* : مسئول مکاتبات، پست الکترونیکی: [email protected]
۲۹
مقدمه
طوفان هاي گرد و غبـار از پدیـده هـاي هواشناسـی هسـتند کـه معمولاً در مناطق خشک و نیمهخشک با بارش سـالانه کمتـر از 200 تا 250 میلیمتر در مواقع وزش تند بادهایی با سرعت بیش از حد آستانه رخ می دهند. بـروز ایـن پدیـده، متـاثر از هـر دوسیستم زمین و اتمسفر می باشد بهطوريکه دلایل اصـلی وقـوعآن سرعت زیاد باد، کمبود رطوبت و اراضی لخت بدون پوشش ذکر شده است (18، 33). این فرایند در مناطق برداشت، ایجـادفرسایش خاك و در نقاط دیگر متناسب با قدرت و سرعت بـادسبب انباشت رسوبات می گردد. این طوفان ها بـا ذرات 1/0 تـا5/0 میلیمتر (رس و سیلت) مـی تواننـد مسـافت هـاي طـولانی
بـهعنـوان منشـاءهاي آسـیایی ایـن پدیـده شـناخته مـی شـوند ماهواره اي می باشـد (2 و 3). فنـاوري سـنجش از دور بـهدلیـل
1270002170557

Downloaded from ijae.iut.ac.ir at 16:50 IRST on Saturday October 28th 2017

Downloaded from ijae.iut.ac.ir at 16:50 IRST on Saturday October 28th 2017

(بیش از چندین هزار کیلومتر) را طی کنند؛ در این حالـت دیـد افقی در ارتفاع چشم، به کمتر از یک کیلـومتر تقلیـل مـی یابـد(20). بیابان صحراي آفریقا بزرگ ترین منبع تولیدکننـده گـرد و غبار در جهان است که سالانه 700 میلیون تـن گـرد و غبـار را وارد اتمسفر می کند (19، 30، 33 و 39). بیابان هاي شرق آسیا، جنوب شرق و مغولستان بههمراه نواحی مرکزي و جنوبی آسـیا زمانی و مکانی طوفانها و بادهاي شدید در ایران نشان دادند که در اغلب ایستگاهها بین میانگین سـرعت بـاد و فراوانـی وقـوعطوفانها رابطه معناداري وجود ندارد؛ بهاینصورتکه ایستگاههـایی که فراوانی بالایی را از نظر وقوع طوفانها دارند لزوماً میـانگینسرعت بالایی ندارند. نهستگري و همکاران (36) بـا بررسـی وتحلیل طوفانهاي گرد و غبار 1937 تا 1997 مغولستان به ایـننتیجه رسیدند که 61 درصد طوفانها، در فصل بهار رخ میدهد و در زمان وقوع این طوفانها، میزان رطوبت نسبی به 20 تا 40 درصد کاهش می یابد.
امروزه پیامد هاي مختلف طوفان هاي گرد و غبار عـلاوه بـرآلودگی هوا، در بخش هاي مختلف محـیط زیسـت، بهداشـت وسـلامت، اقتص اد، صـنعت، گیاهـان و محص ولات کشـاورزي، نظارت و کنترل، آن را بهصـورت امـري گریـز ناپـذیر در تمـام جوامع در رأس مسائل ملی مطرح کـرده اسـت (21). از جملـهمهمترین روش هاي مطالعه و بررسی پدیدة غبار و طوفـان هـاي مرتبط با آن، اطلاعات حاصل از مشاهدات و اندازه گیـري هـاي زمینی و اطلاعـات حاصـل از مشـاهدات و انـدازه گیـري هـاي
(23، 40 و 41). شمال و جنوب آمریکا، اسـتر الیا، شـبه جزیـره عربستان و بیابان هاي خاورمیانه نیز از مناطق تولید گرد و غبـار موجـود در اتمسـفر مـی باشـند (23، 30 و 38). در ارتبـاط بـا منشایابی گرد و غبار در ایران، مطالعات زیادي صـورت گرفتـه که بر اساس نتایج این مطالعات از سال 1385 تاکنون منشاء هاي فرامرزي که اغلب نواحی غرب و جنـوب غربـی کشـور را بـا فراوانی و شدت بیشتري تحت تأثیر قرار مـی دهنـد، منبـع آنهـا کشور عراق و شرق سوریه ذکر شده است؛ هرچنـد کـه منـاطق دیگر از جمله بخش هایی از اردن، کویت و شمال عربستان نیـز در ایجاد گرد و غبـار در ایـران نقـش دارنـد (3، 8، 15 و 24).
وقوع طوفانهاي گـرد و غبـار ارتبـاط نزدیکـی بـا پارامترهـاياقلیمی محلی مثل بارندگی، دما و همچنین ویژگـی هـاي سـطحزمین مثل پوشش گیاهی، پوشش برف روي سطح زمین و بافت خاك دارد (6، 32). فرج زاده و همکاران (11) با بررسی توزیع
۳۰
زیاجینــگ و همکــاران (42) تصــاویر مــاهواره اي MODIS را حاضر با اهداف ذیل صورت گرفته است:
