بيکراني، مـادر
تقديم به:
اين پايان‌نامه را مديون عشق سرشار زندگي، همکار علمي و همسر مهربانم هستم:
سرکارخانم مهندس سميه رضايـي
اي بهيــــن باغ و بهارانــــم تــــــو سبـــزي چشـــم تـو درياي نياز
ساحل ســــــــبز ســــــرافرازي را من به چشــمان تـو مي‌يابــم باز
سپاسگزاري:
سپاسـگزاري از استادان ارجمنـدي که مرهون راهنمايي‌‌هاي بي‌دريغ علمي و اخلاقي آنها هستم:
جناب آقاي دکتر «تقي طاوسي» و جناب آقاي دکتر «محمود خسـروي»
قدرداني از استادان محترمي که مطالب لطيف علمي و فلسفي را از آنها آموختم:
جناب آقاي دکتر «فرامرز بريماني» و جناب آقاي دکتر «بهلول عليجاني»
قدرشناسي از استادان گرانقدري که با داوري دقيق خود بر خرد و دانايي‌ام افزودند:
جناب آقاي دکتر «محمدحسين رامشت» و جناب آقاي دکتر «سعيد جهانبخش اصل»
تقدير از استادان بزرگواري که در مجموعه دانشکده جغرافيا اينجانب را از دانش خود بهره‌مند کردند:
جناب آقاي دکتر « حسين نگارش» و جناب آقاي دکتر « صمد فتوحــي»
و تشکر از دوستان عزيزی که در طول تحصيل از ارائه همکاري‌‌هاي علمي و فني به اينجانب دريغ نکردند:
جناب آقاي دکتر «مرتضـي يعقوبي» و جناب آقاي دکتر «محمدرضا پودينه»
و ســرکار خانم «اسـداللهي»
چكيده
هدف اصلي پژوهش حاضر بررسي ارتباط احتمالي بين دانش اقليم‌شناسي و علم تکتونيک در بستر مطالعات جغرافيايي بود. از اين رو به شيوه‌اي نوين و يکپارچه، موضوع پيشنشانگرهاي اتمسفري پيش از رخداد زمين‌لرزه‌هاي بزرگ مورد بحث و بررسي قرار گرفت. در همين ارتباط در گام اول، تحليل همديد پيشنشانگرهاي اتمسفري کوتاه‌مدت قبل از زلزله بزرگ 8/7 درجه ريشتري شمال سراوان در 16 آوريل 2013 (27 فروردين 1392) به انجام رسيد. نتايج نشان داد که تصاعد ناگهاني و ناهنجار برخي از گاز‌هاي گلخانه‌اي همچون اُزون تروپوسفري و دي‌اکسيدنيتروژن در روزهاي 8 و 9 آوريل 2013 درست يک هفته قبل از وقوع زلزله شمال سراوان بر روي کانون سطحي زلزله رخ داده است که در طی آن پديده محلي گلخانه‌اي ابرهاي خطي ناهنجار، افزايش غيرمعمول براي شار گرماي نهان سطحي، رطوبت ويژه، بارش و سرعت وزش باد و همچنين ناپايداري و تلاطم هوا، تقويت هسته فروبار و تشديد چرخندگي به وجود آمده است. سپس با استناد به ادبيات جهاني موجود مشخص شد که دست‌کم، تغييرات ناهنجار دو پارامتر بارش تجمعي و شار گرماي نهان سطحي قبل از زلزله‌هاي بزرگ از عموميت و وضوح بيشتري برخوردارند. لذا در گام دوم، شرايط اتمسفري پيش از 39 زلزله بزرگ بالاي 6 درجه ريشتر خاورميانه در طي بازه زماني 2013–2002 بررسي شد و نشان داد که دو پارامتر بارش تجمعي و متوسط شار گرماي نهان دست‌کم در 29 مورد از