رویکرد شبکه‌های بیزی در مدل‌سازی شدت فرسایش بادی در استان گلستان

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد گروه مدیریت مناطق بیابانی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران

2 دانشیار گروه مدیریت مناطق بیابانی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران

3 استاد گروه آبخیزداری، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران

4 پژوهشگر پسادکتری گروه مدیریت مناطق بیابانی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران

چکیده

این پژوهش با هدف مدل‌سازی و پهنه‌بندی شدت فرسایش بادی در استان گلستان انجام شده است. بدین منظور، نخست متغیرهای تأثیر‌گذار بر شدت فرسایش بادی در منطقۀ مورد مطالعه بر اساس مرور منابع و نظر کارشناسان، شناسایی و انتخاب شد. در مرحلۀ بعد با استفاده از نمودار تأثیر، روابط علّی و معلولی بین این متغیرها مشخص­شد. پس از تشکیل جدول‌های احتمالات شرطی برای متغیرهای مدل، نمودار تأثیر با استفاده از نرم‌افزار«Netica»  به یک مدل بیزی اولیه تبدیل­ شد. شدت فرسایش بادی بر اساس مدل طراحی‌شده به‌صورت تصادفی در 100 نقطه در سطح استان گلستان شبیه‌سازی شد. همچنین جهت صحت‌سنجی نتایج مدل بیزی از مدل تجربی «اریفر» و شواهد میدانی استفاده شد. براساس حساسیت‌سنجی مدل بیزی، فرسایش بادی در منطقه بیشتر تحت‌تأثیر، فرسایش‌پذیری، فرسایندگی و پوشش سطح زمین است. نتایج مدل بیزی نشان­داد آسیب‌پذیرترین نقاط از نظر خطر فرسایش بادی نواحی شمالی (شمال شهرستان گنبد)، شمال شرقی (شهرستان مراوه‌تپه) و شمال غرب (شهرستان های آق‌قلا و گمیشان) محسوب می‌شوند. براین‌اساس، احتمال خطر فرسایش بادی در 607176 هکتار از منطقه در کلاس 0 تا 25 درصد، 499910 هکتار در کلاس 25 تا 50 درصد، 437195 هکتار در کلاس 50 تا 75 درصد و 486367 هکتار در کلاس 75 تا 100 درصد قرارگرفت. همچنین نتایج نشان‌دهندة ضریب تبیین مناسب (R2 =0.7) بین احتمالات طبقه "زیاد" خروجی مدل شبکه باور بیزی و امتیاز مدل «IRIFR» بود که نشان از دقت قابل‌قبول مدل در پیش‌بینی‌ سطوح تحت‌تأثیر فرسایش بادی است. بر‌اساس نتایج به‌دست‌آمده از مدل بیزی و نقشة احتمالاتی ارائه­شده در این پژوهش می‌توان به بررسی و اولویت‌بندی کانون‌های بحرانی فرسایش بادی در استان گلستان پرداخت که برای برنامه‌ریزی و مدیریت از اهمیت زیادی برخوردار است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

A Bayesian Network Approach for Modeling Wind Erosion Intensity in Golestan Province

نویسندگان [English]

  • Haniyeh Babouei 1
  • Ali Mohammadian Behbahani 2
  • Mohsen Hosseinalizadeh 2
  • Amir Sadoddin 3
  • Hossein Boali 4
1 M.Sc of Arid Zone Management, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources
2 Associate Professor of Arid Zone Management, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources
3 Professor of Watershed Management, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources
4 Postdoc of Arid Zone Management, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources
چکیده [English]

 
This research aims to model and map the intensity of wind erosion in Golestan Province. The influential variables affecting the intensity of wind erosion in the study area were identified and selected based on a review of literature and expert opinions. Subsequently, causal relationships between these variables were established using an influence diagram. After forming conditional probability tables for the model variables, the influence diagram was converted into a preliminary Bayesian model using Netica software. The results indicated that the most vulnerable areas regarding wind erosion risk are located in the northern regions (north of Gonbad County), northeastern areas (Maraveh Tappeh County), and northwestern areas (Aq Qala and Gomishan Counties). Consequently, the probability of wind erosion risk is classified as follows: 607,176 hectares in the 0 to 25 percent risk class, 499,910 hectares in the 25 to 50 percent risk class, 437,195 hectares in the 50 to 75 percent risk class, and 486,367 hectares in the 75 to 100 percent risk class. Furthermore, the results indicated a suitable coefficient of determination (R² = 0.7) between the "high" probability class output from the Bayesian belief network model and the IRIFR model score, demonstrating a satisfactory accuracy level for predicting areas affected by wind erosion. Based on the findings from the Bayesian model and the probabilistic map presented in this research, it is possible to examine and prioritize critical wind erosion hotspots in Golestan Province, which is crucial for effective planning and management.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Bayesian belief network
  • Wind erosion
  • IRIFR model
  • Golestan

