فایل بررسی نوسانات عناصر اقلیمی بر تغییرات زیست محیطی

جزئیات و دریافت

چكيده

كثرت ارتفاعات و تغييرات شديد ارتفاعي و بالطبع نوسانات وسيع حرارت، رطوبت، بارش سالانه و ... موجب شده تا استان کهگیلویه و بویراحمد واقع در نیمه جنوب غربی کشور، به منزله پلي در چهار راه بين رويشگاههاي چهار منطقه رويشي جهان (ايران و توران، صحرا و عربي، سند و سودان و مديترانه ای) قرار بگيرد.

منطقه مطالعاتی، محدوده دهستانهای حوضه آبریز کبگیان، به مساحت 8/845 کیلومتر مربع، بین عرض جغرافیایی 26 °30 تا  54 °30 شمالی و طول جغرافیایی 6 °51 تا  38 °51 شرقی واقع در شهرستانهای بویراحمد و دنا را شامل می شود که از نظر اقلیمی جزو مناطق سرد و مرطوب محسوب می شود و جزئي از زيرحوضه هاي كارون بزرگ است. از بین عناصر اقلیمی، نوسانات رطوبت و دما مؤثرترین متغیرهای تعیین کننده پوشش گیاهی و تغییرات آن می باشد و  بر روی بیشتر شاخص های گیاهی از جمله تراکم، تولید و وضعیت (مناسب، متوسط و نامناسب) آنها مؤثر است.

با توجه به اینکه هدف اصلی این تحقیق، بررسی رابطه نوسانات عناصر اقلیمی (بارش و دما) با تغییرات پوشش گیاهی (میزان تولید مرتع) می باشد، بنابراین اثرات ترسالی ها و خشکسالی های متناوب و پی در پی بر میزان تولید مرتع، در محدوده حوضه کبگیان مورد بررسی قرار گرفته است. در تعیین دوره های تر و خشک، از میانگین متحرک 3 و 5 ساله استفاده شد. جهت بررسی وضعیت خشکسالی و ترسالی منطقه مورد مطالعه، از روش شاخص استاندارد بارندگی (SPI) استفاده شده است. به منظور تعیین رابطه نوسانات عناصر اقلیمی با میزان تولید مرتع، علاوه بر بررسی و تحلیل این رابطه با استفاده از روشهای آماری روابط و مدل های رگرسیون و ضریب همبستگی، با استفاده از معادلات رگرسیونی چند متغیره و تجزیه با روش ورود (Step wise) مؤثرترین زمان بندی های بارش و دما بر تغییرات میزان تولید مراتع در منطقه مطالعاتی مشخص شد. به طور کلی نتایج حاصله وجود رابطه معنی دار بین تولید و بارش سالانه را تأیید و وجود رابطه معنی دار بین تولید و میانگین دمای سالانه را رد می کند. با این وجود بین بعضی از دیگر زمان بندی های دما و بارش مانند حداکثر دمای فروردین و مجموع بارش ماه های دی تا خرداد، با میزان تولید علوفه مراتع منطقه نیز، ارتباط معنی داری وجود دارد.

بر اساس اثبات رابطه معنی دار بین بعضی از زمان بندی های عناصر  اقلیمی با میزان تولید مرتع منطقه،  برای تعیین مناطق بحرانی از لحاظ تولید مرتع و مرتعداری و تعیین وضعیت آن در سه سطح (مناسب، متوسط و نامناسب) در سالهای نماینده خشکسالی و ترسالی، از نرم افزار Arc Gis استفاده شد. نقشه های حاصله برای وضعیت تولید مراتع با توجه به نوسانات اقلیمی، نشان دهنده اثرات زیست محیطی در قالب افزایش مناطق بحرانی از لحاظ تولید مرتع در سالهای خشک و کاهش مناطق بحرانی از لحاظ تولید در ترسالی ها، در منطقه مورد مطالعه می باشد.

