سنجش از دور و سیستم‌های اطلاعات جغرافیایی

کاربرد بحران‌های زیست محیطی؛ پیش‌بینی و ایمنی

در ادامه بخش‌هایی از کتاب سنجش از دور و سیستم‌های اطلاعات جغرافیایی را آورده‌ایم:

پیشگفتار

ماهواره‌های رصد زمین با استفاده از پیشرفت‌های علمی و فناوری‌های فضایی، اطلاعات مربوط به سیاره‌ی ما را جمع‌آوری می‌کنند. این اطلاعات، تصویری واقعی از ویژگی‌های زمین را با پردازش داده‌های ماهواره‌ای و استفاده از آنها برای تحقق وظیفه‌ای خاص و طبقه‌بندی بخش‌‌های مختلف زمین نشان می‌دهد؛ به عنوان مثال: از فناوریِ (سنجش از راه دور) می‌توان برای تشخیص تغییرات محیطی و همچنین ارتباط (ماهوارهای سنجش از راه دور) و پایش بلایای طبیعی، کمک گرفت. همچنین پیش‌بینی و کاهش پیامدهای آنها بر اساس دسترسی به موقع و دستیابی به اطلاعات ماهواره‌ای از دیگر مزایای این فناوری است.

این کتاب عمدتاً بر روی توصیف پیشرفت‌های فناوری فضایی و برنامه‌های کاربردی _برای مطالعات بلایای طبیعی_ متمرکز شده است.

همچنین برای محققان و متخصصانی که به مطالعه‌ی پدیده‌های طبیعی زمین به ویژه مطالعه بلایای طبیعی با رویکرد استفاده از فناوری فضایی، ایجاد توانایی در پیشگیری از بلایای طبیعی و مدیریت این فرایند علاقه دارند مفید خواهد بود.

انتظار می‌رود بر اساس مرور اجمالی دستاوردهای اخیر در مطالعات بلایای طبیعی، بینش و دانش ما در زمینه‌ی کاربرد علوم و فناوری فضایی افزایش یابد. در عین حال این کتاب منابع و اطلاعات مفیدی را برای دانشمندان و متخصصان علاقمند به تفسیر و طبقه‌بندی ویژگی‌های زمین فراهم می‌کند.

فصل اول

بلایای طبیعی

خطرات و بلایای طبیعی

بلایای طبیعی یکی از رویدادهای اصلی فرایندهای طبیعی زمین هستند. پیامدهای بلایای طبیعی  باعث تلفات جانی و مالی  و همچنین خسارات اقتصادی می‌شوند. هنگامی که ما در مورد میزان شدت بلایای طبیعی صحبت می‌کنیم، بستگی به میزان تاب‌آوری جمعیت آسیب دیده و توانایی بهبودی دارد. اگر جمعیت منطقه‌ی آسیب دیده از بلایای طبیعی آسیب پذیر نباشند، این رویداد هیچ پیامد مخربی را پشت سر نخواهد گذاشت. با این حال، زمین‌هایی وجود دارند که به اصطلاح، مناطق آسیب‌پذیر هستند و نسبت به انواع خاصی از بلایای طبیعی مانند زلزله، رانش زمین و فرسایش خاک، حساس هستند. بلایای طبیعی ممکن است حملات فاجعه‌باری در مناطق آسیب‌پذیر داشته باشد و بهبودی ممکن است به سالها زمان نیاز داشته باشد[1].

در ادامه فهرست خطرات طبیعی و بلایای احتمالی ارائه شده است:

• زمین لرزه؛
• فوران آتشفشانی؛
• سونامی؛
• رانش زمین؛
• فرونشست؛
• سیلاب؛
• خشکسالی؛
• طوفان شدید؛
• گردباد؛
• برخورد سیارک؛
• افزایش ساحلی و…

تمامی این فرایندها بخشی از تاریخ زمین از شکل‌گیری آن تا به امروز هستند. این فرایندها تنها به این دلیل خطرناک تلقی می‌شوند که بر انسان تأثیر منفی می‌گذارند. به عبارت دیگر، اگر انسانی بر روی زمین نبود اصطلاحی به نام “بلای طبیعی” وجود نداشت و می‌شد  آن را “رویداد طبیعی” نامید.