وسعت زیاد منطق ه تحـت پوشـش، همـواره بـه عنـوان یکـی از کارآمدترین روش ها در مطالعـۀ همزمـان پدیـده هـاي مختلـف اقلیمــی، اتمســفري و فرآینــدهاي هیــدرولوژیکی، راهگشــاي محققان بوده است. بـه کمـک ایـن تکنولـوژي تصـویر کلـی از فعالیت هاي گرد و غبار ارائه می شود که امکان ردیابی ستون هاي گرد و غبار را میسـر مـی کنـد (2، 8، 15 و 24). در ایـن میـان،استفاده از تصاویر ماهواره MODIS که در چندین طول موج به جمع آوري اطلاعات می پردازد با توجه به این نکته که اثر ذرات معلق در طول موج هاي مختلف متفاوت می باشـد، بسـیار مفیـدخواهد بود (17). آکرمن (12) چنین استدلال کرد که ترکیبی از سه باند فرو سرخ نزدیک 8 ،11 و 12 میکرومتر بهتـرین شـیوه شناسایی گرد و غبار است؛ همچنین با آنـالیز بانـدهاي 8 و 11 میکرومتر در مقایسه با باندهاي 11 و 12 نشان داد که آنها قـادر به تفکیک بهتر ذرات از آسمان صاف، هم در اقیانوس و هم در خشکی هستند. میلر (35) از اخـتلاف نرمـال بازتـاب مـاهوارهمودیس در باند هاي 645/0 و 853/0 میکرومتر همراه با اختلافدرجه حرارت روشنایی براي تشخیص گرد و غبـار در سـطوح روشن استفاده کرد. هوتچی سون و جکسون (26) نشان دادنـد که شن و ماسـه در منطقـه طیفـی بـا طـول مـوج 4/0 تـا 1/0 میکرومتر بازتاب را افزایش مـی دهـد . لیـو و همکـاران (29) و و کافی در این زمینه، بررسی و مطالعه این پدیـده را بـه منظـور مدیریت بهتر اثـرات زیان بـار آن اجتنـاب ناپـذیر کـرده اسـت. شناسایی و تهیه نقشه میزان شدت مکـان هـاي متـأثر از گـرد و غبار، دستگاه هاي اجرایی را قادر می سازد کـه بـهوسـیله نقشـهپهنه بندي، نواحی مختلف را مناسب با میزان بحرانـی بـودن دراولویت قرار داده و اقدامات لازم را انجام دهند. بنابراین، تحقیق
بهمنظور پایش طوفان گرد و غبار در استرالیا بهکـار بردنـد و از طریق محاسـبات اخـتلاف درجـه حـرارت روشـنایی دو بانـد حرارتی مادون قرمز موفق به جدا کـردن گـرد و غبـار از ابرهـا شدند؛ آنها همچنین اشاره نمودند که می تـوان طوفـان هـا را بـا استفاده از باند هاي مرئی و مادون قرمز نزدیـک و مـادون قرمـز حرارتی شناسایی کرد. هوانگ و همکاران (25) ذکر می نماینـد که بهدلیل جـذب کـم گازهـا، محـدوده طیفـی 8 تـا 10 و 12 میکرومتر محدوده ي مناسبی براي مطالعه گرد و غبار است.
داي و همکــاران (18) چهــار تصــویر ســنجنده مــودیس را به منظور نظارت و پایش گرد و غبار در شمال غرب چـین بـه کـار بردند و به این نتیجه رسیدند که داده هاي چندزمانه می تواند بـراي پایش و ردیابی حرکت طوفان بهکار رود. بادوك و همکاران (13) با استفاده از داده هاي مودیس منطقه دریاچه ایر اسـترالیا اقـدام بـه شناسایی و تفکیک گرد و غبار با پنج روش مختلـف کردنـد و بـه این نتیجه رسیدند که مطمئن ترین و قابل اعتماد ترین روش جهـت شناسایی طوفان گرد و غبار در این منطقه، اختلاف درجه حرارت روشنایی می باشد. پارك و همکـاران (37) بـا اسـتفاده از تصـاویرسنجنده مودیس طوفان گرد و غبار را در منطقه شرق آسیا با دقت بالاي 80 درصد آنالیز کردند.
با توجه به شرایط اقلیمی ایران و کشورهاي همجوار غربی و جنوبغربی و افزایش چشمگیر فراوانی وقوع طوفا نهاي گرد و غبار در چند دهه اخیر در فصولی خاص مثل بهار و تابسـتانبالااخص در استان هاي غربی و جنـوب غربـی بـه عنـوان مثـال کرمانشاه که مهمترین بحران زیست محیط آن بروز طوفان گـردو غبار قلمداد شده است و همچنین عدم وجود مطالعات جامع
بررسی تغییرات دراز مدت، فصلی و ماهانه پدیده گرد و غبار در ایستگا ههاي هواشناسی استان و انتخاب رویدادهاي مهم
آشکارسازي و پهنه بندي پدیده گرد و غبار منطقه با اسـتفاده
از شـاخص هــاي مبتنــی بــر داده هــاي مــاهواره اي ســنجنده MODIS
3.پتانسـیلسـنجی شـاخص هـاي پهنـه بنـدي گـرد و غبـار در رویداهاي مختلف و انتخاب شاخص برتر.
4. ارائه بهترین مدل پی شبینی گرد و غبار با استفاده از داد ههاي میزان قدرت دید زیر 1000 متر و پارامترهاي روزانه شامل متوسط دما، درصد رطوبت نسبی، بارش، سرعت و جهت باد در ایستگاه هاي هواشناسی منطقه.

