افول دریای کاسپین

حمید علیزاده کتک لاهیجانی*

در حوضه پیرامونی دریای خزر از چند هزار سال پیش ملل مختلفی سکونت گزیدند که برخی از بین رفتند‌ یا مهاجرت کردند‌ اما نام خود را بر دریای خزر در طول تاریخ ثبت کردند. امپراتوری خزرها (از اقوام آلتای) در شمال این دریا اگرچه دیری نپایید و از سده سیزدهم میلادی نامی از آنها در تاریخ نیامده است‌، اما نام آنها بر دریای خزر باقی ماند و در ایران همچنان به‌طور گسترده استفاده می‌شود. بیش از 30 نام برای دریای خزر در گذشته استفاده شده که بیشتر برگرفته از نام شهرهای پیرامونی یا اقوام اطراف دریای خزر است. برخی از نام‌ها عبارت‌اند از دریای قزوین، دریای گیلان، دریای دیلم، دریای طبرستان، دریای مازندران، دریای گرگان و دریای باکو.

دریای خزر بزرگ‌ترین حوضه‌ آبی محصور در خشکی است. در‌واقع خزر یک دریاچه است که به دلیل گستردگی‌اش به‌عنوان دریا نامیده می‌شود. البته دریای خزر در گذشته‌ زمین‌شناختی خود از طریق دریای سیاه به دریاهای آزاد وصل می‌شد. اکنون اتصال آبی دریای خزر با دریاهای آزاد از طریق دو کانال کشتیرانی از رودخانه ولگا به دریای آزوف (سپس دریای سیاه) و از ولگا به دریای بالتیک‌ برقرار است.

دریای خزر به طول حدود هزارو 200 کیلومتر، عرض حدود ۲۰۰-۴۵۰ کیلومتر،‌ عمق متوسط حدود ۲۰۸ متر، مساحت 376 هزار کیلومتر مربع و حجم 78 هزار کیلومتر مکعب، گسترده شده است. طول خط ساحلی دریای خزر حدود هفت هزارو 500 کیلومتر و حداکثر عمق آن هزارو‌ ۲۵ متر است. حوضه آبریز دریای خزر، سرزمینی که بارندگی روی آن در‌نهایت به دریای خزر سرازیر می‌شود، دارای مساحتی حدود سه‌میلیون و 500 هزار کیلومتر مربع است. حوضه آبریز خزر در کشورهای ساحلی خزر شامل ایران، روسیه، قزاقستان، ترکمنستان و جمهوری آذربایجان و بخش کمی نیز در ترکیه، ارمنستان و گرجستان قرار دارد. ابعاد دریای خزر (طول، عرض، عمق، مساحت، حجم آب‌ و طول خط ساحلی) وابسته به تراز آب است. ارقام آورده‌شده در بالا مربوط به تراز منفی ۲۸ است. در اینجا تراز آب خزر هم نسبت به تراز نقشه‌برداری در دریای بالتیک است که با ترازی که در ایران استفاده می‌شود، مقداری تفاوت دارد. نقشه‌های بستر و بسیاری از منابع بین‌المللی بر مبنای تراز بالتیک ارائه می‌شوند.

از حوضه آبریز دریای خزر ۱۳۰ رودخانه به دریای خزر وارد می‌شود. رودخانه‌های پرآب خزر عبارت‌اند از ولگا، اورال، ترک، سولاک،‌ کورا و سفید‌رود. حدود ۸۰ درصد آب رودخانه‌ای ورودی به خزر تنها از طریق ولگا تأمین می‌شود.

آب‌و‌هوای دریای خزر متأثر از سامانه‌های جوی است که از طریق اقیانوس اطلس شمالی و دریاهای شرقی آن،‌ اقیانوس منجمد شمالی و سیبری شکل می‌گیرد. دریای خزر توسط رشته‌کوه البرز در جنوب و رشته‌کوه قفقاز در غرب احاطه شده است که به نوبه خود باعث تغییرات منطقه‌ای در آب‌و‌هوا می‌شوند. میانگین بارندگی در بیشتر سواحل خزر و روی دریای خزر حدود ۲۰۰ میلی‌متر در سال است و فقط در سواحل ایران و بخش‌هایی از جنوب جمهوری آذربایجان به‌طور استثنائی دارای آب‌و‌هوای مرطوب با بارندگی حدود ۷۰۰ تا هزارو 700 میلی‌متر است. وجود رشته‌کوه مرتفع البرز در کنار بدنه آبی بزرگ دریای خزر و قرارگیری در این عرض جغرافیایی سبب ایجاد دو پدیده مهم در ساحل جنوبی شده است که یکی به‌عنوان اثر دریاچه (که سبب بارش باران و برف می‌شود) و دیگر اثر فون  (Foehn Effect) که سبب وزش باد گرم (گرمش) در نیمه سرد سال می‌شود.

‌نوسان تراز آب دریای خزر

تراز نسبی آب دریای خزر (تراز سطح آب خزر نسبت به نقطه‌ای ثابت روی ساحل در دریای بالتیک به‌عنوان نقطه صفر ارتفاعی در نقشه‌برداری برای کشورهای شوروی سابق و ساحل خلیج فارس برای ایران) در طول زمان و در بخش‌های مختلف خزر متغیر است. چگونگی ارائه یک عدد به عنوان تراز آب سالانه نیز در ایران و روسیه تفاوت دارد. هنوز سیستم اندازه‌گیری و روش محاسبه واحد برای بیان تراز آب خزر توسط کشورهای ساحلی ارائه نشده است. در‌واقع کشورهای استقلال یافته از شوروی از یک سیستم استفاده می‌کنند و با سیستم رایج در ایران تفاوت دارد. با وجود تفاوت در دو سیستم، روند تغییرات و مقدار مطلق تغییرات تراز آب خزر بسیار به هم نزدیک است. نقشه دریای خزر بر اساس تراز دریای بالتیک تهیه شده و خط ساحلی در این نقشه ۲۸ متر پایین‌تر از نقطه صفر نقشه‌برداری ساحل بالتیک است؛ بنا‌بر‌این به‌صورت منفی ۲۸ نشان داده می‌شود. یعنی اگر دریای خزر به دریا‌های آزاد اتصال می‌داشت، سطح آب آن ۲۸ متر بالاتر می‌آمد. تراز آب دریاها و اقیانوس‌ها در یک زمان واحد در بخش‌های مختلف متفاوت است. بنابراین از میانگین تراز آب برای یک حوضه آبی استفاده می‌شود. در بیان میانگین تراز آب هم عواملی را که سبب جابه‌جایی موقت در تراز آب می‌شوند و همچنین عواملی که سبب حرکت عمودی ترازسنج (مانند فرونشست زمین یا بالا‌آمدن زمین) می‌شوند، حذف می‌کنند.

‌چرا تراز آب خزر تغییر می‌کند؟

تغییرات کوتاه‌مدت تراز آب خزر بیشتر به دلیل وضعیت جوی روی دریا و طغیان بهاری ولگا ایجاد می‌شود. وزش باد شدید روی دریا باعث حرکت آب و تغییر تراز آب در ساحل می‌شود که به آن خیزاب (Surge) می‌گویند که می‌تواند حدود ۱۵ سانتی‌متر تا چهار متر تراز آب را در زمان چند ساعت تا چند روز تغییر دهد. در هنگام توفان بسیار شدید در گذشته تراز آب خزر در جنوب خزر حدود ۷۰ سانتی‌متر و در شمال خزر تا چهار متر افزایش یافت. طغیان بهاری رودخانه ولگا می‌تواند تا ۵۰ سانتی‌متر تراز آب را افزایش دهد که با حرکت آب از شمال به جنوب و توزیع آن، افزایش تراز آب در جنوب خزر در تابستان محسوس خواهد بود. در زمستان تقریبا همان مقدار تراز آب خزر کاهش می‌یابد. اما تغییر تراز آب سالانه در خزر به ورود آب به خزر و خروج آب از طریق تبخیر بستگی دارد. این نوع از تغییر تراز آب خزر را به‌عنوان میانگین سالانه تراز آب بیان می‌کنند. ورودی‌های مهم آب خزر عبارت‌اند از آب رودخانه‌ای و بارندگی روی دریا.

عوامل مؤثر بر مقدار آب  )یا بیلان آب و دلایل نوسان بلند‌مدت تراز آب دریای خزر( در‌صورتی‌که در‌ یک سال آبی، مقدار آب وارد‌شده به دریای خزر با مقدار آب خار‌ج‌شده از آن تفاوت داشته باشد، تراز آب تغییر می‌کند. اگر آب ورودی بیشتر از آب خروجی باشد، تراز افزایش و در حالتی که آب خروجی بیشتر از آب ورودی باشد، تراز کاهش می‌یابد. منابع آب ورودی عبارت‌اند از رودخانه‌های ورودی به دریا، ورود آب زیر‌زمینی به دریا و بارش روی دریای خزر. خروج آب هم تنها از طریق تبخیر از سطح دریا و خلیج‌های متصل به آن است. از بین عوامل یادشده آبدهی رودخانه ولگا و تبخیر از سطح دریا اهمیت اساسی دارند. رودخانه‌های ورودی به خزر عمدتا ولگا و دیگر رودخانه‌های سواحل شمالی، باختری و جنوبی (اورال، ترک، سولاک، سمور، کورا و سفیدرود) حدود ۸۰ درصد آب ورودی به دریای خزر را تأمین می‌کنند. بارش روی دریا ۱۸ درصد و آب زیرزمینی حدود دو درصد آب ورودی به خزر شامل می‌شود. سه مؤلفه اساسی بیلان آب دریای خزر یعنی آبدهی رودخانه‌ای، بارش روی دریا و تبخیر از سطح دریا توسط عوامل آب‌و‌هوایی منطقه و دور از منطقه تعیین می‌شود.

‌روند تغییر تراز آب خزر در 100 سال گذشته

تراز آب خزر در ‌صد سال گذشته حدود سه متر نوسان داشته است. در ابتدای قرن بیستم تراز آب بالا بود و از اواخر دهه 30 میلادی شروع به کاهش کرد و این کاهش تراز آب تا اواخر دهه 70 میلادی ادامه داشت که در سال 1979 (۱۳۵۷) این روند شروع به تغییر کرد. از این سال تراز آب خزر افزایش یافت و در سال ۱۳۷۴ به اوج خودش رسید. از سال ۱۳۷۵ تراز آب خزر شروع به کاهش کرد و پس از حدود 15 سال نوسان محدود، از سال ۱۳۸۹ با کاهش شدید روبه‌رو شد که تاکنون ادامه دارد. بخشی از کاهش شدید تراز آب خزر در قرن بیستم مربوط به سد‌سازی گسترده در حوضه آبریز خزر به‌ویژه ولگا و پرکردن اولیه سدها و مصرف آب بود،‌ اما دلیل اصلی کاهش و افزایش تراز آب خزر اقلیمی است. افزایش تبخیر به دلیل تغییر رژیم باد و کاهش بارندگی در حوضه آبریز از دلایل اصلی کاهش تراز آب است. در هنگام تغییر دوباره رژیم باد و کاهش تبخیر به همراه افزایش بارش، سبب افزایش تراز آب شده است. در هر دو حالت کاهش و افزایش تراز آب، نقش رودخانه ولگا بسیار مهم است.

‌مصرف آب در حوضه آبریز خزر

ساخت سدهای متعدد بر روی رودخانه‌های بزرگ ورودی به خزر سبب افزایش مصرف آب برای کشاورزی و افزایش تبخیر سطحی از دریاچه سدها شده است. اهمیت سدهای ساخته‌شده بر روی ولگا به‌تنهایی به‌مراتب بیشتر از همه دیگر سدهای ساخته‌شده بر روی رودخانه‌های ورودی به خزر است. سدهای ولگا پس از ساخت حدود ۱۸۰ کیلومتر مکعب حجم داشتند که با پرشدن با رسوب اکنون گنجایش مفید آنها به حدود ۸۰ کیلومتر مکعب کاهش یافته است. این سدها سبب کنترل طغیان بهاری رودخانه و انتقال آن به فصول دیگر می‌شوند.