این خطر، مشخصه‌ رابطه‌ی بین انسان و فرآیندهای زمین شناسی است؛ خطر ناشی از بلایای طبیعی اجتناب ناپذیر است و نمی‌توان آن را بر طرف کرد، اما در برخی موارد می‌توان آن را تا حدی درک نمود که به ما این امکان را می‌دهد تا تأثیرات منفی آن را بر انسان کاهش دهیم. بررسی مخاطره، مستلزم ارزیابی فرآیند عملیات خطر و بررسی انرژی مورد نیاز برای فرآیند است. در نهایت می‌توان اندازه‌گیری‌های روش انتخابی درست را در نظر گرفت تا تاثیر مخاطره، کاهش پیدا کند. به طور کلی این روش “کاهش خطر” نامیده می‌شود [2-4].

همچنین ممکن است بلایای طبیعی تحت تأثیر انسان و نشت مواد نفتی و مواد سمی، آلودگی، خرابی‌های عظیم خودروها یا قطارها و سقوط هواپیما باشد. درعین حال، انفجارهای ناشی از عملکرد انسان می‌تواند نمونه‌ای در این زمینه باشد که از آنها به عنوان بلایای تکنولوژیکی تعبیر می‌شود. این بخش فاجعه‌ی  فناوری را در نظر نمی‌گیرد مگر اینکه آنها نتیجه‌ی ثانویه یک بلای طبیعی باشند.

در حقیقت، برخی از جنبه‌های کلی را می‌توان برای هر بلای طبیعی احتمالی منعکس کرد:

• محل احتمالی هر نوع خطر و دلایل وجودی خطر؛
• بررسی علمی فرایندهای عامل ایجاد فاجعه؛
• بررسی فراوانی خطرات برای تبدیل شدن به فاجعه؛
• ارزیابی روشها به منظور پیش‌بینی و کاهش هر نوع بلای طبیعی؛

بلایای طبیعی بخشی از حیات زمین را تشکیل می‌دهند. در واقع، آنها از نظر تبدیل زمین به یک سیاره‌ی قابل سکونت برای انسان مفید هستند؛ بطور مثال:

• در طول تاریخ زمین، آتشفشان مسئول تولید بیشتر آب موجود در سطح زمین و تولید جو بوده است؛
• زلزله یکی از فرآیندهای مسئول تشکیل رشته کوه‌ها است که آب را به سمت سرازیری هدایت می‌کند و رودها و دریاچه‌ها را تشکیل می‌دهد؛
• فرایندهای فرسایشی، از جمله سیل، رانش زمین و طوفان‌های باد، خاک را دوباره پر کرده و به پایداری زندگی کمک می‌کند.

چنین فرآیندهایی تنها زمانی خطرناک تلقی می‌شوند که بر انسان و فعالیت‌های آنها تأثیر منفی بگذارند.

طبقه‌بندی خطرات و بلایای طبیعی

خطرات ناشی از بلایای طبیعی را می‌توان به چند دسته مختلف تقسیم کرد:

خطرات زمین شناسی

• زلزله؛
• فوران‌های آتشفشانی؛
• سونامی؛
• رانش زمین؛
• سیلاب؛
• فرونشست؛
• برخورد با اجسام فضایی؛

خطرات جوی

خطرات طبیعی دیگری هستند که فرآیندهای آنها عمدتاً در اتمسفر صورت می‌گیرد و به آنها “خطرات جوی” گفته می‌شود که در این بخش مورد بررسی قرار می‌گیرند و شامل موارد زیر هستند:

• طوفان‌های گرمسیری؛
• گردباد؛
• خشکسالی؛
• رعد و برق شدید؛
• روشن شدن؛

سایر خطرات طبیعی

“سایر خطرات طبیعی”  منظور خطراتی هستند که در هیچ یک از دسته‌های ذکر شده قرار نمی‌گیرند. و شامل هیچ کدام از خطرات ذکر شده در پایین نبوده و تا حد زیادی در این بخش مورد توجه قرار نمی‌گیرد اما در برگیرنده‌ی موضوعات ذکر شده در ادامه خواهند بود.

• هجوم حشرات؛
• اپیدمی‌های بیماری؛
• آتش سوزی؛

خطرات طبیعی می‌تواند پیامدهای مخربی برای تعداد زیادی از مردم به همراه داشته باشد. همچنین  ممکن است بر اجسام فضایی بزرگ اثر بگذارد و یا باعث فوران آتشفشانی, اپیدمی‌ها و خشکسالی‌ها در سراسر جهان شود. چنین خطراتی را خطرات فاجعه‌بار می‌نامند. با این حال احتمال چنین خطراتی کمتر وجود دارد.

