فهرست نشریات علمی دسترسی آزاد ایران

سابقه و هدف: خلیج گرگان، به‌عنوان یکی از اکوسیستم‌های آبی مهم و منحصر به فرد شمال ایران، در سال‌های اخیر با چالش‌های زیست‌محیطی جدی مواجه شده است. این چالش‌ها ناشی از عوامل متعددی از جمله تغییرات اقلیمی، کاهش تراز آب دریای خزر، افزایش فعالیت‌های انسانی و تغییرات مورفولوژیکی منطقه هستند. شناسایی دقیق‌تر عواملی که به تخریب این اکوسیستم منجر می‌شوند، برای مدیریت پایدار منابع آبی و حفاظت از محیط‌زیست این منطقه ضروری است. این پژوهش با هدف تحلیل تغییرات مساحت آبی و کیفیت آب خلیج گرگان در بازه زمانی 2000 تا 2023 و شناسایی عوامل مؤثر بر این تغییرات انجام شده است.مواد و روش‌ها: این پژوهش به تحلیل تغییرات مساحت آبی و کیفیت آب خلیج گرگان در بازه زمانی 2000 تا 2023 با استفاده از داده‌های ماهواره‌ای لندست، مودیس، سنتینل و جیسون پرداخته است. شاخص‌هایی نظیر دمای آب، کدورت و CDOM (مواد آلی رنگ‌دار محلول) به‌منظور ارزیابی کیفیت آب در این منطقه مورد بررسی قرار گرفت. همچنین، نقشه پهنه آبی خلیج با استفاده از شاخص‌های MNDWI (شاخص تفاضلی نرمال‌شده آب اصلاح‌شده) و NDWI (شاخص تفاضلی نرمال‌شده آب) ترسیم شد. برای تحلیل ارتباط بین پارامترهای هواشناسی و ماهواره‌ای با مساحت آب خلیج، از ضریب همبستگی پیرسون (r) استفاده شد تا ارتباطات خطی میان این متغیرها شناسایی شود. به‌منظور تحلیل اهمیت ویژگی‌ها و بررسی نحوه تأثیر آن‌ها بر مساحت خلیج، نمودار شاپلی به‌کار گرفته شدند تا الگوهای پیچیده تأثیرات را شفاف‌سازی کنند. همچنین، برای ارزیابی ارتباط خطی بین متغیرهای ورودی و مساحت خلیج، مدل رگرسیون خطی به‌کار گرفته شد. در نهایت، برای تحلیل تأثیر ویژگی‌هایی همچون تراز آب دریای خزر، مساحت دریای خزر، بارش، دما و دبی ورودی به خلیج بر مساحت خلیج، از مدل جنگل تصادفی بهره گرفته شد. یافته‌ها: نتایج این پژوهش نشان داد که طی سال‌های 2015 تا 2023، دمای حداقل آب خلیج گرگان به‌طور متوسط 2.3 درجه سانتی‌گراد افزایش یافته است که این افزایش عمدتاً در نواحی جنوبی و غربی خلیج مشاهده شده است. افزون بر این، افزایش مداوم کدورت آب در سال‌های اخیر، به‌ویژه در سال‌های 2020، 2022 و 2023، در مناطق غربی و جنوبی خلیج به بالاترین میزان خود رسیده است، و در سطح ناسالم قرار دارد. شاخص CODM خلیج گرگان سال‌های 2020، 2022 و 2023 در وضعیت مناسبی قرار داشته و هیچ آلودگی معناداری مشاهده نشده است. در سال 2015 وضعیت کیفیت آب نسبت به دوره‌های اخیر بالاتر بوده، اما همچنان در کلاس ناسالم قرار نگرفته است، و فقط بخش‌های کوچکی از مناطق غربی خلیج گرگان در آستانه شرایط ناسالم قرار داشته است. شاخص‌های MNDW و NDWI نشان می‌دهند که بیش از 50% از مساحت اولیه خلیج گرگان طی این سال‌ها از دست رفته است. در این تحلیل کاهش مساحت خلیج به‌ویژه در سال‌های 2020، 2022 و 2023 