saadi biglari-gholdare
-
مقدمه و هدف
فعالیت های انسانی، تنوع آب و هوا و تنش های محیطی به شدت بر اکوسیستم های جنگلی در سطح جهان تاثیر گذاشته است. آتش سوزی جنگل ها یکی از مهم ترین عوامل تخریب اکوسیستم جهانی است. آتشسوزی در جنگل چه منشا انسانی و چه منشا طبیعی داشته باشد به عنوان بحران جدی در سالهای اخیر مطرح شده است. از این رو، ارزیابی خطر آتش سوزی نقش مهمی در مدیریت آتش سوزی در جنگل های ایفا می کند؛ زیرا دانستن مکان با بالاترین خطر برای به حداقل رساندن تهدیدات برای منابع، جان و اموال ضروری است. ادغام اطلاعات مکانی از منابع مختلف با استفاده از تحلیلهای آماری در محیط GIS ابزاری مناسبی جهت مدیریت و گسترش آتشسوزی جنگلها است، که یکی از مهمترین مخاطرات طبیعی در شمال ایران به شمار میرود. بنابراین، تهیه نقشه ارزیابی خطر آتش سوزی جهت برنامه ریزی و حفاظت از جنگلها ضروری است.
مواد و روش هاپژوهش حاضر از بعد ماهیت، کاربردی و از منظر شیوه تحقیق ترکیبی از روش های اسنادی، توصیفی و مبتنی بر مدل های کمی است. در مطالعه حاضر با ترکیب مدل های منطق فازی (Fuzzy) و سلسله مراتبی (AHP)، خطر آتش سوزی جنگلهای استان مازندران در 5 کلاس؛ به ترتیب خیلی زیاد، زیاد، متوسط، کم و خیلیکم به کمک 4 معیار اصلی و 9 زیر معیار؛ توپوگرافی (ارتفاع، شیب، جهت و رودخانه ها)، عوامل اقلیمی (بیشنه دما، بارش)، عوامل انسانی (مناطق مسکونی، شبکه راههای ارتباطی) و بیولوژیکی (پوشش گیاهی) مورد بررسی قرار گرفت. شاخص نرمال شده تفاوت پوشش گیاهی (NDVI) بر روی مجموعه تصاویر ماهواره سنتینل-2 در بازه زمانی 5 ساله (2017 تا 2022) در سامانه تحت وب GEE اعمال شد، به این طریق پوشش گیاهی خالص به دست آمد. نقشه های ارتفاع، شیب و جهت شیب منطقه مطالعاتی از مدل رقومی ارتفاعی (DEM) 12/5 متر از مجموعه داده سنجنده ALOS AVNIR-2 تهیه گردید. همچنین در نرم افزار ArcMAP با استفاده از ابزار Euclidean distance فاصله از رودخانه ها، مناطق مسکونی و شبکه راهها محاسبه گردید. موقعیت جغرافیایی ایستگاه های سینوپتیک هواشناسی از سازمان هواشناسی دریافت و اطلاعات آن به عنوان داده های ورودی هواشناسی مورد استفاده قرار گرفته است. در محیط ArcMap از ایستگاه های سینوپتیک نقشه میانگین بارش سالانه و بیشینه دما از طریق درون یابی برای بازه زمانی 2007 تا 2021 تهیه گردید. براساس این روش مدل سازی، از نظرات کارشناسان جهت اهمیت و اولویت نسبی معیارها و زیرمعیارها در خطر آتش سوزی جنگل های منطقه مورد مطالعه استفاده شد. سپس وزن فازی معیارها و زیرمعیارها بهدست آمد. براساس ضرایب وزنهای اعمال شده در طرح حاضر، وزن نهایی معیارها و زیر معیارها موثر در آتش سوزی جنگل از بیشترین وزن به کمترین بهترتیب مربوط به معیارهای توپوگرافی، بیولوژیکی، اقلیمی و انسانی است و در بین زیر معیارها بیشترین وزن و کمترین وزن بهترتیب مربوط به پوشش گیاهی و شیب است. نرخ سازگاری (CR) برای ماتریس های عوامل موثر برابر با 6/25٪ حاصل شده که مقدار آن کمتر از 10٪ بوده، در واقع نشاندهنده آن است که وزن زیر معیارها متناسب و قابل اعتماد میباشد. بیشترین وزنها مربوط به پوشش گیاهی و جهت شیب بوده و کمترین وزنها مربوط به فاصله از رودخانه و شیب است. در نهایت، نقشه ارزیابی خطر آتشسوزی با تلفیق نقشههای فازی زیرمعیارها در GIS تهیه گردید.
