جواد بداق جمالی

طی چند سال اخیر به هنگام فصول گرم، در اثر بارندگی شدید و ناگهانی در استان گلستان سیل های مخربی رخ داده که در پی آن، خسارات سنگینی به منطقه وارد آمده است. از آنجا که شدت بارندگی در منطقه بسیار متغیر است و ایستگاه های زمینی نمی توانند این تغییرات را به خوبی نمایش دهند، لزوم به کارگیری سنجش از دور در تخمین بارندگی بیش از پیش نمایان می گردد. در الگوریتم های تخمین بارندگی ماهواره ای اغلب از داده های مادون قرمز و مایکروویو غیرفعال استفاده می شود. داده های مادون قرمز دارای قدرت تفکیک زمانی بالایی هستند (هر نیم ساعت یک تصویر) اما توان نفوذ در ابر را ندارند. در مقابل، داده های مایکروویو غیرفعال از ابر عبور می کنند و تخمین دقیق تری از نرخ بارندگی می دهند اما قدرت تفکیک زمانی پایین تری (هر روز دو تصویر) دارند. در نتیجه با ترکیب این دو سری داده می توان ضمن حفظ مزایا، معایب را تا حد اماکن کاهش داد. در تحقیق حاضر، قابلیت الگوریتم ترکیبی همسان سازی احتمال داده های Meteosat و TRMM در تخمین بارندگی شدید نوزدهم مرداد 1384 (دهم اوت 2005) که منجر به وقوع سیل گردید مورد بررسی قرار گرفت و با کمک مدل هیدرولوژی GeoSFM به پایش سیلاب پرداخته شد. نتایج به دست آمده، نشان می دهد که بین تخمین ماهواره و مشاهدات زمینی همبستگی 533/0 درصد وجود دارد و RMSE و MAD معادل 74/9 و 67/6 است. همچنین مشاهده گردید که خاک در اکثر زیرحوضه های جنوب شرقی منطقه رخ می دهد، که حداکثر حجم آن همزمان با بارندگی های شدید است.

خشکسالی به عنوانی یکی از بلایای اقلیمی از طرف پژوهشگران دارای تعاریف و تعابیر مختلفی می باشد. به طور کلی دوره ای که در آن مقدار رطوبت و یا هر نمایه رطوبتی دیگر که نسبت به شرایط نرمال منطقه، ناهنجاری منفی داشته باشد به عنوان شرایط دوره خشکسالی تلقی می شود. به لحاظ ویژگی های فضایی و زمانی، تاریخ آغاز دوره زمانی و یا زمان خاتمه خشکسالی به آسانی قابل تشخیص نیست و از دیدگاه های مختلف آغاز و پایان خشکسالی به صورت متفاوت ارزیابی می شود. فراوانی، شدت خشکسالی و وسعت منطقه نیز از ویژگی هایی است که باید مورد مطالعه قرار گیرند. به منظور پایش و سنجش خشکسالی در هر منطقه و تجزیه و تحلیل آماری این پدیده و همین طور پیش بینی وقوع آن لازم است از نمایه های مناسب استفاده شود. نمایه استاندارد شده بارش (SPI) یکی از نمایه های جدیدی است که جهت پایش خشکسالی مورد استفاده قرار می گیرد. محاسبه نمایه SPI برای هر منطقه به آمار دراز مدت نیاز دارد. این آمار دراز مدت به صورت تابع توزیع گاما، برازش یافته سپس تابع حاصل برای پیدا کردن احتمال تجمعی بارندگی برای یک ایستگاه و برای ماه معین و مقیاس زمانی گوناگون استفاده می شود. مقادیر مثبت، نمایانگر بارش بیشتر از مقدار بارش متوسط و مقادیر SPI منفی، بیانگر بارش کمتر از مقدار متوسط آن می باشد. این نمایه بیان می کند که ممکن است یک ناحیه با یک یا چند مقیاس زمانی به طور هم زمان شرایط ترسالی و در دیگر مقیاس های زمانی شرایط خشکسالی را داشته باشد، یعنی یک ناحیه ممکن است دچار خشکسالی کشاورزی باشد؛ اما از لحاظ هیدرولوژی شرایط ترسالی در آن حاکم باشد. محاسبه نمایه SPI با استفاده از نرم افزار ویژه طراحی شده برای این صورت پذیرفته است. این برنامه نمایه SPI را برای مقیاس های 1، 3، 6، 9، 12، 24، 84، 72 ماهه محاسبه می کند. بررسی روش های مختلف درون یابی برای پهنه بندی خشکسالی با استفاده از سیستم های اطلاعات جغرافیایی (GIS) نشان داده است که بین چهار روش درون یابی، روش کرجینگ و IDW روش های مناسبی برای درون یابی شدت دوره های خشک است. لذا با استفاده از این روش مقادیر نقطه ای نمایه SPI ماهانه مورد استفاده برای پایش دوره های خشک به سطح تعمیم داده شده و نقشه های شدت این پدیده در مقیاس های زمانی متفاوت، برای استفاده در جهت برنامه ریزی های سازگاری با دوره های خشک تولید شده است.

