بخشی از مقاله
چکیده :
با توجه به قرارگیری کشور ایران بر روی کمربند فعال لرزه ای و رخداد زلزله های بالای 7Mb، مطالعه در زمینه این وقایع بسیار ضروری و مهم می باشد. در این مقاله با استفاده از فناوری های زمانی؛ مکانی بطریق سنجش از دور و GIS به شناسایی آنومالی های حرارتیقبل از وقوع زمین لرزه پرداخته شده است. در این رابطه با اعمال الگوریتم SWA بروی تصاویر Lansat 8، استفاده از باندهای مادون قرمز حرارتی و شاخص NDVI محاسبه دمای سطحی زمین LST بر مبنای توان تشعشعی صورت گرفته است.
نقشه دمای سطحی زمین برای سه زمان قبل و بعد از وقوع سیستم لرزه ای اواخر مرداد؛ اوایل شهریور سال 93 واقع در بخش جنوب شرقی استان ایلام نشانگر تغییرات و الگوهای حرارتی معنا دار بوده بطوریکه با نزدیک شدن به وقایع لرزه ای در بخش جنوب غربی تصویر که دربر دارنده مراکز سطحی زمین لرزه ها است، دو روز قبل از وقوع زمین لرزه دمای سطحی آن افزایش یافته و سپس کاهش می یابد. در حالی که سایر بخش های واقع در تصویر چنین رفتاری را نشان نمی دهند. نقشه های درون یابی دمایی 11 روزه ایستگاه های هواشناسی تغییراتی مشابه تصاویرLST داشته و تقریبا برهم منطبق می باشند. بنابراین می توان چنین تغییراتی را آنومالی و پیش نشانگر قبل از وقوع زلزله تلقی نمود.
-1 مقدمه
در سنجش از دور حرارتی با اندازه گیری تشعشع تابش شده از سطح پدیده ها میتوان اطلاعاتی در جهت شناسایی پدیدههای سطحی بدست آورد. در این زمینه مطلاعاتی در علوم و کاربریهای مختلف از جمله شناسایی واحد های سنگ شناسی، مطالعات خاک، آبشناسی، خطوط ساحلی، هواشناسی و ... صورت گرفته است
بررسی و شناخت آنومالیهای حرارتی قبل از وقوع زمین لرزههای مهم با استفاده از تکنیکهای سنجش از دور و برآورد دمای سطحی چندین روز قبل از وقوع زمین لرزه صورت گرفته که به نسبت موفقیت آمیز بوده اند. آنومالیهای حرارتی قبل از وقوع زمین لرزه با استفاده از دادههایNOAA/AVHRRو MODISبطور گسترده مورد مطالعه قرار گرفته اند ودر این زمینه تحقیقاتی در چین، ژاپن، هند و ایران صورت گرفته است.
-2 منطقه مورد مطالعه
نوار کوهزایی زاگرس حاصل باز و بسته شدن اقیانوس نئوتتیس بخشی از رشته کوه آلپ هیمالیا می باشد، با طولی حدود 2000km و روند NW- SE از شرق آناتولی ترکیه تا خط عمان در جنوب ایران گسترش دارد.[1] این رشته کوه با داشتن آمار لرزه ای بالا و رخداد زمین لرزه های 7 Ms از مهمترین مناطق لرزه خیز آسیا محسوب می شود
عامل ژئودینامیکی زلزلههای زاگرس نتیجه کوتاه شدگی حاصل از همگرایی سالیانه 35-25mmصفحه اوراسیا-عربستان با روند N-S می باشد.[8]زمین لرزههای زاگرس غالبا بدون گسیختگی سطحی بوده، در عمق کمتر از 25 km و در زیر پوشش رسوبی رخ می دهند. فوکال مکانیزم زلزله های زاگرس در ارتباط با گسلش معکوس روندی موازی با محور چین های محلی[8]و یا در ارتباط با گسل های اصلی مخفی در نظر گرفته می شوند.[2] گسل های معکوس با شیبی 60 - 30 مشابه گسل های نرمال اند، بنابراین گسل های نرمال قدیمی بصورت گسل های معکوس فعلی مجددا فعال شده اند.
منطقه مورد مطالعه از نظر تقسیمات زین شناسی در بخش شمالی واحد پوشش ملاسی زاگرس [7] و از نظر جایگاه استانی در جنوب استان ایلام در مجاورت استان های خوزستان و لرستان قرار دارد. استان ایلام %4 آمار لرزه ای کشور را به خود اختصاص داده، اکثر زمین لرزه های این استان در بخش جنوبی این رخ داده اند. سال 93 شهر مورموری از توابع شهرستان آبدانان واقع در بخش جنوبی این استان کانون زلزله های متعدد بوده است - شکل . - 1 در این مطالعه به بررسی و شناخت آنومالی های حرارتی قبل از وقوع زمین لرزه های - بالای - 3.5 آخر مرداد- اوایل شهرماه سال 93 محدوده موروری پرداخته شده است.
سیستم لرزه ای مورد مطالعه 26 مردادماه با دو زمین لرزه آغاز شده و روز 27 نرخ لرزه ای بسیار بالا رفته بطوریکه منطقه تحت بیش از 60 زمین لرزه بالای 3.5 Mb قرار گرفته استکه حداکثر بزرگی آنها 5.8 Mb است. دوره لرزشی با چندین زمین لرزه با بزگی حداکثر 5.5Mb در روز 2 شهریورماه خاتمه یافته است.
شکل:1سمت راست نقشه ساختاری و سایزموتکتونیکی ایران. سمت چپ نقشه استان ایلام.
