تابش خالص

یکی از راه های هدررفت آب در مناطق مختلف آب و هوایی ایران، تبخیر و تعرق است. برای محاسبه تبخیروتعرق پتانسیل روش های گوناگونی وجود دارد و روش فائو پنمن مانتیث به عنوان یک روش استاندارد جهانی برای تخمین تبخیر و تعرق پذیرفته شده است. این مدل برای محاسبه تبخیر و تعرق به داده های میدانی زیادی نیاز دارد که گاهی در بسیاری از حوزه ها در دسترس نبوده و یا اینکه با گسترش و توسعه های ایجاد شده در حوزه سازگاری ندارد. علاوه بر این جمع آوری داده های مورد نیاز اغلب گران بوده و قابل تکرارکردن نیست و استفاده از این مدل را در برخی از مکان ها محدود می کند. با توجه به این که در استان یزد داده تابش خالص در بیشتر ایستگاه ها وجود ندارد، در این تحقیق، مدل فائوپنمن مانتیث به صورتی حل شده که تابش خالص با استفاده از دمای حداقل و حداکثر هوا به وسیله رابطه تجربی که توسط آلن پیشنهاد گردیده، محاسبه گردد. بنابراین داده های مورد نیاز این مدل تنها محدود به اندازه گیری دمای هوا، رطوبت نسبی و سرعت باد می باشد. هم چنین در این مطالعه از روش پریستلی تیلور برای محاسبه تبخیر و تعرق استفاده شده است. البته برای ارزیابی، مدل فائو پنمن مانتیث با داده های کامل نیز به عنوان مرجع در نظر گرفته شده است. نتایج نشان می دهد زمانی که داده تابش خالص مفقود باشد، روش فائو پنمن مانتیث با حداقل داده می تواند روش مناسبی برای برآورد تبخیر و تعرق پتانسیل باشد، به طوری که این روش برخلاف روش پریستلی تیلور ضریب همبستگی بالای 97/0 و ریشه میانگین مربعات خطا کمتر از 37/0 میلیمتر در روز را در تمام ایستگاه های مورد مطالعه دارا است. بنابراین استفاده از مدل پیشنهادی آلن در محاسبه تابش خالص برای نقاطی از استان که با محدودیت رو به رو هستیم، مناسب و قابل توصیه است.

تخمین تابش خالص روزانه در مدیریت منابع آب، به ویژه در برآورد میزان تبخیر و تعرق، کاربرد گسترده ای دارد. در این پژوهش از مدل رقومی ارتفاع سنجنده ASTER داده های ماهواره ای سنجنده MODIS و یک مدل هندسی (مبتنی بر شیب و جهت) در تهیه نقشه های تابش خالص روزانه (Rn) در حوضه آبریز دریاچه ارومیه استفاده شد. در تخمین مؤلفه های تابش از محصولات مختلف سنجنده MODIS شامل آلبدو، ضریب گسیلندگی زمین و اتمسفر، دمای سطح زمین و هوا استفاده شد. به دلیل وسعت زیاد حوضه، مؤلفه های تابش فقط برای چهار تاریخ در شرایط آسمان صاف تهیه شد. برای اعتبارسنجی نتایج، از داده های تابش طول موج کوتاه ایستگاه های سینوپتیک ارومیه و تبریز استفاده شد و معیارهای خطای RMSE و MAE به ترتیب برابر با 29/30 و 19 وات بر مترمربع به دست آمد. مقادیر تابش خالص طول موج بلند روزانه (Rnl) با روش چهارزمانه مشاهدات دمای سطح زمین برآورد شد. به دلیل فقدان داده های مشاهده ای تابش طول موج بلند، از روش فائو (پنمن) برای تولید مقادیر Rnl در ایستگاه های سینوپتیک ارومیه، تبریز، بناب، مراغه، و سهند استفاده شد. نتایج نشان داد مقادیر تابش طول موج کوتاه 24ساعته ورودی در پیکسل های هموار و شیب دار دارای اختلاف زیادی است.