خشکسالی یکی از بلایای طبیعی است که در مقایسه با سایر بلایای طبیعی از نقطه نظر میزان، شدت، طول مدت واقعه، گسترش منطقه، تلفات جانی، خسارتهای اقتصادی و اثرات بلندمدت از بالاترین درجات برخوردار است. در دهه‌های اخیر از میان حوادث طبیعی که زندگی انسان را بر روی کره خاکی تحت تاثیر قرار داده است، فراوانی خشکسالی بیش از سایر حوادث می‌باشد. به طوری که تعداد کل آسیب دیدگان از خشکسالی طی سالهای 1966 تا 1988 بالغ بر یک و نیم میلیارد نفر برآورد شده است که 52 درصد آسیب دیدگان از کل بالایای طبیعی را تشکیل می‌دهد. خسارت‌های خشک سالی عمدتا به صورت کاهش عملکرد مراتع، کاهش تولید محصولات زراعی به ویژه دیم، کاهش منابع آب کشاورزی و شرب، کاهش منابع اب سطحی و زیرزمینی، طغیان آفات و بیماری‌های گیاهی و دامی، افزایش مهاجرت و در نهایت اثرات سوء زیست محیطی، اقتصادی و اجتماعی ظاهر می‌شود که توسعه پایدار منطقه را مورد تهدید قرار می‌دهد. در این مقاله که انعکاس دهنده بخشی از تحقیقات و مطالعات انجام شده بر روی پایش و پیش آگاهی خشکسالی می‌باشد، ابتدا موضوع رخداد خشکسالی و روشهای معمول پایش آن بررسی شده، سپس خشکسالی سالهای زراعی 79-1378 و 80-1379 از نظر ابعاد خسارتهای وارده و تعیین بعضی از شاخص‌های قابل دسترس برای استان یزد مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین وضعیت خشکسالی در این سال ها در سایر استان های کشور نیز با مقایسه شاخص های پیشنهادی، ارزیابی شده است.

