مجید وظیفه دوست

بخش عظیمی از بارش ها در مناطق کوهستانی حوضه های آبریز استان گلستان به صورت برف است. در نتیجه، آب حاصل از ذوب برف نقش مهمی در ایجاد رواناب سطحی، تغذیه آبهای زیر زمینی و ایجاد سیل به عهده دارد. پوشش برف معرف میزان آب ذخیره شده در حوضه های کوهستانی است و پایش زمانی و مکانی سطح پوشیده شده از برف و عمق آب معادل برف از اهمیت بسیار بالایی در مدل های هیدرولوژیک دارد.در این مطالعه به منظور پایش سطح پوشش برف و دمای سطح برف حوضه های آبریز استان گلستان از داده های سنجنده MODIS طی دوره آماری 9 ساله (8-2000) استفاده شد.به منظور تعیین پتانسیل ریزش و ذوب برف از الگوریتم دمای سطح برف با استفاده از باندهای حررارتی 31 و 32،MODIS و برای تشخیص سطوح پوشیده شده برف، شاخص NDSI بکار گرفته شد. نتایج تحقیق حاضر نشان داد با توجه به دقت زمانی و مکانی تصاویر ماهواره ای MODIS و قابل دسترس بودن این تصاویر از طریق اینترنت، برای پایش سطح پوشش برف بسیار مناسب هستند، بنابراین، با اجرای الگوریتم های بکار رفته، می توان سطوح پوشش برف را به صورت بهنگام پایش کرد و نتایج آن را در مدیریت منابع آب، کشاورزی، گردشگری، مدیریت مخازن و سامانه های هشدار سیل به کار گرفت.

خشکسالی در طول تاریخ یکی از تهدیدهای اصلی ساکنان و تمدن­های کشور ایران بوده است. نمایه های زیادی بر مبنای داده های هوانشناسی، ماهواره ای و مدل های شبیه سازی به منظور تعیین شدت خشکسالی توسعه داده شده است. در این تحقیق توزیع مکانی نمایه شدت خشکسالی پالمر برای یک دوره 36 ساله (1975 تا 2010) با استفاده از داده­های شبکه­ای شده خاک و هواشناسی (متشکل از 296 ایستگاه سینوپتیک و بیش از 1500 ایستگاه بارانسنجی) با تفکیک مکانی 4 کیلومتر و تفکیک زمانی ماهانه، توسط کد نویسی در نرم افزار مطلب در مقیاس کشوری محاسبه و استخراج شد. برای مشاهده الگوی شدت و روند خشکسالی از روندیابی با روش رگرسیون خطی با گام زمانی یک ماهه و بصورت توزیع مکانی استفاده شد. نتیجه محاسبات نشان می دهد که بیش از 60 درصد از سطح مورد مطالعه دارای روند منفی (افزایش خشکسالی) بوده و کمتر از 4 درصد از آن روندی مثبت (بهبود ترسالی) دارد (در سطح 5 درصد معنی دار). شیب روند نیز بین 12/0 تا 22/0- متغیر است.

