NDSI

آبِ حاصل از ذوب برف نقش عمده ای در تأمین آب مورد نیاز برای فعالیت های کشاورزی، منابع طبیعی، صنعتی، و نیازهای انسانی، به ویژه در مناطق کوهستانی، دارد. در مقایسه با روش های سنتی، کاربرد داده های سنجش از دور برای برآورد سطح پوشش برف قابلیت های بیشتری دارد. در این مطالعه، با استفاده از تصاویر ماهواره ای MODIS و با به کارگیری دو الگوریتم NDSI و LSU، سطح پوشش برف حوضة سقز در استان کردستان محاسبه شده است. برای مقایسة دقت این روش ها، از تصاویر IRS، که دارای قدرت تفکیک مکانی بالایی هستند (24 متر)، استفاده شد. بدین منظور، سطح برف در تصاویر هم زمان MODIS و IRS برآورد شد. سپس، در مناطق مختلف و یکسان در دو تصویر، پیکسل های انتخاب شده، سطح برف، و رابطة خطی رگرسیونی بین نتایج حاصل از IRS و دو روش به کاررفته برای تصاویر  MODISجداگانه محاسبه شد. برای بررسی معنی داربودن رابطه از آزمون آماری t (احتمال 95 درصد) و رابطة رگرسیونی استفاده شد. بر اساس نتایج به دست آمده از رگرسیون، روش LSU همبستگی بیشتری (98 درصد) دارد و در آزمون t نیز اختلاف معنی داری بین تصاویر IRS و روش LSU وجود ندارد. بنابراین، روش LSU، در مقایسه با روش NDSI، از دقت بیشتری در برآورد سطح برف برخوردار است.

یخچال های طبیعی جزء میراث طبیعی زمین محسوب می شوند که با پیشروی و عقب نشینی خود پاسخ های متناسبی به تغییرات اقلیمی کره زمین نشان می دهند به طوری که در چند دهه اخیر و با توجه به افزایش انتشار گازهای گلخانه ای در جو و به تبع آن گرمایش جهانی، ذوب یخچال های طبیعی افزایش یافته و از حجم آنها به میزان زیادی کاسته شده است. بررسی وضعیت یخچال های طبیعی به دلیل قرارگیری در پناه کوهستان های بلند با سختی و دشواری هایی روبروست از این رو مزایای کاربرد تکنیک های سنجش از دور برای این مناطق به خوبی آشکار می شود. NDSI یا شاخص سطح نرمال شده پوشش برف معیاری برای تعیین سطوح برفی می باشد و مبنای تعیین این شاخص بازتابندگی بالای برف در ناحیه مرئی و بازتابندگی پایین در محدوده فروسرخ میانی می باشد. در این پژوهش جهت شناسایی و تعیین تغییرات برف مرز در اشترانکوه، ابتدا سیرک های یخچالی منطقه تعیین و موقعیت یابی شدند. پس از آن توسط مدل رقومی ارتفاعی و با استفاده از روش ارتفاع کف سیرک پورتر و روش رایت، حد برف مرز دائم در دوره کواترنر پسین به ترتیب 2505 و 2549 متر تعیین شد. سپس به کمک تصاویر ماهواره ای لندست 8، شاخص سطح نرمال شده پوشش برف محاسبه و سطوح برفی برای دو دامنه جنوب غربی و شمال شرقی برای 4 سال پیاپی(سال های 2013 تا 2016) تعیین و نهایتاً ارتفاع قرارگیری سطوح برفی در حال حاضر برابر 3346 متر برآورد شد. براین اساس ارتفاع قرارگیری سطوح برفی در حال حاضر نسبت به کواترنر پسین افزایش 841 متری با در نظر گرفتن روش ارتفاع کف سیرک پورتر و 797 متری با در نظر گرفتن روش رایت نسبت به ارتفاع برف مرز در کواترنر پسین را نشان می دهد که خود بیانگیر افزایش میانگین دما در این منطقه نسبت به دوره کواترنر پسین می باشد.

