تبیین تغییرات مکانی ریزگردهای تهران با رویکرد کیاس در معرفتشناسی فضایی

مقدمه

جریان ریزگردها از مشکلات جدّی زیست‌محیطی در منطقه‌های مختلف جهان است. این جریان دچار تغییرات مکانی گسترده نیز شده است؛ به‌طوری که تغییرات مکانی ریزگردها در برخی از منطقه‌های دنیا سبب شده است که حضور آنها در برخی فصل‌های سال در شهرهای بزرگ مشاهده شود. تهران از‌جمله شهرهایی است که رخداد این پدیده در آن مشاهده شده است. باوجود پژوهش‌های متعدّدی که دربارۀ منشأ این پدیده در تهران انجام شده است، هنوز الگوی تغییرات مکانی و حتی زمانی آنها را نمی‌توان استدلال کرد؛ بنابراین هدف از پژوهش حاضر بررسی تغییرات مکانی ریزگردهایی است که شهر تهران را تحت‌تأثیر قرار می‌دهد؛ بنابراین در پژوهش حاضر تغییرات مکانی ریزگردهای ورودی تهران با رویکرد نظریۀ کیاس (Chaos) در معرفت‌شناسی فضایی تبیین می‌شود. تاریخچۀ معرفت‌شناسی فضایی شاهد تنوعی از رخداد تکنیک‌های کمّی در ژئومورفولوژی است. استرالر 1950 پیشگام استفاده از تکنیک‌های آماری ساده برای حل مشکلات ژئومورفولوژی بود (Strahler, 1950) که سال 1971 بیانگر دوران بلوغ استفاده از تکنیک‌های آماری مدرن درژئومورفولوژی است. پس از آن از طیف وسیعی از تکنیک‌های آماری خطی (متمایز از فضایی) به‌ویژه تحلیل رگرسیون و واریانس در تحلیل‌های کمی ژئومورفولوژی استفاده شد (Chorley,1972). ساخت مدل فضایی که در آن فرآیندهای خطی و فضایی با‌هم ترکیب می‌شوند، سبب گسترش مفهوم سیستم و فضا و طرح فضا و دیدگاه فضایی نیز سبب تولد ژئومورفولوژی سیستمی شد (Thorne & Summerfield, 1991). در ایران به رویکرد سیستمی در ژئومرفولوژی با‌توجه به طرح هندسۀ فضایی و دیدگاه فضایی توجه شد (رامشت و محمدیان، 1399). به‌طور کلی مجموعه‌ای از پدیده‌های مرتبط و وابسته به یکدیگر را سیستم می‌گویند. در‌سطح زمین عواملی که موجب دگرگونی و تغییر شکل لندفرم‌ها می‌شود و به عوامل مورفوژنیک معروف هستند، ژئومورفولوژی سیستمی یا فضایی را ایجاد می‌‌کنند (رجایی، 1373، ص. ۶۸). امروزه به معرفت‌شناسی فضایی یا سیستمی در تحلیل مسائل ژئومورفولوژی توجه می‌شود.

سیستم ژئومورفیک عبارت است از ساختمانی با اثر متقابل فرآیند‌ها و شکل‌های زمین که به‌طور مجزا یا مشترک عمل و به‌دنبال آن واحدهای شکلی زمین را ایجاد کرده است. از‌جمله ساده‌ترین این مجموعه می‌توان به حوضۀ زهکشی همراه با قله‌های بهم مرتبط آن (خطوط تقسیم آب)، دامنه‌ها، تپه‌ها، شبکۀ زهکشی و مجراهای اصلی آبرفتی اشاره کرد. حفظ چنین سیستمی به مقدار ورودی مواد به سیستم و جابه‌جایی آن در داخل سیستم و خروج مواد از داخل سیستم بستگی دارد (معتمد و مقیمی، ۱۳75، ص. ۱۴). اساس تحلیل‌های ژئومورفولوژی کارکردی بر‌مبنای دیدگاه سیستمی است. ژئومورفولوژی سیستمی براساس شناسایی فرم‌ها، فرآیندهای ژئومورفیک و روابط بین آنها عمل می‌کند. کارایی این دیدگاه زمانی اهمیت فراوانی دارد که روابط متقابل بین اجزا و عناصر سیستم برقرار باشد. سیستم‌ها مجموعه‌های هدفدار هستند که کلیت آنها از سلسله‌مراتب تبعیت می‌کند؛ به‌طوری که هر سیستم در درون سیستم دیگر عمل می‌کند و با یکدیگر نیز ارتباط دارند.

