سنجنده مادیس

پدیده گرد و غبار در دهه اخیر یکی از مهمترین چالش های زیست محیطی در ایران، غرب و جنوب غرب آسیا می باشد. این پدیده از فرآیندهای بیابان زایی بوده که در مناطق خشک و نیمه خشک جهان رخ می دهد. سنجش از دور علم و تکنیک به دست آوردن اطلاعات از پدیده های جغرافیایی بدون تماس با آنها می باشد. برای تشخیص پدیده گرد و غبار نیاز به تصاویری با پوشش وسیع و تکرار زیاد است. از این لحاظ، تصاویر مربوط به سنجنده مادیس به دلیل داشتن باندهای طیفی زیاد برای مطالعات مربوط به پدیده گردوغبار مناسب می باشد. شناسایی منشاء تولید کننده ذرات گرد و غبار و پایش آن، با سرعت، دقت و هزینه کم از اهمیت فراوانی برخوردار است. اهداف اصلی این پژوهش شناسایی منشاء تولید کننده ی گردوغبار ورودی به مناطق غرب و جنوب غرب ایران و همچنین پایش حرکت گرد و غبار می باشد. در این پژوهش منشاء رخداد پدیده گرد وغبار مربوط به 18 ژوئن 2012 که در نواحی غرب و جنوب غرب کشور رخ داده است، به کمک تصاویر ماهواره ای و با استفاده از باندهای مرئی و باندهای حرارتی سنجنده مادیس و با به بکارگیری شاخص اکرمن شناسایی شد. معلوم گردید منشاء اصلی آن محل اتصال رودخانه های دجله و فرات بوده که در محدوده شمال و شمال شرق عراق و غرب سوریه می باشد و در ادامه مشخص شد تصاویر سنجنده مادیس به دلیل در دسترس بودن، هزینه کم وتکرار پذیری آن در 2 بازه زمانی در 24 ساعت برای پایش گرد و غبار مناسب می باشد. همچنین تحلیل سینوپتیکی آن برای شناسایی چگونگی حرکت گرد و غبار از منشاء به داخل ایران با استفاه از داده های سینوپتیکی ارتفاع ژئوپتانسیل تراز 500 هکتوپاسکالی، فشار تراز دریا و نقشه های جهت جریان باد 500 و 1000هکتوپاسکالی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج تحلیل سینوپتیکی یافتن منشاء و نحوه انتقال گرد و غبار را بهینه کرده و تصمیم گیری مناسب تری را برای پیش بینی مسیر حرکت گرد و غبار ممکن می سازد. در نهایت با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی و با بکارگیری ابزار Spatial Analysis Tools نمایش حرکت آن از منشاء تا داخل ایران رهگیری شد.

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.

سرمازدگی از جمله پدیده هایی است که همه ساله خسارات بسیاری بر بخش کشاورزی وارد می سازد. از دیدگاه هواشناسی/اقلیم شناسی هنگامی که دمای هوا به کمتر از آستانه تحمل گیاهی می رسد، پدیده سرمازدگی اتفاق می افتد. این پژوهش به پیش بینی مناطق در خطر سرمازدگی با استفاده از روش NEAT[1] در ایالت جورجیای آمریکا می پردازد. روش NEAT برای تخمین دمای هوا در نزدیکی سطح بکار گرفته شد. بدین منظور از داده های سنجنده مادیس مستقر بر سکوهای ترا و آکوا و داده های ایستگاه های هواشناسی شبکه AEMN[2] استفاده شده است. جهت پیاده سازی مدل، دو بازه زمانی 3 تا 9 دسامبر سال 2006 و 3 تا 11 آپریل 2007 انتخاب شدند. در این دوبازه، سرمازدگی خسارات زیادی به محصولات کشاورزی در جنوب شرق آمریکا وارد کرده است. ابتدا با استفاده از داده های شبکه AEMN ضرائب مدل NEAT برای برون یابی دمای هوا به ساعات بعد محاسبه شده و مورد ارزیابی قرار گرفت. سپس دمای هوای نزدیک سطح با استفاده از محصولات مادیس برای لحظه گذر شبانه دو سنجنده مادیس مستقر بر سکوهای آکوا و ترا استخراج گردید. در نهایت مدل NEAT بر روی دمای هوای استخراج شده از تصاویر ماهواره ای اعمال گردیده و دمای شبانه از حدود ساعت 22:30 شب تا 7:30 صبح در بازه های زمانی 15 دقیقه ای پیش بینی شده است. جهت ارزیابی، داده های 68 ایستگاه شبکه AEMN در این دو بازه زمانی مورد استفاده قرار گرفت. در نهایت مقادیر RMSE  و تغییرات پارامترهای دقت کلی و دقت کاربر در مورد پیش بینی سرمازدگی در طول شب مورد بررسی قرار گرفت. مقدار RMSE کل برای تعداد 13840 داده ، 5/2 درجه بدست آمد. پارامتر RMSE  از لحظه گذر تا 6 ساعت پس از آن، دارای روند افزایشی می باشد و با دور شدن از لحظه گذر از 1/0 تا 5/2 درجه سلسیوس تغییر می کند. نتایج حاصل می تواند تا حد زیادی در شناسایی و پیش بینی مناطق در خطر سرمازدگی مفید باشد.