مصرف آب در حوضه‌ آبریز اکنون حدود ۴۳ کیلومتر مکعب در سال است؛ در حالی که در سال ۱۳۶۹ (در زمان شوروی) به ۵۵ کیلومتر مکعب در سال رسیده بود. پس از فروپاشی شوروی، تفاوت اساسی در مصرف آب در رودخانه‌های ورودی به خزر ایجاد شده است. در حوضه ولگا مصرف آب کاهش یافته؛ در حالی که در جنوب خزر ساخت سد و نصب تجهیزات مصرف آب به شدت افزایش یافته است. به طوری که اکنون مصرف آب در رودخانه‌های ورودی به خزر جنوبی حدود ۲۰ کیلومتر مکعب در سال و مصرف آب در ولگا حدود ۱۸ کیلومتر مکعب در سال است.

تفاوت دیگر در مصرف آب رودخانه‌ای در شمال خزر با جنوب خزر در سهم مصرف آب رودخانه از کل آبدهی آن و توزیع آن در طی سال است. این مورد بیشتر اهمیت زیست‌محیطی دارد به طوری که مصرف آب نباید به گونه‌ای باشد که مانع از پایداری زیست‌محیطی رودخانه و اتصال آن به دریا یا تالاب شود. در ولگا مصرف ۱۸ کیلومتر مکعب آب در سال در کم‌آب‌ترین سال در چهار دهه اخیر (۱۳۹۴)، تنها ۹ درصد آبدهی رودخانه و در پرآب‌ترین سال این دوره (۱۳۹۵)، حدود هفت درصد آبدهی ولگا را شامل می‌شود. اما در رودخانه‌های ورودی به خزر جنوبی مصرف آب به گونه‌ای است که در برخی موارد سبب خشک‌شدن کامل رودخانه می‌شود و در مواردی دیگر رودخانه‌ها ارتباط اکولوژیک کافی با دریا ندارند.

‌آیا دریای خزر خشک خواهد شد؟

مجموع مصرف آب در حوضه آبریز دریای خزر در دوره‌های مختلف در چند دهه اخیر بین ۴۳ تا ۵۵ کیلومتر مکعب در سال تغییر کرده که حدود ۱۴ تا ۱۷ درصد آبدهی کل رودخانه‌ای به دریای خزر است. حجم آب خزر 78 هزار کیلومتر مکعب است و حجم آب مصرف‌شده در سال نسبت به حجم آب خزر حدود

 ۷.../. (هفت ده‌هزارم) است. بنابراین خشک‌شدن دریای خزر با مصرف آب آن در حوضه آبریز یا برداشت آب از ساحل (که اکنون بسیار ناچیز است) موضوعیت ندارد. مقایسه خشک‌شدن دریاچه ارومیه و دریاچه آرال با کاهش تراز آب دریای خزر نیز مقایسه مناسبی نیست. مقایسه حجم آب دریای خزر با حجم آب ورودی سالانه به خزر و حجم آب مصرفی نشان می‌دهد که کاهش تراز آب خزر در سال‌های اخیر متأثر از افزایش مصرف آب نیست.

‌اثر مستقیم فعالیت‌های انسانی بر تراز آب خزر چقدر است؟

اثر دخالت‌های مستقیم عوامل انسانی بر بیلان آبی خزر باعث شده است که بنا بر برخی تخمین‌ها، تراز آب آن یک متر کمتر از زمانی باشد که اثر عوامل انسانی ناچیز بود. به این معنی که اگر اکنون در حوضه آبریز خزر مصرف آب مشابه مصرف آن در حدود 70 سال پیش شود، بنا بر برخی تخمین‌ها تراز آب خزر پس از چند دهه اثر تجمعی عدم مصرف آب، یک متر بالاتر می‌آید. توجه داشته باشیم که مصرف آب در حوضه آبریز خزر در چند دهه گذشته چه هنگام افزایش تراز آب در سال‌های دهه ۱۳۷۰ خورشیدی و چه در سال‌های کاهش تراز آب در دهه ۱۳۹۰ خورشیدی وجود داشته است. فرض کنیم در اوج افزایش تراز آب در سال ۱۳۷۴ که در برخی مناطق به کنار شهر‌ها رسیده بود، اگر تراز آب یک متر نیز بیشتر می‌بود، احتمالا با تخلیه آن شهرها روبه‌رو می‌شدیم.

