آشکارسازی و مسیریابی رخداد گرد و غبار با استفاده از سنجش از دور و مدل عددی در استان اصفهان

سابقه و هدف: پدیده گرد و غبار در شرایط امروزی ایران به­ عنوان یک خطر جدی مشکل ­های عمده­ای را برای محیط زیست و سلامت مردم به­ وجود آورده است. تحقیق­ ها نشان می­ دهد که بسامد و شدت این طوفان­ ها در سال­ های اخیر افزایش یافته است. افزون بر این مدل­ های عددی هواشناسی نیز به تنهایی قادر به ردیابی و آشکارسازی طوفان نیستند و این امر ضرورت استفاده از روش­ های بارزسازی گرد و غبار بر اساس داده سنجش از دور را نمایان می ­سازد. هدف این تحقیق، تجزیه و تحلیل داده­ های آماری و شناسایی روزهای همراه با گرد و غبار، منشا گرد و غبار وارد شده به منطقه اصفهان و شناسایی مسیر حرکت آن می ­باشد. مواد و روش­ ها: برای بررسی آماری گرد و غبار، از داده­ های گرد و غبار به ­صورت روزانه در ۸ ساعت دیده ­بانی ساعتی در قالب کدهای ویژه ­ای در دوره ۴ ساله (۲۰۱۳ - ۲۰۱۰)، از ایستگاه منتخب در منطقه مطالعاتی با دوره آماری مناسب، از سازمان هواشناسی گرفته شد که با استفاده از روش­ های آماری پردازش و تحلیل شدند. بمنظور پهنه ­بندی فراوانی گرد و غبار در سطح استان، با استفاده از روش IDW مبادرت به میان­ یابی و تبدیل داده­ های نقطه­ ای به پهنه­ ای گردید و نقشه پهنه­ بندی پراکندگی برای دوره آماری ۲۰۱۳ - ۲۰۱۰ در محیط نرم افزار GIS ترسیم شد. بمنظور بارزسازی پدیده گرد و غبار، پس از تصحیح هندسی تصاویر، مقادیر رادیانس تصاویر با استفاده از عکس تابع پلانک به دمای درخشندگی تبدیل شد. تصحیحات و پردازش تصاویر در محیط ENVI صورت پذیرفت. با توجه به تاثیر عمده ­ای که ذرات گرد و غبار بر روی میزان بازتابش و دمای درخشندگی باندهای ۳۱ و ۳۲ سنجنده مادیس می گذارند، از تفاضل دمای درخشندگی دو باند بیان شده بمنظور بارزسازی توده ­های گرد و غبار استفاده شد. از آنجایی که آلبیدوی۱ رخداد گرد و غبار در طول موج ۱۲ میکرومتر بیشتر از طول موج ۱۱ میکرومتر است بنابراین اختلاف دمای درخشندگی طول موج­ های ۱۱ و ۱۲ میکرومتر مربوط به رخداد گرد و غبار منفی است. هم­چنین بمنظور جلوگیری از آشکارسازی نواحی ابری آستانه دمایی ۲۹۰ درجه کلوین مربوط به محدوده طیفی ۱۲ میکرومتر اعمال شد. بمنظور ردیابی مسیر حرکت ذرات گرد و غبار مدل های اسپلیت۲ به­ کار گرفته شد. نتایج و بحث: نتایج تحقیق نشان می­ دهد که در مجموع ۱۴۶۷ روز پدیده گرد و غبار بدون در نظر گرفتن شدت وقوع این پدیده برای ایستگاه­ های منتخب طی دوره آماری ۲۰۱۳ - ۲۰۱۰ گزارش شده که ایستگاه نایین با ۶۳۴ روز بیشترین و ایستگاه کاشان با ۵۰ روز کمترین فراوانی گرد و غبار را دارا بودند. هم­چنین نتایج گویای آن است که ماه­ های می، ژوئن و آوریل بیشترین و ماه­ های دسامبر و ژانویه کمترین درصد رخداد را دارا بودند. بررسی فراوانی ماهانه گرد و غبار نشان داد که ۴۴.۵۷% از کل رخداد گرد و غبار در ماه آوریل، می و ژوئن و ۳۲.۴% در ماه دسامبر و ژانویه به ­وقوع پیوسته است. با این توصیف می­ توان گفت که تغییرات فراوانی ماهانه گرد و غبار در منطقه بیشتر از هر چیز ازشرایط اقلیم همدید حاکم در منطقه در ماه ­های سال تبعیت می ­کند. نتایج حاصل از پهنه­ بندی در طی دوره آماری نشان داد که بخش ­های جنوب شرقی استان بویژه ایستگاه نائین دارای بیشترین وقوع گرد و غبار است. کاربرد ویژگی­ های مربوط به دمای درخشندگی و اعمال آستانه­ های دمایی بمنظور تفکیک گرد و غبار از عوارض زمینی بویژه در منطقه­ های با پس زمینه روشن که دارای بازتابندگی مشابه هستند و نیز تفکیک گرد و غبار از ابرها، در بارزسازی گرد و غبار یاری­رسان بوده است. نتایج حاصل از ردیابی نشان می ­دهد که مسیر اصلی برای انتقال گرد و غبار به منطقه مورد مطالعه جنوب غربی – شمال شرقی است. نتیجه ­گیری: به ­طور کلی، با توجه به تصاویر ماهواره ­ای در روز شروع و روز اوج گرد و غبار، منبع­ های اصلی گرد و غبارهای وارد منطقه مورد مطالعه شامل بیابان­ های شمال صحرای عربستان می­ باشند. براساس نتایج به ­دست آمده از پردازش تصاویر ماهواره ­ای شمال عربستان به عنوان منشا و خروجی مدل های اسپلیت مسیر جنوب غربی - شمال شرقی، مسیر اصلی ورود گرد و غبار برای اصفهان محسوب می­ شوند.

Keywords:

گرد و غبار , دمای درخشندگی , مادیس , اصفهان , HYSPLIT