پدیده‌ها در ژئومورفولوژی اگرچه کارکرد سیستمی دارند، در دیدگاه ساختارگرایی قابل تحلیل هستند و به‌شدت تحت‌تأثیر تغییرات شرایط محیطی قرار می‌گیرند؛ به‌طوری که اگر تغییر ناگهانی در ساختار سیستم رخ بدهد، رفتارهای پیش‌بینی‌ناپذیر و حتی بسیار بزرگ‌تر از تغییرات محیط سیستمی رخ خواهد داد. چنین پدیده‌هایی را می‌توان با نظریۀ کیاس تبیین کرد. به‌طور کلی، نظریۀ کیاس گسترس خود را مدیون کارهای هنری Henri Poincare، Edvard Lorenz و Benoit Mandelbrot است. به عقیدۀ مالانسو و همکاران نظریۀ کیاس سه اصل بنیادی دارد که شامل بسیاری از سیستم‌های سادۀ جبری و معینی است که قابلیت پیش‌‌بینی را نمی‌دهد. برخی سیستم‌ها حساسیت شدیدی نسبت به شرایط اولیه از خود نشان می‌دهند؛ به‌طوری که تغییر خیلی کوچکی در درونداد معادله در ابتدا، سبب بروندادهای به‌شدت بزرگ و متفاوت می‌شود. پیوستگی و ترکیب اصل اول و دوم یک حالت تصادفی را به وجود می‌آورد که می‌تواند به‌طور کلی منظم باشند (Malanson et al., 1991). به بیان دیگر، در نظریۀ کیاس سیستم‌های دینامیکی مطالعه می‌شود که روابط غیرخطی بر آنها حاکم است و نسبت به شرایط اولیۀ خود حساس است؛ به‌طوری که تغییری اندک در شرایط اولیه سبب رخداد تغییرات بزرگی خواهد شد.

غالب ژئومورفولوژیست‌ها تغییرات و تحولات ناهمواری‌ها را در یک روند پیش‌بینی‌پذیر تبیین می‌کنند؛ در‌حالی که همواره مواردی در طبیعت وجود دارد که چنین نظمی را در چهارچوب‌های تعریف‌شده نقص می‌کند. ادوارد لورنز نظریۀ کیاس را برای اولین بار در سال 1965 در هواشناسی به کار گرفت (Lorenz, 1963). Gleick (1987) و Percival (1989) سیر تاریخی آن را تبیین و سپس Stewart (1989) و Jensen (1987) مبانی اساسی این تئوری را توضیح و تشریح کردند (به نقل از رامشت، ۱۳۸۲) در ایران برخی پژوهش‌ها با دیدگاه نظری کیاس تبیین شده است. نمونه‌هایی از کیاس (آشوب) در دره‌های هـنجن و طامـۀ منطقـۀ کاشان مشاهده شده است که به‌علت تفاوت در عملکرد فرآیندها رخ داده است (رامشت، 1382). شواهد رخداد بی‌نظمی با الگوهای فراکتالی در پلایاهای حوض سلطان و گاوخونی بررسی شده است و رخداد کیاس در میکرولندفرم‌های موجود در دو تالاب اخیر گواه تغییر در سیستم شکل‌زایی حاضر و گذر آن به سیستم پلایاگونه است (قهرودی و خدری 1392؛ قهرودی و علی نوری، 1393). بررسی آشفتگی در الگوی خطر سیلاب تهران نشان داده است که سیلاب اگرچه خود یک مخاطره یا بی‌نظمی است، بی‌نظمی در الگوهای رخداد آن می‌تواند حاکی از تغییرات ماهیت آن باشد. تبیین نظریۀ کیاس یا بی‌نظمی و آشفتگی در مخاطرۀ سیلاب را می‌توان با هندسۀ فرکتال ردیابی کرد (قهرودی و درفشی، 1393). تحلیل فرسایش قهقرایی و ایجاد پدیدۀ اسارت به‌عنوان منشأ تغییرات بزرگ هیدرولوژیکی، تحولات کشاورزی و جمعیتی، تحلیل خصوصـیات کمّـی و آنـالیز سـری‌هـای زمـانی هیـدرولوژیکی جریان رودخانه از‌جمله پژوهش‌هایی است که با نظریۀ کیاس انجام شده است (قاهری و همکاران، 1391؛ گلی مختاری و همکاران، 1393).