مراجع

 
آرامی، سیدعبدالحسین؛ مجید اونق؛ علی محمدیان‌بهبهانی؛ مهری اکبری؛ علیرضا زراسوندی (1397). تحلیل آماری الگوی فضایی-زمانی طوفان گردوغبار در غرب و جنوب غرب ایران، مجله پژوهش‌های حفاظت آب و خاک. دوره 25. شماره 1. صفحات 83-61.
10.22069/jwsc.2018.14107.2883
اکبری، مرتضی؛ مجید اونق؛ حمیدرضا عسگری؛ امیر سعدالدین؛ حسن خسروی (1395). ارزیابی ریسک فرسایش خاک براساس مدل کورین (مطالعۀ موردی: منطقۀ نیمه‌بیابانی غرب استان گلستان)، مجله علمی پژوهشی مهندسی اکوسیستم بیابان. سال پنجم. شماره 12. صفحات 78-63. 
https://deej.kashanu.ac.ir/article_112583.html
اختصاصی، محمدرضا؛ حسن احمدی (1376). بررسی کمی و کیفی فرسایش بادی و برآورد میزان رسوب، مطالعه موردی: دشت یزد-اردکان، مجله منابع طبیعی ایران. جلد 50. شماره 2.
بوعلی، عبدالحسین؛ حمیدرضا عسگری؛ علی محمدیان‌بهبهانی؛ عبدالرسول سلمان ماهینی؛ بابک نعیمی(1403). پایش و بررسی محدوده‌های هشدار فرسایش بادی در شمال غرب استان گلستان (مطالعة موردی: شهرستان‌های آق‌قلا و گمیشان)، مدل‌سازی و مدیریت آب و خاک. دوره 4. شماره 2. صفحات 356-343.
DOI: 10.22098/mmws.2023.13540.1348
بوعلی، عبدالحسین؛ علی محمدیان‌بهبهانی ( 1399). بررسی کارایی شبکه‌های باور بیزی در ارزیابی شدت فرسایش بادی (مطالعۀ موردی: استان اصفهان)، مجله علمی پژوهشی مهندسی اکوسیستم بیابان. سال نهم. شماره 26. صفحات 73-86.
10.22052/deej.2020.9.26.35
بوعلی، عبدالحسین؛ حسین بشری؛ رضا جعفری؛ محسن سلیمانی (1396). پتانسیل‌‌یابی شبکه‌‌های باور بیزین درجهت ارزیابی تأثیر معیار کیفیت خاک در بیابان‌‌زایی منطقۀ دشت سگزی اصفهان، نشریۀ علوم آب و خاک (علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی). سال بیست‌ و یک. شمارۀ 2. صفحات 28-15.
10.18869/acadpub.jstnar.21.2.15
بوعلی، عبدالحسین؛ رضا جعفری؛ حسین بشری (1396). برآورد و ارزیابی فرسایش بادی با بکارگیری شبکه باور بیزی در دشت سگزی اصفهان، مجله علمی پژوهشی مهندسی اکوسیستم بیابان. سال ششم. شماره چهاردهم. صفحات ۵۴- ۴۸.
DOI: 10.22052/deej.2020.9.26.35
ثابتی، شقایق (1387). بررسی مکانیسم فرسایش بادی و اثر آن بر خطر بیابانزایی در دشت های شمال آققلا (استان گلستان). پایان‌نامه کارشناسی ارشد رشته مدیریت مناطق بیابانی. دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان - دانشکده مرتع و آبخیزداری و شیلات و محیط زیست.
خان‌سالاری، سکینه؛ عثمان مجیدی داشلی‌برون؛ مریم نیکزادفر؛ عبدالجبار ملاعرازی (1401). تغییرات زمانی و مکانی گردوخاک در استان گلستان با استفاده از عمق نوری هواویزها و تأثیرپذیری این استان از بیابان‌های ترکمنستان، فیزیک زمین و فضا. دوره 49. شماره 2. صفحات540-517.
doi: 10.22059/jesphys.2023.349946.1007462
رضوی­زاده، سمانه؛ حمیدرضا عباسی؛ فاطمه درگاهیان (1400). بررسی پدیده گرد و غبار در استان گلستان، با تاکید بر شاخص عمق اپتیکی و سمت و سرعت باد، مجله علوم و مهندسی آبخیزداری ایران. جلد 15. شماره 53. صفحات 67-58.
 http://jwmsei.ir/article-1-993-fa.html
ریگی، محمدرضا؛ محسن فراهی؛ صابر کلکلی (1398). ارزیابی شدت فرسایش بادی و پتانسیل رسوب‌دهی آن با استفاده از مدل اریفر (IRIFR1) در منطقه روتک ومک سوخته سراوان،  فصلنامه جغرافیا (برنامه‌ریزی منطقه‌ای). دوره9. شماره 37. صفحات 464-449.
https://ensani.ir/fa/article/481510
زارع‌زاده، علی­رضا؛ احمد پهلوانروی؛ مرتضی دهقانی؛ عباس خاک‌سفیدی (1401). بررسی پتانسیل فرسایش بادی منطقه چاهداشی شهرستان نهبندان استان خراسان ‌جنوبی با استفاده از مدل IRIFR. 2.، مدیریت جامع حوزه‌های آبخیز. سال 2. شماره 1. صفحات 31-15. 
10.22034/iwm.2022.549516.1021
عرب‌عامری، فائزه؛ علی محمدیان‌بهبهانی؛ مجید اونق؛ سیدحسین آرامی (1403). تحلیل آماری تغییرات زمانی- مکانی رخدادهای گردوغبار در استان گلستان، مهندسی اکوسیستم بیابان. دوره 12. شماره40. صفحات 72-59.
10.22052/deej.2024.254036.1037
کوچمی‌ساردو، ایرج؛ علی‌اصغر بسالت­پور؛ حسین بشری؛ حسین شیرانی؛ عیسی اسفندیار پور بروجنی ( 1396). ارزیابی مدل IRIFR برای شبیه‌سازی هدررفت خاک در رخساره‌های گوناگون فرسایش بادی به کمک داده­های دستگاه سنجش فرسایش بادی، دوفصلنامه علمی پژوهشی خشک بوم. دوره 7. شماره 1. صفحات 25-13.