رشد جمعیت و توسعه شهرنشینی یکی از عوامل اصلی تغییر در کاربری های شهری است، متعاقب این پدیده تغییر مولفه های بیلان تابش در آن منطقه مورد انتظار خواهد بود. پژوهش پیش رو، سعی دارد با محاسبه تابش خالص و واکاوی آن با کاربری های مختلف شهری، به توصیف و تحلیل نقش کاربری های شهری در بیلان تابش بپردازد. بدین منظور از تصویر ماهواره ی لندست 8 در سال 2016 کمک گرفته شد. ویژگی های شار تابش شامل، شار تابش خالص ( R N )، آلبیدو سطح زمین ( α )، طول موج بلند ورودی ( ↓ R L )، طول موج کوتاه ورودی ( ↓ R S )، تابش طول موج بلند خروجی ( ↑ R L ) و درجه حرارت سطح زمین با بهره گیری از الگوریتم سبال محاسبه شدند. مقادیر این مولفه ها در کاربری های مختلف (مسکونی فشرده، مسکونی پراکنده، فضای سبز و زمین های بایر) از طریق آزمون تحلیل واریانس یک طرفه (آنوآ) و آزمون تعقیبی توکی تحلیل و بررسی شدند. نتایج پژوهش نشان داد که کاربری های انتخاب شده دارای تفاوت معنادار در مقدار شار تابش هستند چنانچه زمین های بایر حدود 6 درجه از زمین های مسکونی و ساخته شده گرم تر هستند و زمین های مسکونی نیز حدود 5/1 درجه گرم تر از فضای سبز هستند، نتایج پژوهش نشان داد، تفاوت های یاد شده بخاطر تغییر در مقادیر انرژی خروجی ( α و ↑ R L ) ایجاد شده اند و هرگونه تغییر کاربری در طول زمان نهایتا منجر به تغییر بیلان تابش و درجه حرارت آن مکان ها خواهد شد که این افزایش دما، متفاوت از افزایش دمای ناشی از گرمایش جهانی است.

گرمباد[1]، پدیده رایج در دامنه های شرقی و شمالی البرز غربی در کشور ایران است. ایجاد تغییرات دمایی در دامنه های بادپناه مناطق درگیر گرمباد، منجر به تنش های گرمایی در محیط اکوسیستم منطقه می شود. بارها به خاطر افزایش دمای منطقه ی گرمباد آتش سوزی های گسترده ای در منطقه رخ داده است. فراوانی وقوع گرمباد در دوره سرد سال در مقایسه با دوره گرم سال افزایش قابل توجهی دارد. بر اساس نمونه مطالعاتی 4 سپتامبر 2015،مناطقی که دارای پوشش متراکم جنگلی هستند( دامنه های شرقی رشته کوه البرز) دارای بالاترین مقادیر تابش دریافتی اند. اثر حوزه نفوذ پدیده گرمباد در این دامنه ها باعث افزایش تابش دریافتی بین مقادیر 600 تا 700 وات بر مترمربع گردیده است. در مقابل، در دامنه های رو به باد (دامنه های غربی) میزان تابش خالص دریافتی در پایین دست دامنه  حدود 75 و در ارتفاعالات 150 وات بر متر مربع نسبت به حوزه تأثیر گرمباد، کمتر است. مقادیر شار حرارتی خاک در دامنه های غربی(بادگیر) به علت وجود تراکم پوشش گیاهی کمتر میزان انتقال انرژی حرارتی به زمین نسبت به دامنه های شرقی(بادپناه) بسیار بیشتر است. در دامنه های غربی قسمت اعظم منطقه دارای شار حرارتی بین 80 تا 120 وات بر مترمربع  و دامنه های شرقی به علت جذب تابش های خورشید توسط تاج پوشش های جنگلی میزان شار حرارتی خاک بین 20 تا 40 وات بر متر مربع است. لذا بیشتر تابش های خورشیدی صرف بالا رفتن دما در اطراف تاج پوشش شده و زمینه لازم برای تبخیر بیشتر از پوشش گیاهی و ایجاد تنش های حرارتی در اندام های پوشش گیاهی فراهم می شود. <br clear="all" /> [1]- Fohn wing