امروزه با توجه به کاهش منابع آب و بحران آبی موجود توجه به مدیریت صحیح یکپارچه منابع آب بخصوص در مناطق مرزی امری مهم و ضروری می باشد. یکی از اقدامات اساسی در این زمینه آگاهی از میزان بارش و رواناب و روند تغییرات آن در محدوده حوضه های آبریز است. اما عدم دسترسی به داده های میدانی کافی در حوضه های مرزی این امر را با مشکل اساسی روبه رو می سازد. جهت فایق آمدن به این مشکل می توان از داده های سنجش از دور و مدل های جهانی استفاده نمود. هدف از انجام این تحقیق، بررسی روند تغییرات بارش-رواناب در حوضه ی سد دوستی با استفاده از مدل جهانی سطح زمین (GLDAS) می باشد. بدین منظور از داده های جهانی سطح زمین در 7 پیکسل 5/1 در 5/1 درجه ای بین عرض های جغرافیایی 5/36-35 شمالی و طول های جغرافیایی67-5/59 غربی استفاده شد. نوع تغییرات و روند داده های مدل از طریق شبیه سازی، ضریب همبستگی پیرسون، آزمون های من-کندال و من-کندال دنباله ای در طی 10 سال از سال 2004 تا 2013 به صورت فصلی و سالانه مورد بررسی قرار گرفت. نتایج به دست آمده از تحلیل داده ها نشان داد که در شرق و جنوب شرقی حوضه ی مورد مطالعه همبستگی بین بارش و رواناب ضعیف تر از سایر نقاط است همچنین در سطح اطمینان 95% برای داده های سالانه برای بارش تنها در پیکسل 7 و برای رواناب در پیکسل های 6 و 7 روند منفی هستند. در ارتباط با داده های فصلی، بارش تنها در فصل بهار در دو پیکسل 5 و 7 و رواناب در پیکسل 7 در فصل های زمستان و تابستان روند منفی تشخیص داده شد. نتایج این مدل نشان می دهد که مدل GLDAS جهت مطالعه بارش-رواناب در نقاطی که دسترسی به داده های زمینی دشوار است، می تواند بسیار کاربردی و مفید باشد زیرا امکان بررسی مناطق وسیع با هزینه ی کم را دارد.

با استفاده از تولیدات روزانه و هشت روزه پوشش برف سنجده مادیس، می توان تغییرات سطح پوشش برف را در حوضه های کوچک و بزرگ و دور از دسترس از سال 2000 مورد مطالعه قرار داد. اما یکی از بزرگترین مشکلات در استفاده از تولیدات سطح پوشش برف از تصاویر مادیس، ابرناکی آسمان می باشد که به شدت کاربرد این تولیدات را در شرایط ابری با محدودیت مواجه می سازد. در این تحقیق با استفاده از تولیدات هشت روزه سطح برف سنجنده مادیس تغییرات پوشش برفی در حوضه کارون که در غرب ایران قرار دارد، مورد بررسی قرار گرفت. همچنین به منظور غلبه بر محدودیت کاربرد تولیدات سطح برف در شرایط ابری، استفاده همزمان از تصاویر سنجنده نوری مادیس و سنجنده مایکرویو AMSR-E جهت پایش سطح پوشیده از برف در یک دوره یکماهه پیشنهاد گردید. بدین منظور با ترکیب تصاویر روزانه مادیس و AMSR-E وسعت سطح پوشش برف با گام زمانی روزانه استخراج شد و نتایج آن با سطح پوشش برف که از هر کدام از تصاویر مادیس و AMSR-E به تنهایی استخراج شده بود در روزهای ابری و ابر آزاد مقایسه گردید. نتایج نشان می دهند که با وجود نفوذ امواج مایکرویو از پوشش ابری، به دلیل قدرت تفکیک مکانی پایین تصاویر AMSR-E، این تصاویر درصد پوشش برف را به طور میانگین 16 درصد نسبت به تصاویر مادیس بیشتر نشان می دهند. نتایج همچنین نشان می دهند که با استفاده از رابطه بین درصد پوشش سطح برف در تصاویر AMSR-E و تصاویر مادیس در روزهای ابرآزاد، اختلاف میانگین سطح پوشش برف از 16 درصد به 5 درصد کاهش می یابد. همچنین نتایج صحت سنجی با استفاده از اطلاعات مربوط به دبی روزانه نشان می دهد که همبستگی داده های پوشش برف حاصل از تصویر ترکیبی در مقابل دبی با ضریب همبستگی 66/0 از دقت بالاتری نسبت به تصاویر مادیس با ضریب همبستگی 55/0 برخوردار هستند.