مخاطرات طبیعی زیر مجموعه‌ای از “خطرات شروع سریع” هستند که شامل: فوران آتشفشانی، زلزله، سیلاب‌های ناگهانی، زمین لغزش‌ها، طوفان‌های شدید، رعد و برق و آتش سوزی‌های وحشتناک هستند که با کمی هشدار تکامل یافته و سریع آغاز می‌شوند. “خطرات آهسته شروع” که شامل: خشکسالی، هجوم حشرات و بیماریهای همه‌گیر است و سال‌ها  طول می‌کشد که تکامل یابند [6 – 7].

خطرات انسانی

مخاطرات انسانی به نوع خطرات ناشی از تعامل انسان با محیط اشاره دارد. مخاطرات انسانی شامل خطرات تکنولوژیکی ناشی از قرار گرفتن در معرض مواد خطرناک؛ مانند: رادون، جیوه، الیاف آزبست، گرد غبار، زغال سنگ و… هستند. از دیگر خطرات می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

باران اسیدی، آلودگی جو یا آب‌های سطحی با مواد مضر، احتمال تخریب لایه ازن و گرمایش احتمالی کره زمین، توسط انسان.

آثار خطرات

فرایندهای خطرناک از همه نوع می‌توانند اثرات اولیه، ثانویه و سوم را داشته باشند.

• اثرات اولیه در نتیجه خود فرآیند ایجاد می‌شوند؛ به عنوان مثال: آسیب آب در هنگام جاری شدن سیل یا فرو ریختن ساختمان‌ها در هنگام زلزله، رانش زمین یا طوفان.
• اثرات ثانویه فقط به این دلیل رخ می‌دهد که یک اثر اولیه باعث ایجاد آنها شده باشد. به عنوان مثال می‌توان به این موارد اشاره کرد: آتش سوزی‌ها، اختلال در برق و آب رسانی در نتیجه زلزله، سیل و طوفان و جاری شدن سیلِ ناشی از رانش زمین در دریاچه یا رودخانه.
• اثرات ثالث، اثرات بلند مدتی هستند که در نتیجه یک رویداد اولیه ایجاد می‌شوند. این موارد شامل مواردی مانند از دست دادن زیستگاه ناشی از سیل، تغییرات دائمی در موقعیت کانال رودخانه، آسیب دیدن محصولات کشاورزی ناشی از فوران آتشفشان و غیره هستند.

آسیب پذیری در برابر خطرات و بلایا

آسیب پذیری به روشی اطلاق می‌شود که یک خطر یا فاجعه بر زندگی و دارایی انسان تأثیر بگذارد. آسیب پذیری در برابر یک خطر معین بستگی به موارد زیر دارد:

• نزدیکی به یک رویداد خطرناک احتمالی؛
• تراکم جمعیت در منطقه نزدیک به رویداد؛
• درک علمی از خطر؛
• آموزش عمومی و آگاهی از خطر؛
• وجود یا عدم وجود سیستم‌های هشدار دهنده اولیه و خطوط ارتباطی؛
• در دسترس بودن و آمادگی زیرساخت‌های اضطراری؛
• سبک‌های ساختمانی و کدهای ساختمان؛
• عوامل فرهنگی که بر واکنش مردم به هشدارها تأثیر می‌گذارد.

فقر یکی از دلایل اصلی آسیب پذیری هر کشوری در برابر خطرات طبیعی است، زیرا فقدان آموزش، ساختار ضعیف ساختمان، افزایش تراکم جمعیت و کمبود ارتباطات و زیرساخت‌ها به راحتی می‌تواند تحت تأثیر هر گونه بلایای طبیعی قرار گیرد. با توجه به این واقعیت، می‌توان گفت که کشورهای کمتر توسعه یافته بیشتر در برابر خطرات طبیعی آسیب پذیر هستند [8-11].

دخالت انسان در فرآیندهای طبیعی همچنین می‌تواند آسیب‌پذیری را با موارد زیر افزایش دهد:

• توسعه و سکونت در اراضی مستعد خطرات طبیعی؛ به عنوان مثال: ساخت و ساز بر روی دشت‌های سیلابی در معرض سیل، صخره‌های دریایی در معرض رانش زمین‌، خطوط ساحلی در معرض طوفان و سیل، یا دامنه‌های آتشفشانی در معرض فوران آتشفشان.
• افزایش شدت یا فراوانی یک بلای طبیعی؛ به عنوان مثال: چرای بی رویه یا جنگل زدایی منجر به فرسایش شدیدتر (سیل، رانش زمین)، استخراج معادنی که باعث فرونشست آبهای زیر زمینی می‌شوند، ساخت جاده‌ها در شیب‌های ناپایدار که منجر به رانش زمین می‌شوند یا حتی کمک به گرم شدن زمین، منجر به طوفان‌های شدیدتر می‌شود.

