بررسی ارتباط خطر جریان‌های واریزه‌‌ای با تغییرات مکانی-زمانی یخچال‌ها، با استفاده از سنجش از دور (مطالعه موردی: یخچال‌‌های سیوله و یخار قله دماوند)

مقالات آماده انتشار

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده

دانشیار، گروه جغرافیا و برنامه‌‌ریزی شهری، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران

چکیده

عقب‌نشینی یخچال‌های طبیعی ناشی از گرم شدن کره زمین، حجم یخ را کاهش می‌دهد که منجر به بسیاری از خطرات فاجعه‌بار مرتبط با یخچال‌ها، مانند جریان‌های واریزه‌‌ای و سیل می‌شود. زیرساخت‌‌ها و جوامع در منطقه دماوند در معرض خطرات یخچال‌‌های طبیعی قرار دارند. تغییرات آب و هوا، دینامیک یخبندان و ژئومورفولوژی، ماهیت و فرکانس جریان واریزه‌‌ای را تنظیم می‌‌کنند. برای درک این مفهوم، دو حوضه یخچالی مربوط به قله دماوند، که جریان واریزه‌‌ای و سیل مکرر در آن رخ‌‌ داده است، انتخاب شد. در این مطالعه رابطه بین تغییرات آب و هوا، دینامیک یخبندان و ویژگی‌‌های ژئومورفولوژیکی حوضه، با جریان‌‌های واریزه‌‌ای مورد بررسی قرار گرفت. در این راستا از شاخص‌‌های SL، HI، NDSI و Mass Balance استفاده شد. با توجه به شاخص‌‌های ژئومورفولوژیکی محاسبه شده، می‌‌توان به لحاظ تکامل ژئومورفولوژیکی، حوضه یخچال یخار را در مرحله بلوغ و حوضه یخچال سیوله را در حال گذار به مرحله اواخر جوانی، در نظر گرفت. پردازش تصاویر ماهواره‌‌ای لندست طی یک دوره 30 ساله نشان از پسروی یخچال‌‌های مذکور با نرخ متوسط 484/0 کیلومتر مربع در سال داشته است. همچنین هر دو یخچال تعادل جرمی منفی با میانگین 03/0 متر معادل آب در سال را تجربه کرده‌‌اند.  داده‌های آب و هوایی، افزایش دمای شدید هوا قبل از جریان‌های واریزه‌‌ای و به دنبال آن بارندگی‌های شدیدی را نشان دادند که باعث وقوع چندین جریان واریزه ای در مرداد ماه 1401 شد. پایداری یخچال‌های طبیعی، به ویژه در بخش‌‌های انتهایی آن، به سرعت ذوب، بارندگی، نوسانات دما و تغییرات تعادل جرم بسیار حساس است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Investigating the Relationship Between Debris Flow Risk and Spatial-Temporal Changes in Glaciers Using Remote Sensing (Case Study: Sioleh and Yakhar Glaciers of Damavand Peak)

نویسنده [English]

  • Ali Mehrabi
Associate Professor, Department of Geography and Urban Planning, Shahid Bahonar University of Kerman, Kerman, Iran
چکیده [English]

The retreat of glaciers due to global warming reduces the volume of ice, which leads to many catastrophic glacier-related hazards, such as debris flows and floods. Infrastructure and local communities in the Damavand region are particularly exposed to glacier-related hazards. Climate change, glacial dynamics, and geomorphology regulate the nature and frequency of debris flows. To understand this concept, two glacial basins related to the Damavand peak, where debris flows and floods have occurred frequently, were selected. In this study, the relationship between climate change, glacial dynamics, and basin geomorphological characteristics with debris flows was investigated. In this regard, SL, HI, NDSI, and Mass Balance indices were used. According to the calculated geomorphological indices, the Yakhar glacier basin can be considered to be in the mature stage, and the Sioleh glacier basin to be in the transition to the late juvenile stage in terms of geomorphological evolution. Landsat satellite imagery processing over 30 years has shown that the glaciers have retreated at an average rate of 0.484 km2/year. Both glaciers have also experienced a negative mass balance of 0.03 (m w.e a-1) on average. Climatic data indicate that a period of extreme temperature increase preceding the debris flows, followed by heavy rainfall, triggered several debris flows in Mordad 1401. Glacier stability, particularly at their termini, is highly sensitive to melting rates, precipitation, temperature fluctuations, and changes in mass balance.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Glaciers
  • Debris Flow
  • Climate Change
  • Mass Balance
  • Damavand Peak

