مرکز ملی پیش بینی و هشدار مخاطرات دریایی

تراز آب حوضه های آبی عامل مهمی در روند فعالیت های طبیعی آنها به شمار می‌آید. حجم و سطح آب حوضه و شكل سواحل تابعی از تراز آب حوضه است. تراز آب حوضه­ های آبی در طول زمان و در گستره­ ی آن‌ها تغییر می‌كند. تغییر بلند مدت تراز آب حوضه های اقیانوسی به آرامی صورت می­گیرد و عمدتاً به دلیل تغییر اقلیم و فرآیندهای زمین شناختی می­تواند حادث شود. نوسان تراز آب حوضه های آبی بسته در زمان كوتاه‌تر بروز می یابد و علاوه بر عوامل یاد شده، عوامل انسانی نیز به سرعت اثر خود را نشان می دهند.

دریای خزر نیز به‌عنوان بزرگترین حوضه­ ی آبی محصور در خشكی پس از جدا شدن از دریای سیاه در پلیوسن میانی (حدود 5 میلیون سال پیش) چرخه های متعدد نوسان تراز آب را تجربه کرده، به‌طوری‌كه مساحت آن از یك میلیون كیلومتر مربع تا یكصد و پنجاه هزار كیلومتر مربع در نوسان بوده است و دامنه ی تغییر تراز آب بیش از 300 متر تخمین زده می­شود. اثرات تغییر تراز آب به سرعت در ناحیه ساحلی ثبت می شود.

تغییر شكل سواحل، شكل گیری محیط های آبی جدید و جابجایی زیستگاه آبزیان از مهمترین پی آمدهای نوسان تراز آب خزر است. تراز نسبی آب دریای خزر (تراز سطح آب نسبت به نقطه­ای ثابت روی ساحل دریایی بالتیک برای كشورهای شوروی سابق و ساحل خلیج فارس برای ایران) در گستره­ی زمان- فضا بسیار متغیر است. حركت عمودی زمینی كه ترازسنج بر روی آن نصب است و تغییر حجم آبی كه در آن ترازسنج شناور است عامل مستقیم در تغییر تراز آب هستند.

دلایل نوسان تراز آب دریای خزر

حركت آب چه به دلیل گرانش خورشید و ماه و چه بر اثر نیروی باد، تغییر فشار هوا و ورودی رودخانه‌ای می‌تواند تراز آب را در زمان كوتاه تغییر دهد. اثر نیروی باد برای تغییر تراز آب خزر بسیار مهم و دامنه‌ی آن بسیار وسیع است. تغییر تراز آب خزر می‌تواند براثر تغییر حجم حوضه‌ رخ دهد. فعالیت های زمین شناختی و پرشدن حوضه توسط رسوب می تواند حجم آبگیر خزر را تغییر دهد.

اثر این تغییر حجم در زمان زمین شناسی بروز می كند. البته تغییرات زمین ساختی به نحوی دیگر نیز در تراز آب خزر مؤثر هستند و آن تغییر حوضه‌ی آبریز و انحراف مسیر رودخانه‌ها است. تراز آب دریای خزر بر اثر تغییر حجم آب به دلیل تغییر دما و شوری آب نیز رخ می­دهد، اما تغییرات شوری چه در ستبرای آب و چه در گستره‌ی آن قابل توجه نیست، به­ طوری­که تغییرات دمای آب در فصول گرم و سرد در خزر سبب تغییر تراز آب به میزان 4 سانتیمتر می‌گردد.

تغییر تراز آب به دلیل تغییر در میزان آب ورودی-خروجی خزر یكی دیگر از دلایل و از مهمترین دلایل نوسان تراز آب خزر به‌شمار می‌آید. ورود آب رودخانه­ ای، ورود آب زیرزمینی، بارش بر روی دریا و تبخیر از سطح دریا و خروج آب به خلیج قره بغاز از مهمترین مولفه های بیلان آب خزر هستند. از بین عوامل یاد شده آبدهی ولگا و تبخیر از سطح دریا اهمیت اساسی دارند. آب رودخانه‌های ورودی به خزر عمدتاً از ولگا (حدود 80%) و دیگر رودخانه‌های سواحل شمالی، باختری و جنوبی (اورال، ترك. سولاك. سمور، كورا، سفیدرود) تأمین می شود.

مهم ترین رودخانه های وارده به حوضه خزر (دریای خزر به رنگ آبی و حوضه آبریز آن به رنگ زرد مشخص شده است.)

تبخیر از سطح دریا مهم‌ترین مولفه خروجی آب خزر به شمار می آید. تبخیر مؤثر از سطح دریا به عنوان تفاضل بارش بر روی دریا و تبخیر از سطح دریا تعریف می شود. بارش بر روی دریای خزر بسیار ناهمگن است و از 60 میلیمتر در سال در سواحل خاوری تا حدود 1800 میلیمتر در سال در سواحل باختری ایران و جنوب آذربایجان تغییر می‌كند.

اهمیت نسبی هر یك از عوامل برحسب زمان و گستره‌ی تأثیر متفاوت است. اثرات تغییر تراز آب در خزر چه بر روی فرایندهای فیزیكی همچون تبخیر، چرخه‌ی آب و رسوبگذاری و چه بر روی فعالیت‌های زیستی همچون اكولوژی ساحلی و چه بر روی فعالیت‌های انسانی، همچون صنایع دریایی بسیار گسترده است. آنچه كه در خزر بیشترین تأثیر را بر روی فعالیت­های زیستی در ناحیه ساحلی در بردارد، عبارتند از نوسان كوتاه مدت تراز آب بر اثر نیروی باد و نوسان بلندمدت بر اثر بیلان آب است.

نوسان تراز آب در زمان زمین شناسی

دریای خزر تا نئوژن در مجموعه‌ی اقیانوس پاراتیتس قرار می‌گرفت كه اكنون دریای مدیترانه، دریای سیاه، دریای آزوف و دریای خزر از باقیمانده های آن هستند. همزمان با بالا آمدن كوه‌های قفقاز در الیگوسن، ابتدا حوضه‌ی دریای سیاه و سپس خزر جنوبی فرایند فرونشینی را تحمل كردند. جنبش كوهزایی آلپی در نئوژن سبب جدا شدن حوضه‌ی پونتو- كاسپین (دریای سیاه- دریای خزر) از آب‌های اقیانوسی شد. قلمرو گسترده‌ی دریا- دریاچه‌ی سارماتین در واقع همه‌ی حوضه‌ی خزر، حوضه‌ی سیاه و بخش‌هایی از قفقاز و سرزمین‌های پست پیرامونی را در بر می‌گرفت. در این زمان قفقاز بزرگ همچون جزیره‌ای در میان دریا قرار داشت.

در انتهای سارماتین به همراه حركات شدید در امتداد ستاوروپل- دزیولا، فروافتادگی‌های ترك، كوبان، ریون و كورا از هم جدا شدند. سپس فرو افتادگی مانیچ به شكل تقریبی كنونی ظاهر شد. در زمان مئوتین پس از ارتباط كوتاه مدت حوضه‌ی پونتو- كاسپین با اقیانوس‌ها، بار دیگر بصورت حوضة آبی داخلی در می‌آید. پونتین در پلیوسن آغازی آخرین زمانی است كه حوضه‌ی پونتو- كاسپین بعنوان حوضه‌ی آبی واحدی شناخته می‌شوند. البته پس از جدا شدن از دریای سیاه، حوضه‌ی گسترده خزر محدود شد و در پلیوسن میانی (در زمان بالاخان) حجم زیادی از رسوبات در آن نهشته شد که بعنوان لایه های مولد نفت شناخته می شوند. از این پس تراز آب خزر چرخه های متعدد پیشروی و پسروی را پشت سرگذاشت.

