عمق اپتیکی آئروسل

هر ساله مقادیر زیادی از آئروسل های طوفان گردوغبار به اتمسفر وارد می شود که تأثیرات بالقوه در آب و هوا، محیط زیست، کیفیت هوا و زندگی روزانه دارد. به دلیل اهمیت آئروسل های گردوغبار در آب و هوا، محیط زیست، کیفیت هوا و زندگی روزانه، شناسایی آئروسل های گردوغبار از سایر پدیده ها اهمیت بسیاری دارد. در این پژوهش با استفاده از تصاویر سنجنده مادیس مربوط به دو طوفان گردوغبار رخ داده در تاریخ 28 اسفند 1390 و 31 خرداد 1391، دو روش بارزسازی شامل الگوریتم شناسایی گردوغبار یک و الگوریتم شناسایی گردوغبار دو اجرا شد. همچنین برای مقایسه و ارزیابی روش های متفاوت بارزسازی گردوغبار، ترکیب رنگی کاذب سنجنده مادیس (143RGB) و محصولات سطح دو اتمسفری، ازجمله عمق اپتیکی آئروسل (AOD) و بخش ریزآئروسل (FMF) به کار گرفته شده است. نتایج نشان داد که اگرچه الگوریتم شناسایی گردوغبار دو، موفق به استخراج گردوغبار شد، این الگوریتم مرز دقیق گردوغبار با سایر پدیده ها را به خوبی شناسایی نمی کند. درمقابل الگوریتم شناسایی گردوغبار یک، به خوبی توده گردوغبار و مرز آن را شناسایی کرد. افزون بر این با استفاده از الگوریتم شناسایی گردوغبار یک، به خوبی می توان گردوغبار غلیظ را نیز استخراج کرد. بنابراین پیشنهاد می شود از الگوریتم شناسایی گردوغبار یک، برای بارزسازی توده های گردوغبار موجود در کشورهای خاورمیانه استفاده شود.

گردوغبار یکی از مخاطرات طبیعی است که عمدتاً در مناطق خشک و نیمه خشک جهان ازجمله ایران رخ می دهد. در سال های اخیر، طوفان های گردوغبار به یکی از مهم ترین چالش های آلودگی هوای استان همدان تبدیل شده است و شناسایی کانون های تولیدکننده این پدیده اولین گام در مدیریت و کنترل آن به شمار می رود. ؛  ازاین رو  در این مقاله به شناسایی کانون های تولید گردوغبار در استان همدان با استفاده از شاخص عمق اپتیکی اخذشده از تصاویر سنجنده مادیس و همچنین، مدل سازی عددی پیش بینی جریان هوا در بازه زمانی سال 2008 تا پایان سال 2018 پرداخته شده است. مسیر باد در 48 ساعت قبل از طوفان برای منشأ خارجی و 12 ساعت برای منشأ داخلی تعیین شد. داده های هواشناسی مدل نیز از سامانه یکپارچه سازی داده های جهانی دریافت شد. درنهایت با استفاده از سیستم اطلاعات مکانی و ابزارهای تحلیل مکانی، نمایش حرکت گردوغبارها از منشأ شکل گیری تا داخل محدوده استان همدان ردیابی شد. نتایج نشان داد که منشأ پدیده های گردوغبار ورودی به این استان دارای سه منشأ داخل استان (شهرستان های فامنین، ملایر و رزن)، خارج از استان (استان های کردستان، خوزستان و مرکزی) و خارج از کشور (غرب عراق، سوریه، اردن و شمال عربستان) است که بیانگر لزوم مطالعه پایش مکانی گردوغبارهای این منطقه است. درنهایت، ترکیب روش های سنجش ازدوری و مدل های اسپلیت به همراه اطلاعات زمینی گردوغبار می تواند دالان های تحت تأثیر گردوغبار را به خوبی نشان دهد.

این تحقیق با هدف آشکارسازی ارتباط بین تغیرات پوشش اراضی و تغییرات شاخص عمق اپتیکی آیروسل در محدوده زاگرس میانی انجام گرفت. در این راستا از دو دسته از محصولات سنجش از دوری سنجنده MODIS استفاده گردید. ابتدا تغییرات پوشش اراضی محدوده مورد مطالعه، با استفاده از محصول مشتق طبقه بندی کاربری اراضی سنجنده MODIS انجام گردید. در بخش دوم تحقیق به بررسی روندهای رخدادهای گردوغبار براساس داده های ایستگاهی کدهای گردوغبار 4 ایستگاه خرم آباد، شهرکرد، یاسوج و آباده اقدام گردید. علاوه بر آن نیز روند شاخص عمق اپتیکی آیروسل (AOD)، با استفاده از محصول MOD04-L2 سنجنده مادیس برای دوره آماری 2000 تا 2020 بررسی گردید. نتایج نشان داد که 6 طبقه پوشش اراضی مرتعی، جنگلی، کشاورزی، شهری، مسکونی، بایر و پهنه های آبی در زاگرس مرکزی وجود داشته است که در این میان طبقه جنگلی به طور سالانه حدود 123 کیلومتر مربع از مساحت آن کاهش پیدا کرده است. پوشش مراتع که عمده ترین پوشش محدوده مطالعاتی است نسبتا ثابت مانده است و کاربری های اراضی کشاورزی روند افزایش قابل توجهی را طی کرده است و از 7 درصد سال 2000 به در5/9 درصد در سال 2020 رسیده است. اراضی شهری و مسکونی نیز روند افزایشی را طی کرده بودند. اما از طرف دیگر بررسی روند سری زمانی 21 ساله شاخص AOD بیانگر وجود یک روند افزایشی طی 21 سال اخیر بود. از میان طبقات کاربری، دو طبقه مراتع و جنگلها که در واقع بیش از 90 درصد از مساحت محدوده مطالعاتی را به خود اختصاص داده اند، ارتباط معکوسی با شاخص AOD نشان داده اند. ولی طبقه اراضی کشاورزی ارتباط مستقیمی با شاخص AOD داشته است. بنابراین روند کاهشی طبقه جنگلی در سطح منطقه به طور معنی داری با روند افزایشی AOD در سطح منطقه همراه بوده است و از طرف دیگر روند افزایش طبقه اراضی کشاورزی همراه با افزایش AOD در سطح منطقه بوده است.