بهرام ثقفیان

ارزیابی و برآورد ذخایر برفی در مطالعات بیلان آب و بهره برداری بهینه از منابع آب در مناطق خشک و نیمه خشکی چون ایران که دارای ریزش های فصلی برف هستند، اهمیت فراوانی دارد. در حوضه های آبریز حوالی دامنه های برف گیر نظیر زاگرس که سیلاب های بهاره سهم عمدة جریان های سطحی را تشکیل می دهند، پیش بینی احتمالاتی ذخیرة برفی پایان سال ضروری است. در پژوهش حاضر، پیش بینی احتمالی وقوع برف در حوضة آبریز رودخانه های کرخه، دز، کارون و بخشی از حوضة مارون با استفاده از مدل زنجیرة مارکوف مرتبة یک بررسی شد. برای این منظور از داده های سطح برف استخراج شده از تصاویر ماهواره ای سنجندة NOAA-AVHRR در طول سال های آبی 1367 تا 1383 استفاده شد. حالت های ممکن در نقشه های برف به صورت وجود (عدد یک) و نبود برف (عدد صفر) تعریف شد. سپس با اعمال فرایند زنجیرة مارکوف، پیش بینی احتمال مکانی وقوع برف برای اسفندماه سال های 83-1379 صورت گرفت. نتایج نشان دادند که پیش بینی احتمالاتی سطح برف در اسفندماه تطبیق مناسبی با نقشه های حداکثر پوشش سطحی برف به دست آمده از تصاویر ماهواره ای دارد. وضعیت پوشش سطح در بیش از 60 درصد سطح حوضه با احتمال 100 درصد و در 80 درصد سطح حوضه، با احتمال 50 تا 90 درصد به درستی پیش بینی شده است. افزون بر این، به منظور ارزیابی کمی عملکرد مدل پیش بینی از روش جداول وابستگی استفاده شد. نتایج ارزیابی مدل برمبنای سه معیار احتمال ردیابی (POD)، نسبت هشدار غلط (FAR) و موفقیت بحرانی (CSI)، نیز توانمندی مدل زنجیرة مارکوف را در پیش بینی سطوح برفی نشان می دهند. کلید واژه ها : احتمال وقوع برف، زنجیرة مارکوف مرتبة یک، ماتریس احتمالات انتقال.

پایش سطح برف نماینده میزان پوشش برف بوده و عامل مهمی در پیش بینی جریان حوضه با استفاده از مدل های هیدرولوژی است. هدف این پژوهش بررسی تغییرات سطح برف حوضه سد شاه چراغی در شمال استان سمنان، طی دوره بیست ودوساله است تا بتوان از سری زمانی سطح برف به دست آمده، به منزله داده های ورودی مدل پیش بینی جریان ورودی سد استفاده کرد. نبود ایستگاه ها و داده های هواشناسی و برف سنجی مناسب در سطح حوضه، بر اهمیت کاربرد سنجش از دور برای تعیین سطح برف می افزاید. از این رو، پوشش برف با جمع آوری تصاویر NOAA-AVHRR و به کمک دو روش تحلیل آستانه برپایه آلبدو باندهای مرئی و دمای درخشندگی باندهای حرارتی برای جداسازی برف، بر اساس نوع سنجنده ماهواره محاسبه شد و تفاوت دو روش جداسازی برف از پدیده های دیگر بررسی شد. نتایج نشان می دهند که سطح پوشش برف محاسبه شده از تصویر سنجنده AVHRR-3 در حدود 4 درصد بیشتر از سطح برف محاسبه شده از تصویر سنجنده AVHRR-2 است. همچنین نتیجه بررسی روند تغییرات سطح برف از سال 1986 تا 2007 میلادی به دو روش رگرسیون خطی و من کندال نشان می دهد که سری زمانی سطح برف روندی ندارد.

استفاده روزافزون از داده های شبکه ای (رستری) در مطالعات علوم زمینی و با برآوردهای هیدرولوژیک، ضرورت استخراج هر چه دقیق تر این داده ها را به کمک روش های مبتنی بر علوم ریاضی و به ویژه زمین آماری دوچندان کرده است. از آنجا که داده های رستری معمولاً از میان یابی داده های نقطه ای و یا پردازش تصاویر ماهواره ای تهیه می شوند، لذا استفاده از تحلیل همسایگی در استخراج و یا تدقیق آنها تقریباً اجتناب ناپذیر می نماید. از سویی در هر تحلیل همسایگی، انتخاب و یا معرفی پنجره (وسعت) همسایگی مناسب (از نظر شکل و اندازه) از موارد درخور توجه است. از آنجا که اغلب از اشکال مربعی و یا دایره ای (به صورت پیش فرض) برای پنجره همسایگی استفاده می گردد، لذا در تحقیق حاضر به شرایط پذیرش این پیش فرض و همچنین به نحوه تعیین شکل مناسب پنجره همسایگی پرداخته شده است. برای این منظور، استفاده از شکل نیم تغییر نمای سطحی (استخراج شده از روش زمین آماری) پیشنهاد گردیده است. اعتبارسنجی روش پیشنهادی نیز با تعیین نواحی مسطح در حوضه رود زرد خوزستان و همچنین استخراج شبکه آبراهه ای در حوضه معرف والنات گالچ (WGEW) واقع در ایالت آریزونای امریکا به انجام رسیده است. نتایج نشان دادند که استفاده از شکل مناسب (بیضوی) برای پنجره همسایگی در استخراج لایه شکل زمین (landform) حوضه رود زرد، منجر به تغییر 28 درصدی (93 کیلومترمربع) وسعت نواحی مسطح در مقایسه با استفاده از پنجره مربعی شکل می گردد، که قطعاً این تغییر وسعت برای اهداف مدیریتی اراضی این حوضه تأثیرگذار خواهد بود. همچنین، استفاده از شکل پنجره همسایگی پیشنهادی در حوضه WGEW نیز منجر به انطباق 96 درصدی شبکه آبراهه ای موجود (واقعی) با شبکه آبراهه ای استخراجی از لایه شکل زمین، در مقایسه با استفاده از پنجره دایره ای شکل گردیده است.