اثر غیرمستقیم فعالیت‌های انسانی )تغییر اقلیم و گرمایش جهانی( بر تراز آب خزر چگونه است؟

در چند دهه اخیر دمای آب سطحی خزر و دمای هوا افزایش یافته است که سبب افزایش تبخیر شده‌اند. افزایش دمای هوا به‌خصوص در حوضه آبریز خزر در شرق، غرب و جنوب دریا نیز محسوس است. پدیده‌ای که در حوضه خزر از سال ۱۳۷۵ روی داد، تغییر رژیم باد بود. افزایش فراوانی بادهایی به موازات مدار سبب انتقال بیشتر رطوبت به خارج از خزر شده و کاهش بیشتر تراز آب خزر را به همراه داشته است. بخش عمده رطوبتی که وارد حوضه آبریز خزر می‌شود از منشأ اقیانوس اطلس شمالی و دریا‌های شرقی آن (به‌ویژه مدیترانه و دریای سیاه) است. با افزایش گرمایش جهانی در صورتی که اثرات تغییر اقلیم در اقیانوس اطلس شمالی باعث ضعیف‌شدن شدید جریان گل‌ استریم شود، آنگاه بارش در حوضه خزر کاهش یافته و اثرات آن نیز به صورت کاهش بیشتر تراز آب نمایان خواهد شد.

‌آیا می‌توان تراز آب خزر را پیش‌بینی کرد؟

اکنون پیش‌بینی سالانه تراز آب خزر با دقت مناسبی انجام می‌شود که عمدتا مبتنی بر شرایط جوی و آب‌شناسی حوضه ولگاست. اما پیش‌بینی‌های بلندمدت تراز آب خزر دارای عدم قطعیت بالایی است. تاکنون این پیش‌بینی‌ها با آنچه در عمل رخ داده فاصله زیادی داشته است. پیش‌بینی بلندمدت تراز آب خزر شبیه پیش‌بینی‌های اقلیمی است که حدود آن پدیده را بیان می‌کند و ارائه عدد مشخص در سال معین کار دشواری است. با این وجود با پیشرفت‌های کنونی می‌توان دقت مدل‌ها را بهتر کرد و آن نیز نیازمند برطرف‌کردن ضعف‌های مدل‌های قبلی است. برای این کار لازم است با دقت بیشتر و حجم داده‌های گسترده‌تر و داشتن مرکز محاسباتی بسیار قوی مدل‌ها را اجرا کرد که در کشورهای ساحلی خزر هنوز به آن پرداخته نمی‌شود.

‌اثر زیست‌محیطی کاهش تراز آب خزر چیست؟

کاهش تراز آب خزر هم بر محیط زیست ساحلی و هم بر محیط زیست دریایی تأثیر می‌گذارد. پایین‌رفتن تراز آب خزر باعث کاهش عمق و کاهش مساحت تالاب‌ها و در مواردی خشک‌شدن کامل تالاب (تالاب ساحلی گمیشان در استان گلستان) می‌شود. کاهش عمق تالاب و کاهش تبادل آب دریا با تالاب نیز تغییرات فیزیکی-شیمیایی در آب تالاب ایجاد می‌کند. این موارد شرایط زیستی را برای بسیاری از آبزیان و پرندگان مهاجر محدود می‌کند. در مجموع کاهش تراز آب خزر باعث کاهش خدمات اکوسیستمی تالاب‌ها می‌شود.

با توجه به تجربه کاهش تراز آب در دهه‌های ۱۳۴۰ و ۱۳۵۰ باید اثر کاهش تراز آب بر محیط زیست دریایی مثبت باشد؛ چون کاهش تراز آب باعث افزایش سرعت چرخه آب خزر در عمق و افزایش سرعت چرخه مواد محلول (ازجمله اکسیژن) می‌شود. اما کاهش تراز آب خزر در دو دهه اخیر با افزایش دمای هوا و افزایش دمای آب همراه شده است. در این شرایط علی‌رغم کاهش تراز آب، افزایش سرعت چرخه آب در عمق دیده نمی‌شود. بنابراین اکسیژن در بخش‌های عمیق خزر در فرایند تجزیه مصرف شده و شرایط کم‌اکسیژنی حاکم شده است. در این حالت مقدار سولفید هیدروژن در بخش‌های عمیق افزایش یافته است. این پدیده در صورت تداوم اثرات زیان‌باری بر محیط زیست دریایی خواهد گذاشت.

