اندازه شرایط برای یخچالی شدن مناسب ­تر باشد، توسعه ­ی سیرک و گسترش آن بر روی دامنه بیشتر می­شود (چورلی، 1985).

4- سیرک­ های بزرگ­تر، معرف دوره­ ی پیشرفته ­تری از تکامل یخچال هستند و با گذشت زمان سیرک عمیق­ تر و محدودتر می­شوند (گردان، 1977).

- ماهواره­ ی لندست

مهم­ترین ویـژگی تصاویر لنـدست 8، جمع­ آوری و آرشـیو اطلاعات تصاویـر چندطیفی

(multispectral) با رزولوشن متوسط و قدرت تفکیک مکانی 30 متری، همچنین اطمینان از این که داده­ های لندست 8 به اندازه­ی کافی با داده­ های ماهواره­ های قبلی سری لندست از لحاظ هندسه برداشت داده، کالیبراسیون، خصوصیات پوشش، ویژگی ­های طیفی، کیفیت محصول خروجی و در دسترس بودن داده­ ها سازگار هستند، می­باشد. لندست 8 با ارائه­ی تصاویر با رزولوشن متوسط از ۱۵ متر تا ۱00 متر از سطح زمین و در محدوده­ی نور مرئی، مادون قرمز نزدیک (near-infrared)، موج کوتاه مادون قرمز (short wave infrared)، و طیف مادون قرمز حرارت (thermal infrared) به کار گرفته می­شود. لندست 8 حدود ۴00 تصویر در روز می­گیرد، که نسبت به 250 تصویر در روز ماهواره­ ی لندست ۷ افزایش قابل توجهی یافته است. سنسورهای OLI و TIRS نسبت سیگنال به نویز (SNR[1]) را در عملکرد رادیومتری بهبود بخشیده ­اند و در نتیجه این کوانتیزیشن (quantization) دوازده بیتی داده­ ها از طریق همین بیت ­های بیشتر، امکان توصیف بهتری از پوشش زمین را می دهد.

بحث و نتایج

برای محاسبه­ ی شاخص پوشش برف سطح نرمال شده (NDSI)، ابتدا تصویر لندست 8 مربوط به ماه آوریل (فروردین) سال 2016 تهیه و در محیط نرم افزارErdas Imagine 2014  ترکیب باندهای 6 گانه آن صورت گرفت. سپس با استفاده از رابطه شماره‌ی (1) مقدارNDSI  محاسبه شد:

رابطه­ ی (1)

NDSI=     

 

رابطه ­ی (2)

شاخص سطح نرمال شده­ی پوشش برف   =

پس از محاسبه­ ی NDSI   با در نظر گرفتن سطوح ارتفاعی بالاتر از 3500 متری، به کمک مدل رقومی ارتفاعی، تصحیح خطاهای ناشی از بازتابش سطوح شبه­ برف انجام و در نهایت مساحت پوشیده از برف و یخ منطقه­ ی اشترانکوه تعیین شد (گاهی ممکن است دریاچه­ های یخچالی یا سطوح پوشیده شده از ذرات نمک نیز در تصاویر ماهواره­ای بازتابی شبیه پوشش­ های برفی ایجاد کنند که با اعمال فیلتر ارتفاع این خطاها به صورت قابل توجهی کاهش می­یابد). با توجه به اینکه در فصول گرم، برف و یخ موجود در مرکز سیرک­ ها زرودتر از برف و یخ پای دیواره ­های داخلی سیرک­ ها ذوب می­شوند، دیواره­ ها و مرز هر سیرک توسط این پوشش­ های برفی و یخی مشخص و تعیین شد (شکل4).

بنابراین از شاخص پوشش برف سطح نرمال شده (NDSI) می­توان جهت شناسایی و تعیین سیرک­ های یخچالی استفاده کرد. البته باید به این نکته توجه کرد که تصاویر ماهواره ای مربوط به تاریخی(فصل زمستان) باشد که محدوده­ ی همه­ ی سیرک­ ها دارای حداقلی از مقدار برف و یخ برای شناسایی توسط NDSI باشند.