زلزله‌ها (حدود 75 درصد) در باره زماني 3 تا 23 روز قبل از لرزه اصلي، دچار افزايش ناگهاني شده‌اند. سپس بين تقدم زماني زلزله‌ها (فاصله زماني بين وقوع پيش‌نشانگر اتمسفري تا زلزله اصلي) با بزرگاي زلزله و عمق کانوني آنها به ترتيب ضرايب همبستگي نسبتاً قوي معادل 696/0 و 825/0 براي مناطق لرزه‌خيز خاورميانه برآورد گرديد. به منظور ارائه تفسيرهاي اقليم‌شناختي براي يافته‌هاي آماري، پژوهش حاضر به سمت پيشنهاد يک فرضيه مهم اقليمي در بحث پيش‌بيني زلزله هدايت شد و آن بررسي نقش وقوع بلاکينگ‌هاي اتمسفري در رخداد انبوهه زلزله‌هاي برانگيخته شده بود. در اين راستا نتايج گام سوم پژوهش نشان داد که هسته کم‌فشار يک بلاکينگ از نوع شار شکافته دو قطبي همراه با يک ناهنجاري ارتفاعي چشمگير فروبار (76– متر) در طي روزهاي 5 تا 9 آوريل 2013 بر روي جنوب ايران در قالب 3 بازه زماني به ترتيب بر روي 3 کانون سطحي از زلزله‌هاي انبوهه 4/6 درجه ريشتري بوشهر، 1/6 درجه ريشتري انگهران و 8/7 درجه ريشتري سراوان مستقر شده و آنها را تحريک کرده است و به طور همزمان ناهنجاري ارتفاع ژئوپتانسيل و ناهنجاري‌هاي اتمسفري دماي هوا، سرعت صعودي ستون هوا، نرخ بارش و شار گرماي نهان سطحي را رقم زده است. در پايان اين پژوهش يک مدل مفهومي اقليمي جديد تعريف شد که توضيح دهنده زنجيره‌اي از رخدادهاي ناهنجار بارش‌هاي وابسته به بلاکينگ، تنش‌هاي لرزه‌اي تحريک شده از بارش، چرخندزايي، توفان‌هاي تندري و لرزه‌خيزي القايي پس‌آيند ناشي از تنش‌ها در بازه زماني 3 تا 33 روز پيش از تکانش اصلي زلزله‌ها در خاورميانه بود. آزمون اعتبارسنجي اين مدل مفهومي نيز با تأييد همبستگي تأخيري کوتاه‌مدت بين رخدادهاي بلاکينگ و وقوع 19 زلزله بزرگ بعد از آنها در طي 2013–2000، صحت و اعتبار اين مدل را تأييد کرد.
كلمات كليدي: پيشنشانگرهاي زمين‌لرزه، ناهنجاري‌هاي آب‌و‌هوايي، ارزيابي همديد، بلاکينگ اتمسفري، خاورميانه
فهرست مطالب
عنوان مطلب صفحه
فصل اول: کليات پژوهش 1
1–1– مقدمه 2
1–2– تعريف مسأله و سؤال‌هاي اصلي پژوهش 3
1–3– سابقه و ضرورت انجام پژوهش 5
1–4– فرضيه‌هاي پژوهش 8
1–5– هدف‌هاي پژوهش 9
1–6– تعيين قلمرو مطالعاتي پژوهش 9
1–7– نوآوري پژوهش 10
1–8– روش و ابزار گردآوري اطلاعات 11
1–9– جامعه آماري و روش نمونه گيري 12
1–10– روش تجزيه و تحليل اطلاعات 13
1–11– ساختار طرح و فرآيند پژوهش 15
فصل دوم: ادبيات و پيشينه نظري پژوهش 17
2–1– مقدمه 18
2–2– زلزله و متغيرهاي آن 18
2–2–1– تعريف و دسته‌بندي زلزله‌ها 18
2–2–2– متغيرهاي مکاني و امواج زلزله 19
2–3– ادبيات پيش‌بيني اقليمي زلزله در جهان 24
2–4– ارتباط پارامترهاي اقليمي با وقوع زلزله 26