فیلیپس دریافت که فرسایش خط ساحلی در‌طول خلیج دلاوار با زیرآب‌رفتن ساحلی مرتبط است و پیچیدگی زیاد الگوی خط ساحلی نشئت‌گرفته از میزان فرسایش ثبت‌شده است. همچنین، او مطرح کرد در شرایطی که کیاس رخ می‌دهد، الگوهای فضایی بی‌نظم از واکنش مرداب به فرآیندهای غیرخطی قطعی قابل استناد است و به‌دلیل کنترل‌های محیطی هیچ ضرورتی برای توضیح تغییرات محلی وجود ندارد. به‌احتمال، فیدبک مثبت و خود‌افزایشی علامت شناسایی رفتار کیاسی است؛ مانند واکنش تالاب‌ها به بالا آمدن سطح دریاست که نشان‌دهندۀ ناپایداری آنهاست (Phillips, 2011; Phillips, 1992).

ریز‌گردها یا به‌عبارتی گرد‌و‌غبار یکی از رخدادهای جوّی است که به‌طور کلی، ذرات تشکیل‌دهنده شامل ۱۰۰ میکرون تا کمتر از 001/0 میکرون است. این ذرات بسیار ریز با رخدادهای گرد‌و‌غبار که پدیده‌ای فیزیکی است، به‌ همراه شرایط آب‌و‌هوایی مناسب در منطقه‌های خشک و نیمه‌خشک روی می‌دهد (Goudie, 2009). به‌دلیل کمبود رطوبت و پوشش گیاهی، چسبندگی ذرات به یکدیگر کاهش یافته است. در این شرایط باد می‌تواند ذرات با قطر کمتر از 0/5 میلی‌متر را از سطح خاک جدا و با خود حمل کند. بسیاری از این ذرات قطری کمتر از ۱۰ میکرون را دارند و سرعت سقوط آنها تحت‌تأثیر نیروی جاذبۀ زمین قابل اندازه‌گیری نیست؛ بنابراین در جوّ به‌صورت معلق باقی می‌مانند. به این دلیل در نواحی بیابانی ممکن است هوا برای مدتی طولانی به حالت گرد‌و‌غبار باقی بماند (شایان، ۱۳۷6). در ایران منطقۀ تحت‌تأثیر پدیدۀ ریزگرد ابتدا در خوزستان و برخی استان‌های غربی مشاهده شده است؛ ولی ‏منطقۀ تحت‌تأثیر هر سال گسترده‌تر شده است تا جایی که در سال ۱۳۸۹ علاوه‌بر جنوب غرب، غرب و شمال غرب ‏کشور در منطقه‌های مرکزی شامل استان‌های تهران، زنجان، اصفهان و برخی بخش‌های استان‌‌های دیگر نیز وقوع پدیده گزارش شده است و در حال ‏حاضر، تعداد استان‌های تحت‌تأثیر به ۲۱ استان رسیده است.‏ به‌طور معمول، چنین پدیده‌ای به فصل گرم سال محدود می‌شود؛ ولی در سال‌های اخیر در فصل ‏بهار و بعضی اوقات در زمستان هم رخ داده است. هدف پژوهش حاضر بررسی پدیدۀ ریزگرد به‌عنوان یک پدیدۀ دینامیکی و نقش پهنه‌های رسوبی و پلایاها به‌عنوان عامل وقوع کیاس در ریزگردهای شهر تهران است که در آن محدودۀ شهر تهران به‌عنوان مقصد ریزگردها و پهنه‌های رسوبی براساس باد غالب تهران انتخاب شده است.

روش‌شناسی پژوهش

‏منطقۀ مطالعه‌شده

تهران در پای دامنۀ جنوبی ارتفاعات البرز و حدفاصل بزرگ‌ترین شبکه‌های دائمی این ناحیه (شامل رودهای کرج در ‏مغرب و جاجرود در مشرق) به‌عنوان پایتخت و بزرگ‌ترین شهر ایران و یکی از بزرگ‌ترین شهرهای دنیا استقرار یافته است. این استان از ‏شمال و مشرق به‌ترتیب با کوه‌های توچال، سه‌پایه و بی‌بی شهربانو محصور شده است و از مغرب و جنوب با دشت پایکوه ارتباط دارد. این استان به استثنای چند عارضۀ کوهستانی کوچک و محدود از‌جمله کوه‌های آراد و مره با ‏بیابان‌های داخلی (مسیله و دشت کویر) در ارتباط مستقیم است. شکل 1 محدودۀ شهر تهران را نشان می‌دهد و بیانگر آن است که مرز سد کوهستانی در شمال و مشرق پتانسیل ماندگاری ریزگردها را افزایش می‌دهد؛ بنابراین بررسی الگوی ورود ریزگردها در تهران ضروری است.