هدف از مطالعه حاضر پاسخ به این سوال است که تحت شرایط حدی دمایی، میزان تبخیر و تعرق در گستره ایران چه تغییراتی می کند. بدین منظور طی بازه زمانی 30 ساله مشخص شد که ماه ژانویه سال 2008 و ماه ژوئیه سال 2010، شرایط حدی دمایی سرد و گرم را ثبت کرده اند. سپس برای این دو ماه از داده های دمای هوای 55 ایستگاه، رطوبت خاک بازتحلیل شده NCEP/NCAR ، دمای سطح زمین، پوشش گیاهی و تبخیر و تعرق سنجنده مادیس با وضوح فضایی پنج کیلومتری بهره برده شد. ابتدا ریسک رخداد دماهای حدی این دو ماه با توزیع خطر تجمعی و گامبل مشخص شد و نتایج نشان داد رخداد دماهای حدی بالای 50 درجه در ماه ژوئیه 06/0 و دماهای بالای 22 درجه در ماه ژانویه 008/0 است. همچنین احتمال رخداد دماهای بالای 5 درجه در ماه ژانویه 50/0 است. بطور کلی و بدون در نظر گرفتن آستانه دمایی، در هر دو ماه ارتباط منفی بدست آمد اما در ماه ژانویه بدلیل ثبت دماهای بیش از 5 درجه به احتمال رخداد 50 درصد، ارتباط منفی ضعیف نزدیک به صفر مشاهده شد. عامل رطوبت نشان می دهد که هر دو ماه از آستانه رطوبتی مشخصی بدلیل سرمایش و گرمایش بیش از حد رنج برده اند و هرگاه محدودیت رطوبت وجود داشته باشد این ارتباط منفی است در نتیجه توجیه کننده ارتباط کلی منفی (بدون در نظر گرفتن آستانه دمای هوا) ماه ژانویه نیز می باشد.

ارزیابی خشک سالی، ازنظر زمانی و مکانی، برای برنامه ریزی های کاهش خسارات در استان کردستان اهمیت بسیاری دارد. در این تحقیق، از شاخص بارش استانداردشده و همچنین، شاخص پوشش گیاهی بارزشده استخراجی از تصاویر ماهواره ای، به منزله پارامتر تعیین کننده خشک سالی، استفاده شده است. به این منظور، داده های آماری ایستگاه های هواشناسی شامل حداکثر دمای ماهیانه، مجموع بارش سالیانه و نیز تصاویر سنجنده مادیس به کار رفته است. با مقایسه پارامترهای هواشناسی شامل میانگین دمای سالیانه، میزان بارش سالیانه و همچنین مقایسه نقشه های شاخص بارش استاندارد و شاخص پوشش گیاهی بارزشده، وضعیت خشک سالی منطقه در دوره زمانی هفده ساله ای بررسی شده است. نتایج بررسی دو شاخص بارش استانداردشده و پوشش گیاهی بارزشده نشان می دهد که خشک سالی ناشی از تغییرات بارشی دارای راستای غرب به شرق است و پدیده خشک سالی در مناطق شرقی شدت بیشتری دارد. در این راستا، مناطق جنوبی حساسیت بالاتری نشان داده اند که در مجموع، مناطق جنوبی، به ویژه جنوب شرق استان، بیشترین آسیب پذیری را در پدیده خشک سالی داشته اند. مناطق دارای حساسیت بسیار بالای خشک سالی حدود 10% مساحت اراضی استان را پوشش می دهد و این درحالی است که 91% از مساحت مناطق با حساسیت بسیار زیاد خشک سالی در کاربری کشت گندم دیم قرار دارد.

پژوهش پیش رو سعی دارد تا با بهره گیری از تصاویر ماهواره ای MODIS، درجه حرارت شبانه سطح زمین را در شهر تهران و حومه آن مورد واکاوی قرار دهد. بدین منظور ویژگی های درجه حرارت شبانه در شهر تهران و حومه آن از طریق داده های MOD11A2 نسخه 6 به صورت میانگین های 8 روزه برای شب (22:30) با قدرت تفکیک 1 کیلومتر طی سال های 2000 تا 2021 جمع آوری شدند. سری زمانی درجه حرارت سطح زمین در مرکز و حومه شهر تهران بدست آمد و از طریق آن سری زمانی شدت جزیره حرارتی سطح زمین طی شب محاسبه گردید. یافته های پژوهش نشان داد که روند تغییرات درجه حرارت شبانه در مرکز شهر تهران کاملا متفاوت از حومه آن است بدین صورت که همزمان با افزایش معنادار درجه حرارت شبانه سطح زمین در حومه شهر، روند معناداری در درجه حرارت شبانه سطح زمین در مرکز شهر مشاهده نمی شود. از این رو آهنگ شتابان افزایش درجه حرارت شبانه در حومه شهر نسبت به مرکز آن، روند نزولی جزیره حرارتی سطح شهر را سبب شده است بدین صورت که در مقیاس فصلی و سالانه روند کاهشی شدت جزیره حرارتی سطح شهر در سطح اطمینان 99 درصد معنادار بوده است. با توجه به نتایج بدست آمده می توان اظهار داشت، اگرچه در سال های اخیر زمین گرمتر شده است ولی میزان گرم شدن مرکز شهر و حومه آن به یک اندازه نبوده است بنابراین شدت جزیره حرارتی شبانه سطح زمین در تهران یک روند کاهشی معنادار را به صورت فصلی و سالانه ثبت کرده است.

استفاده از سنجش از دور به دلیل پوشش وسیع مکانی و فراهم کردن اطلاعات در زمان های مختلف، در شناسایی مناطق آتش گرفته اهمیت ویژه ای دارد. امروزه از محصولات آتش مادیس به صورت گسترده ای برای این امر استفاده می شود. هدف از این تحقیق ارزیابی قابلیت محصولات آتش سنجنده مادیس MOD14, MOD14A2 (Terra) و MYD14, MYD14A2 (Aqua) و شناسایی مناطق آتش سوزی در استان گلستان است. ابتدا نقشه ی نقطه ای مربوط به تمامی تصاویر تولید شد سپس جهت ارزیابی صحت محصولات آتش، نقشه ی نقطه ای تهیه شده برای محصولات با داده های واقعیت زمینی مقایسه شد. در صورت انطباق موقعیت مکانی هرکدام از آتش های گزارش شده با آتش های شناسایی شده به وسیله ی محصولات، آن موقعیت به عنوان آتش شناسایی شده به صورت صحیح در نظر گرفته شد. جهت ارزیابی دقت تصاویر مادیس از تصاویر لندست به عنوان نقشه ی صحت زمینی استفاده شد. نتایج ارزیابی صحت محصولات نشان داد که شش منطقه ی آتش سوزی شده توسط محصولات آتش فعال سطح  دو روزانه و هشت منطقه توسط محصولات سطح سه هشت روزه شناسایی شدند. نتایج ارزیابی دقت تصاویر ضریب R^2 برابر 0.94 و ضریب RMSE برابر 426.12 هکتار را نشان می دهد. بررسی های صورت گرفته در این تحقیق نشان می دهد به منظور کارایی بهتر الگوریتم متنی کشف آتش، پیشنهاد می شود این الگوریتم برای جنگل های استان گلستان و متناسب با شرایط و ویژگی های منطقه ی آتش سوزی، شدت و مساحت آن توسعه داده شود تا نتایج بهتری را ارائه دهد.