تغییرات در غلظت هواویزها بخصوص در جو مناطق شهری و صنعتی، یکی از عوامل اصلی در تغییر خرد فیزیک ابرها می باشند. این مطالعه در محدوده زمانی سالهای ۲۰۰۳-۲۰۱۲ میلادی و با استفاده از داده ها و اطلاعات، هواویز، خردفیزیک ابر و رطوبت سنجنده مادیس ماهواره آکوا برای شهر تهران انجام شده است. در این مقاله، هدف اول، تعیین بهترین جایگزین از بین عمق نوری هواویز(AOD) و شاخص هواویز (AI) برای هسته های میعان ابر (CCN) می باشد. دوم، تاثیرات هواویزها بر روی خردفیزیک ابر در شهر تهران مورد بررسی قرار می گیرد. برای بررسی خردفیزیک ابرها، ابرهای نازک و پایین یعنی ابرهای با میانگین فشار بالای ابر بیشتر از ۸۰۰ هکتوپاسکال برای محدوده شهر تهران، بررسی شده اند. دلیل انتخاب ابرهای نازک و پایین به عنوان نماینده ابرهای تهران، کاهش خطاهای ناشی از بازیابی داده های سنجنده مادیس می باشد. نتایج بدست آمده نشان می دهند که، شاخص هواویز جایگزین خیلی بهتری برای CCNها در شهر تهران می باشد. مقدار هواویزها با فشار بالای ابر و دمای بالای ابر همبستگی مثبت و با کسر ابرناکی، ضخامت نوری ابر و مسیر آب ابر همبستگی منفی داشتند. بین شعاع موثر قطرک ابر و شاخص هواویز همبستگی منفی و معنی دار با همبستگی اسپیرمن و عدم همبستگی با ضریب همبستگی پیرسون مشاهده شد. نتایج همبستگی ها نشان می دهند که افزایش هواویزها در شهر تهران در بسیاری از مواقع باعث وقوع پدیده فرابارورسازی و کاهش ابرناکی در این ۱۰ سال اخیر شده است. همبستگی های بین خود کمیت های خردساختار ابر، کاملاً با مطالعات تئوری مطابقت دارند.

در سال های اخیر مقوله خشکسالی به یک معضل جهانی به ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک جهان تبدیل شده است. بدون شک شناسایی و پایش خشکسالی را می توان گامی مهم در جهت مبارزه و کاهش خسارات ناشی از آن دانست. رطوبت خاک و تغییرات زمانی و مکانی آن یکی از مهمترین متغیرهای محیطی است که به دلیل اندازه گیری های دشوار، پرهزینه و وق تگیر میدانی، تاکنون به طور گسترده در شاخص های خشکسالی استفاده نشده است. در سال های اخیر با رشد فزاینده پایگاه های داده جهانی مبتنی بر برآوردهای ماهواره ای و همچنین افزایش توانایی های سخت افزاری و نرم افزاری در مدل سازی فرایندهای پیچیده حاکم بر بیلان آب در سطح زمین، کوشش زیادی به منظور استفاده مناسب از این ابزارهای نوین جهت کاهش مشکلات موجود در این زمینه به عمل آمده است. تحقیق حاضر، یک روش جدید برای پایش سیر تکاملی و شدت خشکسالی با شاخص خشکسالی مبتنی بر رطوبت خاک حاصل از سیستم جهانی تلفیق اطلاعات زمینی( GLDAS-SMDI ) ارائه می دهد شاخص فوق براساس این واقعیت استوار است که رطوبت خاک، فراسنجی تعیین کننده در بسیاری از فرایندهای پیچیده زیست - محیطی محسوب می گردد که نقش مهمی در وقوع خشکسالی دارد. در این تحقیق، از خروجی رطوبت خاک حاصل از سیستم جهانی تلفیق اطلاعات زمینی جهت تهیه نقشه توزیع مکانی خشکسالی در طی دوره آماری 200 4 -2001 در محدوده ایران مرکزی استفاده شده است. ارزیابی دقت این شاخص با استفاده از معیارهای ارزیابی R و RMSE درمقایسه با نقشه توزیع مکانی خشکسالی مبتنی بر شاخص SPI حاصل از داده های بارش ماهانه 50 ایستگاه سینوپتیک انجام گرفته است. نتایج حاصل از بررسی معیارهای ارزیابی نشان داد که شدت خشکسالی برآورد شده به وسیله شاخص GLDAS-SMDI ازهمبستگی معنی داری با نقشه شدت خشکسالی SPI درسطح اطمینان 95 % برخوردار بوده است. ازاین رو شاخص خشکسالی GLDAS-SMDI به خوبی می تواند در سیستم های هشدار سریع خشکسالی مورد استفاده قرار گیرد.