مراجع

خدائیان، سعید، ضیائیان، پرویز، فخاری، سعیده. (1389). بررسى ژئومورفولوژى یخچال یخار با استفاده از فناورى سنجش از دور (قله دماوند). فصلنامه علمی- پژوهشی اطلاعات جغرافیایی، 19(74)، 81-85.
فخاری، سعیده، نادری، فتح الله، ضیاییان، پرویز. (1390). بررسی میزان تغییرات یخچال طبعی یخار دماوند با استفاده از RS وGIS. زمین شناسی محیط زیست، 5(17): 29-38.
قربانی شورستانی، علی، خسروی، عذرا، نورمحمدی، علی. (1397). بررسی شواهد ژئومورفولوژیکی یخچالی کواترنری در ارتفاعات شمال شرق ایران (مطالعه موردی: رشته‌کوه بینالود ). پژوهشهای ژئومورفولوژی کمّی، 5(1)، 1-13.
ولدان زوج، محمد جواد، رضائی، یوسف، وزیری، فریبرز، مباشری، محمد رضا. (1387). بررسی یخچال طبیعی علم چال با استفاده از تصاویر ماهواره ای. فصلنامه علمی علوم زمین، 18(70)، 2-13.
Ali, M., Liu, Q., Hassan, W. (2024). Two-decadal glacier changes in the Astak, a tributary catchment of the upper Indus River in northern Pakistan. Remote Sensing, 16(9), 1558. doi: 10.3390/ rs16091558.
Allen, S., Owens, I., Sirguey, P. (2008). Satellite remote sensing procedures for glacial terrain analyses and hazard assessment in the Aoraki Mount Cook region, New Zealand. New Zealand J Geol Geophysics, 51(1), 73–87. doi: 10.1080/00288300809509851.
Bahuguna, I., Rathore, B.P., Jasrotia, A.S. (2021). Randhawa SS, Yadav SKS, Ali S, Gautam N, Poddar J, Srigyan M, Dhanade A, et al. 2021. Recent glacier area changes in the Himalaya–Karakoram and the impact of latitudinal variation. Current Sci., 121(7), 929–940. doi: 10.18520/cs/v121/ i7/929-940.
Basnett, S., Kulkarni, A.V., Bolch, T. (2013). The influence of debris cover and glacial lakes on the recession of glaciers in Sikkim Himalaya, India. J Glaciol, 59(218), 1035–1046. doi: 10.3189/ 2013JoG12J184.
Bazai, N.A., Cui, P., Carling, P.A., Wang, H., Hassan, J., Liu, D., Zhang, G., Jin, W. (2021). Increasing glacial lake outburst flood hazard in response to surge glaciers in the Karakoram. Earth Sci Rev., 212, 103432. doi: 10.1016/j.earscirev.2020.103432.
Bisset, R. R., Nienow, P. W., Goldberg, D. N., Wigmore, O., Loayza-Muro, R. A., Wadham, J. L., Macdonald, M. L., Bingham, G. (2023). Using thermal UAV imagery to model distributed debris thicknesses and sub-debris melt rates on debris-covered glaciers. J Glaciol, 69(276), 981– 996.
Brun, F., Berthier, E., Wagnon, P., Kaab, A., Treichler, D. (2017). A spatially resolved estimate of High Mountain Asia glacier mass balances from 2000 to 2016. Nat Geosciences, 10(9), 668–673. doi: 10.1038/NGEO2999.
Chen, X., Chen, J., Cui, P., You, Y., Hu, K., Yang, Z., Zhang, W., Li, X., Wu, Y. (2018). Assessment of prospective hazards resulting from the 2017 earthquake at the world heritage site Jiuzhaigou Valley, Sichuan, China. J Mt Scienses, 15(4), 779–792. doi: 10.1007/s11629-017- 4785-1.
Deng, M., Chen, N., Liu, M. (2017). Meteorological factors driving glacial till variation and the associated periglacial debris flows in Tianmo Valley, south-eastern Tibetan Plateau. Nat Hazards Earth Syst Scienses, 17(3), 345–356. doi: 10.5194/nhess-17-345-2017.
Hassan, J., Chen, X., Muhammad, S., Bazai, N.A. (2021). Rock glacier inventory, permafrost probability distribution modeling, and associated hazards in the Hunza River Basin, Western Karakoram, Pakistan. Sci Total Environment, 782, 146833. doi: 10.1016/j.scitotenv.2021.146833.