2–4–1– پديده گلخانه‌اي 26
2–4–2– ناهنجاري‌هاي دمايي 27
2–4–3– يونيزه شدن و آبگيري مولکول‌هاي هوا 27
2–4–4– بازتابش امواج بلند خروجي زمين 28
2–4–5– تشکيل ناهنجار ابرها 28
2–4–6– تلاطم هوا، بارش‌هاي ناهنجار و توفان‌هاي تندري 29
2–5– ارتباط بلاکينگ اتمسفري با ناهنجاري‌هاي اقليمي 30
2–5–1– تعريف بلاکينگ، امواج رزباي و شاخص مداري 30
2–5–2– چرخندزايي و بلاکينگ 31
2–5–3– ناهنجاري‌هاي بلاکينگ 33
عنوان مطلب صفحه
فصل سوم: روش‌شناسي پژوهش 35
3–1– مقدمه 36
3–2– شناخت قلمرو مطالعاتي خاورميانه 36
3–2–1– موقعيت جغرافيايي 36
3–2–2– بررسي‌هاي اقليمي 38
3–2–3– بررسي‌هاي لرزه‌زمين‌شناسي 47
3–3– جمع‌آوري داده‌هاي لرزه‌خيزي 54
3–3–1– فراهم‌سازي پايگاه داده زلزله‌هاي بالاي 3 درجه ريشتر 54
3–3–2– فراهم‌سازي داده‌هاي زلزله مبناي مطالعاتي بالاي 6 درجه ريشتر 59
3–4– جمع‌آوري داده‌هاي اقليمي و اتمسفري 64
3–4–1– فراهم‌سازي داده‌هاي سري زماني و مکاني روزانه اقليمي 64
3–4–2– فراهم‌سازي پايگاه داده‌هاي بلاکينگ اتمسفري 64
3–5– روش تجزيه و تحليل داده‌ها 72
فصل چهارم: بحث و يافته‌هاي پژوهش 75
4–1– مقدمه 76
4–2– سطح يک: آزمايش و بررسي وجود ارتباط بين اقليم و زلزله‌هاي بزرگ 78
4–2–1– ارزيابي تغييرات پارامترهاي اتمسفري پيش از زلزله بزرگ 8/7 ريشتري سراوان، 2013 78
4–2–1–1– بررسي محدوده جغرافيايي زلزله سراوان 78
4–2–1–2– شواهد بروز اثر پديده گلخانه‌اي در زلزله سراوان 83
4–2–1–3– تعيين ناهنجاري‌هاي اتمسفري در زلزله سراوان 84
4–2–1–4– چرخش آشفته و اغتشاش هوا در زلزله سراوان 90
4–2–2– نتيجه‌گيري سطح اول 91
4–3– سطح دو: اکتشاف و استقراي رابطه پارامترهاي اقليمي و زلزله‌هاي خاورميانه 106
4–3–1– ارزيابي نقش تنش‌هاي لرزه‌خيزي در ناهنجاري‌هاي اتمسفري 106
4–3–1–1– بررسي مناطق لرزه‌خيزي خاورميانه 106
4–3–1–2– بررسي و تحليل برانگيختگي پارامترهاي اتمسفري نرخ بارش و شار گرماي نهان 109
4–3–1–3– همبستگي بين زلزله‌ها و پيشنشانگرهاي اتمسفري در مناطق لرزه‌خيزي خاورميانه 151
4–3–2– نتيجه‌گيري سطح دوم 154
4–4– سطح سه: استنتاج قياسي براي يک مدل مفهومي اقليمي در پيش‌بيني زلزله 157
4–4–1– تئوري‌هاي بنيادي در پيوندهاي اتمسفري– ليتوسفري 157
4–4–1–1– لرزه‌خيزي برانگيخته شده از بارش 157
4–4–1–2– لرزه‌خيزي برانگيخته شده از چرخندزايي و توفان‌هاي تندري 158
4–4–2– ارزيابي نقش بلاکينگ اتمسفري در تنش‌هاي ليتوسفري و ناهنجاري‌هاي اتمسفري 159
عنوان مطلب صفحه
4–4–2–1– محدوده مطالعاتي زلزله‌هاي انبوهه جنوب ايران در آوريل و مه 2013 159
