* : مسئول مکاتبات، پست الکترونیکی: shamshiri.2011@gmail.com
۲۹
مقدمه
طوفان های گرد و غبـار از پدیـده هـای 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 بهطوریکه دلایل اصـلی وقـوعآن سرعت زیاد باد، کمبود رطوبت و اراضی لخت بدون پوشش ذکر شده است (18، 33). این فرایند در مناطق برداشت، ایجـادفرسایش خاک 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 هـای طـولانی
بـهعنـوان منشـاءهای آسـیایی ایـن پدیـده شـناخته مـی شـوند ماهواره ای می باشـد (2 و 3). فنـاوری 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 صحرای 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 های شرق آسیا، جنوب شرق و مغولستان بههمراه نواحی مرکزی و جنوبی آسـیا زمانی و مکانی طوفانها و بادهای شدید در ایران نشان دادند که در اغلب ایستگاهها بین میانگین سـرعت بـاد و فراوانـی وقـوعطوفانها رابطه معناداری وجود ندارد؛ بهاینصورتکه ایستگاههـایی که فراوانی بالایی را از نظر وقوع طوفانها دارند لزوماً میـانگینسرعت بالایی ندارند. نهستگری و همکاران (36) بـا بررسـی وتحلیل طوفانهای 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 های مختلف طوفان های گرد و غبار عـلاوه بـرآلودگی هوا، در بخش های مختلف محـیط زیسـت، بهداشـت وسـلامت، اقتص اد، صـنعت، گیاهـان و محص ولات کشـاورزی، نظارت و کنترل، آن را بهصـورت امـری گریـز ناپـذیر در تمـام جوامع در رأس مسائل ملی مطرح کـرده اسـت (21). از جملـهمهمترین روش های مطالعه و بررسی پدیده غبار و طوفـان هـای مرتبط با آن، اطلاعات حاصل از مشاهدات و اندازه گیـری هـای زمینی و اطلاعـات حاصـل از مشـاهدات و انـدازه گیـری هـای
(23، 40 و 41). شمال و جنوب آمریکا، اسـتر الیا، شـبه جزیـره عربستان و بیابان های 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 زیادی صـورت گرفتـه که بر اساس نتایج این مطالعات از سال 1385 تاکنون منشاء های فرامرزی که اغلب نواحی غرب و جنـوب غربـی کشـور را بـا فراوانی و شدت بیشتری 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 طوفانهای گـرد و غبـار ارتبـاط نزدیکـی بـا پارامترهـایاقلیمی محلی مثل بارندگی، دما و همچنین ویژگـی هـای سـطحزمین مثل پوشش گیاهی، پوشش برف روی سطح زمین و بافت خاک دارد (6، 32). فرج زاده و همکاران (11) با بررسی توزیع
۳۰
زیاجینــگ و همکــاران (42) تصــاویر مــاهواره ای 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 هـای مختلـف اقلیمــی، اتمســفری و فرآینــدهای هیــدرولوژیکی، راهگشــای محققان بوده است. بـه کمـک ایـن تکنولـوژی تصـویر کلـی از فعالیت های گرد و غبار ارائه می شود که امکان ردیابی ستون های 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 آوری اطلاعات می پردازد با توجه به این نکته که اثر ذرات معلق در طول موج های 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 بانـدهای 8 و 11 میکرومتر در مقایسه با باندهای 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 های 645/0 و 853/0 میکرومتر همراه با اختلافدرجه حرارت روشنایی برای 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 هـای متـأثر از گـرد و غبار، دستگاه های اجرایی را قادر می سازد کـه بـهوسـیله نقشـهپهنه بندی، 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 های 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 ی مناسبی برای مطالعه گرد و غبار است.
دای 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 های چندزمانه می تواند بـرای پایش و ردیابی حرکت طوفان بهکار رود. بادوک و همکاران (13) با استفاده از داده های مودیس منطقه دریاچه ایر اسـترالیا اقـدام بـه شناسایی و تفکیک گرد و غبار با پنج روش مختلـف کردنـد و بـه این نتی
جه رسیدند که مطمئن ترین و قابل اعتماد ترین روش جهـت شناسایی طوفان گرد و غبار در این منطقه، اختلاف درجه حرارت روشنایی می باشد. پارک و همکـاران (37) بـا اسـتفاده از تصـاویرسنجنده مودیس طوفان گرد و غبار را در منطقه شرق آسیا با دقت بالای 80 درصد آنالیز کردند.
با توجه به شرایط اقلیمی ایران و کشورهای همجوار غربی و جنوبغربی و افزایش چشمگیر فراوانی وقوع طوفا نهای گرد و غبار در چند دهه اخیر در فصولی خاص مثل بهار و تابسـتانبالااخص در استان های 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 ههای هواشناسی استان و انتخاب رویدادهای مهم
آشکارسازی و پهنه بندی پدیده گرد و غبار منطقه با اسـتفاده
از شـاخص هــای مبتنــی بــر داده هــای مــاهواره ای ســنجنده MODIS
3.پتانسـیلسـنجی شـاخص هـای پهنـه بنـدی گـرد و غبـار در رویداهای مختلف و انتخاب شاخص برتر.
4. ارائه بهترین مدل پی شبینی گرد و غبار با استفاده از داد ههای میزان قدرت دید زیر 1000 متر و پارامترهای روزانه شامل متوسط دما، درصد رطوبت نسبی، بارش، سرعت و جهت باد در ایستگاه های 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 کشوری به 14 شهرستان تقسیم شده است که از شمال به استان کردستان از جنوب به استان های لرستان و ایلام، از شرق به استان همدان و از غرب با کشور عراق هم جوار است و بیش از 330 کیلومتر مرز مشترک با این کشور دارد (9) متوسط میزان بارندگی استان 450 میلیمتر است (7). بر اساس تقسیم بندی اقلیمی دوماتن اقلیم استان به چهار گروه اقلیمی خشک، مدیترانه ای، 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 عآوری داده های 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 لهای آماری 2011- 1990 بهمنظوربررسی تغییرات دراز مدت، فصلی و ماهانه مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. جهت باد غالب نیز با استفاده از داده های روزانه در طی سال های 1385 تا 1390 در تمام ایستگاه ها تعیین شد.
محاسبه بهترین مدل پیش بینی گرد و غبار: بهمنظورتهیه بهترین مدل برای هر ایستگاه، رابطه بین پارامتر دید زیر 1000 متر و سایر پارامترهای 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 آوری گردید. سپس برای هر یک از پارامترهای فوق میانگین 5،3، 2 روز قبل و بعد وقوع گرد و غبار نیز بهطور جداگانه برای رویداد و ایستگاه محاسبه و جدول ماتریس هم بستگی برای آن ها تهیه گردید. داده های پارامتر دید زیر 1000 متر در روزهای 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 های مذکور برای ورود به مدل رگرسیون با استفاده از روش گامبهگام مورد بررسی قرار گرفتند. بهمنظورتعیین بهترین مدل از مدل های پیشنهادی از معیارهای ضریب همبستگی و خطای 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 ورودی کمتر و بالاترین ضریب 2R را داشت بهعنوان بهترین انتخاب شد (31). برای متغیر j ،
۳۲
VIF عبارت است از:
VIFj =