مشهود بوده و در این سال‌ها بخش‌های وسیعی از نواحی غرب، جنوب و شمال خلیج به‌طور کامل خشک شده‌است. بررسی نقش پارامترهای دما، بارش، دبی، مساحت دریای خزر و تراز دریای خزر با کاهش مساحت آبی خلیج گرگان نشان داد که کاهش تراز آبی دریای خزر به‌عنوان مهم‌ترین عامل در خشک شدن خلیج گرگان شناخته شده است. ضریب همبستگی پیرسون بین مساحت خلیج و تراز آب دریای خزر بیشتر از 0.90- و ضریب تعیین برابر با ۰.۸۲ محاسبه گردید که بیانگر رابطه قوی و معکوس بین این دو متغیر است، ارتباط سایر پارامترها شامل، مساحت آبی دریای خزر، دبی ورودی، بارش و دما با مساحت خلیج گرگان به ترتیب با ضرایب تعیین ۰.۴۳، ۰.۴۰، ۰.۱۹ و ۰.۱۱ بود که نشان می‌دهد دما کمترین تأثیر را بر کاهش مساحت سطح خلیج گرگان دارد. علاوه بر این ضریب شاپلی نیز نشان داد که تراز آب دریای خزر دارای بیشترین پراکندگی در سراسر محور افقی است که نشان دهنده نقش تراز آب بر مساحت سطح آب خلیج گرگان می‌باشد، سایر پارامترهای مورد بررسی، مانند دبی، مساحت آبی دریای خزر، دما و بارش نیز نقش قابل توجهی در این فرآیند داشته‌است. تحلیل رگرسیونی برای بررسی نقش پارامترهای مورد بررسی بر کاهش مساحت سطح آب خلیج گرگان بر اساس Coefficient Value نشان داد که تراز آب دریای خزر با ضریب 0.54، نسبت به سایر متغییرها نقش بیشتری در خشک شدن خلیج گرگان دارد. در واقع، تراز آب دریای خزر بیش از 50 درصد بیشتر از سایر ویژگی‌ها بر فرآیند خشک شدن خلیج گرگان تأثیرگذار بوده است. ضریب تأثیرگذاری (Feature Importance) در روش جنگل تصادفی نشان داد که تراز آب دریای خزر با ضریب 0.78، مساحت دریای خزر با ضریب 0.14 و دبی، دما و بارش با کمتر از 0.1 به ترتیب بیشترین تاثیر را بر خشک شدن خلیج گرگان بوده است. علاوه بر این بررسی تراز دریای خزر و مساحت سطح آب خلیج گرگان از سال 2000 تا 2023 نشان داد، کاهش مساحت آبی خلیج از 400 کیلومتر مربع در سال 2000 به 260 کیلومتر مربع در سال 2023 رسیده‌است. ارتباط تنگاتنگی با کاهش تراز آب دریای خزر، که بیش از 2 متر در طی 23 سال اخیر کاهش یافته است، دارد. این تغییرات مستقیماً با مورفولوژی منطقه‌ای خلیج گرگان نیز در ارتباط می‌باشد، به‌ویژه کاهش عمق و تغییرات در شکل ساحلی این منطقه باعث تشدید فرآیند خشک شدن و کاهش مساحت آبی شده است.نتیجه گیری: نتایج این پژوهش نشان داد که خلیج گرگان در بازه زمانی 2000 تا 2023 با چالش‌های جدی ناشی از کاهش سطح آب و کیفیت آب مواجه شده است. تحلیل‌های همبستگی و مدل‌های رگرسیونی نشان دادند که تراز آب دریای خزر به‌عنوان عامل اصلی در این تغییرات نقش دارد، به‌طوری‌که کاهش تراز آب با کاهش مساحت آبی خلیج ارتباط مستقیم و معنی‌داری دارد. یافته‌های این پژوهش نشان‌دهنده لزوم مدیریت پایدار منابع آبی و حفاظت از خلیج گرگان به‌عنوان یک اکوسیستم حساس در مواجهه با کاهش سطح آب و تغییرات کیفیت آب است.