‌مطالعات خزر و جنبه‌های ناشناخته آن

در 150 سال گذشته مطالعات گسترده‌ای درباره حوضه خزر انجام شده است. بسیاری از ابعاد ویژگی‌های زمین‌شناختی، فیزیکی، شیمیایی و زیستی آن و ویژگی‌های آب‌شناختی حوضه آبریز خزر با دقت مناسبی معرفی شده است. این مطالعات تصویر روشنی از خزر ارائه می‌کند به طوری که می‌تواند برای تصمیم‌گیری و اجرای اقداماتی که به بهبود محیط زیست خزر منجر شود، استفاده شود. هنوز پرسش‌های زیادی درباره خزر وجود دارد که پاسخ دقیق به آنها نمی‌توان داد، اما می‌دانیم چه مطالعاتی باید انجام شود که به آنها پاسخ داده شود. پاسخ به این ‌پرسش‌ها به میزان اولویتی که کشورهای ساحلی به مطالعات خزر می‌دهند و تسهیلاتی (منابع مالی، نیروی متخصص و هماهنگی‌های منطقه‌ای دریای خزر) که برای این مطالعات فراهم می‌کنند، وابسته است. ممکن است موضوعی در مورد خزر برای بخشی از جامعه بهره‌بردار آن مبهم باشد، ولی به معنی ابهام این موضوع در جامعه علمی که در تراز بین‌المللی کار می‌کنند نیست. از‌این‌رو استفاده از منابع علمی مستند و داوری‌شده بسیاری از ابهام‌ها را روشن می‌کند.

چه باید کرد؟

تراز آب دریای خزر در گذشته دور بارها پیشروی و پسروی داشته و مقدار آن به مراتب بیشتر از تغییرات تراز آب در صد سال اخیر بوده است. در گذشته تراز آب خزر آن‌قدر پایین‌تر بود که خزر شمالی و همه خلیج‌ها و تالاب‌های خزر خشک شده بودند. اما زیست‌بوم خزر در گذشته با این تغییرات سازگار شد و از بین نرفت. اکنون نیز نوسان تراز آب خزر پدیده‌ای غیرعادی نیست و کاهش بیشتر در سده جاری نیز محتمل است. مصرف آب در حوضه آبریز خزر نقش اصلی در کاهش تراز آب خزر ندارد و مصرف آب با مقادیر کنونی باعث خشک‌شدن دریا نمی‌شود. بنا بر این تغییرات تراز آب دریا به خودی خود نگران‌کننده نیست. آنچه موجب نگرانی است تغییراتی است که انسان همراه مصرف آب ایجاد کرده و اکنون با شدت بیشتر به‌ویژه در حوضه خزر جنوبی در حال گسترش است. با روند کنونی فعالیت‌های انسانی در سطح جهان کاهش شدید در مصرف سوخت‌های فسیلی در سال‌های آینده احتمالا رخ نخواهد داد، بنابر‌این پدیده گرمایش با شدت بیشتری تداوم خواهد یافت. در چنین شرایطی سازگاری با شرایط جدید اهمیت بالایی دارد. کاهش تراز آب باعث فشار به محیط زیست تالاب‌های ساحلی خزر می‌شود. این فشار زیست‌محیطی با کاهش عمق، کاهش مساحت، خشک‌شدن و تغییر دیگر شرایط فیزیکی-شیمیایی محیط تالابی دیده می‌شود. کاهش آبدهی رودخانه‌ای به تالاب‌های ساحلی، افزایش ورود رسوب و مواد مغذی به تالاب‌ها و شکار و صید بی‌رویه در تالاب‌ها و حتی حضور فیزیکی زیاد انسان در تالاب‌ها از موارد اصلی فشار عوامل انسانی است. هنگامی که فشار عوامل طبیعی بر محیط زیست زیاد است، ضروری است که فشار عوامل انسانی بر این محیط‌ها کاهش یابد.

*استاد پژوهشگاه ملی اقیانوس‌شناسی و علوم جوی ، عضو شورای علمی کرسی یونسکو در مخاطرات زمین‌شناختی سواحل