گرد و غبار یکی از رویدادهای جوی مناطق خشک و نیمه خشک جهان است که در سال های اخیر افزایش قابل توجه ای داشته و آثار و پیامدهای نامطلوبی را در بخش های مختلف بر جای گذاشته است. در این پژوهش از تصاویر سنجنده مودیس به منظور شناسایی و انتخاب بهترین الگوریتم تشخیص گرد و غبار استفاده شد. بدین منظور سه رویداد گرد و غبار جنوب غرب ایران در سال 2012 با استفاده از پنج الگوریتم مختلف شناسایی شامل BTD آکرمن، شاخص گرد و غبار، میلر، TIIDI و DUST RGB ، بارزسازی شدند و روش ها مورد مقایسه قرار گرفتند. بررسی های به عمل آمده نشان داد که روش های BTD آکرمن، شاخص گرد و غبار و میلر نیازمند تنظیم آستانه برای هر رویداد هستند؛ از این رو آستانه های مناسب برای هر رویداد با استفاده از روش هیستوگرام تعیین و ریزگردها شناسایی شدند. روش TIIDI نیز قابلیت تفکیک گرد و غبار از سایر پدیده ها را بر روی زمین داشت ولی نتوانست گرد و غبار روی آب را به خوبی بارزسازی کند. در روش DUST RGB به خوبی گرد و غبار از بقیه عوارض قابل تشخیص بود. همچنین نتایج طبقه بندی و ارزیابی صحت تصاویر نشان داد که در هر سه رویداد گرد و غبار، روش DUST RGB بالاترین صحت کلی را در میان سایر روش ها دارا می باشد. بنابراین بر اساس نتایج به دست آمده از ماتریس خطا و ارزیابی صحت، روش مذکور به عنوان بهترین الگوریتم شناسایی گرد و غبار انتخاب گردید.

بیشتر مناطق ایران از بلای محیطی سیل آسیب پذیر هستند. از جمله عوامل مهمّ این آسیب پذیری، رخداد بارش های سنگین و ناهمواری ها است. با اینکه فراوانی منابع آب و خاک، غرب ایران را به دومین قطب کشاورزی ایران تبدیل کرده است؛ ولی کوهستانی بودن این سرزمین با بارش های سنگین بر آسیب پذیری منابع طبیعی، به ویژه منابع خاک، افزوده است. در این پژوهش با تهیّه و بررسی داده های بارش روزانه 30 میلی متر و بیشتر، به عنوان بارش های سنگین، طیِّ سال های 1997 تا 2006 در 9 ایستگاه داده سنجی جوّی از غرب ایران، 10 موج بارش استخراج شد. نتایج اوّلیّه نشان داد، طیّ روزهای پُربارش این 10 موج، شهر ایلام دچار بیشترین روزهای بارش سنگین بوده؛ یعنی در همه ی موج های بارش سنگین شرکت داشته است و در این حال همدان دارای کمترین روزهای بارش سنگین بوده؛ یعنی تنها دو موج شرکت داشته ا ست. همچنین نتایج نشان داد، سال 1997، سالی با بیشترین فراوانی امواج بارش سنگین بوده است. از 10 موج بارش سنگین مورد بررسی، حاکمیّت واچرخند طیّ 8 موج، روی محور زاگرس یا مناطق مرکزی و شرقی تر مشاهده شد. طیّ 5 مورد از این 8 مورد، سامانه ی داخل ایران، در دو مورد در شرق ایران و در یک مورد روی نواحی شمالی زاگرس و کشور ترکیه مشاهده شد. بازیابی سامانه های فشار عامل در تراز دریای آزاد و موقعیّت ناوه ها در تراز 500 هکتوپاسکال، از حدود دو روز پیش از آغاز تا پایان دوره ی بارش سنگین، نشان داد به تبع پیدایش واچرخند روی بامه ایران در موقعیّت میان دو ناوه یکی در غرب و دیگری در شرقِ سامانه ی بارش زا، جابه جایی شتابان و شرق سوی سامانه ی بارش زا کُند می شود. الگوهای شار افقی نم ویژه در تراز 700 هکتوپاسکال نشان دادند که این کُندی به پیدایش و تقویت هسته های تغذیه ی نم مطلق روی شرق دریای مدیترانه، شمال و میانه دریای سرخ و خلیج فارس کمک کرده است.