https://www.magiran.com/p1764242
محمدیان‌بهبهانی، علی؛ عبدالحسین بوعلی (1398). پتانسیل‌سنجی شبکه باور بیزی در برآورد و ارزیابی میزان فرسایش بادی در دشت دهلران ایلام، جغرافیا و مخاطرات محیطی. شماره 32. صفحات 86-67.
10.22067/geo.v8i4.79097
هنردوست، فرهاد؛ محمد واحدبردی‌شیخ؛ نادر بیرودیان؛ محمدحسین ادهمی‌مجرد (1389). ارزیابی و برنامه‌ریزی عملیات کنترل فرسایش خاک با مدل اسکولوگرام، پنجمین همایش ملی علوم و مهندسی آبخیزداری. کرج.
https://civilica.com/doc/87164
Aalders, I., Hough, R.L., Tower, W. (2011). Risk of erosion in peat soils- an investigation using Bayesian belief networks. Soil Use and Management, 27, 538-549.
https://doi.org/10.1111/j.1475-2743.2011.00359.x
Bashari, H., Boali, A., & Soltani, S. (2023). Accommodating uncertainty in soil erosion risk assessment: Integration of Bayesian belief networks and MPSIAC model. Natural Hazards Research.‏
https://doi.org/10.1016/j.nhres.2023.09.009. 4-5.
Boali, A., Bashari, H., Jafari, Reza. (2019). Evaluating the potential of Bayesian networks for desertification assessment in arid areas of Iran. Land Degradation & Development. 30 (4), 371-390.
https://doi.org/10.1002/ldr.3224.
Douglas, S. J. (2009). Habitat suitability modelling in the New Forest National Park. PhD Thesis (PhD), Bournemouth University, UK.
Du, H., Xue, X., Wang, T., Deng, X. (2015). Assessment of wind-erosion risk in the watershed of the Ningxia-Inner Mongolia Reach of the Yellow River, northern China. Aeolian Res. 17, 193-204.
 https://doi.org/10.1016/j.aeolia.2015.04.003.
Imani, S., Soltani-Jigheh, H., Kafil, H.S., Zinatloo-Ajabshir, S. and Fahmi, A. (2025). Environmental sustainability in combating wind erosion: Chemical stabilization of sand dunes using acidic mulching. Results in Engineering, 25,103758.
 https://doi.org/10.1016/j.rineng.2024.103758
Jafari, R., & Bakhshandehmehr, L. (2016). Quantitative mapping and assessment of environmentally sensitive areas to desertification in central Iran. Land Degradation & Development, 27(2), 108-119.
 10.1002/ldr.2227
Kamali, N., Siroosi, H., Sadeghipour, A.( 2020). Impacts of wind erosion and seasonal changes on soil carbon dioxide emission in southwestern Iran. J. Arid. Land 12 (4), 690-700.
 https://doi.org/10.1007/s40333-020-0018-5.
Kapp, P., Pullen, A., Abell, J.T. and Zhang, L. (2025). Wind erosion in northern China: Insights from the western Qaidam fold belt, Loess Plateau, and Hami Basin. Earth-Science Reviews,105037.
https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2024.105037
Landuyt, D., Broekx, S., D'hondt, R., Engelen, G., Aertsens, J., & Goethals, P. L. (2013). A review of Bayesian belief networks in ecosystem service modelling., Environmental Modelling & Software , Vol 46, 1-11.
10.1016/j.envsoft.2013.03.011
Newton, A. C. (2007). Forest ecology and conservation: a handbook of techniques. Oxford University Press, Oxford .
https://doi.org/10.1093/acprof:oso/9780198567448.001.0001
Smith, C. S. Howes, A. L. Price, B. & McAlpine, C. A. (2007). Using a Bayesian belief network to predict suitable habitat of an endangered mammal-The Julia Creek dunnart Sminthopsis douglasi. Biological Conservation, 139(3- 4): 333-347.   
https://doi.org/10.1016/j.biocon.2007.06.025
 
 
 

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 26 دی 1403
  • تاریخ بازنگری: 22 اسفند 1403
  • تاریخ پذیرش: 25 اسفند 1403

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار