نوع مقاله : پژوهشی
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.
)