[1]

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

آنالیز تصاویر ماهواره ای
جهت تهیه نقشه پهنه بندی گرد و غبار با استفاده از سـنجش از دور،
دو تصویر ماهواره ای MODIS با سـطح داده1B بـرای سـال هـای5/9/2008 (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 دمای درخشندگی باندهای حرارتی ماهواره محاسبه و از روش نزدیکتـرین همسـایهبهمنظور تصحیح هندسی استفاده گردید. شناسایی طوفان های گـرد و غبار با سنجش از دور بهدلیل این که ذرات موجود در طوفان های گرد و غبـار بازتـابش مشـابهی بـا ذرات موجـود در ابـر، سـطوح زمین های خشک، تپه های ماسه ای و مناطق بیابانی دارند تفکیـک و شناسایی آن را مشکل می کند برای غلبه بر این مشـکل روش هـای 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 های فوق بهطورجداگانه بر روی دو تصویر اعمال گردید. پس از مشخص شدن محدوده طوفان بر روی تصویر در مرحله بعد با توجه به ارزش شاخص های خروجی الگوریتم، آستانه بالا و پایین تعیین و برای دو تصویر (رویداد اول: 25/06/78 و رویداد دوم: 14/04/1388) طبقه های 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 هبندی شدت گرد و غبار برای دو رویداد فوق با هر الگوریتم تهیه شد.

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

شکل

۱
.

ه
ع
ل
ا
مط

د
ر
مو

ه
ق
ط
من

شکل

  • 1

پاسخ دهید