نتایج حاصل‌شده از بررسی اولیۀ رهگیری بسته‌های هوای ورودی به شهر تهران، مسیر حرکت ریزگردها را آشکار و خاطرنشان کرد که حضور پهنه‌هایی مانند پلایاها، دریاچه‌ها و تالاب‌های خشک‌شده، تراس‌های آبرفتی قدیمی و سطح‌های بهره‌برداری از معادن شن‌و‌ماسه نقش ویژه‌ای در رسیدن ریزگردها به شهر تهران دارند که نسبت به ابعادشان در جریان حرکت ریزگرها بسیار کوچک هستند. این پهنه‌ها شامل سطح‌های بهره‌برداری از معادن شن‌و‌ماسۀ شهریار، بند علیخان، دریاچۀ حوض سلطان و میقان و اراضی بیابانی اطراف دشت قزوین است که به‌عنوان پهنه‌های مؤثر در ورودی ریزگردها به تهران بررسی شده است.

داده و روش کار

با‌توجه به اینکه ماهوارۀ ترا (سنجنده مودیس) از سال 1999 در مدار قرارگرفته و آرشیو تصاویر آن ‏موجود است و نیز به‌دلیل وقوع متعدّد پدیدۀ ریزگرد حدود سال‌های 2000 تا 2015 (1378 تا 1393) و وجود آرشیو اطلاعات محلی، مقطع زمانی 2005 تا 2017‏‎ ‎‏(1384الی 1396) برای این پژوهش انتخاب شد. روزهای ‏وقوع ریزگردها بر‌اساس آمار شرکت کنترل ترافیک هوای شهر تهران و ایستگاه‌های سینوبتیک تهران انتخاب ‏شده است که در این ارتباط با هم‌پوشانی روزهای با دید افقی کمتر از ‏‎3000 متر و شاخص PM10 ‎‏ بیشتر از حدود ‏‎150‎‏ ‏ppm‏ به‌عنوان سمبل انتخاب ریزگرد در‌نظر گرفته شده است. بر این اساس، حدود 42 روز از بازۀ پیشگفته پدیدۀ ریزگرد در تهران مشاهده شده است. با اخذ داده‌های مربوط به ایستگاهای سینوپیک تهران، مهر‌آباد، چیتگر، امام‌خمینی، لواسان از سال 1384تا 1396 برخی از روزهایی که احتمال وقوع ریزگرد در آنها محسوس بود، مشخص شده است. جهت باد غالب استان تهران در بیشتر ماه‌ها در گلباد بلند‌مدت ایستگاه‌های شاخص بیشتر متمایل به غرب و جنوب است (شکل 2).

شکل 1: محدودۀ کلانشهر تهران (منبع: استخراج از تصویر ETM)

Figure 1: Tehran metropolitan area

شکل 2: گلباد مربوط به سال‌های 90 تا 95 شهر تهران (منبع: شرکت کنترل کیفیت هوای تهران، 1390)

Figure 2: Wind rose from 1990 to 1995 of Tehran city

روش کار برای استخراج الگوهای ریز‌گردها به شرح زیر است.

‏1-‏ مدل رهگیری بسته‌های هوای ورودی به شهر تهران با استفاده از مدل ‏Back Trajectory Analysis‏:‏ برای تعیین حدود نسبی کانون‌های گرد‌و‌غبارهای منطقه‌ای از نقشه‌های سرعت و جهت باد و برای مشخص‌کردن مسیر آنها از مدل رهگیری بسته‌های هوا (HYSPLIT‏)‏ بهره گرفته شده است. همچنین، از نقشه‌های جوّی و مدل ‏رهگیری باد به‌عنوان مکمل تصاویر ماهواره‌ای و برای افزایش اعتبار نتایج پژوهش ازجهت تمامی موارد گرد‌و‌غبار ‏استفاده شده است. این مدل بسته‌های حامل ریزگرد را از زمان ثبت گرد‌و‌غبار در ایستگاه‌های هواشناسی با حرکت زمانی عقب‌گرد (Backward) شناسایی کرده است. اگر بسته‌های هوای رسیده به مقصد از منطقه‌های مولد توده‌های گرد‌و‌غبار ‏که با تصاویر ماهواره‌ای یا نقشه‌های سرعت و جهت باد تعیین شده است، عبور کند، می‌توان آن مسیر را به‌عنوان ‏محل عبور توده‌های ریزگرد شناسایی کرد.