یافته هابه طور کلی، نتایج این مطالعه نشان داد که 72 درصد از منطقه مورد مطالعه دارای پتانسیل خطر آتش سوزی متوسط تا خیلی زیاد است. از مجموع مساحت حدود 2373189 هکتاری استان مازندران؛ 8/4 درصد از منطقه در آسیب پذیری خیلی کم؛ 18/3 درصد در آسیب پذیری کم؛ 23/66 درصد در آسیب پذیری متوسط؛ 25/62 در آسیب پذیری زیاد و بالغ بر 24 درصد در محدوده آسیب پذیری خیلی زیاد قرار دارد. بخشهای شرق و جنوب شرقی نسبت به سایر بخشهای منطقه مطالعاتی از پتانسیل آتش سوزی بالاتری برخوردار هستند. با مراجعه به لایه های فازی مذکور مشخص است در این بخشها ارتفاع، شیب و میزان بارش کم و علاوه بر آن تراکم مناطق مسکونی و شبکه راههای ارتباطی بالا بوده و همچنین میزان دما نیز بالا است. در واقع این چند عامل احتمال خطر آتش سوزی را در این بخشها بالا برده است. بیشترین پتانسیل آتش سوزی در پژوهش حاضر در ارتفاعات پایین مشاهده شده که می تواند به دلیل تمرکز بیشتر فعالیت های انسانی در ارتفاعات پایین باشد. همچنین بیشتر آتش سوزی ها در شیبهای کم در منطقه مورد مطالعه رخ داده است. لایه فاصله از آبراهه ها نیز در بروز آتش سوزی نقش دوگانه ای دارد. نتایج حاصل از مدل نشان می دهد که بین فاصله از جاده ها و پتانسیل آتش سوزی همبستگی معکوس وجود دارد. براساس نتایج مدل AHP فازی، احتمال آتش سوزی با کاهش بارش و افزایش دمای سالانه افزایش یافت. کاهش میزان بارش باعث کاهش رطوبت خاک و پوشش گیاهی شده، در نتیجه احتمال آتشسوزی افزایش مییابد. از طرفی افزایش دما باعث خشک شدن پوشش گیاهی و کاهش رطوبت گردیده، بنابراین احتمال آتش سوزی بالا میرود.
نتیجه گیریبنابراین، می توان نتیجه گرفت که تهیه نقشه ارزیابی خطر آتش سوزی می تواند به مدیران و برنامه ریزان در شناسایی مناطق با پتانسیل بالا و همچنین مدیریت بحران در مناطق آسیب پذیر کمک کند. نقشه ارزیابی خطر آتشسوزی به دست آمده می تواند بهعنوان یک سیستم پشتیبانی تصمیمساز برای پیشبینی آتش سوزیهای آینده در منطقه مورد مطالعه استفاده شود.
کلید واژگان: آتش سوزی, ارزیابی خطر, استان مازندران, تحلیل سلسله مراتبی, منطق فازیBackgroundHuman activities, climate variability, and environmental stress have strongly affected forest ecosystems worldwide. Forest fires are among the major factors of global ecosystem destruction. Fires in the forest, whether of human or natural origin, have been raised as a serious crisis in recent years. Hence, fire risk assessment plays an important role in forest fire management because knowing where the highest risk is essential to minimize threats to resources, lives, and property. Integration of spatial information from different sources using statistical analysis in the GIS environment is a suitable tool for managing and spreading forest fires, which is one of the main natural hazards in northern Iran. Therefore, it is necessary to prepare a fire risk assessment map for the planning and protection of forests.