 

شکل(4) تعیین محدوده ­ی سیرک ­های یخچالی با استفاده از سطوح پوشیده از برف (NDSI)

 

شکل (5) سیرک­ های یخچالی اشترانکوه در دو دامنه­ ی شمال شرقی و جنوب غربی

پس از تعیین سیرک­ های یخچالی منطقه­ ی اشترانکوه توسطNDSI ، با استفاده از نقشه­ ی توپوگرافی منطقه و شکل و نحوه ­ی قرارگیری خطوط منحنی میزان محدوده­ های به دست آمده از شاخص پوشش برف سطح نرمال شده تصحیح شد و مرز تعیین شده برای سیرک­ ها توسط خطوط منحنی میزان کنترل و اصلاح شد و نهایتاً تعداد 33 سیرک یخچالی تعیین و موقعیت­ یابی شد. سپس با توجه به امتداد  اشترانکوه در جهت شمال غربی _ جنوب شرقی، سیرک­ ها به دو دسته­ ی سیرک­ های دامنه­ ی شمال شرقی که شامل 18 سیرک و سیرک­ های دامنه­ ی جنوب غربی که مشتمل بر 15 سیرک است، تقسیم­ بندی شدند (شکل5). تفاوت این دو دامنه در میزان شدت تابش و مدت تابش دریافتی است. سیرک­ های دامنه­ ی جنوب غربی به دلیل دریافت تابش خورشیدی چه از نظر مدت و چه از نظر شدت بر دامنه­ ی شمال شرقی برتری دارند و همین امر موجب افزایش ذوب یخچالی در فصول گرم می­شود، طوری که در اواخر تابستان اثری از برفچال و یخچال­ ها بر جای نمی­ماند. این تخلیه­ ی سیرک­ های دامنه­ ی جنوب غربی از برف و یخ در فصول گرم موجب شدت گرفتن فرسایش یخچالی از یک طرف و پدید آمدن رواناب­ های سطحی فراوان از سوی دیگر می شود. این پدیده، افزایش فرسایش آبی را به همراه دارد. شواهد این امر توسعه ­یافتگی بیشتر سیرک­ ها در دامنه­ ی جنوب غربی نسبت به دامنه­ ی مقابل است و گاه این فرسایش بقدری شدید است که عملاً شکل سیرک تغییر یافته و شیب شدیدی به خود می­گیرد.

پس از تعیین سیرک­ های یخچالی منطقه­ ی اشترانکوه، پارامترهای مساحت، میانگین شیب و میانگین ارتفاع مربوط به هر یک از سیرک­ های دو دامنه به طور جداگانه در محیط10.3  ARC GIS محاسبه و با یکدیگر مقایسه شد (جدول 1).

جدول(1) پارامترهای مورفومتریک سیرک­ های دامنه ­ی شمال شرقی (سمت چپ) و دامنه­ ی جنوب غربی (سمت راست) اشترانکوه

میانگین ارتفاعKM

شیب

درجه

مساحت

KM2

شماره

سیرک

میانگین ارتفاع

KM

شیب

درجه

مساحت

KM2

شماره سیرک

1.60

37.82

4.112

1

0.85

22.75

3.724

1

1.10

33.99

1.860

2

0.98

32.59

1.626

2

1.40

33.96

2.955

3

0.80

28.84

2.074

3

1.29

42.81

2.060

4

1.08

30.88

3.605

4

1.20

42.40

1.690

5

1.60

37.08

4.932

5

1.09

40.80

1.302

6

1.21

37.43

2.935

6

1.20

37.31

3.633

7

1.40

40.93

3.733

7

1.1

33.34

4.788

8

0.94

38.57

1.380

8

1.17

33.06

3.443

9

1.27

36.42

3.929

9

1.13

33.69

4.107

10

1.67

38.12

11.324

10

1.06

33.21

4.198

11

1.20

41.20

3.647

11

1.16

36.80

4.640

12

0.87

36.90

0.579

12

1.02

36.32

3.473

13

1.24

36.34

1.607

13

0.77

30.87

2.866

14

1.08

37.71

3.039

14

0.74

27.21

3.024

15

0.98

35.90

3.167

15

 

 

 

 

0.78

36.43

1.960

16

 

 

 

 

0.81

32.99

2.138

17

 

 

 

 

0.80

31.34

2.750

18

 

شکل (6) نمودار تغییرات شیب متوسط سیرک ­های یخچالی اشترانکوه در دو دامنه

 

شکل (7) نمودار تغییرات مساحت سیرک­ های یخچالی اشترانکوه در دو دامنه

همانگونه که در نمودار شکل (6) مشخص است، شیب سیرک­ های یخچالی دو دامنه دارای تغییراتی نسبت بهم می­ باشند اما در مجموع میانگین شیب در هر دو دامنه تقریباً یکسان و نزدیک بهم است. شیب میانگین بستر سیرک­ های دامنه­ ی جنوب غربی 35.57 درجه و شیب میانگین بستر سیرک­ های دامنه­ ی شمال شرقی 35.13 درجه می­باشد بنابراین با وجود تفاوت دو دامنه در تابش و انرژی دریافتی متفاوت شیب بستر سیرک­ های یخچالی دو دامنه نسبت به هم تغییر قابل ملاحظه­ ای ندارد.