‏‏2- استفاده از شاخص‌های آشکار‌سازی ریزگردها: شامل شاخص‎ BTD ‎(Brightness temperature difference) اکرمن است که اختلاف درجه‌حرارت روشنایی کمتر از صفر درجۀ کلوین را به‌معنای وجود گرد‌و‌غبار ‎بزرگ‌تر و اختلاف درجه‌حرارت مساوی ‏‏صفر درجۀ کلوین را نشان‌دهندۀ نبود گرد‌و‌غبار در‌نظر می‌گیرد. روش شاخص گرد‌و‌غبار (‏تشخیص گرد‌و‌غبار فقط هنگام روز انجام می‌شود)، آزمون‌های درجه‌حرارت روشنایی و ‏بازتابندگی تنها بر‌روی باندهای مرئی و حرارتی سنجندۀ مودیس اعمال می‌شود. روش میلر اطلاعات را از باندهای مرئی چندگانه با مادون قرمز نزدیک و دور ترکیب و سپس توانایی ‏بهبود‌یافته را برای تشخیص منطقه‌های گرد‌و‌غبار از ابرهای یخی آبی و سطح روشن بیابان در تصاویر رنگی کاذب فراهم می‌کند (Miller, 2003).

3- عملیات میدانی و آزمایشگاهی: در این پژوهش از شهر تهران به‌عنوان مقصد ریزگردها نمونه‌برداری شده است. به این منظور از تلۀ رسوبگیر تیله‌ای (MDCO) (Marble Dust Collector) استفاده شده است. از‌میان فصل‌های سال سه فصل زمستان 1396، بهار و تابستان 1397 تعیین و در‌طول این سه فصل نمونه‌برداری انجام شد. در این میان، بررسی‌ها به‌صورت تجمیعی در محاسبه‌ها در‌نظر گرفته شد. شکل 3 جانمایی نمونه‌ها را در‌سطح شهر تهران نمایش می‌دهد. برای تعیین خصوصیات شیمیایی گرد‌و‌غبار از‌جمله عناصر اصلی و کمیاب، تشخیص عناصر نمونه‌های جمع‌آوری‌شده از پهنه‌های انتخابی از روش فولوئورسنس اشعۀ ایکس XRF (X-Ray Fluorescence) استفاده شده است. در این روش پرتو ایکس به نمونۀ مجهول تابید و سپس برانگیختن اتم‌ها باعث پدید‌آمدن پرتو ایکس ثانویه شد و بدین ترتیب، با سنجش آن، عناصر شناسایی شد. در این روش اندازه گیری، نام عناصر موجود در نمونه‌ها مشخص شد و سپس شدت فراوانی آنها در نمونه به دست آمد. باتوجه به نتایج حاصل‌شده از مدل اقلیمی و پردازش تصاویر مودیس برخی محدوده‌ها که در الگوی حرکت ریزگردها به سمت تهران نقش داشتند، استخراج شدند. این محدوده‌ها به‌طور کلی منطبق بر برخی حوضه‌های انتهایی (پلایا و دریاچه، تالاب)، تراس‌های آبرفتی قدیمی و دشت‌های بیابانی بوده است.

شکل 3: جانمایی نمونه‌های در‌سطح شهر تهران (منبع: نگارندگان)

Figure 3: Location of samples in Tehran

یافته‌‌های پژوهش و تجزیه‌و‌تحلیل آنها

با استفاده از تصاویر مودیس و کنترل آن با مدل اقلیمی طی سال‌های 2005 (1383) تا 2020 (1398) مشخص شد که پدیدۀ ریزگردها از لحظۀ شروع بر‌روی نقاط کانونی تا لحظۀ ورود به شهر تهران از یکسری الگوها و مسیرهای مشخص پیروی می‌کنند. گفتنی است که رخداد این پدیده بر‌روی تصاویر ماهواره‌ای به‌صورت منظم و خطی جریان پیدا نمی‌کند، بلکه ممکن است در اطراف محور حرکت، کیلومترها اطراف خود را نیز تحت‌الشعاع قرار دهد.