انرژی حاصل از تابش خورشید یکی از عناصر آب و هوایی است که بر روی فرایندهای سطح زمین مانند منابع آب و خاک، ذوب برف، فرایندهای تبخیر و تعرق و مواردی از این قبیل تأثیرگذار می باشد. با توجه به اهمیت زیاد انرژی، مطالعه حاضر با هدف برآورد تابش خالص دریافتی حاصل از خورشید در شهرستان داراب انجام شد. بدین ترتیب مدل رقومی ارتفاع و تصاویر ماهواره ای لندست 8 در طی ماه های مختلف (از شهریورماه سال 1398 تا مردادماه 1399) برای محدوده مورد مطالعه دریافت شد و ضمن انجام تصحیحات مورد نیاز بر روی هریک از تصاویر، بوسیله مدل توازن انرژی سطحی (سبال) نقشه های تابش خالص رسیده به سطح زمین شهرستان داراب، برای هر ماه تهیه شد. مطابق با یافته های تحقیق بیشترین میزان تابش خالص دریافتی شهرستان در طی فروردین ماه صورت می گیرد. در این ماه میانگین تابش خالص دریافتی در کل شهرستان برابر با 527/13 وات بر مترمربع میباشد. همچنین نیز بررسی های صورت گرفته در فروردین ماه نشان می دهد که بخش رستاق با میانگین 557/43 وات بر مترمربع، بیشترین میزان انرژی دریافتی را دریافت نموده و پس از آن بخش های مرکزی و فورگ به ترتیب با میزان 538/03 و 479/61 وات برمترمربع در مراتب بعدی قرار دارند. از سوی دیگر کمترین میزان تابش خالص دریافتی در کل محدوده مورد بررسی در آذرماه صورت گرفته است، میانگین تابش دریافتی کل شهرستان در این ماه 327/99 وات بر مترمربع می باشد. در این ماه بخش رستاق به صورت میانگین با 357/40 وات بر مترمربع انرژی، بیشترین میزان تابش دریافتی را داشته است و پس از آن بخش های مرکزی و فورگ به ترتیب با میزان 334/65 و288/87 وات برمترمربع در مراتب بعدی قرار دارند.

با توجه به تأثیر مطالعات برف در مدیریت منابع آب و جلوگیری از مخاطرات ناشی از بروز سیل و ازآنجاکه مدل سازی رواناب ذوب برف به دلیل تغییرات بسیار در پراکندگی توده های برف با کمبود یا فقدان داده چگالی برف در حوضه آبریز مواجه بوده و ایجاد ایستگاه های اندازه گیری برف در ارتفاعات کاری سخت و پر هزینه است، در این مطالعه تلاش شده با ابداع معادله ای جدید و با استفاده از تکنیک های سنجش ازدور به روشی ساده تر و فیزیکی تر پارامتر فاکتور درجه-روز (α) را محاسبه کرده و سپس شبیه سازی با تعریف مقادیر محاسبه شده آن به روش های کلاسیک و جدید در کنار مقادیر سالانه و فصلی ضریب فروکش (k) برای مدل رواناب ذوب برف (SRM) انجام شده و نتایج حاصل مورد ارزیابی و مقایسه قرار گرفته است. به منظور ارزیابی عملکرد مدل و پارامترهای آن، شبیه سازی برای دوره های واسنجی و درستی سنجی به ترتیب برای سال های آبی 2012_2011 و 2013_2012 انجام شد و از محصول پوشش برف MODIS (MOD10A1) جهت برآورد سطح پوشش برف و برای برآورد مقادیر تابش خالص از محصول تابش خالص NEO (CERES-NETFLUX-E) استفاده گردید. نتایج نشان داد بهترین روش شبیه سازی رواناب در دوره واسنجی (2011-2012) استفاده از روش محاسبه فاکتور درجه-روز جدید و کاربرد دو مقدار ضریب فروکش جریان فصلی با ضریب تبیین 72/0 و درصد اختلاف حجمی 17/4 است. در دوره اعتبارسنجی (2012-2013) نیز شبیه سازی رواناب با روش محاسبه فاکتور درجه-روز جدید و یک ضریب فروکش سالانه با ضریب تبیین 51/0 و درصد اختلاف حجمی 38/4 بهترین نتیجه را از نظر ارزیابی معیارهای دقت مدل ارائه کرد.