در این پژوهش با استفاده از محصولات ماهواره متئوست و TRMM نقش هر یک از خصوصیات فیزیکی ابر در میزان بارش مورد ارزیابی قرار گرفت. برای بررسی از سه مدل GPR ، TDوMLPBR استفاده شد. محصولات مورد استفاده در این پژوهش از ماهواره متئوست(MSG) عبارتند از : فشار قله ابر ، دمای قله ابر ، عمق نوری ابر ، فاز ترمودینامیکی ابر ، میزان حجم آب موجود در ابر ، شعاع مؤثر قطرات ابر و نوع ابر. ابتدا محصولات در محیط نرم افزار متلب استخراج گردید و در مرحله بعد محاسبات با محصول بارش ماهواره TRMM انجام گرفت و ضریب خطا و ضریب تعیین بدست آمد. سرانجام میزان اثر بخشی هریک از مؤلفه های خصوصیات فیزیکی ابر در میزان بارش در غرب ایران از طریق روش آنالیز حساسیت محاسبه و مشخص شد. نتایج نشان می دهد که در بین مؤلفه های خصوصیات فیزیکی ابر نوع ابر بیشترین اثر بخشی را داشته و سپس شعاع مؤثر قطرات ابر و عمق نوری ابر به ترتیب در جایگاه دوم و سوم قرار دارند. در بین خصوصیات فیزیکی مورد بررسی کمترین اثر مربوط به فاز ابر می باشد.

بیشتر سیستم های ارزیابی خشک سالی عمدتاً بر مبنای داده های بارش استوارند. تحقیق حاضر، با هدف آنالیز مکانی و زمانی دقت داده های باران ماهواره TRMM در محدوده ایران مرکزی برای تهیه نقشه توزیع مکانی خشک سالی مبتنی بر بارش در طی دوره آماری 2001 2005 انجام شده است. در ای ن پژوهش، از داده های بارش ماهانه 50 ایستگاه سینوپتیک و سری داده های ماهانه TRMM-3B43 V7 با مقیاس مکانی 0.25°×0.25° استفاده شده است. پس از پردازش اولیه، نخست داده های ماهواره ای و داده های مشاهده ای باران در سه مقیاس زمانی ماهانه، فصلی، و سالانه مقایسه تطبیقی شد. پس از حصول اطمینان از دقت بالای این داده ها، نقشه شدت خشک سالی مبتنی بر بارش با استفاده از داده های ماهواره ای به دست آمد. ارزیابی دقت نقشه توزیع مکانی خشک سالی مبتنی بر داده های بارش ماهواره ای بر اساس مقایسه با نقشه توزیع مکانی خشک سالی مبتنی بر داده های بارش زمینی و داده های رطوبت خاک انجام گرفته است. نتایج بررسی معیارهای ارزیابی نشان داد که شدت خشک سالی برآوردشده به وسیله داده های TRMM در انطباق با نقشه شدت خشک سالی حاصل از داده های بارش و داده های رطوبت زمینی از بیشترین ضریب همبستگی به ترتیب 94/0 و 71/0 و همچنین کمترین خطای برآوردی به ویژه در کلاس های شدت خشک سالی ملایم، متوسط، و شدید برخوردار بوده است.