چند الگو از این پژوهش استخراج شده است که مهم‌ترین آنها الگویی است که بیشتر در تیر‌ماه ایجاد می‌شود و شروع جریان آن از شمال شرق سوریه است. الگوی دیگری که در اواخر زمستان و اوایل بهار رخ می‌دهد برخاسته از صحاری عربستان به‌خصوص ربع‌الخالی است. سایر الگوها با محور بیشتر غربی-شرقی هستند که منطبق بر جریان‌های غربی هستند و به‌طور کلی وقوعشان در بیشتر ماه‌های گرم سال با منشأ صحراهای شمال عربستان (شرق جوف وسکاکه) است. این هسته‌های تراکم گرد‌و‌غبار ممکن است پس از تشکیل در شرق آفریقا و عربستان‌سعودی به عراق و ایران حرکت کنند. الگوهایی مشابه طوفان 24 فروردین 1390 با ایجاد هستۀ تراکم بر‌روی جنوب شرق عراق و تا حدودی دشت ‏خوزستان ایران ایجاد می‌شود. مبدأ و مسیر حرکت الگوهای مورد بحث مشخص است. غیر از موارد فوق، گاهی الگوهایی رخ می‌دهد که ترکیبی از سایر الگوها و یا بی‌نظم است که نمونۀ آن طوفان گرد‌وغبار 3 خرداد 1391، (ورود از غرب کشور) طوفان‌های 19و 20 فروردین 1400 و 17 و 18 اردیبهشت 1401 است که مربوط به کانون‌های واقع در کشورهای عراق، سوریه و اردن بوده است. طوفان‌های ۱۷ و ۱۸ اردیبهشت‌ماه 1400نیز در کانون‌های واقع در کشورهای عراق و عربستان ایجاد شده‌ است (شکل 4) (رحیمی و همکاران،1400؛ قهرودی و رحیمی، 1402). بنابراین همان‌طور که ملاحظه شد، منشأ اولیۀ ریزگردهای ورودی به تهران در منطقه‌های بیابانی و خشک و پهناور خارج از کشور ایجاد می‌شود. بخش اعظم منابع خارجی ریزگرد مانند صحاری شمال عربستان و صحاری شرق آفریقا پدیده‌های جدیدی نیستند و به رخداد ریزگردها در دوران جدید مربوط نمی‌شوند؛ زیرا از گذشته فعّال بوده‌اند و هیچ‌گاه از منطقه‌های داخلی ایران، شبیه تهران عبور نمی‌کردند. در حال حاضر، علت چگونگی گسترش این پدیدۀ دینامیکی را در خشک‌شدن تالاب‌ها و دریاچه‌های داخلی می‌توان جست‌‌وجو کرد (قهرودی، 1391؛ صراطی و همکاران، 1402؛ رحیمی و همکاران، 1400)

شکل 4: منابع اولیۀ تولید ریزگردها (منبع: نگارندگان)

Figure 4: Primary sources of dust production

پهنه‌های بررسی‌شده در این پژوهش شامل سطح‌های بهره‌برداری از معادن شن‌وماسۀ شهریار، بند علیخان، دریاچۀ حوض سلطان و میقان و اراضی بیابانی اطراف دشت قزوین است. همچنان‌ که در شکل 4 مشاهده می‌شود ابعاد این پهنه‌ها در‌مقابل خاستگاه اولیۀ ریزگردها بسیار‌کم است؛ بنابراین برای روشن‌تر‌شدن نقش آنها در ریزگردهای ورودی به تهران نمونه‌برداری از پهنه‌های مدنظر انجام شده است. شکل 5 پهنه‌های بررسی‌شده و موقعیت نقاط نمونه‌های برداشت‌شده را نشان می‌دهد.

شکل 5: پهنه‌های بررسی‌شده و موقعیت برداشت نمونه‌ها (منبع: نگارندگان)

Figure 5: Areas under investigation and samples collection location

حد فاصل سال‌های 1985 تا 2020 سطح‌های بهره‌برداری از معادن شن‌وماسۀ شهریار حدود 10 برابر شده است. همچنین، با‌توجه به سطح دستکاری محیطی در محدودۀ 3000 هکتاری این معادن به نظر می‌رسد که این منطقه پتانسیل فراوانی برای تقویت ریزگرد تهران داشته باشد (قهرودی و همکاران، 1400). نتایج آزمایش‌های ژئوشیمی نیز مؤید شباهت‌های درصد ترکیبات عناصر این محدوده و ریزگردهای جمع‌آوری‌شده در تهران است. تشابه ترکیبات شیمایی عناصر نمونه‌برداری‌شده از سطح معادن و نمونه‌گیری‌شده با تلۀ رسوبگیر MDCO مؤید این قضیه است که به‌احتمال، درصد زیادی ازSIO2 به‌دست‌آمده در ترکیبات شیمایی ریزگرد شهر تهران برگرفته از معادن شن‌وماسۀ شهریار باشد. به‌دلیل اینکه تمامی جریان‌های ریزگرد‌آور از روی این معادن عبورمی‌کنند، می‌توان به نقش این معادن در ترکیبات عناصر و غبار ریزشی شهر تهران پی برد. شکل 6 مقایسۀ ترکیبات ریزگرد تهران و نمونه‌های شهریار را نشان می‌دهد. همان‌طور که از نمودار فوق برمی‌آید تشابهات ترکیبات رسوبی در عناصر مختلف وجود دارد. همچنین، تفاوت چشگیری در مقدار سیلیسیوم معادن و نمونه‌های تهران وجود دارد که می‌تواند ناشی از جنس رسوبات تراس‌های آبرفتی رودخانۀ کرج باشد. همچنین، احتمال دارد که مقداری از سیلیسیوم نمونه‌های شهر تهران ناشی از این منبع نیز باشد.