Hassan, W., Su, F., Liu, W., Hassan, J., Hassan, M., Bazai, N.A., Wang, H., Yang, Z., Ali, M., Castellanos, D.G., (2023). Impact of glacier changes and permafrost distribution on debris flows in Badswat and Shishkat catchments, Northern Pakistan. J Mt Scienses, 20(12), 3687–3702. doi: 10.1007/s11629-023-7894-5.
Huebl, J., Kaitna, R. (2021). Monitoring debris-flow surges and triggering rainfall at the Lattenbach Creek, Austria. Environ Eng Geosciences, 27(2), 213–220. doi: 10.2113/EEG-D-20-00010.
Huggel, C., Clague, J.J., Korup, O. (2012). Is climate change responsible for changing landslide activity in high mountains? Earth Surf Processes Landform, 37(1), 77–91. doi: 10.1002/esp.2223.
Huss, M., Hock, R. (2018). Global-scale hydrological response to future glacier mass loss. Nature Clim Change, 8(2),135–140. doi: 10.1038/s41558-017-0049-x.
Jiang, Y., Hu, X., Liang, H., Ning, P., Fan, X. (2023). A physically based model for the sequential evolution analysis of rainfall-induced shallow landslides in a catchment. Water Resour Res., 59(5), e2022WR032716. Doi: 10.1029/2022WR032716.
Kaab, A., Jacquemart, M., Gilbert, A., Leinss, S., Girod, L., Huggel, C., Falaschi, D., Ugalde, F., Petrakov, D., Chernomorets, S. (2021). Sudden large-volume detachments of low-angle mountain glaciers – more frequent than thought? The Cryosphere, 15(4), 1751–1785. doi: 10. 5194/tc-15-1751-2021.
Leinss, S., Bernardini, E., Jacquemart, M., Dokukin, M. (2021). Glacier detachments and rock-ice avalanches in the Petra Pervogo range, Tajikistan (1973–2019). Nat Hazards Earth Syst Scienses, 21(5), 1409–1429. doi: 10.5194/nhess-21-1409-2021.
Pande, C., Moharir, K., Pande, R. (2021). Assessment of morphometric and hypsometric study for watershed development using spatial technology–a case study of Wardha river basin in Maharashtra, India. Int J River Basin Management, 19(1), 43–53. doi: 10.1080/15715124.2018. 1505737.
Pandey, V.K., Kumar, R., Singh, R., Kumar, R., Rai, S.C., Singh, R.P., Tripathi, A.K., Soni, V.K., Ali, S.N., Tamang, D. (2022). Catastrophic ice-debris flow in the Rishiganga river, Chamoli, Uttarakhand (India). Geomat Nat Hazards Risk, 13(1), 289–309. doi: 10.1080/19475705.2021. 2023661.
Patton, A.I., Rathburn, S.L., Capps, D.M. (2019). Landslide response to climate change in permafrost regions. Geomorphology, 340, 116–128. doi: 10.1016/j.geomorph.2019.04.029.
Qiu, C., Su, L., Zou, Q., Geng, X. (2022). A hybrid machine-learning model to map glacier-related debris flow susceptibility along the Gyirong Zangbo watershed under the changing climate. Sci Total Environment, 818, 151752. doi: 10.1016/j.scitotenv.2021.151752.
Zhang, J., Liu, J., Li, Y., Wang, J., Chen, L., Gao, B. (2022). Effects of glacier and geomorphology on the mechanism difference of glacier-related debris flow on the South and North Banks of Parlung Zangbo River, Southeastern Tibetan Plateau. Adv Civ Eng., 2022(1), 3510944. doi: 10.1155/2022/3510944.
Zhou, Y., Li, Z., Li, J.I.A. (2017). Slight glacier mass loss in the Karakoram region during the 1970s to 2000 revealed by KH-9 images and SRTM DEM. J Glaciol., 63(238), 331–342. doi: 10. 1017/jog 2016.142.
مخاطرات محیط طبیعی

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از تاریخ 07 آبان 1404

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 12 مرداد 1404
  • تاریخ بازنگری: 15 مهر 1404
  • تاریخ پذیرش: 07 آبان 1404
  • تاریخ اولین انتشار: 07 آبان 1404
  • تاریخ انتشار: 07 آبان 1404

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار