مطالعات تشخیص نور و محدوده (LiDAR) و اسکنر چندطیفی (MSS) محیط های ساحلی تحت تأثیر معدن را بررسی می کنند.

چکیده

نمونه های متعددی از دفع معادن در گذشته و حال در خلیج های ساحلی آب شیرین و دریایی و محیط های رودخانه ای وجود دارد. با توجه به وضوح فضایی بالا و نفوذ آب گسترده، تشخیص و محدوده نور ساحلی (LiDAR)، همراه با اسکن چند طیفی (MSS)، نوید زیادی برای حل ویژگی‌های خط ساحلی آشفته در محیط‌های با کدورت کم دارد. مهاجرت باطله های معدن مشکلات جدی برای دریاچه سوپریور و محیط های دریایی ساحلی ایجاد می کند. تحقیقات قبلی در دریاچه سوپریور یک “هاله” غنی از فلز را در اطراف شبه جزیره Keweenaw کشف کرد که مربوط به شیوه های استخراج مس گذشته است. برای بیش از یک قرن، سنگ‌های زباله‌ای که از توده‌های باطله خط ساحلی مهاجرت می‌کنند، در امتداد خط ساحلی حرکت کرده‌اند، و مناطق حیاتی پرورش ماهی، سدهای خروجی رودخانه‌ها را به خطر می‌اندازند. تجاوز به تالاب ها و سواحل تفریحی و سرکوب جوامع بی مهرگان کف دریا. در خلیج بزرگ (بزرگ) تراورس، صخره‌های بوفالو یک منطقه تخم‌ریزی مهم برای ماهی قزل‌آلای دریاچه‌ای و ماهی سفید است که توسط باطله‌های در حال حرکت تهدید می‌شوند. حرکت باطله ها به زمین های سنگفرش شده بوفالو ریف ممکن است با پر کردن شکاف هایی که تخم ها در آنجا رسوب می کنند یا با اثرات سمی روی تخم ها، لاروهای تازه بیرون آمده یا جوامع اعماق زمین، در جوجه ریزی تخم های ماهی و بقای بچه ماهی ها اختلال ایجاد کند. در اینجا، ما نشان می‌دهیم که مهاجرت باطله‌های ساحلی «خارج از دید، خارج از ذهن» نیست، بلکه با استفاده از ترکیبی از تکنیک‌های LiDAR و MSS به وضوح آشکار می‌شود. ریف بوفالو یک منطقه مهم تخم ریزی برای ماهی قزل آلای دریاچه ای و ماهی سفید است که توسط باطله های در حال حرکت تهدید می شود. حرکت باطله ها به زمین های سنگفرش شده بوفالو ریف ممکن است با پر کردن شکاف هایی که تخم ها در آنجا رسوب می کنند یا با اثرات سمی روی تخم ها، لاروهای تازه بیرون آمده یا جوامع اعماق زمین، در جوجه ریزی تخم های ماهی و بقای بچه ماهی ها اختلال ایجاد کند. در اینجا، ما نشان می‌دهیم که مهاجرت باطله‌های ساحلی «خارج از دید، خارج از ذهن» نیست، بلکه با استفاده از ترکیبی از تکنیک‌های LiDAR و MSS به وضوح آشکار می‌شود. ریف بوفالو یک منطقه مهم تخم ریزی برای ماهی قزل آلای دریاچه ای و ماهی سفید است که توسط باطله های در حال حرکت تهدید می شود. حرکت باطله ها به زمین های سنگفرش شده بوفالو ریف ممکن است با پر کردن شکاف هایی که تخم ها در آنجا رسوب می کنند یا با اثرات سمی روی تخم ها، لاروهای تازه بیرون آمده یا جوامع اعماق زمین، در جوجه ریزی تخم های ماهی و بقای بچه ماهی ها اختلال ایجاد کند. در اینجا، ما نشان می‌دهیم که مهاجرت باطله‌های ساحلی «خارج از دید، خارج از ذهن» نیست، بلکه با استفاده از ترکیبی از تکنیک‌های LiDAR و MSS به وضوح آشکار می‌شود.

کلید واژه ها:

LiDAR ; MSS ; معدن ; ساحلی ; ماسه های تمبر

1. مقدمه

ما دو تکنیک سنجش از دور مکمل را برای بررسی موضوع اثرات معدن در مناطق ساحلی ترکیب کردیم، به ویژه برای پرداختن به ذهنیت اخیر “خارج از دید، خارج از ذهن” تخلیه باطله ها در محیط های ساحلی. یک تکنیک، تشخیص نور و محدوده (LiDAR)، یک رویکرد سنجش از دور فعال است که در اینجا در نسخه ALS (اسکن لیزری هوابرد) استفاده می‌شود، جایی که یک سیستم برد لیزری هوابرد داده‌های ارتفاع و عمق سنجی با وضوح بالا را به دست می‌آورد [ 1 ].]. داده‌های LiDAR (به روش‌ها مراجعه کنید) جمع‌آوری داده‌های هیدروگرافیک جمع‌آوری شده با لیزرهای نصب‌شده در هواپیما که قادر به ضبط اندازه‌گیری‌ها با نرخ پالس‌های 10 تا 2000 کیلوهرتز برای بررسی‌های توپوگرافی بالای آب و 1 تا 10 کیلوهرتز هستند، جمع‌آوری می‌شوند. برای بررسی های عمق سنجی با نفوذ آب ساحلی، با دقت عمودی 15± سانتی متر [ 2 ]. در بررسی‌های ساحلی، یک هواپیما بر روی یک کشش آبی در حدود 60 m·s ^-1 حرکت می‌کند و دو پرتو لیزر مختلف را از طریق سوراخی در بدنه هواپیما به سمت زمین می‌تاباند: یک پرتو طول موج مادون قرمز که از سطح آب منعکس می‌شود و یک پرتو باریک، پرتو با طول موج آبی-سبز که به سطح آب نفوذ می کند و از رسوبات یا سطح زیر آب منعکس می شود ( شکل 1)). حسگر LiDAR تفاوت زمانی بین دو سیگنال را ثبت می‌کند تا اندازه‌گیری‌های دقیق عمق آب و عمق سنجی پایین را بدست آورد. تحت شرایط ایده‌آل در آب‌های ساحلی، نفوذ لیزر آبی-سبز امکان تشخیص ساختارهای پایینی را تا عمق تقریباً سه برابر بازتاب نور غیرفعال، یعنی تا عمق 22 متری در دریاچه‌های بزرگ شمالی [ 3 ] و تا عمق 40 متری را فراهم می‌کند. محیط های اقیانوسی [ 4 ].

تکنیک دیگر، اسکن چندطیفی (MSS)، از رویکرد متفاوتی برای توصیف رسوبات پایین استفاده می کند. این رویکرد تصاویر بازتابی غیرفعال را در بسیاری از باندهای طیفی گسسته در سراسر طیف فرابنفش، مرئی، مادون قرمز نزدیک، مادون قرمز میانی و حرارتی به دست می‌آورد. بنابراین سیستم‌ها وابسته به رنگ هستند و می‌توانند ویژگی‌های بالای و زیر آب را که ویژگی‌های جذب و بازتاب تشخیصی دارند، تشخیص دهند. در مورد ما، با حذف تفاوت‌های البدو و طیفی زیرلایه‌ها، MSS به طور مشترک با LiDAR به عنوان یک ابزار قدرتمند برای توصیف پراکندگی باطله در امتداد خط ساحلی خلیج بزرگ (بزرگ) تراورس شبه‌جزیره Keweenaw و تجاوز باطله‌ها به ریف بوفالو استفاده شد. منطقه مهم تخم ریزی ماهی

اگرچه مثال مورد بحث در اینجا با ویژگی‌های منطقه‌ای خاص (ترکیب سنگ بستر، عمق سنجی قفسه‌های ساحلی، پشته‌سنجی باطله) سروکار دارد، ما تاکید می‌کنیم که فرصتی برای استفاده از تکنیک‌هایی برای پرداختن به میراث معدنکاری گسترده در حوضه‌ها و خطوط ساحلی دریاچه سوپریور و دریاچه شمالی وجود دارد. هورون [ 5 ، 6 ، 7 ، 8 ]. حوضه دریاچه سوپریور برای قرن ها معدن آهن، مس، روی، نقره و طلا شناخته شده است [ 8 ]]. غنی‌سازی مس در رسوبات Lake Superior از چندین منطقه به‌شدت استخراج‌شده سرچشمه می‌گیرد: شبه جزیره Keweenaw در میشیگان و خلیج تندر، Marathon، Wawa و Sault Ste. مناطق ماری در انتاریو، کانادا. تحقیقات رسوبات یک هاله فلزی بزرگ را در اطراف شبه جزیره Keweenaw نشان داده است که مربوط به فعالیت های معدنی تاریخی مس است [ 9 ، 10 ، 11 ]. در اینجا، ما از LiDAR و MSS، سونار اسکن جانبی با وضوح بالا و دوربین‌های روی وسایل نقلیه راه دور (ROV) استفاده می‌کنیم، به عنوان مثال ، ابزارهایی با وضوح فضایی فزاینده، تا با جزئیات نشان دهیم که چگونه اکوسیستم ساحلی با مهاجرت زباله‌های معدنی مختل می‌شود.

شکل 1. سیستم جمع و جور هیدروگرافیک بررسی کل سریع هوابرد (نمودارها) (به روش ها مراجعه کنید) از یک بال ثابت King Air Beechcraft 2000 که با خدمه در فرودگاه یادبود کانتی هاتون نشان داده شده است. برای تشخیص نور و محدوده (LiDAR)، دو پالس لیزر (آبی-سبز 532 نانومتر و نزدیک به IR 1064 نانومتر) به سمت پایین به سمت سطح آب دریاچه هدایت می شوند. IR نزدیک از سطح آب منعکس می شود، در حالی که سبز آبی از طریق ستون آب نفوذ می کند و از بستر دریاچه منعکس می شود. تفاوت بین دو پالس برگشتی عمق ستون آب را نشان می‌دهد (باتومتری) و جزئیات دقیق ساختار اعماق زمین را نشان می‌دهد (نمودار صفحه از LeRocque و West [ 12 ] اصلاح شده است.

خلیج تراورس بزرگ (بزرگ) فروافتادگی در امتداد خط ساحلی جنوبی دریاچه سوپریور، در نزدیکی شبه جزیره Keweenaw است ( شکل 2 و شکل 3 ). بین سال‌های 1850 و 1929، منطقه Keweenaw دومین تولیدکننده بزرگ مس در جهان بود [ 13 ]. در طی آن بازه زمانی، 140 معدن نهشته های مرکزی را کار کردند و بیش از 40 آسیاب سنگ تمبر را پردازش کردند ( شکل 2 ). در مجموع، 4.8 میلیون تن مس از ذخایر مس بومی تا سال 1968 ذوب شد. غلظت مس در سنگ مادر به طور متوسط بین 0.5٪ تا 6.1٪ از کل جرم بود، و مقادیر زیادی باطله را به عنوان محصول جانبی غول تولید کرد. تمبرهای بخار محور [ 14]. تمبرها سنگ‌های آمیگدال و کنگلومرا را خرد کردند و کارخانه‌ها باطله‌های تمبر غنی از مس را به رودخانه‌ها و آبراه‌ها ریختند. بین سال‌های 1865 و 1968، تقریباً 360 میلیون تن (Mt) ماسه تمبر از کارخانه‌های تمبر مس بومی به آبراه‌های داخلی و در امتداد سواحل دریاچه سوپریور تخلیه شد، از جمله 64 میلیون تن مستقیماً به دریاچه سوپریور [ 8 ، 9 ، 15 ].

شکل 2. مکان های بومی معدن مس و نقره در امتداد شبه جزیره Keweenaw، شبه جزیره فوقانی، میشیگان. مقدار باطله های تخلیه شده (میلیون تن، میلیون تن) از کارخانه های بزرگتر “مهر” خط ساحلی (1895-1947) نشان داده شده است. مکان معادن (دایره ها) و آسیاب ها (مثلث های توخالی) در امتداد سری آتشفشانی دریاچه پرتیج و در ساحل ترسیم شده است (اصلاح شده از Kerfoot و همکاران ، [ 9 ]).

حجم زیادی از آب برای پردازش باطله در کارخانه های تمبر ضروری بود. موفقیت در سایت‌های داخلی مستلزم تخریب محلی رودخانه‌ها بود، زیرا فرآیند آسیاب به آب برای تخلیه حجم زیادی از ماسه‌های تمبر نیاز داشت [ 9 ]. در اواخر دهه 1890، آسیاب های بخار بزرگتر در سواحل بزرگترین دریاچه های داخلی (دریاچه تورچ، دریاچه پورتیج) و در امتداد ساحل افتتاح شدند ( شکل 2).). در خط ساحلی غربی از Freda تا Redridge، پنج آسیاب (Adventure، Atlantic، Baltic، Champion و Trimountain) ساخته شد. این پنج آسیاب در طول سال های 1895-1902 افتتاح شدند و در طول سال های 1908-1947 بسته شدند و در مجموع 39.2 میلیون تن ماسه های تمبر تخلیه شدند. ساخت عملیات خط ساحلی شرقی تقریباً همزمان بود، زیرا آسیاب‌های Mass (1902)، موهاوک (1901) و Wolverine (1903) در عرض سه سال از یکدیگر در خلیج Keweenaw افتتاح شدند، اما زودتر، بین سال‌های 1919 و 1932 بسته شدند. آسیاب های بزرگ (موهاوک و ولورین) در گی عملیات مجاور با یک سرپرست واحد بودند که مجموعاً 7/22 میلیون تن را روی یک توده بزرگ خط ساحلی می ریختند [ 3 ، 8 ].

شکل 3. موقعیت جغرافیایی خلیج تراورس بزرگ (بزرگ) در شبه جزیره Keweenaw که در دریاچه سوپریور قرار دارد. مکان‌های دیدنی عبارتند از موقعیت توده باطله اصلی در گی (مرز چین وسعت 1938 را نشان می‌دهد)، بارانداز زغال‌سنگ، دریای رودخانه تراورس و ساحل طبیعی باریک ماسه‌ای سفید. خط چین سفید مرزهای ماسه تمبر در سال 1938 را مشخص می کند. مرز بوفالو ریف بر روی آب های فراساحلی قرار گرفته است. قبل از استخراج معدن، فرسایش در امتداد منطقه فلات ساحلی شمال شرقی غالب بود، در حالی که رسوب تاریخی بر خط ساحلی جنوب غربی (برآمدگی های ساحلی نیپیسینگ، ساحل سفید طبیعی) غالب بود. جریان های امروزی عمدتاً به سمت جنوب غربی هستند.

در اینجا، ما از تصاویر LiDAR و MSS برای بررسی گسترش باطله‌ها از انبوهی که در خلیج بزرگ (بزرگ) تراورس، نزدیک گی ( شکل 3 و شکل 4 ) رسوب کرده‌اند، استفاده می‌کنیم. مس بومی (مس) فرآوری شده در گی از جریان های گدازه بازالت (رسوبات آمیگدول؛ [ 16 ]) به دست آمد. ماسه تمبر شامل دو بخش بود: (1) یک کسر درشت (ماسه) با وزن مخصوص حدود 2.9. و (2) یک کسر سیلت-رسی ریز، که در حین کوبیدن و سنگ زنی سنگ معدن تولید می شود (به اصطلاح “رس های لجنی”، [ 14 ]). اندازه دانه روی توده اصلی زاویه ای بود، تقریباً به طور معمولی توزیع شده بود، با اندازه های معین بین 0.3 و 3.4 میلی متر [ 17 ، 18 ]]. کسر گل و لای (“رس لجن”) از بخش های بالای آب از توده های ماسه مهر ساحلی به طور متوسط حدود 5٪ -15٪ از کل جرم [ 17 ] است. بخش ریز سیلت-رسی در طول فرسایش موجی بیرون می‌آید و در سراسر قفسه‌ی ساحلی پراکنده می‌شود و باعث آلودگی در رسوبات ریز آب‌های عمیق می‌شود ( به عنوان مثال ، “هاله” غنی از فلز در اطراف شبه جزیره) .

شکل 4. شن‌های تمبر از توده‌های باطله عظیم در ( بالا ) گی فرسایش می‌یابند و بر روی ( زیر ) دریای رودخانه تراورس (در زیر) می‌رسند و به کانال رودخانه تراورس می‌ریزند.

هر دو بخش درشت و ریز حاوی مس غنی‌شده شدید در سطوح سمی برای سیستم‌های آبی و مجموعه‌ای از فلزات ثانویه (Ag، As، Cd، Co، Cr، Hg، منگنز، نیکل، سرب و روی) هستند که اغلب از سطوح اثر احتمالی آبی فراتر می‌رود. 19 ، 20 ]. بخش‌های رسی لجن (<1 میکرومتر) به دلیل داشتن نسبت سطح: حجم ذرات بالاتر به‌علاوه پوسته جذب‌کننده آهن و منیزیم، تمایل به غنی‌سازی در فلزات بالاتر از قطعات درشت دارند (Cu 2.8X، Zn 3.4X، As 1.3X). 21 ]. مطالعات نمونه‌گیری اخیر توسط دپارتمان کیفیت محیطی میشیگان (MDEQ) روی شمع باطله گی اصلی، غلظت مس را بین 1500 تا 13000 میکروگرم در گرم در ^۱ (میانگین ۲۸۶۳ میکروگرم در گرم در ^۱ ؛ N = ۲۷۴) و اندکی کمتر، ۷۱۰- نشان داد. 5300 میکروگرم در گرم^-1 (میانگین = 1443 μg·g ^-1 ؛ N = 24)، برای شن‌های ته‌نشین‌شده جنوبی [ 20 ]. فلزات در مجموعه ثانویه در شمع گی اصلی حاوی غلظت‌های زیر هستند: Ag 0.4-7.7 µg·g ^-1 (میانگین 1.8)، 1.0-15.5 µg·g ^-1 (میانگین 1.5)، Cr 18-52 µg·g ^{– 1 1} (میانگین 28.8)، Co 16-36 µg·g ^-1 (میانگین 22.9)، جیوه 0.06-0.11 µg·g ^-1 (میانگین 0.10)، Ni 20-48 µg·g ^-1 (میانگین 31)، سرب 5.1 -6.1μg·g ^-1 (میانگین 2.6) و Zn 48-120μg·g ^-1 (میانگین 74.7؛ [ 20 ]).

شکل 5. حمام سنجی خلیج گرند تراورس برگرفته از LiDAR در سال 2010، موقعیت توده های باطله گی اصلی، شن های تمبر بالای آب (منطقه آبی عمیق) در امتداد ساحل از شمع تا حوض زغال سنگ و به سمت جنوب غربی تا رودخانه تراورس را نشان می دهد. دیوار دریایی و منطقه مرجانی بوفالو مرکزی. منطقه «تغار»، بستر قدیمی رودخانه، در مرکز قرار دارد. در شمال شرقی، به میله های شن و ماسه مهرهای زیر آب توجه کنید که روی سنگ بستر (ماسه سنگ جاکوبسویل) حرکت می کنند تا در “تغار” رسوب کنند. در جنوب غربی، ماسه‌ها و سیلت‌های طبیعی از خلیج به سمت دریاچه سوپریور حرکت می‌کنند. خطوط کانتور افقی قرمز در فواصل عمقی 5 متری هستند. ROV و سایت های سونار اسکن جانبی (1-5) با رنگ قرمز نشان داده شده اند.

حرکت باطله ها در محیط ساحلی مهم است، زیرا باطله های مهاجر در خلیج تراورس بزرگ (بزرگ) مناطق و رودخانه های مهم پرورش ماهی را تهدید می کند ( شکل 4 و شکل 5 ). ریف بوفالو ( شکل 5 ) در اطلس نواحی تخم ریزی و نهالستان دریاچه های بزرگ ، جلد 2 [ 22 ] شناسایی شده است. کمیسیون ماهی و حیات وحش دریاچه‌های بزرگ هند (GLIFWC) ارزیابی‌های شیلاتی را بر روی این صخره بین سال‌های 1986 و 2002 انجام داد و مستند کرد که این صخره تخم‌ریزی مهمی برای ماهی قزل‌آلای دریاچه ( Salvelinus namaycush ) و ماهی سفید ( Coregonus clupeaformis ) است [ 23 ].]. جنبش شن و ماسه تمبر برای شورای قبیله ای خلیج Keweenaw نگرانی زیادی دارد، زیرا اعضای قبیله ای میشیگان و ویسکانسین از ماهیگیری تجاری ماهی قزل آلای دریاچه و ماهی سفید در خلیج Keweenaw نگهداری می کنند. برداشت این ماهی یک فعالیت فرهنگی و اقتصادی مهم است، زیرا GLIFWC به اعضای قبیله کمک می کند تا فواید سلامتی غذاهای سنتی را ترویج و بازاریابی کنند [ 24 ].]. آسیب دیدن زیستگاه صخره ها می تواند منجر به کاهش گونه های مهم ماهی، نقض حقوق محفوظ از معاهده تضمین شده فدرال شود و بر سلامت جمعیت ماهیگیری قبیله ای و تفریحی که این منابع را مصرف می کنند تأثیر منفی بگذارد. تجاوز شن‌های در حال حرکت به داخل زمین‌های سنگفرش که شامل صخره‌های بوفالو می‌شود، برای جوجه‌آوری طبیعی تخم‌های ماهی مفید نیست، زیرا ماسه‌ها ممکن است شکاف‌ها را پر کنند یا برای تخم‌ها و لاروهای تازه بیرون آمده سمی باشند. علاوه بر این، غلظت بالای مس در ماسه ممکن است به شدت سایر اجزای شبکه غذایی را مختل کند، به عنوان مثال، جوامع اعماق دریای بی مهرگان و پری فیتون روی بسترها، اجزای شبکه غذایی مهم برای پرورش ماهی سفید دریاچه در خلیج.

2. روش ها و مواد

2.1. نمودارها پروازهای بیش از حد و محاسبات انبوه

بیشتر داده های نقشه برداری و نمودارگیری سواحل هوابرد با استفاده از سیستم CHARTS [ 25 ] جمع آوری شد. CHARTS یک دارایی متعلق به NAVOCEANO است که با سپاه مهندسین ارتش ایالات متحده (USACE [ 26 ، 27 ]) مشترک است، که شامل Optech SHOALS 3000T20 با شکل موج کامل 3 کیلوهرتز LiDAR (یک لیزر سبز در طول موج 532 نانومتر) است. LiDAR بازگشت گسسته توپوگرافی 20 کیلوهرتز (لیزر مادون قرمز نزدیک در طول موج 1064 نانومتر)، اندازه گیری ارتفاعات زمین با وضوح و دقت بالا (فاصله نقطه 1 متر، دقت ارتفاع ± 15 سانتی متر)، و همچنین عمق آب در مناطق نسبتا آب شفاف، یا دو تا سه برابر عمق سکوی (فاصله نقطه 5 متر، دقت ارتفاع 30 ± سانتی متر [ 28 )]). این سیستم همچنین شامل یک تصویربردار طیف‌نگاری هوابرد فشرده Itres (CASI)-1500 برای تصویربرداری فراطیفی است که در آن بسیاری از باندهای طیفی باریک و پیوسته در سراسر طیف الکترومغناطیسی اندازه‌گیری می‌شوند [ 29 ]. اسکنر فراطیفی CASI به گونه ای پیکربندی شده است که داده ها را در هشت باند به طور یکنواخت بین 374 و 1050 نانومتر، شامل پنج طول موج مرئی (پهنای باند اسمی 84 نانومتر) بدست آورد. برای تشخیص انواع رسوب، تمرکز اصلی ما بر روی بخش سبز و قرمز طیف مرئی (495-750 نانومتر) بود. ترسیم مرز خشکی و آب هنگام استفاده از نوارهای مادون قرمز نزدیک بهترین بود.

بررسی های اولیه USACE CHARTS در بهار 2008 و تابستان 2011 با مشارکت مارک گریوز و بروس سابول، مرکز تحقیقات و توسعه مهندسی ارتش ایالات متحده – آزمایشگاه محیطی (ERDC-EL)، ویکسبورگ، می سی سی پی انجام شد. بررسی‌های نمودارها بر فراز خلیج بزرگ (بزرگ) تراورس، با اندازه‌گیری‌های همزمان مبتنی بر کشتی با استفاده از R/V Agassiz 10.4 متری دانشگاه فناوری میشیگان (MTU) و قطبی R/V 6.7 متر انجام شد. بررسی‌ها با سیستم CHARTS نسل دوم که از یک هواپیمای King Air Beechcraft 200 با بال ثابت کار می‌کند، انجام شد ( شکل 1)). به طور کلی، بررسی ها شامل LiDAR عمق سنجی و توپوگرافی، جمع آوری به طور همزمان با تصاویر هوایی و فراطیفی (CASI) بود. یک الگوریتم حذف درخشش ساده برای باندهای CASI 2008 برای تصحیح مصنوعات درخشش خورشید اعمال شد [ 30 ]. به دلیل مشکلات درخشش خورشید، ما داده‌های سه باند MSS را از یک پرواز هوایی دیگر (2009 USDA)، که در شرایط آرام‌تر گرفته شده بود، به‌دست آوردیم تا مجموعه CASI 2008 را تکمیل کند. ما همچنین از NOAA (اداره ملی اقیانوسی و جوی) طرح احیای دریاچه‌های بزرگ 2010 (GLRI) داده‌های LiDAR عمق سنجی در تجزیه و تحلیل خود استفاده کردیم، جایی که داده‌ها در قالب نمودارها توسط سیستم Fugro LADS Mk II جمع‌آوری شدند. ENVI 4.7 برای کل فرآیند پردازش تصویر استفاده شد ( شکل 6). نوارها موزاییک شده و دوباره طرح ریزی شدند. سیستم مختصات اولیه Geographical Lat/Long بود، اما برای محاسبات مسافت، هوایی و حجم بیشتر، داده‌ها مجدداً به سیستم مختصات Mercator عرضی جهانی (UTM؛ طرح ریزی = WGS84، ناحیه = 16) پیش بینی شدند.

شکل 6. نمودار جریان برای LiDAR، اسکن چندطیفی (MSS) و روش های عکاسی هوایی که برای محاسبه فرسایش و رسوب انبوه و طبقه بندی بسترها (سیاه = داده های اولیه؛ قرمز = روش/ابزار/رویه؛ نارنجی =نرم افزار استفاده شده؛ سبز = محصولات) استفاده می شود. ). NAIP، برنامه ملی تصویربرداری کشاورزی؛

مزیت پروازهای چند ساله این است که تصاویر موزاییک شده امکان تخمین حجم، جرم و حرکت میله شنی مهر زیر آب را فراهم می کند (از طریق محاسبات تفاوت بین تاریخ های مختلف؛ برای مثال اولیه به [ 31 ] مراجعه کنید). برای بررسی دقت اندازه‌گیری‌های عمق‌سنجی، اعماق مشتق‌شده از LiDAR با یکدیگر و با نقشه‌های طبقه‌بندی رسوب و اعماق مشتق‌شده از NWRI (مؤسسه ملی منابع آب) ثبت‌شده جغرافیایی مقایسه می‌شوند [ 32]. مجموعه داده های SONAR و LiDAR به طور مستقل مشتق شده اند و بنابراین برای کالیبراسیون متقابل و تشخیص تغییر بسیار مفید هستند. برای تعیین همبستگی های فضایی از بسته های نرم افزاری آماری (SYSTAT، OriginPro) استفاده شد. در مقایسه‌های اولیه، مطابقت‌های رگرسیونی حاصل بین عمق‌سنجی NWRI و عمق‌سنجی مشتق‌شده از LiDAR 2008 برای Grand (Big) Traverse Bay بسیار مشابه بود ( R2 ⁼ 0.98؛ [ 3 ]).

با استفاده از داده‌های CHARTS LiDAR به همراه هشت عکس هوایی از سال 1938 تا 2010، حجم توده ماسه تمبر گی سال 1938 را بازسازی کردیم و با برخی فرضیات منطقی، نرخ فرسایش خط ساحلی شمع را بین سال‌های 1938 و 2010 محاسبه کردیم ( شکل 7,313 ) . ]). برای اندازه گیری فرسایش شمع باطله و جرم ماسه های شسته شده در دریاچه سوپریور، سه تخمین مورد نیاز بود: (1) مساحت و حجم شمع بالای سطح آب (موجود از LiDAR 2008). (2) حجم زیر آب، یعنیمحاسبه عمق واقعی توده ماسه تمبر در بالای بستر کف دریاچه. و (3) مساحت شمع از دست رفته در طول زمان (فرسایش در سطح خط ساحلی، تخمین زده شده از عکس های هوایی، اساساً به عنوان برش های عمودی در سراسر شمع در نظر گرفته می شود.

شکل 7. عکس هوایی و برآوردهای مشتق شده از LiDAR از فرسایش از شمع باطله اولیه گی (نقاط سیاه) در طول زمان و انباشت متناظر شن و ماسه تمبر رسوب داده شده مجدد در سواحل جنوب شمع (نقاط قرمز). جرم بر حسب میلیون تن متریک (Mt) است و 95% CL در اطراف رگرسیون با نوارهای سبز نشان داده شده است. فرسایش شمع از نزدیک با یک تابع کاهش نمایی مطابقت دارد، در حالی که انباشتگی در ساحل نزدیک به یک تابع افزایش خطی است.

مرزهای اولیه توده باطله گی از یک عکس هوایی ثبت شده در سال 1938 از منطقه تعیین شد. ArcGIS 9.3 (ESRI) برای دیجیتالی کردن این عکس هوایی استفاده شد [ 33 ]. جریان‌های غالب قوی [ 34 ، 35 ] (اداره ملی اقیانوسی و جوی آزمایشگاه تحقیقات محیطی دریاچه‌های بزرگ، مدل باد ریخته‌شده اکنون (2010)) ذرات شن و ماسه مهر را به سمت جنوب غربی منتقل کردند، برون‌آمدگی‌های ماسه‌سنگ جاکوبسویل شمالی و ماسه‌های ساحل سفید جنوبی را پوشش دادند. هشت عکس هوایی دیگر که بین سال‌های 1944 و 2010 گرفته شده‌اند، تغییرات بعدی لبه‌های ساحلی را در انبوه باطله‌های اصلی و تخمین‌هایی از رسوب مجدد در امتداد سواحل جنوبی ارائه کردند که هر دو با ArcGIS و ENVI کمی‌سازی شده‌اند ( شکل 6 ،جدول 1 [ 33 ]). عکس‌ها به نقشه‌برداری از مرزهای در حال تغییر شمع اصلی اجازه می‌دهند، که چند ضلعی‌ها را در آن جا می‌دهیم [ 3 ].

برای تخمین حجم زیر آب، شمع به دو منطقه جدا شد. یک منطقه، بخشی از شمع بود که به سنگ بستر فرسایش یافته بود، که به تخمین های مشتق شده از LiDAR از خطوط پایین گذشته در زیر شمع اصلی اجازه می داد، در حالی که بخش دوم، قسمت باقی مانده بود که توسط ماسه مهر پوشانده شده بود. در بخش اول (منطقه فرسوده)، ما یک سطح آب سالانه نسبتاً ثابت (183.4 متر؛ سپاه ناحیه دیترویت) را برای تخمین حجم زیر آب شمع فرض کردیم. برای تخمین عمق شن و ماسه تمبر در ناحیه دوم، که در حال حاضر توسط ماسه مهر پوشانده شده است، تغییر شیب سنگ بستر را از نقشه عمق سنجی LiDAR در مجاورت شمع برای گسترش زیر شمع برون یابی کردیم. نتیجه تجزیه و تحلیل شیب خطی، عمق متوسط زیر سطح دریاچه حدود 2 متر را برای بخش تحت پوشش فعلی ایجاد کرد.

جدول 1. کاربردهای GIS در پروژه Grand Traverse Bay.

برای تخمین حجم از دست رفته بالای آب ( به عنوان مثال ، جزء خط ساحلی در معرض)، ما همچنین نیاز به تعیین ارتفاع توده ماسه تمبر حذف شده توسط فرسایش خط ساحلی داشتیم. دوباره همان دو منطقه را در نظر گرفتیم: شمع فعلی و بخشی از شمع که از بین رفته است. وضوح بالا 2008 LiDAR DEM اندازه گیری ارتفاع شمع 2008 را ارائه کرد. ارتفاعات شمع گذشته با گسترش ارتفاع نشانه های شناخته شده موجود (انتهای دریچه های حفظ شده) در سراسر عکس های هوایی برای تخمین عمق محلی بازسازی شدند. یک توسعه پیش بینی شده از دریچه ها برای تخمین ارتفاع بخش های فرسوده و عکس های هوایی گذشته برای تخمین ابعاد منطقه استفاده شد. حجم زیر آب بر اساس عمق تخمین زده شده به سنگ بستر اضافه شد.

شمع بازسازی شده برای اولین بار برای محاسبه حجم و جرم ماسه تمبر در سال 1938 مورد استفاده قرار گرفت. این روش ها از وضوح فضایی چند ضلعی 3 متر و مساحت 9 متر مربع ^{استفاده} کردند. ضرب سطح در عمق تخمینی از حجم شن و ماسه تمبر برای هر چند ضلعی به دست می دهد. ادغام تخمینی از حجم کل را بر حسب متر مکعب ارائه کرد. میانگینی از مقادیر Web Soil Survey از کالین (گزارش داخلی 2009؛ قابل دسترسی از سرویس حفاظت از منابع طبیعی وزارت کشاورزی ایالات متحده (NRCS)) برای تخصیص جرم استفاده شد. چگالی ظاهری مرطوب خاک Gay Stamp Sands بین 1.35 تا 1.65 گرم بر سانتی متر مکعب (g·cm- ³ ) یا 1350 kg·m- ³ تا 1650 kg·m- ^{3 برآورد شد.}. ما میانگین چگالی ظاهری 1.65 گرم بر سانتی متر مکعب را انتخاب کردیم و جرم را برای هر برش فرسایش یافته محاسبه کردیم. یک معادله فروپاشی نمایی با منحنی فرسایش متوسط مطابقت داشت و تخمینی از تاریخ از بین رفتن شمع ( یعنی جرم صفر) ارائه می داد . برای تجزیه و تحلیل ما ( شکل 7 )، مقادیر فرسایش از سال 2008 تا کنون به روز شده است.

2.2. رنگ غیرفعال (نمودارهای فراطیفی و MSS) طبقه بندی بستر در اطراف صخره بوفالو

تفسیر الگوهای MSS 2008-2013 توسط شن و ماسه تمبر و تفاوت‌های زیرلایه در بازتاب طیفی کمک شد [ 3 ]. ماسه‌های تمبر خاکستری تا سیاه (بازالت خرد شده) در ساحل دارای آلبدوی نسبتاً کم هستند، در حالی که ماسه‌های ساحلی سفید طبیعی (که از ماسه‌سنگ جاکوبسویل به دست می‌آیند) دارای آلبدوی نسبتاً بالایی هستند. تفاوت‌های انعکاس طیفی دقیق، تفکیک عمق خوب انواع بستر اولیه در امتداد حاشیه‌های ساحلی را نشان می‌دهد. روش‌های امضای طیفی [ 36 ] با استفاده از دستگاه‌های طیفی تحلیلی (ASD)، شرکت، FieldSpec Pro (مدل FSP350-2500PJ) دنبال می‌شوند و در Kerfoot و همکاران منتشر شد. [ 3]. در حال حاضر، پروفایل های بازتاب طیفی برای: (1) ماسه های مهر از شمع تخلیه اولیه در دسترس هستند. (2) شن و ماسه تمبر با موج بازسازی شده. (3) ماسه های ساحلی بومی، مشتق شده از ماسه سنگ Jacobsville. (4) ماسه سنگ Jacobsville; و (5) ماسه های مختلف تمبر مخلوط و ماسه های طبیعی. تصاویر MSS اضافی از خلیج گرند تراورس از بانک اطلاعات تصاویر یکپارچه با وضوح چندگانه برنامه ملی کشاورزی (NAIP) بازیابی شد ( شکل 6 ، سالهای 2005 و 2009). برای تعیین کمیت تابش طیفی پایین‌روی و بالا آمدن در آب‌های عمیق‌تر، بازتاب پایین با استفاده از رادیومتر اپتیکال پروفایل گرین OC P1000 اندازه‌گیری شد.

کار Satlantic ضرایب میرایی را برای باندهای طیفی رو به پایین و بالا آمدن ارائه می دهد. سایر متغیرهای مهم دیگر انرژی تابش سطحی و ضرایب برای انتقال طیفی وابسته به عمق بودند. از این دو پارامتر، ما حداکثر عمق آبی را محاسبه کردیم که نور با طول موج های مختلف می توانست به آن نفوذ کند، طبق فرمول ساده: I _z = I _o e ^-€lz. با این حال، برای وضوح MSS، نور محیط باید از سطح پایین منعکس شود و سیگنالی را به صفحه سطح برگرداند، از این رو اندازه‌گیری تابش بالاآمدگی اقیانوسی اهمیت دارد. بسته نرم افزاری ArcGIS (نسخه 9.3) برای ایجاد یک ماسک وابسته به عمق استفاده شد که بر روی داده های MSS قرار گرفت تا توانایی حل تضاد رنگ زیرلایه را بررسی کند ( جدول 1 [ 33 ]). ما از Lyzenga’s [ 37] روش برای درخشندگی تصحیح عمق. Lyzenga روشی را برای مدیریت اثرات بازتابی وابسته به عمق در تصاویر MSS ارائه کرد که امکان تولید یک نقشه بازتاب پایین مستقل از عمق را فراهم کرد. الگوریتم‌های مبتنی بر نسبت، رابطه بین باندهای طیفی مختلف را بر روی یک نوع پایین تعیین می‌کنند. سپس چند ضلعی ها (با استفاده از ترکیبی از روش های طبقه بندی نظارت شده و بدون نظارت) بر اساس نوع زیرلایه طبقه بندی می شوند ( شکل 6 ). با اعمال این روش توانستیم انواع مختلف کف را بر اساس بازتاب آن ها جدا کنیم. تصاویر MSS به سیستم مختصات منطقه 16 UTM و مقادیر پیکسل به مقادیر بازتاب طیفی واقعی (وات بر متر مربع ⁾ برای مقایسه با داده‌های Satlantic تبدیل شدند. ArcGIS یا ERDAS IMAGIN برای ترجمه داده ها از تصاویر MSS استفاده شد (جدول 1 ; دو مجموعه داده، 2008 و 2011، CASI. 2009 و 2010، USDA NAIP با استفاده از سنسور Leica ADS40 پروازهای هوایی را انجام داد.

برای بررسی صحت طبقه‌بندی‌های بستر، طبقه‌بندی‌های MSS با یکدیگر و با طبقه‌بندی‌های زیرلایه NWRI (موسسه ملی منابع آب) برای خلیج گرند تراورس [ 32 ] به صورت متقابل مقایسه می‌شوند. طبقه‌بندی بستر Biberhofer و Prokopec [ 32 ] اساساً بر اساس ترانسکت‌های سونار تکمیل‌شده با نمونه‌های رسوب شیپک و تصاویر دوربین فیلمبرداری زیر آب بود.

2.3. فیلم زیر آب (ROV)، سونار اسکن جانبی، نمونه‌برداری از بستر پونار و ویژگی‌های جانوران اعماق دریا

اتصال اثرات بیولوژیکی با تجاوز شن تمبر به تصویربرداری با وضوح بالاتر نسبت به آنچه که از LiDAR و MSS می آید، به علاوه درمان چندین اثر مستقیم و غیرمستقیم، که همه آنها مضر به نظر می رسند، نیاز دارد. به عنوان مثال، هنگامی که ماهی سفید دریاچه از تخم بیرون می آید، شناخته شده است که از مزارع سنگفرش شده بوفالو ریف به منطقه ساحل سفید جنوبی (منطقه پرورش سرخ کرده) پراکنده می شود، جایی که آنها از موجودات اعماق دریا تغذیه می کنند. بیل ماتس (ارتباط شخصی) از GLIFWC با استفاده از نمونه‌های گربه ساحلی، بچه ماهی سفید دریاچه‌ای فراوان را در امتداد ساحل شنی سفید نزدیک به ساحل ثبت کرد، اما هیچ کدام در امتداد منطقه ساحل شنی تمبر وجود نداشت. ماهی سفید ممکن است در مناطق پوشیده از ماسه های تمبر وجود نداشته باشد زیرا: (1) ماسه تمبر شکاف های میدان تخته سنگ/ سنگفرش را پر می کند و مخفیگاه ها و شرایط مرزی را از بین می برد.من _ ه .، حذف مصرف کنندگان و/یا منابع آنها، دو سطح پایین زنجیره غذایی؛ یا (3) مس محلول به طور مستقیم به بچه ماهی آسیب می رساند.

برای بینش در مورد این گزینه ها و برای ارائه حقیقت زمین (بررسی نقطه ای) برای نقشه برداری تجاوز شن و ماسه، ما از یک ROV (VideoRay Pro II) با دوربین های زیر آب نصب شده (MarCum VS620 Underwater Viewing System؛ وضوح میلی متری از نزدیک) استفاده کردیم. R/V Agassiz و R/V Polar در سال‌های 2012 و 2013. بررسی‌های اولیه موجود است [ 31 ] ( https://sites.google.com/site/keweenawbuffaloreef/). این غواصی ها کاربرد دوربین های نصب شده بر روی ROV را برای شناسایی انواع بسترها در Grand (Big) Traverse Bay تأیید کردند. مطالعات ROV به ما اجازه داد تا ویدئوی هماهنگ زیر آب، نمونه‌برداری از حقیقت زمینی (Ponar) و بررسی‌های اولیه منطقه (NOAA R/V Storm) را انجام دهیم. مطالعات طوفان R/V NOAA از سونار اسکن جانبی با وضوح بالا و دیجیتال (New EdgeTech، سونار اسکن جانبی با وضوح بالا، فرکانس دوگانه 600/1600 کیلوهرتز با سیستم نقشه برداری کامل سه بعدی؛ وضوح 0.6 سانتی متر) استفاده کرده است. عکس‌برداری زیر آب و نمونه‌های رسوب به طبقه‌بندی ماهیت تجاوز شن تمبر به مزارع سنگفرش ریف بوفالو کمک کرد، تأثیرات بر جوامع اعماق دریا را روشن کرد و مکانیسم‌های بالقوه مهار ماهی را روشن کرد. نمونه‌های رسوب عکس‌برداری شدند و با تصاویر ویدئویی زیر آب از سطوح رسوب، که توسط MarCum VS620 گرفته شد، تکمیل شدند.² ) نمونه های رسوب به صورت تکراری برداشته شدند، شسته و الک شدند (500 میکرومتر) در یک دستگاه رسوب ساز و در فرمالدئید 10 درصد برای تجزیه و تحلیل طبقه بندی بعدی نگهداری شدند. تجزیه و تحلیل دانه به ما اجازه داد تا درصد ترکیب ماسه مهر رسوبات را تعیین کنیم.

3. نتایج

3.1. ویژگی های Grand (Big) Traverse Bay

در شکل 5در سال 2010، حمام‌سنجی با حل‌وفصل LiDAR، ویژگی‌های خط ساحلی مهم خلیج تراورس بزرگ (بزرگ) و موقعیت مرکزی ریف بوفالو را نشان می‌دهد. قفسه ساحلی توسط دو رودخانه احاطه شده است: رودخانه توتون در شمال شرقی توده باطله اصلی و رودخانه تراورس در بخش جنوب غربی خلیج. هر دو رودخانه آب های هیومیک بسیار رنگی را تخلیه می کنند که به سرعت از بین می روند. در شرق ریف بوفالو، به نظر می‌رسد که «تغار» یک بستر رودخانه باستانی است که بین دو رودخانه موجود واقع شده است، به طول ۲ کیلومتر، که تا عمق ۲ تا ۳ متری در بستر ماسه‌سنگ جاکوبسویل فرو رفته است. مناطق زیر آب در جنوب غربی توده باطله اصلی نشان می دهد که میله های شن و ماسه مهر در حال حرکت بر روی سنگ بستر ماسه سنگ Jacobsville به سمت “تغار” است. میله ها حاوی جرم قابل توجهی هستند و در سطح میانی زیر بارانداز زغال سنگ به “تغار” می رسند.حدود _ 1,275,400 متر مربع ⁽ 1.3 کیلومتر مربع ⁾ و حجم 4,205,200 متر ^مربع . با این حال، از آنجایی که نواحی فوقانی توسط ماسه‌های استامپ مهاجرتی پوشیده شده‌اند، این تخمین کانال‌ها فقط تقریبی هستند. به نظر می رسد که قسمت های بیرونی و عمیق تر “تغار” بریدگی های سنگ بستر را نشان می دهد، به عنوان مثال ، صفحات بستر ماسه سنگ Jacobsville، در حالی که قسمت های بالایی و میانی با ماسه تمبر یا مخلوطی از ماسه های تمبر و ماسه های طبیعی پر شده اند.

فرآیندهای ساحلی در سایت خلیج تراورس گراند (بزرگ) به دلیل ترکیبی از عوامل طبیعی که شامل امواج و بادها، جریان‌های ساحلی، نوسانات سطح آب، شیب‌های آب‌سنجی متفاوت و تفاوت‌ها در بسترها می‌شوند، مجبور می‌شوند [ 3 ، 38 ]. در یک تلاش مقدماتی مدلسازی هیدرودینامیکی، وستون [ 38] خلیج Keweenaw در دریاچه سوپریور را به عنوان سیستمی با آب کم عمق و محدود توصیف کرد. در امتداد خط ساحلی، امواج کوتاه مدت و باد رانده عامل اصلی حرکت شن‌های تمبر به داخل و پایین ساحل به نظر می‌رسید. از بازرسی داده‌های افزایش موج، امواج غالب از عناوین 90 درجه تا تقریباً 155 درجه رسیدند. شبه جزیره Keweenaw سایت همجنس گرایان را در برابر امواج ناشی از باد، با عناوین بین 210 تا 360 درجه محافظت می کند. جریان های غالب در امتداد خط ساحلی شرقی شبه جزیره Keweenaw عمدتاً به سمت جنوب غربی جریان دارند، به موازات ایزوبات ها [ 35 ، 39 ، 40 ]. اندازه‌گیری‌های Sloss و Saylor [ 39 ] به‌طور دوره‌ای قوی (1.0-5.0 سانتی‌متر بر ثانیه ^{-1 ) مستند شده است.}) تابستان و پاییز به سمت جنوب غربی در کنار جریان های ساحلی.

3.2. فرسایش و پراکندگی شمع دم

همانطور که فرسایش موجی شمع باطله گی اصلی پیش می رود، کسر درشت از مخروط رسوب اولیه ( شکل 4 بالا) به سمت جنوب به عنوان یک عدسی شن سیاه مرتب شده که با ماسه های ساحلی کوارتز سفید خلیج گرند تراورس مخلوط می شود یا از آن عبور می کند ( شکل 3 و شکل) حرکت می کند. 5 ؛ [ 3 ، 38 ، 41 ]). ما دریافتیم که ماسه‌های تمبر رسوب‌گذاری‌شده ۷.۴ تا ۸.۱ کیلومتر به سمت جنوب از توده گی به‌عنوان شن‌های ساحل سیاه حرکت کرده‌اند، که به سمت شمال رودخانه تراورس دریا امتداد می‌یابند. شن‌های تمبر اکنون به‌طرف خود در اطراف و روی دیواره دریا ( شکل 4 پایین) کار می‌کنند. MDEQ [ 20] نمونه های فراساحلی و بلافاصله در جنوب توده ماسه تمبر گی غلظت مس را در رسوبات خلیج پیدا کردند که بین 1400 و 4400 میکروگرم در گرم در 1 متغیر ^بود (میانگین = 3020 میکروگرم· گرم در ¹ ، N = 5). این مقدار میانگین نزدیک به شن‌های استامپ خالص است، که نشان‌دهنده ترکیب کمی با ماسه‌های ساحلی طبیعی یا رسوبات رودخانه توتون در نزدیکی انباشته باطله گی اصلی است.

در محل انباشت باطله، 80 سال عکاسی هوایی به ما اجازه داد تا نرخ فرسایش تخمینی 7.8- متر در سال را محاسبه کنیم [ 3 ]). برای مقایسه، وستون [ 38 ] مقدار 7.2- متر در سال را برای رگرسیون خط ساحلی در سایت باطله تخمین زد، یک مقدار مشابه. در جنوب شمع، خط ساحلی یک الگوی فرسایشی و برافزایش متناوب را در پاسخ به خطوط عمق سنجی نامنظم منطقه نزدیک ساحل نشان داد. تغییر خط ساحلی خالص در سواحل جنوب منطقه بارانداز زغال سنگ + 0.5 متر در سال بود، در حالی که خط ساحلی نزدیک به رودخانه تراورس، نرخ افزایش تخمینی 2.2 متر در سال را تجربه می کرد.

با استفاده از نقشه عمق سنجی 1906 و پرواز LiDAR 2008 برای تخمین خطوط پایین و هشت تصویر هوایی برای اندازه گیری برش های فرسایشی در سراسر شمع در طول زمان، ما تخمین زدیم که فرسایش انبوه شمع باطله گی بیشترین میزان را در اوایل تاریخ داشت و اخیراً کاهش یافته است [ 3 , 31 ]. مقادیر تغییر شکل یافته نشان دهنده تناسب عالی ( R2 ⁼ 0.99) فرسایش جرمی با یک مدل فروپاشی نمایی منفی ساده است ( شکل 7 ؛ جدول 2 ). تناسب رگرسیون به داده‌های تبدیل‌شده با ورود به سیستم برای پیش‌بینی استفاده شد: (1) میزان فرسایش. و (2) تاریخ رهگیری جرم “صفر” ( حدود. 2090، با یک پاکت CL ± 95٪). تا آن تاریخ، با توجه به نرخ‌های فرسایش مشاهده‌شده، ما تخمین می‌زنیم که توده باطله اولیه به طور کامل از بین خواهد رفت.

جدول 2. مقادیر رگرسیون برای ( الف ) رسوب شن‌های تمبر در مکان‌های ساحلی و ( ب ) فرسایش از توده اصلی.

با استفاده از مجموعه چهار تصویر نمودار، جرم ماسه‌های ساحلی رسوب‌شده در طول بخش‌های مختلف ساحل را نیز می‌توان در طول زمان تخمین زد ( شکل 7 ؛ جدول 2 ). کل توده ماسه تمبر نهشته شده در امتداد خط ساحلی 7.0 تن تخمین زده شد، که حدود 30.8 درصد از توده شن و ماسه تمبر اولیه بر روی توده باطله (22.7 تن) تخلیه شده است. با توجه به وضوح بالای LiDAR و گودهای شفافی که توسط کمیسیون راه روی شمع باقی مانده است، می‌توانیم تخمین بزنیم که کاربرد جاده در زمستان و ساخت بستر حدود 1.01 تن از جرم کل شمع گی، MI (4.4٪) را حذف کرده است. با تفاوت، 11.1 تن باقیمانده (48.9٪) به خلیج گرند تراورس منتقل شده است و در سراسر بسترهای زیر آب پخش شده است. برآوردها از پوشش ساحلی بالای آب از 1.6 کیلومتر متغیر بود² [ 3 ، 31 ] تا 2.3 کیلومتر مربع ^[ 41 ] . پوشش هوایی زیر آب ماسه‌های تمبر در سراسر خلیج تراورس گراند (بزرگ) از MSS 5.1 کیلومتر مربع برآورد شد ^[ 3 ] ، اگرچه این تخمین پوشش زیر قابلیت بازتاب پایین را شامل نمی‌شود.

شکل 7 تخمین بلند مدت حرکت توده را خلاصه می کند. در حال حاضر، جرم ماسه تمبر در توده اصلی به حدی کاهش یافته است که بسیار کمتر (3.1-3.7 Mt) از مقدار ترکیبی در امتداد خط ساحلی به سمت جنوب شمع (7.0 Mt) است. امتداد اسکله زغال سنگ (توده تا بارانداز زغال سنگ) دارای 4.5 تن شن و ماسه است. در امتداد ساحل خط ساحلی، انباشته شدن در طول زمان در شمع اصلی تا بخش اسکله زغال سنگ ( بخش 2 ) به نظر می رسد با یک تابع خطی ساده در طول زمان مطابقت داشته باشد (شیب = 0.035، SE = 0.003؛ R2 ⁼ 0.93). جرم شن و ماسه مهر در بخش زغال سنگ تا رودخانه تراورس (2.6 Mt) نیز روند خطی ساده افزایشی را نشان می دهد (شیب = 0.035، SE = 0.001 ^؛R2= 0.99). ترکیبی از هر دو برآورد تعهدی یک خط منفرد با شیب دو برابر را به دست می دهد ( جدول 2 ؛ شیب = 0.07، SE = 0.002؛ R2 ⁼ 0.99). اگر انباشته شدن شن های مهر ساحلی در بخش اسکله زغال سنگ به صورت خطی ادامه یابد، 52 سال بعد، انباشتگی اضافی 1.8 متری در امتداد خط ساحلی شمال ریف بوفالو وجود خواهد داشت. این انباشته شدن زیاد مطمئناً ریف بوفالو را در خطر بزرگی قرار می دهد.

میله های شن و ماسه مهر مهاجرت عمیق در سراسر بستر ساحلی ماسه سنگ Jacobsville حرکت می کنند، سپس در بخش میانی “تغار” رسوب می کنند، یک تپه و یک دیوار مهاجر به سمت غرب ایجاد می کنند ( شکل 5 و شکل 8 ). در حال حاضر، قسمت بالایی و میانی «تغار» تا جایی پر شده است که تهاجم ماسه‌های تمبر به سمت غرب به ریف بوفالو آغاز شده است. علاوه بر این، به‌کارگیری مواد طبقه‌بندی‌شده موجی از نهشته‌های شنی ساحلی در حال مهاجرت به سمت جنوب و غرب به داخل و از طریق بخش‌هایی از زمین سنگفرش شمالی پراکنده شده است ( شکل 5 ، شکل 8 ، شکل 9 ، شکل 10 و شکل 11 ).

شکل 8. بزرگ‌نمایی شن‌های مهر اسناد موزاییکی مشتق شده از LiDAR در سال 2010 که به سمت زمین‌های سنگفرش/صخره‌ای شمالی ریف بوفالو حرکت می‌کنند. میله‌های شن و ماسه تمبر مهاجرتی به داخل «تغار» ریخته می‌شوند و در نواحی شمالی ناو جمع می‌شوند و قبل از اینکه به سمت شمال غربی بر روی ریف بوفالو پیشروی کنند. فواصل کانتور قرمز در 5 متر فاصله دارند.

شکل 9. نقشه بستر ساحلی مشتق شده از MSS، بر اساس بازتاب رنگ پایین. نقطه‌ها نشان‌دهنده بررسی‌های حقیقت زمینی Ponar و دوربین زیر آب در انواع زیرلایه هستند (اصلاح شده از Kerfoot و همکاران [ 3 ]). مرزهای بوفالو ریف بر روی نقشه بستر قرار گرفته است. مناطق قرمز نشان دهنده مناطقی با انعکاس کم هستند که در آن ماسه های مهر مهاجرتی به زمین های سنگفرش و صخره های بوفالو تجاوز کرده اند.

در امتداد خط ساحلی، «اسکله زغال سنگ»، یک مجموعه اسکله که برای عملیات همجنس‌گرایان زغال‌سنگ دریافت می‌کرد، ممکن است در طول فرسایش اولیه شمع اصلی به عنوان یک «کشاله ران» عمل کرده باشد (حاشیه ماسه مهر 1938 در شکل 3 ). این اسکله همچنین ممکن است به انحراف شن‌های مهره‌ای مهاجرت‌کننده خط ساحلی به سمت قسمت بالایی حاشیه زمین سنگفرش شمالی در اطراف ریف بوفالو کمک کرده باشد. مرزهای ریف بوفالو شامل مناطق بیرونی پوشیده از سنگفرش و مناطق مرتفع از تخته سنگ در دماغه ماسه سنگی جاکوبسویل به مساحت 3.1 کیلومتر مربع ^است که توسط شکافی شیب دار تقسیم شده است ( شکل 5 و شکل 8 ). این صخره دارای دو لوب است، یک لوب 2.0 کیلومتر ^مربعی به اضافه یک لوب کوچکتر بیرونی 1.1 کیلومتر ^مربعبخش در شمال غربی ریف بوفالو، دماغه‌ای زیر آب وجود دارد که ممکن است به انحراف شن‌های تمبر مهاجر کمک کرده باشد. دماغه دارای یک منطقه کم ارتفاع است که در آن ماسه های تمبر مهاجر شکسته شده و یک فرورفتگی به سمت غرب را پر کرده است ( شکل 9 ).

شکل 10. تصویر سونار جانبی (Lowrance HDS7 از R/V Polar) از شن و ماسه تمبر که در “تغار” افتاده است (محل 1 در شکل 5 ). ( سمت چپ ) اسکن عمودی دیوار شرقی به ارتفاع 2.7 متر. ( سمت راست ) اسکن جانبی شن و ماسه تمبر که بر روی لبه دیوار شرقی حرکت می کند و به داخل “تغار” می رود. نوار مرکزی تاریک در تصویر افقی مسیر ثبت نشده ای است که مستقیماً در زیر قایق قرار دارد.

شکل 11. تصویر اسکن جانبی با وضوح بالا (New EdgeTech، HRSSS، 600/1600 کیلوهرتز از سازمان ملی اقیانوسی و جوی (NOAA) طوفان R/V؛ وضوح 0.6 سانتی متر) از شن های تمبر که به زمین های سنگفرش شده بوفالو ریف نفوذ می کنند (سایت 2) ؛ شکل 5 ). ماسه های تمبر در حال حرکت در سمت چپ تصویر هستند، در حالی که زمین های تخته سنگ در سمت راست هستند. به امواج در امتداد لبه جلوی شن‌های مهر و چگونگی پر شدن ذرات شن ریز در شکاف‌های میدان سنگفرش/صخره توجه کنید.

تصاویر مشتق شده از LiDAR از سال 2010 به وضوح انباشته شدن شن‌های تمبر را در نواحی میانی گودال به دلیل ریختن میله‌های شنی مهر و ماسه‌های تمبر در حال حرکت در زمین‌های سنگفرش نزدیک بخش میانی صخره بوفالو نشان می‌دهند ( شکل 8 ) . . تجاوز زیر آب ماسه های تمبر به صخره بوفالو دارای دو فرآیند است: (1) رانش موج و جریان و رسوب مواد شن و ماسه استامپ زیر آب در حال مهاجرت به داخل “تغار” و به قسمت میانی زمین سنگفرش ( شکل 9 ، شکل 10 و شکل 11) بعلاوه (2) شن و ماسه های ساحلی به سمت حاشیه های شمالی زمین سنگفرش بر اساس امواج. تصاویر چندگانه LiDAR تخمین‌های اولیه از حجم میله‌های مهاجرتی و نرخ‌های حرکت را امکان‌پذیر می‌سازد [ 31 ]، در حالی که بررسی‌های سونار در سال‌های 2012-2013 با دوربین‌های نصب‌شده روی ROV ریختن شن و ماسه مهر به داخل «تغار» را تأیید کردند ( شکل 10 ؛ سایت 1 در شکل 5 ) و پر کردن لبه‌های زمین‌های تخته سنگ ( شکل 9 ، شکل 10 و شکل 11 ؛ همچنین، به [ 31 ] مراجعه کنید: https://sites.google.com/site/keweenawbuffaloreef/ ).

داده‌های MSS (اسکنر چند طیفی) از پروازهای خارج از هوا به طور قابل توجهی با LiDAR متفاوت است، زیرا آنها بر اساس بازتاب طیفی غیرفعال از لایه‌های پایینی هستند. تفسیر الگوهای MSS توسط شن و ماسه تمبر و تفاوت‌های زیرلایه در بازتاب طیفی کمک می‌کند. شن‌های تمبر خاکستری تا سیاه (بازالت خرد شده) در ساحل دارای آلبیدوی نسبتاً کم هستند، در حالی که ماسه‌های ساحلی سفید طبیعی (که از ماسه‌سنگ جاکوبسویل به دست می‌آیند) آلبدوی بالایی دارند. تفاوت‌های بازتابی طیفی اضافی، وضوح خوب عمق سه نوع بستر اصلی را در امتداد حاشیه‌های ساحلی نشان می‌دهد: ماسه‌های تمبر، ماسه‌های ساحلی طبیعی و ماسه‌سنگ جاکوبسویل (برآمدگی سنگ ساحلی).

طبقه‌بندی بستر MSS نشان داد که ماسه‌های تمبر از ارتفاع کم عمقی شمال غربی بوفالو ریف عبور کرده و به سمت غرب در سراسر کف پخش شده‌اند، اکنون دو سوم صخره را احاطه کرده و فوریت برای اقدام را افزایش می‌دهد ( شکل 9 ؛ [ 3 ]). کل سطح زیر آب پوشیده شده توسط ماسه های مهر در خلیج از MSS 5.1 کیلومتر مربع تخمین زده شد ^، در حالی که 1.3 کیلومتر مربع ^مربوط به منطقه ساحل توسط ماسه های مهر بالای آب پوشیده شده بود [ 3 ]. در شکل 9 ، فرورفتگی هایی در غرب صخره بوفالو وجود دارد که اکنون با ماسه درشت تمبر پر شده است.

بررسی‌های سونار و ROV اسکن جانبی جزئیات میدان تخته سنگ را نشان می‌دهد و شواهد مستقیمی برای تجاوز به شن و ماسه ارائه می‌دهد ( شکل 11 و شکل 12 ). مطالعات سونار MSS و اسکن جانبی شروع به پاسخ دادن به سؤالات مهم در مورد درصد تجاوز ماسه‌های تمبر به نواحی شمالی و میانی زمین‌های سنگ‌فرش و سنگفرش بوفالو ریف می‌کنند ( شکل 9 ، سایت 4 در شکل 5 ). مزارع سنگفرش در ریف بوفالو (سایت 3 در شکل 5 ) با تخته سنگ های گرد و عقب مانده و سنگفرش های پوشیده شده توسط پری فیتون مشخص می شوند ( شکل 12).آ). این پوشش باعث می‌شود که سنگ‌ها در تصویربرداری ویدئویی زیر آب، رنگ یکنواخت به نظر برسند، اما ماهیت ناهمگن سنگ‌ها را می‌توان زمانی که لایه پری فیتون خراشیده می‌شود، تعیین کرد. غواصی ROV نشان می‌دهد که ماسه‌ها در امتداد بخش‌های شمالی صخره به بسترهای شن و سنگ‌فرش تجاوز می‌کنند ( شکل 12 ب؛ سایت 4 در شکل 5 ).

3.3. اثرات بیولوژیکی

مطالعات ROV نشان می دهد که تجاوز زیر آب شن و ماسه تمبر به صخره بوفالو شامل دو فرآیند جداگانه است: (1) رانش ناشی از موج و جریان و رسوب ماسه های تمبر در زمین های سنگفرش، پر کردن شکاف ها و “غرق کردن” میدان تخته سنگ در دریایی از تمبر. شن و ماسه ( شکل 11 و شکل 12 ب). در حالی که فرآیند دوم شامل (2) اثرات سمی مس بر موجودات اعماق دریا، از جمله پری فیتون (دیاتوم ها و باکتری ها)، بی مهرگان و ماهی ها است ( شکل 13 ). بررسی‌های اولیه در سال‌های 2012 و 2013 با دوربین‌های نصب‌شده بر روی ROV، شن‌های تمبر لبه‌های زمین‌های تخته سنگ را با سنگ‌های مرزی که فیلم‌های پریفیتون را از دست می‌دهند، ثبت کردند ( شکل 12 ب).

شکل 12. ( الف ) نمای دوربین نصب شده بر روی وسیله نقلیه راه دور (ROV) از یک میدان تخته سنگ/ سنگفرش دست نخورده صخره بوفالو (سایت 4 در شکل 5 ). سنگفرش ها و تخته سنگ ها با یک دیاتوم های آلی طبیعی و فیلم پری فیتون باکتریایی پوشیده شده اند. در طول تخم ریزی، تخم های ماهی به شکاف بین سنگ ها می ریزند. بیشتر سنگ‌فرش‌ها و تخته‌سنگ‌ها به‌جای نشأت‌گرفتن از ماسه‌سنگ جاکوبسویل، در بالای ماسه‌سنگ زیرین جاکوبسویل قرار گرفته‌اند. ( ب ) یک ویدیوی ROV از شن‌های تمبر (از سمت چپ می‌آیند؛ به موج‌هایی توجه کنید) که به سمت زمین سنگفرش شمالی (به سمت راست) ریف بوفالو حرکت می‌کنند (سایت 3 در شکل 5)). ماسه‌های تمبر هم شکاف‌ها را پر می‌کنند و هم جوامع پری فیتون را روی سنگ‌ها در امتداد لبه جلویی منطقه تجاوز می‌کشند. ( ج ) یک کلیپ ROV از امواج در یک میدان شنی تمبر که به دماغه های دوقلوی بوفالو ریف تجاوز می کند. به مواد آلی فلوکولنت سفید رنگ (پری فیتون مرده) توجه کنید که از میدان تخته سنگ خارج می شود و در فرورفتگی بین موج ها قرار دارد (محل 5 در شکل 5 ).

اثرات بیولوژیکی تجاوز شن تمبر می تواند چندین اثر مستقیم و غیر مستقیم ایجاد کند. اثرات مستقیم آن اثرات مس سمی بر جلبک های کف، بی مهرگان کف و ماهی است. اثرات غیرمستقیم فیزیکی هستند، به عنوان مثال، ماسه‌های مهری که شکاف‌های مزارع تخته سنگ را پر می‌کنند و گزینه‌ها و مساحت مزرعه پرورش را کاهش می‌دهند. بیل ماتس (GLIFWC) با نمونه‌های سین ساحلی، بچه ماهی سفید دریاچه‌ای فراوان را در امتداد ساحل شنی سفید ثبت کرده است، اما هیچ‌کدام در امتداد ساحل شنی تمبر قابل مقایسه نیست. ما پیشنهاد می‌کنیم که ماهی سفید (و همه گونه‌های دیگر) وجود ندارند زیرا مس موجودات زیرزمینی (جلبک‌ها و بی‌مهرگان) را مستقیماً از بین می‌برد و هم بی‌مهرگان و هم غذای آن‌ها (جلبک‌ها) را از بین می‌برد.

ثانیاً، اثرات سمی بر جوامع پری فیتون ( شکل 12 a-c) می تواند به طور غیرمستقیم بی مهرگان کفزی را با کاهش غیرمستقیم منابع آنها محدود کند. ماهی از مناطق شن و ماسه تمبر اجتناب می کند، زیرا هیچ بی مهره ای وجود ندارد، به عنوان مثال ، غذا یا منابع. ثالثاً، ماهی ممکن است غلظت مس را مستقیماً احساس کند و از مناطق با غلظت بالا اجتناب کند. عکس‌های زیر آب از موج‌های شن تمبر یک لخته سفید را نشان می‌دهد ( شکل 12 ج؛ سایت 5 در شکل 5) که در فرورفتگی های بین موج ها قرار می گیرد. این لخته از پری فیتون های زنده تشکیل شده است که از صخره ها و سنگفرش های میدان سنگفرش بوفالو ریف جدا شده اند، اما معمولاً در امواج شن و ماسه مرده هستند. در زمین‌های دست‌نخورده تخته‌سنگ/سنگ‌فرش، لخته‌های پری فیتون زنده برای رسوب در بین سنگ‌ها جمع‌آوری می‌شوند و غذا را برای جانوران بی مهرگان تقویت می‌کنند.

شکل 13. کاهش عمده در تراکم ارگانیسم اعماق دریا (نمونه‌های پونار) با افزایش محتوای شن و ماسه تمبر (0٪ ماسه‌های مهر، پانل سمت چپ؛ 0٪ – 25٪ در دو پانل وسط سمت چپ، 25٪ – 75٪ در وسط). پانل سمت راست و 75٪ – 100٪ در پانل سمت راست). میله ها چگالی متوسط ± 95% CL را می دهند. گونه های فردی در درج فهرست شده است.

تلاش‌های مستمر نمونه‌برداری پونار در حال تعیین کمیت اثرات بر موجودات اعماق دریا است. بررسی های اعماق دریا بر اساس نمونه برداری پونار اکنون کاهش شدید یا عدم حضور موجودات زنده را در جایی که ماسه های استامپ فراوان هستند تایید می کند ( شکل 13 ). علاوه بر ریف بوفالو به عنوان یک ماهی قزل آلای دریاچه ای منحصر به فرد و محل تخم ریزی ماهی سفید دریاچه، بخش ساحل سفید جنوب غربی خلیج یک “محل پرورش” مهم برای ماهی سفید دریاچه است. اگر ماسه‌های تمبر یک «بیابان» بیولوژیکی ایجاد کنند، همانطور که قبلاً توسط کرافت [ 42 ] برای منطقه ساحلی غربی شبه‌جزیره Keweenaw پیشنهاد شده بود، در این صورت نگرانی زیادی برای اثرات زیست‌محیطی در Grand (Big) Traverse Bay وجود دارد.

4. بحث

4.1. ارزیابی رویکرد ترکیبی LiDAR و MSS به تخلیه باطله ساحلی

یکی از اهداف اصلی این تحقیق، ارزیابی کاربرد LiDAR و MSS هوابرد برای تولید اطلاعات مفید زیست‌محیطی در تخلیه باطله معادن منطقه ساحلی بود. نمودارها LiDAR وضوح بسیار خوبی از ارتفاعات ساحلی و سطوح عمق سنجی تا 22 متر زیر سطح آب ایجاد کرد. هنگامی که با عکس‌برداری هوایی تاریخی (۱۹۳۸–اکنون) و نقشه عمق‌سنجی اولیه (۱۹۰۶) ترکیب شد، توانستیم فرسایش شمع اولیه را بازسازی کنیم و میزان گسترش خط ساحلی باطله‌ها را در امتداد منطقه ساحلی اندازه‌گیری کنیم. تناسب رگرسیون برآوردهای خطای از دست دادن جرم تاریخی از توده و تجمع جرم مربوطه را در امتداد حاشیه‌های ساحل جنوب غربی ارائه می‌کند.

LiDAR میله‌های مهاجرتی زیر آب و مزارع ماسه‌های تمبر را نشان داد. با این حال، تأیید قطعی اینکه ماسه‌های تمبر وجود دارند، به تکنیک‌های نمونه‌برداری MSS، ویدیوی زیر آب و پونار نیاز داشت. CASI 1500 غیرفعال یک اسکنر ابرطیفی است که در اینجا در حالت چند طیفی (MSS 2008 هشت باند؛ یعنی باند پهن)، همراه با تصاویر MSS NAIP (2005، 2009 سه باند) استفاده شده است. تمرکز اصلی بر روی استفاده از بخش سبز به قرمز شکسته طیف مرئی (495-750 نانومتر) برای شناسایی شن‌های مهر در زیر آب و مشخص کردن انواع رسوب اعماق دریا بود. استفاده از Lyzenga [ 37با تکنیک]، باندهای طیفی به ما این امکان را دادند که تشخیص دهیم: (1) ماسه‌های تمبر که از شمع تخلیه اولیه مهاجرت می‌کنند. (2) ساحل بومی و ماسه های ساحلی؛ و (3) سنگ بستر ماسه سنگ Jacobsville. طبقه‌بندی زیرلایه‌های حاصل از نزدیک با نقشه‌های مستقل سونار/ویدئوی تولید شده توسط NWRI (Biberhofer and Procopec [ 32 ]) مطابقت داشت، اگرچه، برای اولین بار، ما توانستیم شن‌های تمبر را در امتداد منطقه ساحلی ترسیم کنیم. ما نشان دادیم که ماسه‌های تمبر در اطراف ریف بوفالو قرار گرفته‌اند و بخش‌هایی فعالانه به زمین‌های تخته سنگی نفوذ می‌کنند. کار آینده شامل نمونه برداری از بستر فشرده تر، برخورد با مخلوطی از ماسه های تمبر و ماسه های طبیعی و مسمومیت مس این مخلوط ها برای اجزای مختلف شبکه غذایی خلیج خواهد بود.

4.2. اثرات زیست محیطی در امتداد خط ساحلی Keweenaw

خصوصیات سم شناسی قبلی حوضچه های شنی تمبر و سواحل جنوب گی را بررسی کرده اند و بینشی در مورد اثرات بالقوه محیطی ارائه می دهند. آب حوضچه‌های تشکیل‌شده در رسوبات ساحلی شن و ماسه تمبر ساحلی برای موجودات آبزی سمی بوده و در تنوع گونه‌ها به شدت کاهش یافته است [ 43 ، 44 ]. در گی، نمونه‌های آب زیرزمینی از توده‌های تمبر حاوی غلظت مس 670 میکروگرم در لیتر ^-1 (قسمت در میلیارد؛ [ 18 ]) و 250-22000 میکروگرم در لیتر ^-1 [ 20 ] بود، در حالی که غلظت مس محلول در آب‌های حوضچه روی تمبر بود. ماسه‌ها بین 10 تا 2400 میکروگرم در لیتر ^-1 بودند [ 18 ، 44 ]. کک آب بومی (Daphnia pulex ) معلق در استخرهای شن و ماسه تمبر ساحلی پس از 2 تا 12 روز مرده است [ 44 ، 45 ]، برخلاف 80٪ زنده ماندن در آبهای حوضچه جنگل طبیعی مجاور. این که استخرهای شن و ماسه تمبر تنوع زیستی را به شدت کاهش داده اند به سختی تعجب آور است، زیرا آستانه سمیت بالایی (LC50 ₎ برای موجودات آب شیرین معمولاً بین 12 تا 600 میکروگرم · L- ¹ مس محلول است [ 46 ]. Daphnia pulex بومی به غلظت مس بالاتر از 12 میکروگرم · L- ¹ حساس بود ، دو مرتبه قدر زیر غلظت آب مس در حوضچه ها [ 44 ]، اما نزدیک به سطوح عمل مس حل شده ایالت میشیگان بود.

در سال 2003، MDEQ 24 نمونه “خاک” سطحی را از شن و ماسه تمبر در جنوب شمع اصلی (“سایت جنوبی”) و 274 نمونه خاک و 10 نمونه آب زیرزمینی از شمع شمالی اصلی (“سایت شمالی”؛ وستون 2007) به دست آورد. جدول 3 یافته های عناصری را که از معیارهای واسط آب سطحی آب های زیرزمینی ایالتی (GSWIC) فراتر می روند، خلاصه می کند. بالاترین خطر مربوط به مس بود، اما هفت فلز دیگر (Al، Cr، Co، Mn، Ni، Ag و Zn) نیز 29% تا 100% موارد از استانداردها فراتر رفتند.

جدول 3. عناصری که از معیارهای واسط سطح آب زیرزمینی ایالت میشیگان (GSWIC) فراتر می روند. کل نمونه های شن و ماسه تمبر در ورودی های ردیف اول ذکر شده است، در حالی که تعداد نمونه هایی که از معیارهای GSWIC عنصری فراتر رفته اند و درصد آنها در قسمت پایین جدول ذکر شده است.

مناطق ساحلی خارج از توده های شن و ماسه در شبه جزیره Keweenaw با کاهش تنوع بی مهرگان اعماق دریا مشخص می شوند [ 42 ، 47 ]. شن و ماسه تمبر تازه کار شده و رسوبات دریاچه برای دافنیا و مگس‌ها ( Hexagenia ) سمی هستند، زیرا مس را در شیب منافذ آب آزاد می‌کنند [ 19 ]. آزمایش‌های آزمایشگاهی سمیت EPA اضافی با رسوبات دریاچه‌ای غنی از خاک رس از آبراه Keweenaw و دریاچه تورچ نشان داد که رسوبات فاز جامد و بخش‌های آبی (مثلاً آب میان بافتی) مرتبط با رسوبات لجن-رسی برای چندین گونه از ماکرو بی‌نورت‌های آب شیرین کشنده بودند. : chironomids ( Chironomus tentans )، oligochaetes (Lumbriculus variegates )، دوپایان ( Hyalella azteca ) و cladocerans ( Ceriodaphnia dubia ). علاوه بر این، سمیت مشاهده شده به دلیل مس محلول بود، برخلاف سایر فلزات (عمدتا روی و سرب) موجود در رسوبات [ 48 ، 49 ، 50 ]. این آزمایشات آزمایشگاهی با مشاهدات میدانی اثرات ماسه تمبر روی ارگانیسم های اعماق زمین، که در آن افزایش درصد ماسه های تمبر، طیف گسترده ای از گونه ها را سرکوب کرد، سازگار بود ( شکل 13 ).

آزمایش‌های زیست سنجشی انجام‌شده توسط وستون روی شن‌های تمبر گی برای MDEQ همچنین نشان داد که ماسه‌های تمبر گی برای ارگانیسم‌های کفزی سمی هستند [ 38 ]. علاوه بر این، انباشته باطله در گی حاوی فلزات بالاتر از سطوح مجاز برای تماس مستقیم با انسان بود، قادر به شسته شدن فلزات به آب های زیرزمینی بود که از استانداردهای آب آشامیدنی فراتر می رفت و برای آبزیان سمی بود [ 38 ]. مطالعات اخیر آب و رسوبات ساحلی توسط MDEQ [ 51] غلظت مس (1500-8500 ppm) در رسوبات را در شش مکان بلافاصله در سواحل شنی تمبر پیدا کرد و سه نمونه از هشت ستون آب را که از حاشیه ساحل برداشته شده بودند، در مس محلول (4-55 ppb) نیز یافت. استانداردهای کیفیت آب دولتی (WQS) برای مس محلول مزمن (ppb 4.53) و حاد (12.7 ppb) است. سه نمونه رسوب بلافاصله در جنوب رودخانه تراورس سیوال، خارج از ساحل سفید، حاوی مس بالا (79-400 پی پی ام) بودند که اثرات زیست محیطی حرکت رسوب در اطراف سد دیواره دریا را نشان می دهد. تست سمیت رسوبات حجیم با استفاده از یک کیرونومید ( Chironomus dilutus ) و یک دوپایان ( Hyalella azteca )) نشان داد که تمام نمونه‌های رسوب، از جمله در ساحل سفید در نزدیکی دیواره دریا، برای دو ارگانیسم مورد آزمایش سمی بودند.

4.3. پیامدهای اقتصادی بالقوه فروپاشی صخره بوفالو

قبایل رودخانه بد، رد کلیف و خلیج کیویناو طبق معاهده های 1842 و 1854 حقوق برداشت ماهی از آب های دریاچه سوپریور میشیگان را حفظ می کنند. یک ارزیابی اولیه از ماهیگیری توسط بیل ماتس، رهبر بخش دریاچه های بزرگ GLIFWC، نشان می دهد که از بین رفتن تخم ریزی صخره های بوفالو، برداشت ماهی قزل آلا دریاچه و ماهی سفید را تا 23 درصد کاهش می دهد (حدود 67222 کیلوگرم ماهی سفید و 31946 کیلوگرم قزل آلای دریاچه در سال). ارزش کنار اسکله برای ماهیگیری تجاری قبیله ای 191023 دلار خواهد بود ( یعنی.، 2.49 دلار / کیلوگرم × 67،222 کیلوگرم برای ماهی سفید و 0.74 دلار / کیلوگرم × 31،946 کیلوگرم برای ماهی قزل آلای دریاچه در سال). علاوه بر این، ماهیگیری تفریحی در این منطقه 68360 دلار در سال 2010 تولید کرد (تخمینی 30/24 دلار در ساعت × 54688 ساعت ماهیگیری). مجموع ارزش تخمینی کل سالانه ماهیگیری حدود 259000 دلار خواهد بود. اثرات آبشاری می تواند هزینه های بسیار بیشتری را اضافه کند. به عنوان مثال، GLIFWC تخمین می زند که نگهداری ماهی قزل آلای دریاچه برای جایگزینی تولید مثل طبیعی از دست رفته سالانه حدود 380000 دلار هزینه دارد. جابجایی اقتصادی 10.4 شغل ماهیگیری قبیله ای با 100000 دلار در سال (پرسنل به اضافه تجهیزات) برای 10 تا 11 سال می تواند حدود 11 میلیون دلار باشد.

4.4. نگرانی های منطقه ای و جهانی در مورد تخلیه باطله ساحلی

بین سال‌های 1850 و 1968، فرآوری سنگ مس در شبه‌جزیره Keweenaw حدود 360 میلیون تن باطله شن و ماسه تمبر را در امتداد خطوط ساحلی تخلیه کرد و آبراه‌ها را به دریاچه‌ها و رودخانه‌های داخلی متصل کرد [ 3 ، 8 ]]. یکی دیگر از موارد مستند گریت لیکس که رسوبات دریاچه سوپریور را تحت تأثیر قرار داد، تخلیه باطله تاکونیت (آهن) در شمال دولوث، مینه سوتا بود. گیاهان تاکونیت سنگ آهن را با خاک رس مخلوط می کنند و گلوله ای مناسب برای کوره بلند تولید می کنند. اکثر معادن آهن فعال در حوضه دریاچه سوپریور در داخل کشور هستند، با شمع های باطله در نزدیکی حفاری های روباز قرار دارند. با این حال، بین سال‌های 1955 و 1980، 500 تن باطله تاکونیت در خلیج نقره‌ای، در امتداد ساحل شمالی مینه‌سوتا، ریخته شد. رسوبات غنی از آهن به حوضه Duluth، فراتر از محدوده 23.3 کیلومتر مربع منتقل شدند ^.سایت تخلیه مجاز ذرات کوچک آزبستی شکل (کامینگتونیت) از تخلیه متعاقباً در امتداد ساحل به سمت محل آبگیری Duluth و بر روی سه حوضه غربی دریاچه سوپریور (حوضه خلیج Duluth، Chefswet و Thunder Bay) پخش شدند. منطقه آسیب دیده در نهایت بیش از صد کیلومتر از محل تخلیه اولیه گسترش یافت [ 52 ، 53 ]. قانون آب پاک سال 1972 ایالات متحده و کانادا اکنون تخلیه معادن ساحلی را ممنوع می کند. با این حال، اثرات طولانی مدت ناشی از انباشت باطله و خرابی حوضچه های باطله است. در دریاچه الیوت، شمال دریاچه هورون، بیش از 30 خرابی حوضچه باطله در 14 عملیات استخراج اورانیوم ثبت شده است که کمیسیون مشترک بین المللی را بر آن داشت تا سیستم زهکشی را به عنوان منبع اصلی آلودگی رادیوم در دریاچه های بزرگ توصیف کند.54 ]. این منطقه دارای نزدیک به 165 تن باطله فلزی سنگین است که تمرکز اصلی آن بر توریم و رادیوم است.

با این حال، آنچه که ما به عنوان نمونه در دریاچه‌های بزرگ شمالی مورد بحث قرار می‌دهیم، فقط نوک کوه یخ است، زیرا چرخه‌های رونق و رکود استخراج معادن، چاه‌های معادن، انباشته‌های باطله، سدها و حوضچه‌های نگهداری در سراسر حوزه‌های آبخیز شمالی ایالات متحده و کانادا را ایجاد کرده است. علاوه بر این، مشکلات دریاچه های بزرگ نشانه یک مشکل ساحلی قابل توجهی است که در سراسر جهان وجود دارد. نمونه های متعددی از دفع معادن در گذشته و حال به آب شیرین و محیط های ساحلی دریایی وجود دارد. سایت های دفع ساحلی به طور گسترده در سراسر آمریکای شمالی (کانادا، ایالات متحده آمریکا)، آمریکای جنوبی (السالوادور، شیلی)، اروپای شمالی (نروژ، بریتانیا)، مدیترانه (اسپانیا، ترکیه)، آفریقا، اندونزی، پاپوآ گینه نو، فیلیپین و توگا.

علیرغم ابراز نگرانی شدید [ 55 ، 56 ]، رسوب گذاری ساحلی دریایی همچنان در بولتن های اخیر معادن مورد حمایت قرار می گیرد [ 57 ، 58 ، 59 ]] به عنوان یک راه ساده برای دفع باطله. وکالت از استدلال های زیر استفاده می کند. دفع باطله در خشکی به طور کلی شامل ساخت یک سد در زهکشی نهرها، یا یک محفظه در زمین های با شیب ملایم است که برای گیرکردن باطله ها استفاده می شود. این سازه‌های مهاری اغلب بزرگ‌ترین ویژگی‌های سطحی یک معدن هستند که صدها هکتار را زیر آب می‌برند و بر محیط‌زیست زمین تأثیر منفی می‌گذارند. علاوه بر این، محفظه های باطله معمولاً پس از توقف استخراج در محل باقی می مانند و نیاز به بازرسی و نگهداری دائمی دارند. تخمین زده می شود که 3500 باطله باطله معدن/سد در سرتاسر جهان وجود دارد [ 60]. این محفظه ها مستعد رویدادهای شدید آب و هوایی و لرزه ای هستند که منجر به شکست فاجعه بار غیرمنتظره و “فاجعه” زیست محیطی گسترده می شود (به عنوان مثال، “فاجعه آزنال کولار”، خور گوادالکیویر، اسپانیا [ 61 ]؛ “فاجعه معدنی مارکوپر”، خلیج Calancan، Marinduque. جزیره، فیلیپین [ 62 ]). به عنوان مثال، در امتداد سواحل مدیترانه، بیش از 230 سد باطله تنها در استان آلمریا اسپانیا وجود دارد که قدمت آنها به دوران رومیان برمی گردد [ 55 ].]. به عنوان یک جایگزین، اسناد معدن نشان می دهد که باطله های تخلیه شده در امتداد حاشیه های ساحلی دارای حداقل تأثیرات زمینی هستند و در زیر آب ناپدید می شوند و “دور از دید، خارج از ذهن” حرکت می کنند. هدف ما این است که، بدون مراقبت، آنها در مناطق بزرگی از خلیج ها حرکت می کنند، و اثرات زیست محیطی را تا حد زیادی فراتر از منطقه رسوب باطله اصلی گسترش می دهند. موضوع دفع باطله های ساحلی به عنوان یک نگرانی بزرگ برای اقیانوس شناسی در حال ظهور است و اخیراً در گزارشی تحت عنوان “ارزیابی بین المللی دفع باطله های معدنی از طریق دریا و رودخانه” به سفارش سازمان بین المللی دریانوردی و برنامه محیط زیست سازمان ملل متحد، برنامه جهانی بررسی شده است. عمل [ 60 ].

با توجه به بروز جهانی تخلیه معادن ساحلی و نگرانی در مورد اینکه این اثرات تا چه مدت در بازه های زمانی طولانی رخ خواهند داد، می توان به راحتی تصور کرد که چگونه ترکیب LiDAR و MSS یا تصویربرداری سواحل ابرطیفی اطلاعات ارزشمندی را در مورد گسترش تخلیه معادن گذشته در طول مناطق کم عمق ارائه می دهد. سواحل ساحلی و اثرات اکوسیستم. توانایی تمایز بین انواع رسوب در مطالعات مربوط به خرابی‌های حفاری باطله‌های ساحلی ارزش برابری دارد. با این حال، اگر تخلیه‌ها در آب‌های بزرگ‌تر از 22 تا 40 متر، فراتر از محدودیت‌های بازتابی قرار گرفته یا حرکت کنند، باید از روش‌های ردیابی جایگزین استفاده کرد. نگرانی در مورد مهاجرت شن و ماسه تمبر از توده همجنس گرایان، با کمک تصاویر اولیه LiDAR و MSS، باعث تحریک دفتر مهندسی ارتش ایالات متحده (USACE) در دیترویت شد.

5. نتیجه گیری ها

نمودارها پروازهای LiDAR/MSS مطالعات ارزشمندی با وضوح بالا در مورد حرکت باطله ها در امتداد منطقه ساحلی Grand (Big) Traverse ارائه می دهند. با LiDAR، اصل قدیمی “خارج از دید، خارج از ذهن” دیگر کاربرد ندارد. داده های ترکیبی از چهار پرواز CHARTS امکان تخمین مستقیم حرکت شن و ماسه در بالای و زیر آب را در امتداد حاشیه ساحلی، ثبت حرکت زیر آب به سمت شمال شرقی ریف بوفالو را فراهم کرده است و به شفاف سازی و تعیین کمیت تهدید برای بوفالو کمک کرده است. تپه دریایی. به همان اندازه مهم، تصویربرداری دقیق با ارائه اطلاعات توپوگرافی و عمق سنجی به روز به تلاش های برنامه ریزی شده روکش، کشاله ران و ساخت دیوارهای دریا کمک می کند. پروازهای LiDAR اطلاعات ارزشمندی را برای تخمین پوشش هوایی و حجم خط ساحلی ارائه کرده اند و با ارائه تصاویری برای محاسبات “تفاوت” حرکت میله شنی تمبر زیر آب، نوید واقعی برای کمک به تلاش های مدل سازی هیدرودینامیکی دارند. با این حال، قبل از ارزیابی گزینه لایروبی «تغار» برای حفاظت از ریف بوفالو، به جزئیات دقیق تری در اطراف صخره بوفالو در حجم شن و ماسه مهر (ضخامت لایه در «تغار») نیاز است. علاوه بر این، این بیانیه گفته شده است که “اسب ها ممکن است انبار را ترک کرده باشند”، زیرا در حال حاضر دو برابر شن و ماسه تمبر در سواحل جنوب توده نسبت به باقی مانده در توده اصلی وجود دارد. قبل از اینکه گزینه لایروبی “تغار” برای حفاظت از ریف بوفالو ارزیابی شود، جزئیات دقیق تری در اطراف ریف بوفالو در حجم شن و ماسه مهر (ضخامت لایه در “تغار”) مورد نیاز است. علاوه بر این، این بیانیه گفته شده است که “اسب ها ممکن است انبار را ترک کرده باشند”، زیرا در حال حاضر دو برابر شن و ماسه تمبر در سواحل جنوب توده نسبت به باقی مانده در توده اصلی وجود دارد. قبل از اینکه گزینه لایروبی “تغار” برای حفاظت از ریف بوفالو ارزیابی شود، جزئیات دقیق تری در اطراف ریف بوفالو در حجم شن و ماسه مهر (ضخامت لایه در “تغار”) مورد نیاز است. علاوه بر این، این بیانیه گفته شده است که “اسب ها ممکن است انبار را ترک کرده باشند”، زیرا در حال حاضر دو برابر شن و ماسه تمبر در سواحل جنوب توده نسبت به باقی مانده در توده اصلی وجود دارد.من _ e .، 7 Mt در مقابل .3 میلیون تن). چه ترکیبی از اقدامات کاهشی ممکن است به توزیع امروزی ماسه های تمبر رسیدگی کند؟ با موزاییک های LiDAR و MSS، ما اطلاعات به روزی را برای جایگزین ها ارائه می دهیم. بررسی‌های اعماق دریا و ROV، که جزئیات میدان تخته سنگ را نشان می‌دهند و شواهد مستقیمی برای تجاوز شن تمبر ارائه می‌دهند، شروع به پاسخ دادن به سؤالات مهم در مورد درصد تجاوز ماسه‌های تمبر به دامنه‌های شمالی و میانی زمین‌های بولدر/سنگ‌فرش بوفالو ریف و در مورد تاثیرات روی ارگانیسم ها اگر ماسه‌های تمبر یک «کویر» بیولوژیکی ایجاد می‌کنند، شاید بتوان موزاییک‌های پوشش شنی تمبر را به راحتی به اثرات زیست‌محیطی تبدیل کرد. حتی جالب‌تر از آن، می‌توان پرسید که چگونه شن‌های تمبر مهاجم در نهایت بر فعالیت طبیعی پرورش و بقای ماهی‌ها در صخره تأثیر می‌گذارند.

ضایعات معدن در طرح مدیریت دریاچه برتر دریاچه (LaMP) به عنوان یک استرس اصلی برای زیستگاه آبی در دریاچه سوپریور شناسایی شده است. اخیراً اعلام شده “پروژه بازسازی اکوسیستم Keweenaw Stamp Sands” (فوریه 2011، سپاه ارتش دیترویت) فرصتی عالی برای نشان دادن نحوه اجرای پروژه های اولویت دار LaMP با ادغام بهتر رویکردهای سیاسی سازمانی، نهادی و محلی فراهم می کند. تلاش‌های قدیمی استخراج معدن در میشیگان بر روی سایت‌های داخلی (دریاچه تورچ، دریاچه پورتیج و دریاچه گوزن «مناطق نگران‌کننده») یا تلاش‌های مینه‌سوتا بر روی ذرات آمفیبول مانند (خلیج نقره، MN، تخلیه‌های تاکونیت) متمرکز شده‌اند. کل این موضوع که با تخلیه باطله ها (توده ها یا حوضچه ها) چه باید کرد، هم برای سازمان های نظارتی و هم برای صنعت معدن یک مسئله مهم است.در مقابل صلاحیت ایالتی بر رسوبات. تهدیدی که برای صخره‌های بوفالو وجود دارد، حوزه‌های قضایی قبیله‌ای و ایالتی را تحت تأثیر قرار می‌دهد، در حالی که موضوع «هاله» فلزی در اطراف شبه‌جزیره Keweenaw به طور بالقوه بر بخش‌های بزرگی از دریاچه سوپریور به روش‌هایی هنوز نامشخص تأثیر می‌گذارد. مطمئناً، کاهش اثرات پراکندگی باطله اولین گام خوب است.

منابع

Ackermann, F. اسکن لیزری هوابرد-وضعیت حال و انتظارات آینده. J. Photogram. Remote Sens. 1999 ، 54 ، 64-67. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
کلاغ، پ. بنهام، اس. دورو، بی جی; پوشش گیاهی Amable، GS Woodland و پیامدهای آن برای بررسی باستان شناسی با استفاده از LiDAR. جنگلداری 2007 ، 80 ، 241-252. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
کرفوت، WC; یوسف، ف. گرین، SA; رجیس، ر. شوچمن، آر. بروکس، CN; سیرز، م. سابل، ب. Graves، M. LiDAR (تشخیص نور و محدوده) و مطالعات چند طیفی محیط‌های ساحلی دریاچه سوپریور آشفته. لیمنول اقیانوسگر. 2012 ، 57 ، 749-771. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
بانک ها، KW; ریگل، بی. Shinn، EA؛ پیلر، ما؛ دوج، ژئومورفولوژی RE از بخش صخره‌های قاره‌ای جنوب شرقی فلوریدا (شهرستان‌های میامی-دید، بروارد و پالم بیچ، ایالات متحده). صخره های مرجانی 2007 ، 26 ، 617-633. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
آژانس حفاظت از محیط زیست ایالات متحده مطالعات مربوط به تأثیر دبی شرکت معدنی ذخایر بر دریاچه سوپریور ; دفتر اجرای عمومی و شورای: واشنگتن، دی سی، ایالات متحده آمریکا، 1973.
کمپ، ALW; ویلیامز، JDH; توماس، RL; گریگوری، ML تأثیر فعالیت های انسان بر ترکیب شیمیایی رسوبات دریاچه های سوپریور و هورون. آلودگی خاک هوای آب 1978 ، 10 ، 381-402. [ Google Scholar ]
کرفوت، WC; Nriagu، JO استخراج مس، دوچرخه‌سواری مس و جیوه در اکوسیستم Lake Superior: مقدمه. J. Great Lakes Res. 1999 ، 25 ، 594-598. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
کرفوت، WC; جئونگ، جی. رابینز، JA Lake Superior Mining و منطقه پیشنهادی تخلیه صفر جیوه. در ایالت لیک سوپریور ؛ منور، م.، چاپ; Noida Goodword Books: دهلی نو، هند، 2009; صص 153-216. [ Google Scholar ]
کرفوت، WC; لاستر، جی. رابینز، JA مطالعه دیرینه‌شناسی معدن مس در اطراف دریاچه سوپریور: ورقه‌های مصنوعی از دریاچه پرتیج رکوردی با وضوح بالا ارائه می‌کنند. لیمنول اقیانوسگر. 1994 ، 39 ، 649-669. [ Google Scholar ]
کولاک، جی جی. بلند، DT; کرفوت، WC; Beals، TM; Eisenreich، SJ Nearshore در مقابل بارگیری مس فراساحلی در رسوبات Lake Superior: مفاهیم برای حمل و نقل و دوچرخه سواری. J. Great Lakes Res. 1999 ، 25 ، 611-624. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
Gewurtz، SB; شن، ال. Helm، PA; والتو، جی. رینر، ای جی; نقاش، اس. بریندل، ID; ماروین، CH توزیع فضایی آلاینده‌های میراثی در رسوبات دریاچه‌های هورون و سوپریور. J. Great Lakes Res. 2008 ، 34 ، 153-168. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
LaRocque، PE; غرب، GR هیدروگرافی لیزری هوابرد: مقدمه. در مجموعه مقالات کارگاه آموزشی ROPME/PERSGA/IHB در مورد فعالیت های هیدروگرافیک در منطقه دریایی ROPME و دریای سرخ، شهر کویت، کویت، 24-27 اکتبر 1990.
مرداک، WA بوم مس: داستان اولین شکوفایی معدن در ایالات متحده ؛ مک میلان: نیویورک، نیویورک، ایالات متحده آمریکا، 1943. [ Google Scholar ]
بندیکت، CH دریاچه برتر عمل آسیاب ; کالج معدن و فناوری میشیگان: Houghton، MI، ایالات متحده آمریکا، 1955. [ Google Scholar ]
کرفوت، WC; هارتینگ، اس ال. جئونگ، جی. رابینز، جی. Rossmann، R. مفاهیم محلی، منطقه ای و جهانی جیوه عنصری در سنگ معدن فلز (مس، نقره، طلا و روی): بینش از رسوبات Lake Superior. J. Great Lakes Res. 2004 ، 52 ، 162-184. [ Google Scholar ]
باتلر، BS; Burbank, WS The Copper Deposits of Michigan ; دفتر چاپ دولت ایالات متحده: واشنگتن، دی سی، ایالات متحده آمریکا، 1929. [ Google Scholar ]
Babcock, LL; اسپیروف، ک. بازیابی مس از میشیگان استمپ سندز ; پروژه دفتر معادن ایالات متحده G0180241 (SWD-18)؛ دانشگاه فناوری میشیگان: هاتون، MI، ایالات متحده آمریکا، 1970; جلد 1، ص. 57. [ Google Scholar ]
جئونگ، جی. شهری، NR; گرین، اس. انتشار مس از باطله معدن در شبه جزیره Keweenaw. J. Great Lakes Res. 1999 ، 25 ، 721-734. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
Malueg، KW; شویتما، جی اس. Krawczyk، DF; Gakstatter، آزمایش سمیت رسوب آزمایشگاهی JH، شیمی رسوب و توزیع بی مهرگان اعماق دریا در رسوبات از آبراه Keweenaw، میشیگان. محیط زیست سموم شیمی. 1984 ، 3 ، 233-242. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
MDEQ. ارزیابی سم شناسی برای همجنس گرایان، ماسه تمبر میشیگان . راه حل های وستون: هاگتون، MI، ایالات متحده آمریکا، 2006.
کرفوت، WC; رابینز، JA مناطق نزدیک ساحل دریاچه سوپریور: نشانه های چند عنصری تخلیه معدن و آزمایش رسوب سرب-210 تحت شرایط شار جرم رسوب متغیر. J. Great Lakes Res. 1999 ، 25 ، 611-624. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
Goodyear، CS; Edsall, TA; Ormsby، DM; دمپسی، DMO؛ ماس، جی دی. پولانسکی، اطلس پلی اتیلن مناطق تخم ریزی و پرورش ماهیان دریاچه های بزرگ ؛ خدمات ماهی و حیات وحش ایالات متحده: Daphne، AL، ایالات متحده آمریکا، 1982. [ Google Scholar ]
چیریبوگا، ED; Mattes، WP Buffalo Reef and Substrate Mapping Project ; گزارش اداری 08-04; کمیسیون ماهی و حیات وحش هند دریاچه های بزرگ (GLIFWC): اودانه، WI، ایالات متحده آمریکا، 2008. [ Google Scholar ]
مزینائیگان. کرونیکل از دریاچه برتر اوجیبوه ; کمیسیون ماهی و حیات وحش هند دریاچه های بزرگ: اودانا، WI، ایالات متحده آمریکا، 2007. [ Google Scholar ]
ریف، MK; Wozencraft، JM; دانکین، LM؛ سیلوستر، CS; Macon، CL مروری بر نقشه برداری هوابرد ساحلی توسط سپاه مهندسین ارتش ایالات متحده در دریاچه های بزرگ. J. Great Lakes Res. 2013 ، 39 ، 194-204. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
Wozencraft، JM نقشه برداری کامل ساحلی با Airborne Lidar. In Proceedings of the Oceans MTS/IEEE, Biloxi, MS, USA, 29-31 اکتبر 2002; جلد 2، ص 1194–1198.
Wozencraft، JM; نقشه برداری ساحلی Lillycrop، JW JALBTCX برای rthe USACE. بین المللی هیدروگر. Rev. 2006 , 7 , 28-37. [ Google Scholar ]
LaRocque، PE; بانیک، جی آر. کانینگهام، AG شرح طراحی و آزمایش میدانی حمام سنج هوابرد SHOALS-1000T. SPIE 2004 . [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
لیلسند، TM; کیفر، RW; Chipman، JW Remote Sensing and Image Interpretation ، 6th ed.; جان وایلی و پسران: هوبوکن، نیوجرسی، ایالات متحده آمریکا، 2008. [ Google Scholar ]
هدلی، جی دی. هاربورن، آر. Mumby، PJ حذف ساده و قوی درخشش خورشید برای نقشه برداری از بنتوس های آب کم عمق. بین المللی J. Remote Sens. 2005 ، 26 ، 2107-2112. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
یوسف، ف. کرفوت، WC; بروکس، CN; شوچمن، آر. سابل، ب. گریوز، ام. استفاده از LiDAR برای بازسازی تاریخ یک محیط ساحلی تحت تأثیر استخراج قدیمی. J. Great Lakes Res. 2013 ، 39 ، 205-216. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
بیبرهوفر، جی. Procopec، CM تعیین و مشخصه‌های زیرلایه‌های آبزی روی یا مجاور آن صخره‌های بوفالو، خلیج Keweenaw، Lake Superior . یادداشت فنی AERMB-TN06; Environment Canada National Resource Institute (NWRI): Burlington, ON, Canada, 2008. [ Google Scholar ]
Jensen, JR Introductory Digital Image Processing: A Remote Sensing Perspective , 3rd ed.; Prentice Hall PTR: Upper Saddle River، نیوجرسی، ایالات متحده آمریکا، 2004. [ Google Scholar ]
شبیه سازی لام، DC از گردش آب و انتقال کلرید در دریاچه سوپریور برای تابستان 1973. J. Great Lakes Res. 1978 ، 4 ، 343-349. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
چن، سی. ژو، جی. رالف، ای. گرین، SA; ولز باد، جی. ژانگ، مطالعات مدلسازی پیش آگهی جریان Keweenaw در دریاچه سوپریور. بخش اول: شکل گیری و تکامل. J. Phys. اقیانوسگر. 2001 ، 31 ، 379-395. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
سابل، ب. لرد، ای. راین، ک. Shafer, D. مقایسه روش‌های عکاسی صوتی و هوایی برای تعیین کمیت توزیع پوشش گیاهی آبزی غوطه‌ور در Sagamore Creek، NH . ERDC TN-DOER-E23; مرکز تحقیق و توسعه مهندسی ارتش ایالات متحده: Vicksburg، MS، ایالات متحده آمریکا، 2008. [ Google Scholar ]
Lyzenga، DR سنجش از دور پارامترهای بازتاب پایین و کاهش آب در آب های کم عمق با استفاده از داده های هواپیما و Landsat. بین المللی J. Remote Sens. 1981 , 2 , 71-82. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
وستون سولوشز از میشیگان، شرکت. مهاجرت تمبر Sand Migration Plan ارزیابی فنی بخش بازسازی و توسعه مجدد: Chilton، MI، ایالات متحده آمریکا، 2007. [ Google Scholar ]
Sloss، PW; Saylor، JH اندازه‌گیری‌های جریان در مقیاس بزرگ در دریاچه سوپریور . گزارش فنی NOAA ERL 363-GLERL 8; آزمایشگاه تحقیقات محیطی دریاچه های بزرگ: آن آربور، MI، ایالات متحده آمریکا، 1976. [ Google Scholar ]
ژو، جی. چن، سی. رالف، ای. گرین، SA; Budd، JW; ژانگ، مطالعات مدلسازی پیش آگهی جریان Keweenaw در دریاچه سوپریور. بخش دوم: شبیه سازی J. Phys. اقیانوسگر. 2001 ، 31 ، 396-410. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
راسموسن، تی. فریزر، آر. لمبرگ، دی.اس. رجیس، آر. پویایی شن و ماسه تمبر نقشه برداری: گی، میشیگان. J. Great Lakes Res. 2002 ، 28 ، 276-284. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
Kraft، KJ Pontoporeia توزیع در امتداد ساحل Keweenaw از دریاچه سوپریور تحت تاثیر باطله مس. J. Great Lakes Res. 1979 ، 7 ، 258-263. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
کرفوت، WC; هارتینگ، اس. راسمن، آر. رابینز، موجودی‌های مس انسانی JA و پروفایل‌های جیوه از دریاچه سوپریور: شواهدی برای اثرات معدن. J. Great Lakes Res. 1999 ، 25 ، 663-682. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
آزمایش‌های سمیت مس درجا Lytle، RD : استفاده از آزمایش‌های نسبت احتمال در جوجه‌کشی Daphnia pulex در آب‌های شبه جزیره Keeweenaw. J. Great Lakes Res. 1999 ، 25 ، 744-759. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
کرفوت، WC; رابینز، جی. ویدر، LJ رویکردی جدید به بازسازی تاریخی: ترکیب دیرینه‌شناسی تجربی و توصیفی. لیمنول اقیانوسگر. 1999 ، 44 ، 1232-1247. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
آژانس حفاظت از محیط زیست ایالات متحده سیستم ارزیابی ریسک یکپارچه (IRIS) ؛ آژانس حفاظت از محیط زیست ایالات متحده: واشنگتن، دی سی، ایالات متحده آمریکا، 1992.
کرافت، کی جی. Sypniewski، RH اثر مس رسوبی بر توزیع بی مهرگان درشت اعماق دریا در آبراه Keweenaw. J. Great Lakes Res. 1981 ، 7 ، 258-263. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
آنکلی، جی تی; متسون، VR؛ لئونارد، EN; غرب، CW; بنت، JL پیش بینی سمیت حاد مس در رسوبات آب شیرین: ارزیابی نقش سولفید فرار اسیدی. محیط زیست سموم شیمی. 1993 ، 11 ، 315-320. [ Google Scholar ]
شوباور-بریگان، MK; دیرکس، جی آر. مونسون، PD; مچ پا، سمیت وابسته به pH GT کادمیوم، مس، نیکل، سرب و روی به Ceriodaphnia dubia، Pimephales promelas، Hyalella azteca و Lumbriculus variegates. محیط زیست سموم شیمی. 1993 ، 12 ، 1261-1266. [ Google Scholar ]
غرب، CW; متسون، VR؛ لئونارد، EN; فیپس، جی ال. Ankley، GT مقایسه حساسیت نسبی سه بی مهرگان اعماق زمین به رسوبات آلوده به مس از آبراه Keweenaw. Hydrobiologia 1993 ، 262 ، 57-68. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
دپارتمان کیفیت محیطی میشیگان شیمی رسوب خط ساحلی دریاچه برتر در مجاورت شهرستانهای گی، کیویناو و هوتون، میشیگان 26،27 و 28 اوت 2008 . وزارت کیفیت محیطی میشیگان: لنسینگ، MI، ایالات متحده آمریکا، 2012.
کوک، PM؛ شیشه، جنرال الکتریک، تاکر. کانی های آمفیبول آزبستی شکل: تشخیص و اندازه گیری غلظت های بالا در منابع آب شهری. Science 1974 , 185 , 853-855. [ Google Scholar ]
کمیسیون مشترک بین المللی کیفیت آب دریاچه های بزرگ، گزارش سالانه 1977 ; هیئت کیفیت آب دریاچه های بزرگ: ویندزور، ON، ایالات متحده آمریکا، 1977. [ Google Scholar ]
Wynn، G. کانادا و قطب شمال آمریکای شمالی: تاریخ زیست محیطی . ABC-CILO, Inc.: Santa Barbara, CA, USA, 2007. [ Google Scholar ]
Martinez-Frias, J. زباله های معدن دریای مدیترانه را آلوده می کند. Nature 1997 , 388 , 120. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
موران، آر. رایشلت-بروشت، آ. Young, R. Out of sight, out of mine: Ocean dumping of mine waste; اقیانوس های جهان که قبلاً در معرض خطر هستند، با تهدید جدیدی روبرو هستند. WorldWatch 2009 ، 22 ، 30-34. [ Google Scholar ]
Coldwell، JR; Gensler، پتانسیل EC برای دفع باطله های زیردریایی برای تأثیر بر در دسترس بودن مواد معدنی از مناطق ساحلی ایالات متحده ؛ باز کردن فایل گزارش 101-93; اداره معادن ایالات متحده: جونو، AK، ایالات متحده آمریکا، 1993. [ Google Scholar ]
الیس، دی وی؛ رابرتسون، JD قرار دادن باطله های معدن در زیر آب: نمونه های موردی و اصول. در اثرات زیست محیطی فعالیت های معدنی ; آزکیو، جی ام، اد. Springer Verlag: برلین/هایدلبرگ، آلمان، 1999; صص 123-141. [ Google Scholar ]
جوانتر، PL به سمت معیارهای نظارتی برای تخلیه آب معدن غنی از آهن به دریا. محیط زیست آب معدن. 2008 ، 27 ، 56-61. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
وگت، سی. ارزیابی بین‌المللی دفع باطله‌های معدنی و دریایی. در مجموعه مقالات دبیرخانه، کنوانسیون لندن/ پروتکل لندن، سازمان بین المللی دریانوردی، لندن، انگلستان و برنامه محیط زیست سازمان ملل متحد-برنامه اقدام جهانی، لندن، بریتانیا، 1 نوامبر 2012. پ. 134.
Grimalt، JO; فرر، ام. Macpherson, E. حادثه باطله معدن در Aznalcollar. علمی کل محیط. 1999 ، 242 ، 3-11. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
مارجز، ام. سو، جی اس. Ragragio، E. ارزیابی فلزات سنگین در آب و خاک خلیج Calancan، جزیره Marinduque، فیلیپین. J. Appl. علمی محیط زیست بهداشتی. 2011 ، 6 ، 45-49. [ Google Scholar ]

© 2014 توسط نویسندگان; دارنده مجوز MDPI، بازل، سوئیس. این مقاله یک مقاله با دسترسی آزاد است که تحت شرایط و ضوابط مجوز Creative Commons Attribution (http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/) توزیع شده است.

;کاربردهای GIS مقالات

درخواست مشاوره

09120049370

8 صبح تا 12 شب