 كلمات كليدي: کهگیلویه و بویراحمد، کبگیان، عناصر اقلیمی، تغییرات کمی مراتع، شاخص استاندارد بارش (SPI)، سيستم اطلاعات جغرافيايی (GIS)

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                    

صفحه

مقدمه: ............................................................................................................................................................................1

فصل اول: چارچوب کلی تحقیق: ......................................................................................................................3

1-1- بیان مسأله: ........................................................................................................................................................4

1-2- اهمیت مسأله: ...................................................................................................................................................6

1-3- ضرورت مسأله: ..................................................................................................................................................6

1-4- اهداف تحقيق: ..................................................................................................................................................7

1-5- كاربردهاي تحقيق: ..........................................................................................................................................8

1-5- سؤال های تحقیق: ...........................................................................................................................................8

1-5- فرضیه ها: ..........................................................................................................................................................8

1-7- محدودیت ها و مشکلات: ...............................................................................................................................8

فصل دوم: مبانی نظری و پیشینه تحقیق: .....................................................................................................9

2-1- مفهوم اقلیم: ...................................................................................................................................................10

2-2- عناصر اقلیمی: ...............................................................................................................................................10

2-3- نوسانات و تغییرات اقلیمی: .........................................................................................................................11

2-4- ترسالي: ............................................................................................................................................................12

2-5- خشكسالی:.......................................................................................................................................................13

2-6- شاخص استاندارد بارش (SPI): .................................................................................................................14

2-7- مفهوم مرتع: ...................................................................................................................................................15

2-8- مفهوم تولید علوفه مرتع: .............................................................................................................................15

2-9- تغییرات زیست محیطی پوشش گیاهی: ..................................................................................................15

2-10- پیشینه تحقیق: ...........................................................................................................................................16

2-10-1- پیشینه تحقیق در تحقیقات داخلي:..................................................................................................16

2-10-2- پیشینه تحقیق در تحقیقات خارجي: ...............................................................................................18

فصل سوم: شناخت ویژگیهای طبیعی و انسانی منطقه:..........................................................................21

3-1- موقعیت جغرافیایی منطقه مورد مطالعه: .................................................................................................22

3-2- خصوصیات هندسی حوضه آبریز: ..............................................................................................................23

3-2-1- اهمیت بررسی شاخص های هندسی: .................................................................................................23

3-2-2- خصوصیات هندسی حوضه آبریز کبگیان: ..........................................................................................24

3-2-2-1- محيط و مساحت حوضه آبريز كبگيان: .........................................................................................24

3-2-2-2- توزيع ارتفاع در حوضه آبريز كبگيان: .............................................................................................25

3-2-2-3- ارتفاع متوسط حوضه آبریز کبگیان: ...............................................................................................27

3-2-2-4- شكل حوضه آبریز کبگیان: ...............................................................................................................28

3-2-2-5- مستطيل معادل حوضه آبریز کبگیان: ...........................................................................................29

3-2-2-6- شيب حوضه آبریز کبگیان: ...............................................................................................................30

3-3- زمین شناسی و ژئومورفولوژی منطقه: .....................................................................................................31

3-4- منابع آب حوضه آبریز کبگیان: ..................................................................................................................33

3-5- خاک شناسی منطقه: ...................................................................................................................................36

3-6- لرزه خیزی منطقه: ........................................................................................................................................36

3-7- پوشش گیاهی منطقه: .................................................................................................................................36

3-7-1- تیپ های مرتعی حوضه کبگیان: .........................................................................................................39

3-8- اقليم منطقه: ..................................................................................................................................................40

3-8-1- عوامل كنترل كننده اقليم منطقه: .......................................................................................................40

3-8-2- بررسی عناصر اقلیمی منطقه مورد مطالعه: ........................................................................................41

3-8-2-1- وضعيت بارش درمنطقه مورد مطالعه: ............................................................................................41

3-8-2-2- تحلیل دمای سالانه و ماهانه حوضه: ..............................................................................................45

3-8-2-3- دوره خشكي بر اساس نمودار آمبروترميك: ..................................................................................47

3-8-2-4- رطوبت نسبي: ......................................................................................................................................47

3-8-2-5- تعداد روزهاي يخبندان در منطقه مورد مطالعه: ........................................................................50

3-8-2-6- وضعيت باد در استان و منطقه: .......................................................................................................50

3-9- طبقه بندي اقليمي حوضه كبگيان: ..........................................................................................................51

3-9-1- طبقه بندي اقليمي حوضه كبگيان به روش آمبرژه: ........................................................................52

3-9-2- طبقه بندي اقليمي حوضه كبگيان به روش دمارتن: .......................................................................53

3-10- نگاهي کلی به ويژگيهاي انساني و اقتصادي منطقه مورد مطالعه: ..................................................54