-3 مواد و روش ها
قبل از وقوع زمین لرزه به دلیل افزایش استرس در لایه های زیرسطحی، ایجاد گیسختگی از یک سو و ایجاد نیروی اصطکاکی در اثر حرکت در سطوح ضعف مانند گسل ها باعث بالا رفتن دما در محدوده کانونی زمین لرزه می شود. انرژی حرارتی ایجاد شده می تواند به اطراف منتشر شود و باتوجه به مقدار انرژی آزاد شده، عمق و ویژگی های فیزیکی- تکتونیکی منطقه ای را تحت تاثیر قرار دهد. بنابراین میتوان با بکارگیری فناوری های نوین تغییرات دمایی را تفسیر نمود و تمامی مناطق بویژه مناطق لرزه خیز را بدین طریق پایش نمود.
آنومالی های حرارتی غالبا بین14- 7روز قبل از وقوع در ابعاد هزار تا چند هزار کیلومتر قابل مشاهده می باشند. این حرارتی ها بصورت افزایشدما تا چندیندرجه [3] ظاهر می شودو چند روز بعد از زلزله ناپدید می شود.چنانچه یک منطقه با درجه حرارت بالا درون منطقه ای با دمای پایین قرار بگیرد، منطقه درجه حرارت بالا بیش از 6 ساعت دمای آن بالا باقی بماند و شیب حرارتی دو منطقه تدریجی نباشد می توان آن را آنومالی حرارتی قبل از وقوع زلزله دانست.
در این مقاله با محاسبه دمای سطحی زمین - LST - قبل و بعد از وقوع زمین لرزه و تفسیر تغییرات حرارتی به شناسایی آنومالی های حرارتی منطقه با استفاده از تصاویر سنجندهلندست 8 پرداخته شده است. برای بررسی تغییرات نیاز به چند تصویر متناسب با زمان وقوع حوادث می باشد. با توجه به دوره بازدید 16 روزه ماهواره Landsat 8 تصاویر مناسب و موجود در این مطالعه به لحاظ زمانیشامل روزهای 9، 25مرداد و 10 شهریور ماه سال 93با پوشش مکانی ردیف 166مسیر 37می باشند.
با توجه به ارائه روش ها و الگوریتم های مختلفی برای محاسبه دمای سطح زمین هنوز روش قطعی پیشنهاد نشده است، روش محاسباتی محاسبه حرارتی در این مطالعه الگوریتم SWA می باشد. در این مدل برای محاسبه دمای سطحی زمین - - LST از توان تشعشعی، حذف اثر پوشش گیاهی - NDVI - و درخشندگی حرارتی - BT - باندهای 10 و 11 برای هر پیکسل زمینی استفاده شده
با اجرای اگوریتم SWA دما برای هر پیکسل زمینی واقع در تصویر محاسبه می شود و در نهایت خروجی بصورت تصویری است که عدد داده آن دمای سطحی در آن نقطه می باشد. واحد ضوابط محاسباتی SWAبر حسب کلوین بوده لذا بایستی برحسب سانتی گراد تبدیل گردد. برای تفکیک و زون بندی حرارتی منطقه از روش برش چگالی استفاده و رنج های برای داده های تصویر تعریف شده است. بازه های حرارتی تعریف شده با روش برش چگالی شامل کمتر از 35، 40-35، 45-40، 50-45 و بالاتر از 50 می باشد.
پردازش تصاویر و محاسبه LST براساس تفکیک زمانی ابتدا برای تصویرمربوط به روز 9 مردادماه و 16روز قبل از شروع فعالیت های لرزهای انجام شده است. تصویر بدست آمده بیانگر پراکندگی دمایی یکنواخت در محدوده مراکز سطحی وقایع لرزهای می باشد و منطقه حداکثر زمین لرزه، دمایی متناسب با مناطق اطراف داشته و در زون های حداکثر دما قرار ندارد
بطور کلی مسیر و ردیف تصویربرداری تصاویر مطالعاتی، دربرگیرنده بخش هایی از رشته کوه زاگرس و شامل بخش هایی از استان های ایلام، خوزستان، لرستان، کرمانشاه و همدان است. بنابراین مناطق واقع در تصویر ویژگی ژئومورفولوژیکی - ارتفاع - و به تبع آن شرایط جوی- دمایی متفاوت دارند. بنابراین این طبیعی است که دمای روزانه متفاوت داشته باشند. ازاین رو بخش های شمالی بدلیل قرارگیری در بخش زاگرس مرتفع و چین خورده و داشتن ارتفاع بیشتر نسبت به بخش های جنوبی دمای پایین تر دارند. اما اساس کلی شناسایی آنومالی حرارتی برحسب اختلاف عمومی دمای مناطق نبوده بلکه براساس تغییرات معنی دار دمایی یک منطقه با گذر زمان نسبت به خود و مناطق اطراف می باشد.
دومین تصویر پردازش شده مربوط به 25 مرداد ماه و یک روز قبل از شروع سیستم لرزه ای است. در این تصویر بخش های جنوبی تصویر نسبت به تصویر قبلی افزایش دما را نشان می دهند و پراکندگی مناطق حداکثر دما و دمای بالای 50 درجه سانتی گراد در این بخش افزایش یافته است - شکل. - 2B درحالی که مناطق شمالی تغییرات حرارتی خاصی را نشان نمی دهند و حتی محدوده های کوچکی از بخش شمالی در شکل 2A دارای دما بالا بوده که در این تصویر کاهش یافته اند. محدوده دربرگیرنده زلزله های مورد مطالعه تقریبا در مرکز زون خطی حرارت بالا قرار دارد.