 

شکل (8) نمودار تغییرات میانگین ارتفاع سیرک­ های یخچالی اشترانکوه در دو دامنه

از مـقایسه­ ی نمودار تغییرات مساحت و ارتـفاع میانگین (عمق) (شـکل 7 و 8) سیرک­ ها در دو دامنه درمی یابیم که به طور کلی سیرک­ های دامنه­ ی شمال شرقی نسبت به دامنه­ ی جنوب غربی هم از نظر مساحت و هم از نظر عمق یا ارتفاع میانگین از توسعه­ یافتگی بیشتری برخوردارند. به عبارت دیگر سیرک­ های دامنه­ ی شمال شرقی به شکل تیپیک سیرک ­های یخچالی که توسط ایوانس تعریف شده است نزدیک­ترند. طبق نظر ایوانس سیرک ­ها دارای ویژگی­ های پیچیده ­ای هستند که معمولاً با توجه به مقدار توسعه و گستردگی شان، آنها را طبقه­ بندی می ­ناییم (ایوانس، 1999).

علت عدم توسعه­ ی سیرک­ های دامنه­ ی جنوب شرقی چیزی نیست جز دخالت فرسایش ناشی از رواناب در این دامنه، که گاهی اوقات در نتیجه­ ی ذوب ناگهانی برف و یخ موجود در محل، بر فرسایش یخچالی پیشی می­گیرد.

به طور کلی سیرک یخچالی اشکالی هستند که در محیط­ های یخچالی در نتیجه­ ی عمل حفر و ساییدگی آرام در کف یخچال بر اثر حرکت زبانه­ ی یخچالی و در دراز مدت شکل می­گیرند و چنانچه در کنار فرسایش یخچالی عوامل دیگری مانند فرسایش ناشی از رواناب نیز دخالت کند شکل و توسعه ­یافتگی سیرک­ ها دستخوش تغییر خواهد شد که این تغییر به وضوح در سیرک­ های دامنه ­ی جنوب غربی منطقه­ ی اشترانکوه دیده می­شود.

نتیجه گیری

سیرک­ ها یخچالی یکی از اشکال کاوشی مهم قلمروهای یخچالی می­باشند که با توجه به اندازه و ویژگی شکل ناهمواری­ ها، نمونه ­های مختلفی دارند. عمیق شدن سیرک، نتیجه­ ی عمل حفر و ساییدگی آرام در کف یخچال بر اثر حرکت زبانه­ ی یخچالی است. تعیین سطح پوشش برفی در مناطق کوهستانی به عنوان یکی از پارامترهای مهم برف سنجی، نقش مهمی در مطالعات هیدرولوژی و اقلیمی دارد. سیرک­ های یخچالی به عنوان مخازن انباشت و ذخیره­ ی برف و یخ شاخصه­ ی مناسبی برای تعیین فعالیت­ های قلمروی یخچالی محسوب می­شوند چرا که با توجه به مورفولوژی خاصی که دارند شرایط تشکیل یخ برفی و در نهایت یخچال را در خود فراهم می کنند. بنابراین با توجه به باقی ماندن برفچال­ ها در کف سیرک ­ها، می­توان توسط شاخص سطوح نرمال شده­ی پوشش برف (NDSI)، سیرک­ های یخچالی یک منطقه ی کوهستانی را مشخص کرد. در این پژوهش با استفاده از شاخص سطوح نرمال شده­ی پوشش برف (NDSI) که توسط تصاویر ماهواره­ای لندست 8 مربوط به ماه آوریل (فروردین) سال 2016 میلادی محاسبه شد، به شناسایی و تفکیک سطوح پوشیده از برف در منطقه­ ی اشترانکوه پرداخته شد و با توجه به اینکه برف و یخ موجود در مرکز سیرک­ ها در فصول گرم زودتر از برف و یخ پای دیواره­ های داخلی سیرک­ ها ذوب می­شوند، دیواره­ ها و مرز هر سیرک توسط این پوشش­ های برفی و یخی و همچنین با کمک خطوط منحنی میزان نقشه­ ی توپوگرافی منطقه مشخص و تعداد 33 سیرک که 15 سیرک یخچالی در دامنه­ی جنوب غربی و 18 سیرک یخچالی در دامنه­ی شمال شرقی شناسایی شد. تفاوت این دو دامنه در میزان شدت تابش و مدت تابش دریافتی است. سیرک ­های دامنه­ ی جنوب غربی به دلیل دریافت تابش خورشیدی چه از نظر مدت و چه از نظر شدت بر دامنه­ ی شمال شرقی برتری دارند و همین امر موجب افزایش ذوب یخچالی در فصول گرم طوری که در اواخر تابستان اثری از برفچال و یخچال­ ها بر جای نمی­ ماند می­شود. این تخلیه­ ی سیرک­ های دامنه­ ی جنوب غربی از برف و یخ در فصول گرم موجب شدت گرفتن هوازدگی از یک طرف و پدید آمدن رواناب­ های سطحی فراوان از سوی دیگر که افزایش فرسایش آبی را به همراه دارد می­شود. پس از تعیین سیرک­ ها یخچالی منطقه­ ی اشترانکوه پارامترهای مساحت، میانگین شیب و میانگین ارتفاع مربوط به هر یک از سیرک­ های دو دامنه به طور جداگانه محاسبه و با یکدیگر مقایسه شد و مشخص شد سیرک­ های دامنه­ ی شمال شرقی نسبت به دامنه­ ی جنوب غربی هم از نظر مساحت و هم از نظر عمق یا ارتفاع میانگین از توسعه­ یافتگی بیشتری برخوردارند. در کل می توان نتیجه گرفت سیرک­ های دامنه­ی شمال شرقی نسبت به دامنه­ ی جنوب غربی، به شکل تیپیک سیرک­ های یخچالی براساس تعریف ایوانس نزدیک­ترند و علت عدم توسعه­ ی دامنه­ ی جنوب شرقی  چیزی نیست جز دخالت فرسایش ناشی از هوازدگی و رواناب در این دامنه که گاهی اوقات در نتیجه­ ی ذوب ناگهانی برف و یخ موجود در محل به دلیل تابش دریافتی بیشتر، بر فرسایش یخچالی پیشی می­گیرد.