قرار گرفتن کشور ایران در کمربند بیابانی سبب افزایش فرکانس رخداد طوفان های گرد و غبار بخصوص در نواحی شرقی و جنوبی آن و تاثیرات نامطلوب محیط زیستی شده است. هدف این تحقیق کاربرد مدل جفت شده پیش بینی عددی وضع هوا-شیمی) WRF-(Chem.3.6.1، برای شبیه سازی رخداد طوفان گرد و غبار (شرق ایران) و دستیابی به روشی جهت پایش، پیش بینی و هشدار وضعیت رخداد طوفان است. علاوه بر اجرای مدل با استفاده از داده های غلظت گرد و غبار سازمان محیط زیست، داده های سرعت و جهت باد سازمان هواشناسی و تصاویر ماهواره ای MODIS امکان تعیین مسیر حرکت ذرات و هشدار و ارائه پیش بینی بهتر بررسی شده است. نتایج مدل نشان داد که منطقه سیستان بخصوص بستر خشک تالاب هامون، چشمه اصلی طوفان گرد و غبار بوده است. هم چنین در طول رخداد، با همگرا شدن جریانات شمالی-جنوبی بر روی شرق ایران، ایجاد بادهای شدید در ترازهای زیرین جو، انتشار و افزایش غلظت گرد و غبار و انتقال آنها به نواحی جنوبی تا دریای عمان را در پی داشته است. مقایسه ها نشان داد که مدل WRF-Chem از نظر مقیاس زمانی، تا حدودی برآورد منطقی از گرد و غبار در محدوده مطالعاتی به دست می دهد. به دلیل استفاده از داده های پیش بینی جهانی بعنوان ورودی مدل وقوع خطا در برآورد غلظت امری بدیهی است. اجرای مدل با قدرت های تفکیک 10 و 30 کیلومتری بیانگر این واقعیت است که شکل گیری طوفان های منطقه سیستان بشدت از ویژگی های جغرافیایی محلی، بویژه توپوگرافی متأثر می گردد.

تحقیق حاضر، با هدف ارائه شاخص دورسنجی کیفیت آب به کمک فناوری سنجش از دور صورت گرفته است. در این پژوهش ابتدا با توجه به شرایط منطقه، مطالعه منابع علمی و دسترسی به داده های ماهواره ای پارامتر های فلزات سنگین، یون های محلول، دمای آب، کلروفیلa و pH انتخاب شد. سپس توسط بررسی منابع و مقایسه بین عملکرد سنجنده های مختلف، محصول کد 02 و 09 سنجنده مودیس و تصاویر سطح دوم یک کیلومتر کلروفیل aو دمای آب سنجنده مودیس تهیه و آماده سازی شد. همچنین اطلاعات میدانی آبهای بندرعسلویه همزمان با تصویربرداری ماهواره آکوا و ترا، در ماه اوت سال 2014 تهیه گردید. سپس رابطه میان مقادیر اندازه گیری شده و مقادیر بازتابش تصاویر ماهواره ای، به صورت مدلهای خطی بررسی شد و ضریب تعیین بین 59/0 تا 94/0 از مدلها به دست آمد. در ادامه تصاویر سنجنده مودیس بین سالهای 2015 تا 2017 تهیه و مدلهای به دست آمده بر روی آنها اعمال گردید. سپس لایه ها برای بیان میزان مطلوبیت هر ناحیه با استفاده از منطق فازی استانداردسازی شد. همچنین سری های زمانی داده های دمای آب از سال 2003 تا 2017 تهیه و برای هر ماه مقادیر میانگین پیکسلی محاسبه شد و برهمان اساس تغییرات این پارامتر استانداردسازی شد. در نهایت شاخصی کارآمد جهت بررسی کیفیت آبهای ساحلی به کمک سری های زمانی داده های دورسنجی ارائه گردید و آبهای بندرعسلویه پهنه بندی شد. نتایج نشان داد کیفیت آب از سالهای 2015 تا 2017 از وضعیت ضعیف به وضعیت بسیار ضعیف تغییر پیدا کرده است. براساس نتایج این پژوهش با توسعه شاخص پیشنهادی در مطالعات آتی بررسی مداوم پایش زیست محیطی امکان پذیر خواهد بود.