4–4–2–2– تحليل همديد شرايط اتمسفري منطقه خاورميانه قبل از زلزله‌هاي انبوهه 2013 164
4–4–2–3– يک مدل مفهومي اقليمي جديد در زمينه پيش‌بيني کوتاه‌مدت زلزله 182
4–4–3– نتيجه‌گيري سطح سوم 184
4–5– آزمون آماري براي اعتبارسنجي مدل مفهومي اقليمي 189
4–5–1– جمع‌آوري داده‌هاي مکاني براي آزمون اعتبارسنجي 189
4–5–2– تحليل روابط بين زلزله‌ها و بلاکينگ‌هاي اتمسفري 2013–2000 191
4–5–3– پيشنهاد يک شاخص جديد لرزه–اقليمي در آزمون روابط بلاکينگ با زمين‌لرزه خاورميانه 195
4–5–4– ارزيابي نقش بلاکينگ بر زلزله‌هاي بزرگ با شاخص لرزه–اقليمي بالاي 6 203
فصل پنجم: نتيجه‌گيري 214
5–1– مقدمه 215
5–2– تفسير مکانيسم فيزيکي پيوند اتمسفري و ليتوسفري در مدل مفهومي اقليمي 215
5–3– جمع‌بندي يافته‌ها 217
5–4– آزمون فرضيات و پاسخ به سؤال پژوهش 219
5–5– پيشنهاد زمينه‌هاي تحقيقاتي جديدتر 220
مراجع 222
پيوست‌ها 234
پيوست شماره 1: مقاله اول مستخرج از پايان‌نامه 235
پيوست شماره 2: مقاله دوم مستخرج از پايان‌نامه 237
پيوست شماره 3: مقاله سوم مستخرج از پايان‌نامه 239
فهرست جدول‌ها
عنوان جدول صفحه
جدول (3–1): زلزله‌هاي بزرگ بالاي 6 درجه ريشتر مورد مطالعه در خاورميانه در بازه زماني 2013–2002 63
جدول (3–2): فراواني رخداد بلاکينگ‌ها در بازه زماني 2013–2000 69
جدول (4–1): تغييرات پارامترهاي بارش، شار گرماي نهان و زماني وقوع آنها قبل از زلزله‌هاي بزرگ خاورميانه 150
جدول (4–2): متوسط پارامترهاي اتمسفري و متغيرهاي لرزه‌خيزي قبل از زلزله‌هاي بزرگ 154
جدول (4–3): همبستگي بين پارامترهاي اتمسفري و متغيرهاي لرزه‌خيزي قبل از زلزله‌هاي بزرگ 154
جدول (4–4): زلزله‌هاي بالاي 3 درجه ريشتر خاورميانه در ماه‌هاي آوريل و مه به تفکيک طول جغرافيايي 163
جدول (4–5): ليست بلاکينگ‌هاي نيمکره شمالي در ماه‌هاي آوريل و مه به تفکيک طول جغرافيايي 166
جدول (4–6): منطقه‌بندي خاورميانه بر اساس اقليم بارشي 191
جدول (4–7): وضعيت لرزه‌خيزي پيش و پس از اپيزودهاي بلاکينگ و شاخص‌هاي لرزه–اقليمي 197
جدول (4–8): وضعيت لرزه‌خيزي براي اپيزودهاي بلاکينگ با شاخص‌هاي لرزه–اقليمي بالاي 6 201
جدول (4–9): همبستگي بين مقادير شاخص لرزه–اقليمي با متغيرهاي لرزه‌خيزي 201
جدول (4–10): اپيزودهاي بلاکينگ برانگيزاننده زلزله‌هاي بزرگ بالاي 6 درجه ريشتر خاورميانه 205
فهرست شکل‌ها
عنوان شکل صفحه
شکل (1–1): چارچوب روش‌شناسي تحقيق 16
شکل (2–1): نقشه صفحات زمين‌ساخت در مقياس جهاني 20
شکل (2–2): نقشه ريسک خطر زلزله در مقياس جهاني 21
شکل (3–1): موقعيت جغرافيايي محدوده مطالعاتي خاورميانه و مرزهاي تکتونيکي آن 37
شکل (3–2): متوسط دماي ميانگين سالانه محدوده