مطالعه پوشش برف، در جایگاه یکی از منابع مهم تأمین آب شیرین، اهمیت بسیاری دارد. با توجه به کوهستانی بودن ایران، امکان اندازه گیری زمینی مساحت زیر پوشش برف وجود ندارد. بر این اساس، استفاده از تصاویر ماهواره ای برای شناسایی ذخیره گاه های برف بسیار مهم است. در این پژوهش، تغییرات زمانی مکانی پوشش برف ایران طی دوره سرد سال، با استفاده از داده های پوشش برف سنجنده مادیس ماهواره ترا، طی دوره آماری 2018-2003 بررسی شد. روند تغییرات پوشش برف و شیب این روند، با استفاده از آزمون های ناپارامتریک من کندال و سنس و نقطه تغییر پوشش برف با استفاده از آزمون بوشند مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد بیشترین مقدار پوشش برف متعلق به ماه ژانویه، با 15/16% و کمترین مقدار پوشش برف مختص به ماه اکتبر، با کمتر از 1% است. کانون اصلی پوشش برف ایران، در دوره سرد سال، در مناطق مرتفع بیش از 4000 متر به دست آمده است. روند تغییرات پوشش برف، در تمامی ماه های مورد مطالعه، منفی و بیشینه شدت کاهشی پوشش برف نیز متعلق به ژانویه بوده است. نقطه تغییر نیز در همین ماه و سال 2008 محاسبه شد که از نظر آماری در سطح 0.05 معنی دار است. روند کاهشی درخور توجه پوشش برف ایران، در دوره سرد، تهدید بزرگی برای منابع آبی ایران به شمار می رود.

عمق اپتیکی هواویزها در طول موج 550 نانومتر و ضریب نمای آنگستروم حاصل از داده برداری سامانه مادیس با وضوح فضایی 1 درجه در بازه زمانی 2006 تا 2017 برای منطقه خاورمیانه بررسی شده است. عمق اپتیکی هواویزهای تروپوسفری در طول موج 532 نانومتر و ضریب واقطبش ناشی از داده برداری لیدار کالیوپ نیز برای همین منطقه مطالعه شده است. این پارامترها بصورت فصلی طبقه بندی شده اند. نتایج حاصل از عمق اپتیکی نشان از غلظت بالای ذرات هواویز در جو خاورمیانه بخصوص در دو فصل بهار و تابستان دارد. در فصول سرد متوسط فصلی عمق اپتیکی بسیار کم تر از فصول گرم است. در فصل بهار چشمه های شمال عراق و چشمه های مرکزی و شمال عربستان فعالیت بیشتری دارند. با تغییر فصل و فرارسیدن تابستان چشمه های جنوب شبه جزیره عربستان نیز فعال می شوند. نمای آنگستروم حاصل از اندازه گیری های مادیس نشان دهنده این است که در مناطق خشک خاورمیانه اندازه غالب هواویزها در مد درشت دانه قرار دارند. در مناطق داخلی عراق و عربستان در تمام طول سال مد درشت دانه است، ولی در مناطق خشک داخل ایران بیشترین میزان مد درشت دانه در فصل های گرم رخ می دهد و در فصل های سرد از میزان ذرات درشت معلق در جو کاسته می شود. ضریب واقطبش حاصل از اندازه گیری های کالیوپ بیانگر این نکته است که در تمام فصول ذرات غیرکروی در جو خاورمیانه حاضر هستند که با توجه به قرار گرفتن خاورمیانه در کمربند غبار امری عادی به نظر می رسد. شماره ی مقاله: ۹