مواد و رو شها
منطقه مورد مطالعه
1270002170557

Downloaded from ijae.iut.ac.ir at 16:50 IRST on Saturday October 28th 2017

Downloaded from ijae.iut.ac.ir at 16:50 IRST on Saturday October 28th 2017

در این تحقیق استان کرمانشاه با مساحتی برابر با 25008 کیلومتر مربع، بین 33 درجه و 40 دقیقه تا 35 درجه و 18 دقیقه عرض شمالی و 45 درجه و 24 دقیقه تا 48 درجه و 7 دقیقه طول شرقی می باشد (شکل 1). این استان از لحاظ تقسیمات کشوري به 14 شهرستان تقسیم شده است که از شمال به استان کردستان از جنوب به استان هاي لرستان و ایلام، از شرق به استان همدان و از غرب با کشور عراق هم جوار است و بیش از 330 کیلومتر مرز مشترك با این کشور دارد (9) متوسط میزان بارندگی استان 450 میلیمتر است (7). بر اساس تقسیم بندي اقلیمی دوماتن اقلیم استان به چهار گروه اقلیمی خشک، مدیترانه اي، نیمه خشک و مرطوب تقسیم می گردد (1).
۳۱
آنالیز زمینی طوفان گرد و غبار
1270002170557

Downloaded from ijae.iut.ac.ir at 16:50 IRST on Saturday October 28th 2017

در این سایت فقط تکه هایی از این مطلب با شماره بندی انتهای صفحه درج می شود که ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت کلمات به هم بریزد یا شکل ها درج نشود