ثروت یکی دیگر از دلایل اصلی منجر به آسیب پذیری در برابر خطرات طبیعی است؛ به عنوان مثال: سکونتگاه‌هایی که در امتداد خطوط ساحلی یا در دامنه‌های آتشفشانی واقع شده‌اند و جوامعی که بیشترین سوخت‌های فسیلی را می‌سوزانند؛ به این معنی که به CO کمک می‌کنند در فضاپخش شوند و غیره…

ارزیابی خطرات و خطرات

ارزیابی خطر و ارزیابی ریسک دو  مفهوم متفاوت هستند [12].

ارزیابی خطر شامل تعیین موارد زیر است

• چه موقع و کجا فرآیندهای خطرناک در گذشته رخ داده است؛
• شدت اثرات فیزیکی فرآیندهای خطرناک گذشته (میزان)؛
• فراوانی وقوع فرایندهای خطرناک؛
• اثرات احتمالی یک فرآیند با اندازه معین اگر قرار باشد در حال حاضر رخ دهد؛
• در اختیار قرار دادن همه این اطلاعات به شکلی مفید برای برنامه ریزان و مقاماتِ عمومیِ مسئول تصمیم گیری در صورت وقوع بلایا.

ارزیابی ریسک

ارزیابی ریسک نه تنها شامل ارزیابی خطرات از دیدگاه علمی است، بلکه تأثیرات اجتماعی- اقتصادی یک رویداد خطرناک را نیز شامل می‌شود. ریسک عبارت است از احتمال اینکه رویداد x چه مقدار خسارت ایجاد می‌کند و تأثیر اقتصادی آن از نظر پولی بر رویداد به وجود آمده، چگونه است؟

ارزیابی ریسک شامل موارد زیر است:

• ارزیابی خطر؛
• موقعیت ساختمان‌ها، بزرگراهها و سایر زیرساختها در مناطق در معرض خطر؛
• قرار گرفتن در معرض اثرات فیزیکی یک موقعیت خطرناک؛
• آسیب پذیری جامعه هنگام قرار گرفتن در معرض اثرات فیزیکی رویداد؛

ارزیابی ریسک شاخه‎ای از مطالعات است که بر مقایسه و ارزیابی خطرات احتمالی، تعیین اولویت‌ها، سپس اندازه‌گیری‌های احتمالی برای کاهش و هدف قرار دادن نقاط جدید برای منابع و مطالعات بیشتر تمرکز دارد.

پیش بینی و هشدار

گاهی از طریق ارزیابی صحیحِ پیش بینی‌ها و رویدادهای خطرناک، می‌توان خطر و آسیب پذیری را کاهش داد [13، 14].

پیش بینی

پیش بینی شامل موارد زیر است:

• از طریق مشاهده علمی و ارزیابی احتمال وقوع یک رویداد در یک منطقه؛
• چنین مشاهده‌ای شامل نظارت و شناسایی رویدادهای پیش‌ساز است، یک تغییر فیزیکی کوچک غیرعادی که ممکن است منجر به یک رویداد مخرب‌تر شود؛ مثال‌ها:
• طوفان‌ها چندین مرحله توسعه را پشت سر می‌گذارند: افسردگی گرمسیری، طوفان گرمسیری، طوفان. هنگامی که یک فرورفتگی گرمسیری مشخص شد به هواشناسان اجازه می‌دهد تا در مدت زمان مشخص توسعه و مسیر نهایی طوفان را پیش بینی کنند.
• فوران‌های آتشفشانی معمولاً با افزایش ناگهانی تعداد زمین لرزه‌ها بلافاصله در زیر آتشفشان و تغییر در ترکیب شیمیایی گازهای ساطع شده از دریچه آتشفشانی پیش می‌آید. اگر این موارد به دقت تحت نظارت قرار گیرند، می‌توان فوران‌های آتشفشانی را با دقت بیشتری پیش بینی کرد.