3-10-1- ويژگيهاي جمعيتي حوضه: .................................................................................................................54

3-10-2- ويژگيهاي اقتصادي منطقه: ................................................................................................................54

فصل چهارم: مواد و روش ها: ...........................................................................................................................56

4-1- داده ها، دوره آماري و ايستگاه هاي مورد مطالعه: .................................................................................57

4-2- روش هاي استخراج و تحليل داده ها:.......................................................................................................58

4-3- روش هاي مورد استفاده: .............................................................................................................................62

4-3-1- تعيين دوره هاي تر و خشك با استفاده از ميانگين متحرك: ........................................................62

4-3-2- بررسي نوسانات عناصر اقليمي طي دوره آماري مورد مطالعه: .......................................................63

4-3-2-1- تعيين خشكسالي ها و ترسالي ها با استفاده از شاخص استاندارد بارندگي (SPI): ............63

4-3-3- تعيين و بررسي تغييرات توليد مرتع در سال هاي مختلف دوره آماري: .....................................63

4-3-4- تعيين رابطه بارش و توليد: ....................................................................................................................64

4-3-4-1- تعيين مؤثرترين زمان بندي بارش بر ميزان توليد مرتع: ...........................................................65

4-3-5- تعيين رابطه دما و ميزان توليد مرتع: ..................................................................................................65

4-3-6- تعيين رابطه بين خشكسالي و ترسالي با ميزان توليد: ....................................................................65

4-3-7- تهيه تقشه و مدل هاي مورد نياز با بكارگيري نرم افزار Arc GIS: .............................................66

4-3-7-1- تهيه نقشه هاي پهنه بندي خشكسالي و ترسالي: .......................................................................67

4-3-7-2- تهيه نقشه هم بارش و هم دما براي محدوه مورد مطالعه: ........................................................67

4-3-7-3- تهيه و پهنه بندي نقشه هاي وضعيت توليد مراتع با توجه به نوسانات اقليمي: ...................68

4-4- آزمون فرضيات: .............................................................................................................................................69

فصل پنجم: تجزيه و تحليل نوسانات بارش و دما و ارتباط آن با ميزان توليد مرتع در

منطقه مورد مطالعه: .............................................................................................................................................72

5-1- تعيين دوره هاي تر و خشك با استفاده از ميانگين متحرك: .............................................................73

5-2- تجزيه و تحليل خشكسالي ها و ترسالي هاي منطقه مورد مطالعه با شاخص SPI : .....................74

5-3- تجزيه و تحليل تغييرات زماني ميزان توليد مرتع با استفاده از آزمون هاي آماري: ..................... 76

5-3-1- تحليل نتايج حاصل از آزمون ANOVA و LSD توليد علوفه منطقه مطالعاتي: ....................77

5-4- تجزيه و تحليل رابطه بارش و ميزان توليد مرتع در منطقه مطالعاتي: .............................................79

5-5- تجزیه و تحلیل رابطه دما با میزان تولید سالانه مرتع منطقه مطالعاتی: ..........................................82

5-6- بررسی و تحلیل رابطه خشکسالی و ترسالی با میزان تولید مرتع منطقه مطالعاتی: ......................85

5-7- بررسی و تحلیل نقشه های حاصل از مدل های GIS: .......................................................................87

5-7-1- تحلیل نقشه های پهنه بندی خشکسالی و ترسالی حوضه کبگیان: ............................................87

5-7-2- بررسی و تحلیل نقشه های هم بارش حوضه: ....................................................................................89

5-7-3- بررسی و تحلیل نقشه های هم دمای حوضه: ...................................................................................91

5-7-4- بررسی و تحلیل نقشه های وضعیت تولید مرتع حوضه: .................................................................93

فصل ششم: نتیجه گیری و آزمون فرضیات: ..............................................................................................96

5-8- آزمون فرضيات تحقيق: ...............................................................................................................................97

5-9- نتیجه گیری: ..................................................................................................................................................98

پیشنهادات: ..............................................................................................................................................................102

منابع و مأخذ: .........................................................................................................................................................103

پیوست ها: ..............................................................................................................................................................110

فهرست جداول

                                                                                                                                 عنوان جدول                                                                                                                  صفحه

جدول 3-1. تقسيمات سياسي استان کهگيلويه وبوير احمد در سال 1385: .............................................22