شکل 6: مقایسۀ ترکیبات ریزگردهای تهران و نمونه‌های شهریار (منبع: نگارندگان)

Figure 6: Comparison of the compositions of dust from Tehran and Shahryar samples

نتایج بررسی تصاویر مودیس حاکی از تشکیل هسته‌هایی با تراکم ریزگرد بر بالای دریاچۀ حوض سلطان و میقان است. این سطح‌ها پتانسیل تشدید جریان‌های ریزگرد را دارد. مقایسۀ میانگین ترکیبات دو دریاچۀ حوض سلطان، میقان و شهر تهران نشان از وجود ترکیبات پتاسیم، سدیم و کلر مشابه با نمونه‌های دریاچه‌ها‌ی مذکور را دارد که به‌احتمال، منشأ برخی از ترکیبات عناصر سدیم، کلر و پتاسیم وارد‌شده به شهر تهران (درحین عبور ریزگردها از اراضی ریزدانه و منفصل) اطراف این دو دریاچه است (شکل 7).

شکل 7: مقایسۀ ترکیبات اصلی ریزگردهای حوض سلطان و میقان با تهران (منبع: نگارندگان)

Figure 7: Comparison of the main compositions of Hoze Soltan and Mighan dusts with Tehran

اراضی بیابانی اطراف دشت قزوین در جنوب رشته‌کوه البرز و شمال رشته‌کوه رامند احاطه شده است. مساحت این دشت معادل ۸۶۹۳ کیلومتر مربع است. این محدوده به‌دلیل اینکه در مسیر بادهای غالب ورودی به شهر تهران قرار گرفته است، از‌لحاظ تأمین دانه‌های ریزگرد برای بادهای غربی و جنوب غربی ورودی به تهران نقش مهمی دارد. به همین جهت، حضور زمین‌های عاری از پوشش‌گیاهی نقش مهمی در ایجاد کانون ریزگرد داخلی برای شهر تهران دارد. مشاهده‌های مربوط به ترکیبات رسوبی ژئوشیمیایی نمونه‌های جمع‌آوری‌شده در تهران با استفاده از تله‌های رسوبگیر در‌مقایسه با ترکیبات نمونه‌های برداشت‌شده در منطقه‌های دشت قزوین حضور پررنگ کلر، پتاسیم و سیلیسیم را نشان می‌دهد (شکل 8).

شکل 8: مقایسۀ نتایج XRF نمونه‌های دشت قزوین و تله‌های رسوبگیر در شهر تهران (منبع: نگارندگان)

Figure 8: Comparison of XRF results of Qazvin plain samples and sediment traps in Tehran city