پیش بینی

اصطلاح (پیش بینی) گاهی اوقات می‌تواند به جای (پیش بینی) به کار رود. یک مثال شناخته شده از پیش بینی می‌تواند پیش بینی آب و هوا یا پیش بینی سیل، طوفان و سایر پدیده‌های مربوط به آب و هوا باشد در این مثال، پیش بینی به پیش بینی‌های کوتاه مدت از نظر اندازه، مکان، تاریخ و زمان یک رویداد اشاره دارد. در مثال پیش بینی زلزله، اصطلاح “پیش بینی” به احتمال طولانی مدت اشاره دارد بدون اینکه زمان دقیق وقوع رویداد را مشخص کند.

هشدار زود هنگام

هشدار بر اساس یک پیش بینی یا  احتمال وقوع یک رویداد بسیار خطرناک است. اگر هشداری صادر می‌شود، باید به عنوان بیانیه‌ای در نظر گرفته شود که روال عادی زندگی باید برای مقابله با خطر ناشی از رویداد قریب الوقوع تغییر کند.

تأثیر هشدار به موارد زیر بستگی دارد:

• به موقع بودن هشدار؛
• ارتباطات مؤثر سیستم‌های اطلاع رسانی عمومی برای اطلاع عموم از خطر قریب الوقوع؛
• اعتبار منابعی که اعلام هشدار می‌کنند؛
• در صورت وجود اطلاعات یا منابع غیرقابل اعتماد، دیر اخطار دادن یا بدون هیچ‌گونه اطلاعاتی ممکن است نادیده گرفته شود یا زمان کافی برای پاسخگویی به هشدار وجود نداشته باشد که به نوبه خود می‌تواند منجر به فاجعه احتمالی شود.

فراوانی بلایای طبیعی

درک این نکته ضروری است که بلایای طبیعی ناشی از فرایندهای طبیعی است که بر انسان تأثیر منفی می‌گذارد.

اول – اندازه مهم است

به عنوان مثال می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• به طور معمول، انسان‌ها از انواع مختلف منابع آب برای مقاصد مستقیم و غیر مستقیم مانند: حمام، آشامیدن، آشپزی، کشاورزی، حمل و نقل، برق و غیره بهره‌مند می‌شوند. با این حال، اگر حجم آب در یک سطح به سطح سیل افزایش یابد، نتیجه منجر به فاجعه می‌شود.
• در حالی که زلزله‌های بزرگ باعث بروز بلایا می‌شوند، زلزله‌های کوچک حتی اگر فراوانی وقوع آنها بسیار زیاد باشد، آثار قابل چشم پوشی دارند.

دوم – مکان

در این مورد مثال زیر می‌تواند منعکس شود:

• یک آتشفشان در یک جزیره خالی از سکنه منجر به یک بلای طبیعی نمی‌شود.
• زلزله‌ای بزرگ در منطقه‌ای بدون جمعیت منجر به فاجعه نمی‌شود.
• طوفان در ساحلی که تعداد کمی از مردم در آن زندگی می‌کنند به زمین برسد، منجر به فاجعه نمی‌شود.

علت نگرانی از وقوع بلایا مناطقی هستند که انسانها در آنها زندگی می‌کنند؛ در حالی که احتمال برخورد با رویدادهای بزرگ زیاد است. تجزیه و تحلیل آماری نشان می‌دهد که احتمال وقوع رویدادهای بزرگ در مقایسه با رویدادهای کوچک بسیار کمتر است.

در مطالعات خطرات طبیعی، اغلب  به اندازه و بزرگی رویداد اشاره می‌شود؛ ارزیابی رابطه بین فراوانی و اندازه رویداد بسیار مهم است.

تجزیه و تحلیل آماری برخی از انواع رویدادها برای مکان‌های خاص به شما امکان می‌دهد دوره بازگشت یا فاصله عود را تعیین کنید.

آثار شهاب سنگ

مطالعات هواشناسی نشان می‌دهد که احتمال وقوع برخورد سیارک‌های بزرگ (1 کیلومتر یا بزرگتر) هر 10 میلیون سال یکبار است.

زلزله

براساس آمارهای واقعی زمین لرزه‌های بزرگ که بزرگی آنها از 8.5 ریشتر  بیشتر است به طور متوسط ​​هر 3 سال یکبار رخ می‌دهند و این بسامد در مقایسه با فراوانی وقوع زلزله‌های کوچکتر (چند صد بار در روز رخ می‌دهد) که قدرت آنها می‌تواند 2 باشد، بسیار پایین است.