  نوسان تراز آب دریای خزر در دوره های تاریخی

بررسی تراز آب دریای خزر براساس نوشته ها و آثار باستانی (همچون دیوار دربند كه در زمان ساسانیان در مرز شمال باختری ایران بنا شده بود) انجام گرفته است. در این دوره نیز تراز آب خزر نوسان‌های متعددی به خود دیده است و دامنه‌ی تغییرات آن بین 22- تا 30- متر بود. اما در آغاز شكل گیری تمدن‌های انسانی (حدود 10 هزار سال پیش) تراز آب حدود 50- متر بود و پس از آن تراز آب بالا آمد

اثرات نوسان تراز آب دریای خزر

تراز آب دریای خزر در گذشته‌ی نزدیك بارها در محدوده ی 24- متر تا 28- متر نوسان داشته است. تفاوت مساحت سطح دریا در این دو تراز حدود 60 هزار كیلومتر مربع و تفاوت حجم آب دریا 2 هزار كیلومتر مكعب است. خشك شدن یا غرقابی پهنه‌ی ساحلی، خشك شدن یا تشكیل مرداب‌ها و تغییر گستره‌ی خلیج‌ها و دلتاها نخستین پیامد نوسان تراز آب دریای خزر است. تغییر در پارمترهای فیزیكی و شیمیایی آب، تغییر زیستگاه جانداران و سپس تغییر در تراكم و تنوع زیستی از دیگر پیامدهای نوسان تراز آب دریا است.

پیش بینی بلندمدت نوسان تراز آب دریای خزر

تاكنون پیش­بینی­ های مختلفی در مورد نوسان تراز آب دریای خزر ارائه شده است. به طور معمول از پیش­بینی، مفهوم ارایه اطلاعات تقریباً با صحت از آینده‌ی آن موضوع استنباط می‌شود. تغییر تراز آب دریای خزر تحت عوامل طبیعی و فعالیت‌های انسانی دارای تقریباً یك مقدار در فاصله‌ی زمانی ده ساله است. بطور مثال كاهش تراز آب در دهه‌ی 30 میلادی 7/1متر، افزایش تراز آب در دو دهه اخیر 4/2 متر و كاهش تراز آب به دلیل مصرف آب در حوضه‌ی ولگا حدود 5/1 متر می باشد. از این­رو برای پیش بینی بلندمدت تراز آب دریای خزر باید مولفه های زیر از هم تفكیك شوند.

·          تأثیر شرایط  کلیماتولوژیک طبیعی حوضه بر نوسان مولفه های بیلان آب

·          تأثیر تغییرات حاصل از فعالیت‌های انسانی اقلیم (همانند اثر گلخانه‌ای) بر بیلان آب دریا

·          اثر مستقیم  فعالیت‌های انسانی بر بیلان آب، همانند برداشت آب در حوضه‌ی آبریز، تبخیر از سطح دریاچه سدها، باز یا بسته كردن قره بغاز و غیره.

اكنون اثر فعالیت‌های انسانی، همچون افزایش دی اكسیدكربن در جو  بر تغییرات اقلیمی تا حدی قابل ارزیابی است، اما مسایل مربوط به پیش بینی تغییرات طببیعی اقلیم تاكنون بدون حل باقی مانده است. پیش بینی تأثیر مستقیم فعالیت‌های انسانی بر بیلان آب از روی سازه های موجود در حوضه‌ی آبریز و پیش بینی میزان مصرف آب بر حسب رشد یا كاهش فعالیت‌های انسانی انجام می‌شود. بنابراین تعیین این سه مولفه برای پیش بینی تراز آب در عین حال منشأ اشتباهات پیش بینی ها نیز محسوب می شوند.

از آن‌جایی‌كه اكنون اثر مستقیم فعالیت‌های انسانی بر تراز آب در حال پایدار شدن است، از این‌رو پیش بینی اثر عوامل طبیعی بر تراز آب در آینده‌ی نزدیك (2020) برتری دارد.

  نوسان بلندمدت تراز آب خزر به علت بیلان آب آن در طی سال­های اخیر كاملاً برای ساكنان مناطق ساحلی خزر محسوس است. حركت آب در حوضه، تغییر شكل حوضه، تغییر دما و شوری آب و تغییر بیلان آب حوضه همگی باعث نوسان تراز آب خزر می شوند.