جدول 3-2. توزيع طبقات ارتفاعي و درصد مساحت آن در حوضه کبکيان: ..............................................26

جدول 3-3. وضعيت هیپسومتريک حوضه کبگیان: .........................................................................................27

جدول 3-4. توزيع شيب در حوضه آبريز كبگيان: ............................................................................................30

جدول 3-5. موقعيت، دبي، نوع استفاده و كيفيت بعضي از چشمه هاي مهم حوضه: ..............................35

جدول 3-6. وضعیت و مساحت مراتع استان به تفکیک شهرستان (1387): .............................................37

جدول 3-7. توزيع ارتفاعي و درصد مساحت تيپ هاي مرتعي حوضه: ........................................................39

جدول 3-8. ميانگين مقدار بارش سالانه ایستگاهای حوضه: .........................................................................42

جدول 3-9. ميانگين مقدار بارش ماهانه ایستگاهای حوضه: ..........................................................................43

جدول 3-10. میانگین، حداقل و حداکثر دمای سالانه و ماهانه حوضه (1386-1371): ........................46

جدول 3-11. ميانگين فصلي درجه حرارت حوضه كبگيان: ..........................................................................46

جدول 3-12. ميانگين ماهانه پارامترهاي رطوبت نسبي هوا بر حسب درصد در ايستگاه ياسوج: ..........48

جدول 3-13. ميانگين فصلي رطوبت نسبي هوا بر حسب درصد در ايستگاه ياسوج: ...............................49

جدول 3-14. ميانگين تعداد روزهاي يخبندان ماهانه در حوضه كبگيان: ..................................................50

جدول 3-15. آستانه اقليم هاي مشخص شده دمارتن: ...................................................................................53

جدول 4-1. مشخصات ايستگاههاي مورد مطالعه: ............................................................................................57

جدول 4-2. توصيف كيفي خشكسالي و ترسالي بر اساس شاخص SPI: ....................................................60

جدول 4-3. نمرات Z ايستگاههاي منطقه مطالعاتي براي سالهاي منتخب آماري 1372 و

 1380: ........................................................................................................................................................................62

جدول 4-4. رتبه بندي نمرات  Z: .......................................................................................................................66

جدول 4-5. اطلاعات بارش ايستگاههاي مطالعاتي حوضه كبگيان: ..............................................................67

جدول 4-6. اطلاعات دمايي ايستگاههاي تبخیر سنجی منطقه مطالعاتی بر حسب درجه

سلسيوس: ...................................................................................................................................................................68

جدول 4-7. نتايج حاصل از آزمون T-Test زوجي بارش و ميزان توليد مرتع منطقه مطالعاتی: ...........69

جدول 4-8. نتايج حاصل از آزمون T-Test زوجي پارامترهاي دما و ميزان توليد مرتع منطقه

مطالعاتي: ....................................................................................................................................................................70

جدول 4-9. نتايج حاصل از آزمون ( One Sample T-Test) منطقه مطالعاتي: ....................................71

جدول 5-1. نتايج محاسبه شاخص خشكسالي (SPI) حوضه كبگيان طي دوره آماري 21 ساله

 (1386-1366) :.......................................................................................................................................................74

جدول 5-2. متوسط ميزان توليد علوفه منطقه مورد مطالعه (1386-1371): ..........................................76

جدول 5-3. نتايج حاصل از آزمون ANOVA (1) توليد علوفه منطقه مورد مطالعه:................................77

جدول 5-4. نتايج حاصل از آزمون ANOVA (2) توليد علوفه منطقه مورد مطالعه: ...............................78

جدول 5-5. نتايج رگرسيون خطي بين زمان بندی های بارش و ميزان توليد مراتع منطقه

 مطالعاتي: ..................................................................................................................................................................79

جدول 5-6. نتایج حاصل از رگرسیون خطی ساده بین بعضی از زمان بندی های دما و میزان

 تولید مرتع حوضه کبگیان: ...................................................................................................................................83

جدول 5-7. نتایج حاصل از رگرسیون چند متغیره دما و میزان تولید مرتع حوضه کبگیان: .................84

جدول 5-8. نتایج حاصل از همبستگی اسپیرمن بین نمرات Z با میزان تولید مرتع حوضه: .................85

جدول 5-9. نتایج حاصل از رگرسیون خطی ساده بین دما و نمرات Z حوضه کبگیان: .........................86