 


 



[1]- Signal Noise Ratio

References
-Aberlander, Theodore, (1999), The Zagros Rivers from a Geomorphological Perspective, Translated by Masoumeh Rajabi and Ahmad Abbasnejad, University of Tabriz Publications, 412, First Edition, p.128.
-Ahmadi, Hasan., Feiznia, Sadat, (2006), The Quaternary Formations, Theoretical and Practical Principles in Natural Resources, University of Tehran, pp. 324-336.
-Chorley, Richard J., E. Schum, Stanley., E. Suden, David., (2000), Geomorphology, Translated by Ahmad Motamed, Samt Publications, VoL 4, pp.5-144.
-Chorely R.j, Schumm S.A, Sugden D.E., (1985), Geomorphology. Methuen & Co, New York, pp.550.
-Darvishzadeh, Ali, (1995), Geology of Iran, Payame Noor University Press, pp.112-116.
-Ghadimi, Mehrnoosh, (2015), Relationship between lithogeomorphology, karsticization and surface networks in the calcareous zone of Oshtorankuh, PhD Thesis, Supervisor Dr. Ebrahim Moghimi, University of Tehran.
-Ghanbarpour, Mohammad Reza., Mohseni Saravi, Mohsen., Saghafian, Bahram., Ahmadi, Hassan, (2005), Determination of Effective Areas for Stacking and Shelf Life of Snow Cover and Melting Contribution in Runoff, Iranian Journal of Natural Resources, No. 3, pp: 513-503.
-Gordon, J.E., (1977), Morphometry of cirques in the Kintail Affrica Cannich Area of Northwest Scotland, Geographica Annaler, Vol, 59A, pp.94-177.
-Haddadi, Ataollah., Sahebi, Mohammad Reza., Mokhtarzadeh, Mehdi., Fatahi, Hirsch, (2009), A Combined Approach of Supervised and Unsupervised Neural Networks in Remote Sensing Classification, Iranian Remote Sensing Journal and GIS, No. 3, pp.33-50.
- Mahmoudi, Farajollah., (1988), The Evolution of Iranian Roughness in Quaternary, Journal of Geographical Research, No. 22, pp.5-43.
-Moghimi, Ebrahim., (2008), Climatic Geomorphology of Cold and Glacial Territory, University of Tehran Publications.
-Nolin, A., liang, S., (2000), Progress in bidirectional reflectance modeling and application for surface particulate media: snow and soil, Remote Sensing Review, No.14, pp.307-342.
-Sirguey,  P.,  Mathieu,  R.,  Arnaud,  Y, (2009), Subpixel  monitoring  of  the  seasonal  snow cover  with  MODIS  at  250~m  spatial  resolution  in  the  Southern  Alps  of  New  Zealand: methodology and accuracy assessment, Remote Sensing of Environment, Vol.113, No.1, pp.160-181.
-Peru Christoff, (1989), The Quaternary Frost in the Inner Zardkouh Mountains in the Zagros Field, Translated by Mohammad Reza Servati, Journal of Geographical Research, Vol. 22, No. 26.