Spatial Variability of Soil Temperature in an Unreclaimed Mining Area in Ghana: Implications for Environmental Monitoring and Reclamation Efforts

तकनीकी सारांश: घाना के एक अप्राप्त (unreclaimed) खनन क्षेत्र में मृदा तापमान की स्थानिक परिवर्तनशीलता

समस्या विवरण
अप्राप्त सतही खनन स्थल, विशेष रूप से घाना के टलेन्सी जिले में अवैध लघु खनन (गैलामसे) से प्रभावित क्षेत्र, वनस्पति विनाश, मृदा क्षरण और परिवर्तित भू-सतह तापीय गुणों द्वारा चिह्नित गंभीर पर्यावरणीय चुनौतियां प्रस्तुत करते हैं। जबकि खनन के जैव रासायनिक प्रभाव (जैसे भारी धातु संदूषण) अच्छी तरह से प्रलेखित हैं, मानवजनित परिदृश्यों में मृदा तापमान (ST) की स्थानिक परिवर्तनशीलता के संबंध में एक महत्वपूर्ण ज्ञान अंतराल बना हुआ है। इस क्षेत्र के पिछले अध्ययन मुख्य रूप से गैर-स्थानिक या समग्र डेटा पर निर्भर रहे हैं, जो खनन-प्रेरित क्षरण के कारण मृदा तापीय प्रतिक्रियाओं की स्थानिक विषमता को समझाने में विफल रहे हैं। स्थानिक रूप से स्पष्ट डेटा का यह अभाव लक्षित पुनर्ग्रहण रणनीतियों के विकास में बाधा डालता है जो आजीविका को स्थिर करने, पारिस्थितिकी तंत्र के कार्यों को बहाल करने और शुष्क एवं अर्ध-शुष्क खनन वातावरणों में तापीय प्रदूषण को कम करने के लिए आवश्यक हैं।

कार्यप्रणाली
इस अध्ययन में टलेन्सी जिले में एक परित्यक्त खनन स्थल पर ST गतिकी की जांच करने के लिए उच्च-परिशुद्धता वाले इन-सीटू सर्वेक्षणों को भू-स्थानिक विश्लेषण के साथ एकीकृत करते हुए एक मिश्रित-विधि दृष्टिकोण का उपयोग किया गया।

• डेटा संग्रह: 7 जुलाई, 2024 को, शोधकर्ताओं ने रियल-टाइम किनेमैटिक (RTK) जीपीएस (±2.5 सेमी सटीकता) का उपयोग करके 220 भू-संदर्भित डेटा बिंदु एकत्र किए। मृदा तापमान और आयतनी मृदा जल सामग्री (VSWC) का प्रत्यक्ष मापन फील्डस्काउट TDR 350 का उपयोग करके 20 सेमी गहराई पर लिया गया।
• रिमोट सेंसिंग और GIS: वनस्पति आवरण को खुली घास, खुले झाड़ और बंद झाड़ के रूप में वर्गीकृत किया गया। ड्रोन-प्राप्त मल्टीस्पेक्ट्रल इमेजरी (DJI Mavic 3) से सामान्यीकृत अंतर वनस्पति सूचकांक (NDVI) प्राप्त किया गया। 30-मीटर डिजिटल एलिवेशन मॉडल (DEM) से स्थलाकृतिक चर (ऊंचाई, ढलान, पहलू और स्थलाकृतिक आर्द्रता सूचकांक) निकाले गए।
• सांख्यिकीय मॉडलिंग: अध्ययन में मृदा तापमान (ST) पर भूमि आवरण प्रकार (बंजर भूमि, खुली घास, खुले झाड़, बंद झाड़), मृदा नमी, ऊंचाई और NDVI के व्यक्तिगत प्रभाव का आकलन करने के लिए यूनिवैरिएबल और मल्टीवेरिएबल लीनियर रिग्रेशन विश्लेषणों का उपयोग किया गया। उन चरों की पहचान करने के लिए मल्टीवेरिएबल मॉडल (स्टेपवाइज रिग्रेशन) विकसित किए गए, जो सबसे मजबूत भविष्यवक्ता थे, जिससे उन चरों को हटा दिया गया जिनमें सांख्यिकीय महत्व की कमी थी या जो बहु-सहसंबंध (multicollinearity) उत्पन्न कर रहे थे (जिसका आकलन वेरिएंस इन्फ्लेशन फैक्टर, VIF के माध्यम से किया गया था)।

मुख्य परिणाम
विश्लेषण ने मृदा तापमान के विशिष्ट स्थानिक पैटर्न और चालकों का खुलासा किया:

• यूनिवैरिएबल निष्कर्ष: बंजर भूमि ने मृदा तापमान को महत्वपूर्ण रूप से 0.753°C तक बढ़ा दिया, जबकि बंद झाड़ वनस्पति ने 0.734°C का शीतलन प्रभाव प्रदान किया। खुली घास का संबंध 0.896°C तापमान वृद्धि से था, जबकि खुले झाड़ ने तापमान को 0.674°C कम कर दिया। मृदा नमी, ऊंचाई और ढलान सभी का ST के साथ महत्वपूर्ण नकारात्मक संबंध था। व्यक्तिगत रूप से, इन कारकों ने तापीय भिन्नता के बीच 3.3% से 15.2% तक की व्याख्या की।
• मल्टीवेरिएबल निष्कर्ष: अंतिम परिष्कृत मॉडल (समीकरण 11), जिसमें खुले झाड़, बंद झाड़, ऊंचाई और ढलान शामिल थे, ने 36.7% तापीय भिन्नता की व्याख्या की (समायोजित $R^2 = 0.367$)।
  • वनस्पति: खुले झाड़ ने बंजर भूमि के सापेक्ष ST को 1.068°C कम कर दिया, और बंद झाड़ ने इसे 1.091°C कम कर दिया।
  • स्थलाकृति: ऊंचाई और ढलान में इकाई वृद्धि क्रमशः 0.129°C और 0.223°C के तापीय कमी में योगदान देती है।
  • मॉडल सुदृढ़ता: अंतिम मॉडल ने निम्न बहु-सहसंबंध (VIF < 1.2) और सभी रिटेन किए गए भविष्यवक्ताओं के लिए सुसंगत सांख्यिकीय महत्व ($p < 0.01$) प्रदर्शित किया। उल्लेखनीय रूप से, जबकि खुली घास प्रारंभिक मॉडलों में महत्वपूर्ण थी, वह अंतिम परिष्कृत मॉडल में सांख्यिकीय महत्व खो चुकी थी, जो यह सुझाव देता है कि झाड़ीदार आवरण और स्थलाकृति को ध्यान में रखने पर इसका प्रभाव कम प्रभावी है।

महत्व और योगदान
यह शोध अपने निष्कर्षों को खनन-विक्षेपित शुष्क वातावरणों में साक्ष्य-आधारित पुनर्ग्रहण और पर्यावरणीय निगरानी के लिए एक मजबूत अनुभवजन्य ढांचे के रूप में प्रस्तुत करता है।

• पुनर्ग्रहण रणनीति: अध्ययन तर्क देता है कि तापीय प्रदूषण को कम करने के लिए रणनीतिक पुनर-वनस्पतीकरण, विशेष रूप से लकड़ी वाली प्रजातियों (झाड़ियों) की स्थापना आवश्यक है। डेटा सुझाव देता है कि झाड़ीदार आवरण घास के आवरण की तुलना में मृदा को ठंडा करने में अधिक प्रभावी है, जो निम्नीकृत खनन भूमि को बहाल करने के लिए विशिष्ट मार्गदर्शन प्रदान करता है।
• पर्यावरणीय निगरानी: मृदा तापमान की स्थानिक परिवर्तनशीलता को भूमि क्षरण, मृदा नमी के स्तर और संभावित कटाव जोखिमों के आकलन के लिए एक महत्वपूर्ण संकेतक के रूप में पहचाना गया है। तापीय पैटर्न की निगरानी स्थिरता प्रयासों की सफलता को ट्रैक करने के लिए एक कुशल तंत्र प्रदान करती है।
• नीति और SDGs: निष्कर्ष सतत विकास लक्ष्यों (SDGs) 13 (जलवायु कार्रवाई) और 15 (भूमि पर जीवन) का समर्थन करते हुए यह प्रदर्शित करते हैं कि कैसे प्रकृति-आधारित समाधान (वनस्पति बहाली और नमी संरक्षण) स्थानीय सूक्ष्म जलवायु को नियंत्रित कर सकते हैं और पारिस्थितिकी तंत्र के लचीलेपन को बढ़ा सकते हैं।
• कार्यप्रणाली में प्रगति: समग्र डेटा से आगे बढ़कर एक स्थानिक रूप से स्पष्ट विश्लेषण के माध्यम से, यह अध्ययन खनन-प्रेरित भूमि आवरण परिवर्तनों और तापीय विषमता को संचालित करने वाले स्थलाकृतिक कारकों के बीच परस्पर क्रिया को समझने में मौजूद संदर्भगत अंतराल को भरता है।

सीमाएं
लेखक स्वीकार करते हैं कि यह अध्ययन अपनी क्रॉस-सेक्शनल प्रकृति द्वारा सीमित है, जो वर्षा ऋतु के दौरान एक एकल स्नैपशॉट का प्रतिनिधित्व करता है, जो शुष्क मौसम की गतिशीलता को कैप्चर नहीं कर सकता है जहाँ वनस्पति कम होती है और सौर विकिरण अधिक तीव्र होता है। इसके अतिरिक्त, मृदा बनावट और कार्बनिक पदार्थ डेटा के अपवर्जन ने मॉडलों की व्याख्यात्मक शक्ति को सीमित किया होगा। अवैध खनन प्रवर्तन के संबंध में सामुदायिक चिंताओं के कारण क्षेत्रीय पहुंच भी बाधित हुई, जो स्थानिक कवरेज को प्रभावित कर सकती है।