جدول 5-10. نمرات  z ایستگاه های حوضه کبگیان برای سالهای برگزیده آماری 1372 و

1380: .........................................................................................................................................................................87

جدول 5-11. اطلاعات بارش ايستگاههاي حوضه كبگيان در سالهای نماینده ترسالی و خشکسالی

 و دوره آماری (1386-1371): .............................................................................................................................89

جدول 5-12. اطلاعات دمايي ايستگاههاي منطقه  در سالهای نماینده ترسالی و خشکسالی و

دوره (1386-1371):................................................................................................................................................92

فهرست اشکال

عنوان شكل                                                                                                                   صفحه                                                             

شكل 3-1. موقعیت جغرافیایی منطقه مورد مطالعه در استان كهگيلويه و بويراحمد: .............................23

شكل 3-2. نقشه توپوگرافی حوضه کبگیان: ......................................................................................................26

شكل 2-3. نمودار آلتی متری حوضه کبگیان: ..................................................................................................26

شكل 3-4. منحنی هیپسومتریک حوضه: ...........................................................................................................28

شكل 3-5. نقشه شیب حوضه بر حسب درصد: ................................................................................................31

شكل 3-6. نقشه جهت شیب حوضه: ...................................................................................................................31

شكل 3-7. متوسط بارش سالانه ایستگاههای حوضه: .....................................................................................42

شكل 3-8. نمودار میانگین و درصد بارش ماهانه حوضه کبگیان (1386-1371): ...................................44

شكل 3-9. نمودار توزيع درصدي بارش فصلي حوضه کبگیان (1386-1371):.........................................44

شكل 3-10. نمودار ميانگين بارش سالانه حوضه: ............................................................................................45

شكل 3-11. نمودار میانگین، حداکثر و حداقل درجه حرارت ماهانه حوضه کبگیان

(1386-1371): ........................................................................................................................................................46

شكل 3-12. منحني آمبروترميك حوضه كبگيان طي دوره آماري (1386-1371): ...............................47

شكل 3-13. وضعيت رطوبت نسبي ايستگاه سينوپتيك ياسوج طي دوره (1386-1371): ...................49

شكل 3-14. توزيع فصلي رطوبت نسبي ايستگاه سينوپتيك ياسوج بر حسب درصد طي دوره

 (1386-1371): ......................................................................................................................................................49

شكل 3-15. گلباد سالانه ايستگاه سينوپتيك ياسوج طی دوره آماری (1385-1361): .........................51

شكل 3-16. آستانه اقلیم های مشخص شده آمبرژه و برآورد اقلیم حوضه کبگیان: ................................52

شكل 4-1. پراكنش ايستگاههاي مورد مطالعه در منطقه مطالعاتي: ............................................................58

شكل 5-1. نمودار ميانگين متحرك سه ساله و پنج ساله حوضه كبگيان (1386-1371): ....................73

شكل 5-2. نمودار نمراتحوضه كبگيان طي دوره آماري (1386- 1366): ..........................................75

شكل 5-3. نمودار تغييرات ميزان توليد علوفه مراتع حوضه كبگيان (1386-1371): ............................77

شكل 5-4. نمودار روند تغییرات میزان تولید علوفه مراتع با نوسانات بارش منطقه مطالعاتی: ...............81

شكل 5-5. نمودار روند تغییرات میزان تولید با نوسانات میانگین دمای سالانه حوضه کبگیان: ............84

شكل 5-6. پهنه بندی خشکسالی سال 1372: .................................................................................................88

شكل 5-7. پهنه بندی ترسالی سال 1380: .......................................................................................................88

شكل 5-8. نقشه هم بارش سال 1372: .............................................................................................................90

شكل 5-9. نقشه هم بارش سال 1380: ............................................................................................................90

شكل 5-10. نقشه هم بارش دوره آماری 1386-1371: ................................................................................90

شكل 5-11. نقشه هم دمای سال 1380: ..........................................................................................................92

شكل 5-12. نقشه همدمای سال 137: ..............................................................................................................92

شكل 5-13. نقشه هم دمای دوره آماری 1386-1371: ................................................................................92

شكل 5-14. نقشه پهنه بندی وضعیت تولید مرتع سال 1372: ...................................................................94

شكل 5-15. نقشه پهنه بندی وضعیت تولید مرتع سال 1380: ...................................................................94