برف، یک منبع عمده جریان آب در هر منطقه است. از این رو، آگاهی از توزیع زمانی و مکانی برف برای مدیریت مناسب منابع آب محدود در منطقه ضروری است. با توجه به شرایط سخت فیزیکی محیط های کوهستانی، امکان اندازه گیری دائم زمینی جهت تخمین منابع برفابی و تشکیل پایگاه داده ها وجود ندارد. به همین جهت استفاده از داده های سنجش از دور به منظور پایش تغییرات سطح برف بسیار موثر است. هدف مطالعه حاضر نیز بررسی تغییرات زمانی- مکانی پوشش برف استان کردستان با استفاده از محصولات سنجنده ی MODIS (MOD10A1، MOD10A2) در بازه ی زمانی 17 ساله (1396-1379) است. همچنین به منظور ارزیابی دقت تصاویر و تحلیل رابطه بین تغییرات برف با داده های بارش و دما از داده های ایستگاه سینوپتیک منطقه مورد مطالعه استفاده شد. نتایج ارزیابی تصاویر با داده های ایستگاه هواشناسی نشان می هد که این تصاویر از دقت مناسبی در استخراج سطوح برفی برخوردار است. همچنین نتایج بررسی تغیرات پوشش برف استان کردستان حاکی از آن است که بیشترین مساحت پوشیده از برف در سال های 1379، 1380، 1383، 1385، 1386، 1387، 1389، 1390، 1391، 1392 و 1394 و کمترین آن در سال های 1384، 1388، 1395 و 1396 اتفاق افتاده است. بیشترین مساحت پوشیده از برف در دی ماه 1386 با 2/28914 کیلومتر مربع بوده است. بررسی تغییرات ریزش برف در سطح استان نشان می دهد بیشترین ریزش برف در سطح استان از آبان تا اسفند در شهرستان دیواندره (آبان 1383، 57/59 درصد)، شهرستان بیجار (بهمن 1379، 93/25 درصد) و شهرستان قروه (دی ماه 1396، 38/25 درصد) اتفاق افتاده است. همچنین تحلیل ارتباط بین ذوب برف با داده های اقلیمی نشان می دهد که در ماه های فروردین و اردیبهشت افزایش بارندگی و در خرداد ماه با کاهش باندگی، روند افزایشی دما موجب آب شدن سطوح برفی در سطح استان شده است.

امروزه در پی بحران جهانی آب، تمام کشورها در پی شناسایی منابع آب شیرین، کنترل و استفاده بهینه از آنها می باشند. با توجه به اینکه کشور ایران در کمربند بیابانی کره زمین قرار دارد و کاهش بارش های جوّی باعث کمبود آب در ایران و استان کرمان شده، بنابراین شناسایی منابع آبی و بررسی تغییرات پوشش برف لازم و ضروری است. با توجه به شرایط سخت فیزیکی محیط های کوهستانی امکان اندازه گیری دائم زمینی جهت تخمین منابع برفابی و تشکیل پایگاه داده ها وجود ندارد. به همین جهت استفاده از تصاویر ماهواره ای در شناسایی مناطق برفگیر و ارزیابی تغییرات آن بسیار مهم می باشد. در این پژوهش سعی شده تغییرات پوشش ذخیره گاه های برفی مناطق مرتفع حوضه آبخیز هلیل رود با استفاده از تصاویر ماهواره ای MOD10A2 مورد مطالعه قرار گیرد. برای این منظور از شاخص تفاضلی نرمال شده پوشش برف استفاده شد[1]. این شاخص دارای ارزش بزرگ تر از 4/0 بوده یعنی پیکسلی که دارای NDSI بزرگ تر از 4/0 باشد به عنوان برف و یخ معرفی می شود. پوشش برف مشخص شده تصاویر ماهواره ای در نرم افزار ENVI5.1 وارد محیط GIS شده و به 5 طبقه از 0 تا 5000 طبقه بندی شده و مساحت هر کدام از طبقات محاسبه گردید. سپس وارد محیط SPSS شده و تحلیل و بررسی روی آنها صورت گرفت. با انجام رگرسیون چند متغیره به روش استپ وایس[2] این نتیجه حاصل شد که در بازه زمانی 8 روزه ماه فوریه (از  18 تا 25 فوریه) بیشترین تغییرات مساحت برف که با روند مساحت برف در این چند سال ارتباط قوی و معناداری داشته و در حقیقت توجیه کننده تغییرات برف در این بازه زمانی است، به ترتیب مربوط به ارتفاعات 3 (3000-2001) و سپس 4 (4000-3001) بوده است. طبقه ارتفاعی 3000-2001 به تنهایی توجیه کننده 98.9 درصد روند تغییرات برف در کل منطقه مورد مطالعه است. در وهله دوم اگر ارتفاع 4000-3001 هم اضافه شود، این دو طبقه ارتفاعی با هم توجیه کننده 99.2 درصد تغییرات روند برف در این بازه در طول 19 سال گذشته است.

این تحقیق با هدف بررسی و پیش بینی روند تغییرات برف در منطقه همدان با استفاده از تصاویر مودیس، تحلیل همساز و ریزمقیاس کردن داده های گردش عمومی جو انجام شد. جهت انجام کار با استفاده از داده بارش برف ایستگاه همدان و تصاویر ماهواره ای و شاخص NDSI در طی دوره 1992 تا 2022 روند تغییرات بارش برف تحلیل، مدلسازی و برای 20 سال آینده پیش بینی شده است. نتایج حاصل از بررسی تصاویر ماهواره ای با شاخص NDSI نشان داد که سطح برف پوشان در همدان کاهشی بوده است بطوری که از 20 درصد نسبت به مساحت کل شهرستان، به 7 درصد در دهه اخیر رسیده است. همچنین بر اساس نتایج مقدار پراش در طول دوره آماری مورد بررسی در همساز اول حدود 75 درصد است و بیانگر سهم هفتاد و پنج درصد بارش برف منطقه از سیستم های سینوپتیک است. میزان پراش همساز دوم 20 در صد می باشد که تاثیر کوهستان الوند و ارتفاع منطقه را بر بارش برف بیان می کند،در سالهای اخیر این مقدار به 27 درصد رسیده که نشان دهنده کاهش سهم سیستم های بزرگ مقیاس سینوپتیک در بارش برف است و بیانگر تغییرات اقلیمی وگرمتر شدن زمستانهای همدان است.

رخدادهای جوی شدید هر از گاهی با توجه به وسعت و بازه زمانی شان، مشکلات جدی در روند عادی زندگی بشر ایجاد می کنند. بارش برف سنگین در منطقه جلگه ساحلی گیلان یکی از پرمخاطره ترین این پدیده ها است. در این پژوهش سه برف سنگین استان گیلان در طی دوره آماری 1998 تا 2018 (20 سال) مورد واکاوی همدید و ماهواره ای قرار گرفته است. بدین منظور داده های برف از سازمان هواشناسی استان گیلان، داده های مورد استفاده برای نقشه های همدید از سایت نوآ (NCEP/NCAR reanalysis 1) و تصاویر ماهواره ای از سایت سنجنده مودیس اخذ گردید. سپس با رویکرد محیطی به گردشی، سامانه های همدید با توجه به منشاء شکل گیری از چند روز قبل تا روز بارش برف شناسایی شد. نتایج نشان داد سه برف سنگین این ناحیه در اثر گسترش هماهنگ دو واچرخند دینامیکی–حرارتی سیبری و واچرخند اروپایی، بلوکینگ دو قطبی و پرفشار اروپایی ایجاد شده اند. همچنین بررسی پهنه برفی با بکارگیری تصاویر مودیس ماهواره ترآ نشان داد سه برف سنگین بیش از 70 درصد وسعت استان را در بر گرفته و به ترتیب 94/70، 44/90 و 46/81 مساحت استان گیلان را در سال های 2005، 2008 و 2017 پوشش داده اند.

در این مطالعه، پنج سری از تصاویر سنسورهای لندست ازجمله MSS، TM، ETM + و OLI در فواصل زمانی نابرابر در دوره ی 42 ساله بین سال های 1973 تا 2015 به منظور بررسی تغییرات فضایی و زمانی پوسته های نمکی در پلایای سبزوار واقع در ایران مرکزی، موردبررسی قرار گرفت. تصاویر ماهواره ای لندست و مدل رقومی ارتفاعی  SRTMتهیه و مورد تجزیه وتحلیل قرار گرفتند. نتایج با استفاده از مشاهدات میدانی و 8 نقطه ی کنترل زمینی و آزمایش کانی شناسی پراش اشعه ی ایکس مورد ارزیابی مجدد قرار گرفت. بر اساس تفاوت اختلاف بین بازتاب گروه های طیفی قابل مشاهده و مادون قرمز نزدیک (NIR)، یک روش قابل اطمینان به نام شاخص اختلاف استانداردشده ی نمک  NDSI به منظور تمایز پوسته های نمکی در نظر گرفته شد. نتایج نشان داد که پوسته های نمک در طول دوره ی 42 ساله بین 15٪ تا 35٪ در تغییر بوده اند و این تغییرات بر مورفولوژی پلایا تأثیرگذار بوده است. بخش های غربی و جنوبی پلایا، بیش ترین گسترش سطوح نمکی را در تمام تصاویر نشان داده است. آنالیز کانی شناسی پراش اشعه ی ایکس نیز در این مناطق نشان از غالب بودن کانی هالیت دارد که خود حاکی از فرآیند رو به افزایش تبخیر و کاهش آب های زیرزمینی در منطقه ی موردمطالعه در سال های اخیر است. درنهایت، رابطه ی معنادار مثبت بین گسترش پوسته های نمک و میانگین دما در ماه های مرداد طی پنج دوره ی متوالی (R = 0.624) برآورد شد. این نتیجه بیانگر گسترش پوسته های نمکی در دماهای بسیار بالا در طی زمان در منطقه ی موردمطالعه است.

پوشش برف یک پدیده ی مهم هیدروژئومورفولوژیکی است، آب ناشی از ذوب برف یک منبع حیاتی در تغذیه ی آب های زیر زمینی در بسیاری از نقاط جهان بوده و سهم چشمگیری در سیلاب رودخانه ها دارد. برف یکی از فاکتورهای مهم کنترل کننده ی هیدرو اقلیم هر ناحیه ی جغرافیایی است که تابع عوامل هیدروژئومورفولوژیکی مانند شیب و جهت دامنه است. تحقیق اخ یر در فن آوری سنجش از دور، ت رکیب مناسبی را از تحلیل ها و تعیین سهم شیب وجهت دامنه و تغییرات دما و بارش در بررسی پوشش برف در ارتباط با مدل های هیدرولوژیکی در اختیار قرار می دهد، بر این اساس برای تشخیص سهم ناهمواری ها (جهت و میزان شیب دامنه) در ریزش برف در دو طرف دامنه شمالی و جنوبی کوهستان الوند از تلفیق مدل NDSI و مدل همسازها استفاده گردید، نتایج نشان می دهد دامنه ی شمالی منطقه ی مورد مطالعه (حوضه ی آبریز عباس آباد) هفت درصد بارش برف بیشتری نسبت به دامنه ی جنوبی دریافت می کند. تأثیر دامنه در میزان پوشش برف را مدل آماری همسازها نیز تأیید می کند، چنانچه بر اساس یافته ها این مدل مقدار واریانس همساز دوم در دامنه ی شمالی الوند (حوضه ی آبریز عباس آباد) 28 درصد و در دامنه جنوبی آن (حوضه ی آبریز تویسرکان رود) 20 درصد است و علت آن دریافت کمتر انرژی خورشید و سرمای بیشتر دامنه ی شمالی در حوضه ی آبریز عباس آباد است. همچنین میزان برف در منطقه ی تحت تأثیر عواملی نظیر شیب دامنه، متغیر بوده است. به طور کلی بر اساس یافته ها می توان گفت روند پوشش برف در دو طرف دامنه ی  الوند در دهه ی اخیر رو به کاهش است و می تواند چالش زیست محیطی منطقه در سال های اخیر باشد.

سیرک های یخچالی، حفره هایی با حجم متغیر و اغلب نیمه مدور هستند که با توجه به اندازه و ویژگی شکل ناهمواری ها، نمونه های مختلفی دارند. سیرک ها هم از نظر میراث طبیعی یخچال ها که در گذشته فعال بوده اند و هم از نظر فرآیندهای یخچالی که در زمان حال رخ می دهد، به عنوان شاخص ترین لندفرم حاصل از فرسایش یخچالی، حائز اهمیت می باشند. این لند فرم ها با توجه به مورفولوژی که دارند در مشاهدات عینی و همچنین در تصاویر ماهواره ای و نقشه های توپوگرافی شاخصه ی مناسبی برای تعیین محدوده ی فعالیت های یخچالی و برف مرزها و دنباله های زبانه ی یخچالی در یک منطقه می باشند، چرا که این اشکال با تأمین شرایط لازم، زمینه را برای ذخیره و شکل گیری برفچال ها و یخچال ها در خود فراهم می کنند. در این پژوهش، سیرک های یخچالی منطقه ی اشترانکوه با توجه به روند شمال غربی-جنوب شرقی آن به دو دسته ی سیرک های دامنه ی شمال شرقی و سیرک های دامنه ی جنوب-غربی تقسیم و توسط شاخص پوشش برف سطح نرمال شده (NDSI) و با استفاده از شکل خطوط منحنی میزان نقشه ی توپوگرافی منطقه تعیین شدند. پس از مشخص شدن سیرک های یخچالی منطقه، مورفومتری سیرک ها در هر دامنه تعیین و با یکدیگر مقایسه شد. در نتیجه ی این مقایسه مشخص شد که سیرک های دامنه ی شمال شرقی با توجه به تابش دریافتی کمتر و تأثیرپذیری کمتر از فرآیندهای مختلف شکل زا  مانند هوازدگی و رواناب ناشی از ذوب، کمتر از دامنه ی مقابل دستخوش تغییر شده اند و از سیرک های مشخص و تیپ یک تری با توجه به تعریف ایوانس برخوردار است.