مداخلات انسان در عرصه های طبیعی به صورت تغییر در کاربری اراضی منجر به ایجاد دومینویی از ناهنجاری ها و سپس مخاطرات محیطی شده است. این تغییرات گسترده و انباشتی در پوشش و کاربری اراضی، خود را به شکل ناهنجاری هایی از قبیل شکل گیری رواناب های شدید، فرسایش خاک، گسترش بیابان زایی و شور شدن خاک نشان داده است. هدف اساسی این تحقیق آشکارسازی واداشت های رادیانسی سطحی (آلبیدو) فصلی ساختار پوشش اراضی استان لرستان است. در این راستا از داده های طبقات پوشش اراضی محصول کامپوزیت MCD12Q2 سنجنده MODISاستفاده شد. داده های رادیانسی شامل داده باز تحلیل آلبیدو سطحی بود که از پایگاه کوپرنیکس نسخه ERA5، اخذ شد، به منظور آشکارسازی واداشت های رادیانسی هرکدام از پوشش های اراضی استان به تفکیک فصلی از تکنیک ماتریس تحلیل متقاطع (CTM) استفاده شد. نتایج نشان داد به طورکلی در سطح استان لرستان 5 کد پوشش اراضی شامل: اراضی جنگلی، مراتع، اراضی کشاورزی، اراضی مسکونی و اراضی بایر قابل آشکارسازی هستند. همچنین نتایج این تحقیق بیانگر آن بود که که پوشش اراضی در فصل های پاییز، بهار و تابستان، واداشت و تأثیر معنی داری در میزان آلبیدوی سطحی در سطح استان اعمال نکرده اند، میزان آلبیدوی دو فصل بهار و پاییز در حالت کمینه قرار داشت که به میانگین آلبیدوی جهانی تقریبا 2/0 بسیار نزدیک است. اما در فصل زمستان اولاً میزان آلبیدوی سطحی در همه پوشش های اراضی استان (به جز طبقه اراضی جنگلی) به صورت قابل توجهی نسبت به سایر فصول افزایش پیدا کرده اند و دوما تفاوت قابل توجهی نیز بین پوشش های مختلف اراضی از لحاظ واد اشت آلبدو، آشکار شد. در این خصوص بیشترین میزان تغییر در آلبیدو مربوط به دو پوشش مراتع و اراضی بایر بود که در فصل زمستان میزان آلبیدوی این دو پوشش به ترتیب مقدار عددی 36/0 تا 38/0 رسیده است در حالی که اراضی جنگلی استان در فصل زمستان کمترین میزان آلبیدوی سطحی را از خود نشان داده است.

پوشش گیاهی به عنوان یکی از مولفه های مهم حیات اکولوژیک محیط زیست به دلیل تاثیرات بسیار زیاد در اکوسیستم های مختلف محیطی و همچنین به دلیل تاثیر گذاری مستقیم بر معیشت و زندگی انسانی، عاملی اساسی و مهم بشمار می رود. از این رو، هدف از این پژوهش بررسی تغییرات پوشش گیاهی در زاگرس میانی با استفاده از داده های عددی ماهواره ای است. در این راستا داده های پوشش گیاهی ماهواره ترا سنجنده مادیس با توان تفکیک فضایی 250 متر در دوره زمانی 2001 تا 2018 اخذ شد. این داده ها با بهره گیری از زبان کدنویسی پایتون در ارتباط با سنجه های توپوگرافیکی ارتفاع، میزان و جهت شیب با روش پردازش رستری پنجره متحرک و روش آنالیز سلول به سلول مورد بررسی قرار گرفت. یافته ها نشان داد که بیشینه تراکم پوشش گیاهی در زاگرس میانی در ماههای آپریل (فروردین) تا جون (خرداد) و کمینه آن در ژانویه (دی) مشاهده می گردد. ارتفاعات زاگرس میانی در فصل بهار بالاترین نرخ شاخص پوشش گیاهی و در فصل زمستان کمترین نرخ را نشان می دهند. بیشینه مقدار شاخص پوشش گیاهی در ارتفاع 1500 متر بروز می کند. شاخص پوشش گیاهی در زاگرس میانی تا شیب 95 درصد، روند افزایشی داشته و پس از آن به آرامی کاهش می یابد. کمینه نرخ شاخص پوشش گیاهی در جهت جنوبی از 150 تا 200 درجه آزیموت شمالی ساعتگرد و بیشینه آن در جهت شمال از 300 تا 360 درجه آزیموت شمالی ساعتگرد مشاهده می شود، ارتفاع حد بالای رویش یا M.V.A، در ماه های سرد به سوی طبقات ارتفاعی پائین تر نزول و در ماه های گرم سال به سمت ارتفاعات بالاتر صعود می کند. به طور کلی روند تغییرات شاخص پوشش گیاهی نیز نشان از افزایش شاخص پوشش گیاهی در این واحد کوهستانی دارد.