واکاوی چند دهه ای تغییرات تابش تجمعی روزانه فرابنفش سطحی در ایران و همبستگی آن با تغییرات ازون کلی و ابرناکی (مقاله علمی وزارت علوم)
درجه علمی: نشریه علمی (وزارت علوم)
آرشیو
چکیده
تابش فرابنفش خورشیدی رسیده به سطح زمین تأثیر بیولوژیکی قابل توجهی بر سلامت انسان، حیوانات، گیاهان و اکوسیستم های زمینی و آبی دارد. پایش مستمر تغییرات شدت تابش فرابنفش و ازون کلی در ایران فقط در دو ایستگاه انجام می شود که در دوره هایی به خاطر مشکلاتی ازجمله کالیبراسیون و هزینه سنگین نگهداری با مشکلاتی مواجه شده است. این مشکلات انگیزه استفاده از دیگر منابع اطلاعاتی نظیر ماهواره ها و داده های باز تحلیل را در طیف های مهم الکترومغناطیسی خورشید فراهم می نماید. در پژوهش حاضر، تابش تجمعی روزانه فرابنفش-مرئی (انتگرال کلی تابش فرابنفش-مرئی از طول موج 200 تا 440 نانومتر) حاصل از پایگاه داده بازتحلیل ERA5، ازون کلی و درصد ابرناکی مربوط به دوره آماری 1979-2020 در گستره ایران موردبررسی قرار گرفت. منطقه موردمطالعه با استفاده از روش خوشه بندی سلسله مراتبی به 8 خوشه تقسیم و بررسی روند در سری داده ها با استفاده از آزمون من-کندال انجام شد. نتایج میانگین شدت تابش تجمعی فرابنفش-مرئی(UV-VIS200-440) نشان داد در مقیاس سالانه در نواحی شمال و شمال غرب کشور (خوشه های 5، 6، 7 و 8) روند مثبت وجود دارد، اما در سایر مناطق روند معنی داری مشاهده نشد. مطالعه سری زمانی ازون کلی کشور نیز نشان داد در هر 8 خوشه مطالعه شده ازون کلی در سال های 1979 الی 2000 روند کاهشی معنی دار و از سال 2001 میلادی به بعد روند افزایشی معنی دار را تجربه نموده است. در این پژوهش به منظور تخمین تابش در نقاط فاقد ایستگاه، روابط رگرسیونی خطی بین تابش تجمعی(200 الی 440 نانومتر) با ازون کلی و ابرناکی در مقیاس های ماهانه، فصلی و سالانه استخراج شدند. بررسی ضرایب همبستگی بین سری زمانی تابش فرابنفش-مرئی (200 الی 440 نانومتر) با ابرناکی و ازون کلی نشان داد در هر سه مقیاس زمانی ماهانه، فصلی و سالانه، تابش با ابرناکی همبستگی قوی تری نسبت به ازون کلی دارد. به طوری که در مقیاس سالانه بیشترین ضریب همبستگی تابش فرابنفش-مرئی با ابرناکی 81./0 و برای ازون کلی 25/0 به دست آمد.Multidecadal Investigation of Integrated Surface Ultra-Violet Radiation and its Consistency with Total Column Ozone and Cloudiness
Solar radiation that reaches the Earth's surface has a significant impact on human health, agricultural productivity, terrestrial, aquatic ecosystems, and air quality. The difficulties from shortage of experimental field data motivate the researchers to rely on other database such as satellites and reanalysis radiation data. In the present work, the integrated daily solar ultraviolet-visible radiation (total integral of ultraviolet-visible radiation from 200 to 440 nm) was extracted from the ERA5 reanalysis database during the historical period of 1979-2020. Moreover, Total Column Ozone (TCO), and the Percentage of Cloudiness (CF) were obtained from the same database. The study area was divided into eight clusters by Analytic Hierarchy Process (AHP) method and trend analysis was performed using Mann-Kendall test. Results indicated that mean annual integrated UV-VIS 200-440 radiation of north and northwest of the country has experienced a positive trend during the last four decades, but no significant trend was detected for other parts of the country. The study of the TCO also showed that in all eight clusters, the TCO trend during 1979 to 2000 has experienced a significant decreasing trend, but has increased from 2001 onward. The linear regression equations between UV-VIS200-440 with TCO and CF were also constructed for all time scales (monthly, seasonal, annual) and the corresponding coefficients of correlation were calculated accordingly. The maximum annual correlation (r) was found between UV-VIS200-440 and the cloudiness (0.81). However, the highest r between UV-VIS200-440 and the TCO was 0.25. This result highlights that the variation in cloudiness plays more important role on determination of surface UV radiation than the changes in ozone concentration. This study did not investigated the influence of aerosol optical depth on UV radiation. This issue demands further investigation for evaluating the impact of aerosols on incoming surface UV radiation reaching the ground.
تبلیغات