MethodsThe current practical research concerning its nature is a combination of documentary, descriptive, and quantitative model-based methods regarding the research method. In this study, fuzzy and hierarchical (AHP) logic models were combined to investigate the risk of forest fire in Mazandaran province in five classes, very high, high, medium, low, and very low, respectively, using four main criteria and nine sub-criteria, namely topography (height, slope, direction, and rivers), climatic factors (peak temperature and precipitation), human factors (residential areas and the network of communication roads), and biological factors (vegetation). To obtain the net vegetation cover, the Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) was applied to the Sentinel-2 satellite image set in a 5-year period (2017-2022) in the GEE web system. The height, slope, and slope direction maps of the study area were prepared from the digital elevation model (DEM) of 12.5 m from the ALOS AVNIR-2 dataset. The distance from rivers, residential areas, and the road network was calculated using the Euclidean distance tool in ArcMAP software. The geographic location of meteorological synoptic stations was obtained from the Meteorological Organization, and its information was used as meteorological input data. In the ArcMap environment, a map of average annual precipitation and maximum temperature was prepared from synoptic stations through interpolation for the period from 2007 to 2021. Based on this modeling method, experts' opinions were used for the relative importance and priority of criteria and sub-criteria in the risk of forest fire in the study area to obtain the fuzzy weight of criteria and sub-criteria. Based on the weighting coefficients applied in the present plan, the final weights of the criteria and sub-criteria affecting forest fire from the highest to the lowest weights belong to the topographical, biological, climatic, and human criteria. Among the sub-criteria, the highest and lowest weights belong to vegetation and slope, respectively. The consistency rate (CR) for the matrices of the affecting factors is equal to 6.25%, which is less than 10%, actually indicating that the weight of the criteria is proportionate and reliable. The highest weights were obtained for the vegetation cover and the slope direction, and the lowest weights belonged to the distance from the river and the slope. Finally, the fire risk assessment map was prepared by combining the fuzzy maps of the sub-criteria in GIS.
ResultsOverall, medium to very high fire risk potential was found in 72% of the studied area. From a total area of about 2373189 hectares, very low (8.4%), low (18.3%), medium (23.66%), high (25.62), and very high (24%) vulnerability rates were identified in Mazandaran province. Higher fire potential was detected in the East and Southeast parts than in other parts of the study area. The aforementioned fuzzy layers clearly show that the height, slope, and amount of precipitation are low and the density of residential areas and the network of communication roads are high in these parts, with high temperatures. In fact, these factors have increased the risk of fire in these areas. In the present study, the highest fire potential was observed at low altitudes, which could have resulted from the concentration of human activities at low altitudes. Moreover, most fires occurred on low slopes in the studied area. The distance layer from waterways also plays a dual role in the occurrence of fire. The results of the model show an inverse correlation between the distance from roads and fire potential. Based on the results of the fuzzy AHP model, the probability of fire increased with the decrease in precipitation and the increase in annual temperature. A decrease in the amount of precipitation causes a decrease in soil moisture and vegetation, elevating the possibility of fire. On the other hand, the increase in temperature causes the drying of vegetation and reduces humidity, thereby increasing the possibility of fire.
ConclusionIt can be concluded that preparing a fire risk assessment map can help managers and planners in identifying areas with high potential and in crisis management in vulnerable areas. The obtained fire risk assessment map can be used as a decision-making support system to predict future fires in the study area.
Keywords: Fire, Fuzzy Logic, Hierarchical Analysis, Mazandaran Province, Risk Assessment
- در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو میشود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشتههای مختلف باشد.
- همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته میتوانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
- در صورتی که میخواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.