نتیجه‌گیری

سیستم جریان ریزگردها یک سیستم دینامیکی کیاتیک (Chaotic) است که نوسان‌ها و چرخه‌هایی با دوره‌های بی‌نهایت ایجاد می‌کند و به‌دلیل اینکه مرزهای آن غیرخطی است در دورۀ مطالعه‌شده امکان تکرار را ندارد. همچنین، نمی‌تواند بر مسیرهای قبلی آن منطبق باشد؛ بنابراین به شرایط اولیۀ خود بسیار حساس می‌شود؛ به‌طوری که اگر یک مقدار از شرایط اولیه تغییر بسیار‌کمی داشته باشد، مسیر جدید سیستم از مسیر قبلی جدا خواهد شد. نتایج پژوهش حاضر نشان داده است که منابع تغییرات مکانی طوفان‌های ریزگرد با پلایاها و تالاب‌ها و به‌طور کلی با حوضه‌های انتهایی مطابقت مکانی دارد. به بیانی دیگر، در فراوانی مسیر الگوهای ورود ریزگرد به شهر تهران تغییراتی را می‌توان مشاهده کرد. تغییرات فراوانی مسیر ریزگردها ازطریق ارتباط آن با منابع ورودی قابل تبیین نیست، بلکه بیشتر به نظر می‌رسد که سیستم حرکتی ریزگردها در‌صدد برقراری نظمی جدید و عمیق‌تر است که به‌دلیل تغییرات در مبدأ و مقصد نیست، بلکه ورود ریزگردها به این سیستم حرکتی در‌طول حرکت در داخل سیستم تغییراتی ایجاد کرده است؛ در‌نتیجه تغییراتی در شرایط اولیه در سیستم ریزگردهای ورودی به تهران ایجاد می‌شود. به‌عبارتی، منابع داخلی ریزگردها الگوی حرکت ریزگردها را تغییر می‌دهد. اگر‌چه ابعاد این منابع نسبت به ابعاد منشأ اولیه بسیار‌کوچک است، می‌تواند نقش بزرگی در تغییر مسیر حرکت ریزگردها ایجاد کند. در نتایج مطالعات آزمایشگاهی از نمونه‌های تله‌های رسوبگیر تهران و معادن شن‌وماسۀ شهریار، بند علیخان، دریاچۀ حوض سلطان و میقان و اراضی بیابانی اطراف دشت قزوین بر نقش آنها در ریزگردهای تهران تأکید شده است. همچنین، بررسی پهنه‌های اخیر در جریان هوای سطح‌های ارتفاعی حاکی از حضور هسته‌های مولد در ایام طوفانی است. شکل 9 نقش معادن شن‌و‌ماسۀ شهریار را در الگوی ریزگردهای تهران نشان می‌دهد. در این شکل موقعیت معادن شن‌و‌ماسۀ شهریار با اینکه وسعت بسیار‌کمی دارد، در مسیر جریان هوا در‌سطح‌های ارتفاعی خود را نشان می‌دهد. سوابق پژوهش در معادن شهریار نشان داده است که این معادن بر شدت ریز‌گردهای ورودی به تهران در بهار، تابستان و پاییز می‌افزاید (قهرودی و همکاران،1400).

مقایسۀ این پژوهش با نتایج رحیمی و همکاران در سال 1400 بیانگر دخالت منطقه‌های خشک داخلی در سیستم ریزگردهاست که نظم سیستم را متحول و نظمی جدید و عمیق‌تر برقرار می‌کند. به‌احتمال، پس‌خورند مثبت در سیستم دینامیکی حرکت ریزگردها سبب تغییر در الگوی حرکت آنها به سمت تهران شده است که قابلیت پیش‌بینی مسیر حرکت را با مشکل مواجه می‌کند. مقایسۀ نتایج پژوهش حاضر با پژوهش‌های فیلیپس (Phillips, 1992; 2011)، قهرودی و علی نوری (1393) و قهرودی و خدری (1392) نشان داده است که رخداد کیاس توانسته است سبب برقراری نظمی متفاوت و عمیق‌تر شود که خود سبب ناپایداری مکانی و زمانی و به‌طور کلی، رفتار متفاوت و پیش‌بینی‌ناپذیر سیستم ریزگردها می‌شود. تحلیل مقایسه‌ای نتایج پژوهش حاضر با یافته‌های صراطی و همکاران (1402) و رحیمی و همکاران (1400) بیانگر این نکته است که خشک‌شدن دریاچه‌ها و تالاب‌های داخلی کشور نقشی بسیار‌مهم‌تر از تشدید ریزگردهای ورودی به تهران را دارند. به این ترتیب که با احتمال نزدیک به یقین سبب تغییر حرکت مکانی ریزگردها می‌شوند و عامل اصلی ورود ریزگردها به شهر تهران هستند؛ بنابراین می‌توان نتیجه گرفت چنانچه مدیریت محیط زیست در ایران به احیای دریاچه‌ها و تالاب‌های داخلی منجر شود، مخاطرۀ ریزگردها در شهرهای داخلی ایران از‌بین خواهد رفت. در غیر این صورت، ادامۀ وضعیت اخیر دریاچه‌ها و تالاب‌های داخلی کشور را با رفتارهای جدید و پیش‌بینی‌ناپذیر ریزگردها مواجه خواهد کرد.

شکل 9: نقش معدن شن‌و‌ماسۀ شهریار بر الگوی ریزگردهای تهران (منبع: نگارندگان)