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید

ولی برای دانلود فایل اصلی با فرمت ورد حاوی تمامی قسمت ها با منابع کامل

اینجا کلیک کنید

Downloaded from ijae.iut.ac.ir at 16:50 IRST on Saturday October 28th 2017

جهت جم عآوري داده هاي هواشناسی و بررسی آنها مراحل ذیلانجام شد:
مشخص کردن تغییرات سالانه، ماهانه و فصلی وقوع گرد و غبار و جهت وقوع آن: پارامتر میزان قدرت دید زیر 1000 متر از اطلاعات 12 ایستگاه هواشناسی شامل اسلام آباد غرب، جوانرود، روانسر، سرپل ذهاب، سنقر، سومار، صحنه، کرمانشاه، کنگاور، گیلان غرب، قصر شیرین و هرسین در طی سا لهاي آماري 2011- 1990 بهمنظوربررسی تغییرات دراز مدت، فصلی و ماهانه مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. جهت باد غالب نیز با استفاده از داده هاي روزانه در طی سال هاي 1385 تا 1390 در تمام ایستگاه ها تعیین شد.
محاسبه بهترین مدل پیش بینی گرد و غبار: بهمنظورتهیه بهترین مدل براي هر ایستگاه، رابطه بین پارامتر دید زیر 1000 متر و سایر پارامترهاي روزانه شامل متوسط دما، درصد رطوبت نسبی، بارش، سرعت و جهت باد در هر ایستگاه در طی سال 1385 تا 1390 که طوفان ها بیشترین شیوع را داشتند جمع آوري گردید. سپس براي هر یک از پارامترهاي فوق میانگین 5،3، 2 روز قبل و بعد وقوع گرد و غبار نیز بهطور جداگانه براي رویداد و ایستگاه محاسبه و جدول ماتریس هم بستگی براي آن ها تهیه گردید. داده هاي پارامتر دید زیر 1000 متر در روزهاي گرد و غبار بهعنوان متغیر وابسته و میانگین 2، 3 و 5 روز قبل و بعد سایر پارامترها بهعنوان متغییر مستقل جهت انتخاب بهترین مدل استفاده گردید. ترکیبات مختلفی از پارامتر هاي مذکور براي ورود به مدل رگرسیون با استفاده از روش گامبهگام مورد بررسی قرار گرفتند. بهمنظورتعیین بهترین مدل از مدل هاي پیشنهادي از معیارهاي ضریب همبستگی و خطاي استاندارد استفاده شد. همچنین بهمنظوررفع مشکل چند راستایی بین متغیر مستقل، ضرایب همبستگی بین پارامترها و فاکتور تورم واریانس (Variance Inflation Factor, VIF) محاسبه گردید در نهایت مدلی که تعداد پارامتر ورودي کمتر و بالاترین ضریب 2R را داشت بهعنوان بهترین انتخاب شد (31). براي متغیر j ،
۳۲
VIF عبارت است از:
VIFj =

[1]

که 2R2 ، R j رگرسیون j امین متغیر در بین متغیرهاست. VIF در مدل هاي رگرسیونی بین 1 تا بینهایت متغیر است.

آنالیز تصاویر ماهواره اي
جهت تهیه نقشه پهنه بندي گرد و غبار با استفاده از سـنجش از دور،
دو تصویر ماهواره اي MODIS با سـطح داده1B بـراي سـال هـاي5/9/2008 (25/6/1387)و5/7/2009 (14/4/1388) که مصادف با
رویداد گرد و غبار شدید بودنـد ، از آرشـیو انتخـاب گردیـد . ابتـدا تص اویر مـذکور بـهلحـاظ گسـتره وسـیع بـه سیسـتم مختص ات جغرافیایی قطبی زمین مرجع شد. در مرحله بعد دماي درخشندگی باندهاي حرارتی ماهواره محاسبه و از روش نزدیکتـرین همسـایهبهمنظور تصحیح هندسی استفاده گردید. شناسایی طوفان هاي گـرد و غبار با سنجش از دور بهدلیل این که ذرات موجود در طوفان هاي گرد و غبـار بازتـابش مشـابهی بـا ذرات موجـود در ابـر، سـطوح زمین هاي خشک، تپه هاي ماسه اي و مناطق بیابانی دارند تفکیـک و شناسایی آن را مشکل می کند براي غلبه بر این مشـکل روش هـاي مختلفی مانند آکرمن، TDI و میلر ارائه شـده انـد کـه بـا توجـه بـه وضعیت منطقه و وجود تصاویر بدون ابـر از ایـن روش هـا جهـت تفکیک و شناسایی گرد و غبـار در اسـتان کرمانشـاه اسـتفاده شـد
(جدول 1) (12و 35).
. هر یک از الگوریتم هاي فوق بهطورجداگانه بر روي دو تصویر اعمال گردید. پس از مشخص شدن محدوده طوفان بر روي تصویر در مرحله بعد با توجه به ارزش شاخص هاي خروجی الگوریتم، آستانه بالا و پایین تعیین و براي دو تصویر (رویداد اول: 25/06/78 و رویداد دوم: 14/04/1388) طبقه هاي بسیار شدید (V.H)، شدید (H)، متوسط (M)، ضعیف (L)، بسیار ضعیف (V.L) و بدون گرد و غبار (Non) از طوفان گرد و غبار تعریف گردید. در نهایت نقشه پهن هبندي شدت گرد و غبار براي دو رویداد فوق با هر الگوریتم تهیه شد.

بحث و نتیجهگیري
روند تغییرات دراز مدت گرد و غبار
259080-2927643

شکل

۱
.

ه
ع
ل
ا
مط

د
ر
مو

ه
ق
ط
من

شکل


دیدگاهتان را بنویسید