روزهای برفپوشان

در پژوهش کنونی برای بررسی پیوند بین روزهای برفپوشان با ارتفاع، شیب و وجه شیب از داده های دو فرآورده دورسنجی مودیس تررا و مودیس آکوا برای بازه زمانی 1393-1382 بهره گرفته شد. تفکیک مکانی داده های به کاررفته در این پژوهش 500 است. همچنین داده های مدل رقومی ارتفاع ایران (DEM) در تفکیک مکانی 500 متر و با سیستم تصویر سینوسی هماهنگ با تفکیک و سیستم تصویر داده های مودیس تررا و مودیس آکوا از تارنمای سازمان فضایی ناسا برداشت شد. در داده های مدل رقومی ارتفاع (DEM) به کاررفته افزون بر ارتفاع نقاط، اطلاعات شیب و وجه شیب برای هر یاخته نیز در دسترس است. در این پژوهش نخست میانگین روزهای برفپوشان (روزی که زمین پوشیده از برف است) ایران برای بازه زمانی 1393-1382 محاسبه شد و سپس با کدنویسی در نرم افزار مت لب برای هر طبقه ارتفاعی از ارتفاع 29- تا 5476 متری در گام های یک متری میانگین روزهای برفپوشان همان ارتفاع محاسبه شد. پس از محاسبه شمار روزهای برف برای هر طبقه ارتفاعی، پیوند روزهای برفپوشان با ارتفاع، شیب و وجه شیب بررسی شد. یافته ها نشان داد ارتباط بین روزهای برفپوشان با ارتفاع لزوماً رابطه خطی نیست و در گروه های ارتفاعی رفتاری متفاوت را از خود نشان می دهد.

هدف از پژوهش کنونی بررسی ساختار مکانی تغییرات روزهای برفپوشان در ایران است. برای این منظور داده های پوشش برف سنجنده های مودیس تررا و مودیس آکوا برای بازه زمانی 1393-1382 به صورت روزانه و در تفکیک مکانی 500 × 500 بکارگرفته شد. پیش از بکارگیری داده های خام اولیه برخی پردازش های نخستین بر روی کل سری زمانی داده ها به منظور کاستن از ابرناکی انجام گرفت. سپس برای هرکدام از سال های مورد بررسی داده های روزانه به صورت فصلی درآورده شد. برای شناسایی تغییرات روزهای برفپوشان برای هر یک از فصول سال، معادله خط رگرسیونی بر روی هر یک از یاخته ها برازش داده شد و شیب خط داده ها بر روی هر یک از یاخته ها محاسبه گردید. کلیه محاسبات این پژوهش با انجام کدنویسی در نرم افزار مت لب انجام پذیرفت. بررسی ها نشان داد در همه فصول سال روندهای افزایشی و کاهشی شمار روزهای برفپوشان دیده می شود. در فصل زمستان بیش ترین تغییرات شمار روزهای برفپوشان دیده شد به گونه ای که در این فصل 64/22 درصد از گستره کشور دارای روند کاهشی و 69/2 درصد از مساحت ایران نیز دارای روند افزایشی شمار روزهای برفپوشان بود.

در این پژوهش، داده های روزانه دو سنجنده مودیس تررا و مودیس آکوا برای فصل بندی پوشش برف در ایران زمین به کار گرفته شد. داده های این دو سنجنده در تفکیک مکانی 500 متر و به صورت رقومی در دسترس است. داده های به کارگرفته شده در این پژوهش، خردترین تفکیک موجود داده های سنجنده مودیس است. برای فصل بندی پوشش برف ایران زمین، نخست داده های رقومی پوشش برف در محیط نرم افزار مت لب گردآوری و سپس چند الگوریتم روی داده ها به منظور کاهش ابرناکی به کار بسته شد. پس از آماده سازی داده ها، آرایه میانگین بلندمدت دوازده ماه خورشیدی از فروردین تا اسفند در نرم افزار مت لب محاسبه شد. ابعاد این آرایه 7541502 × 12 بود که سطرهای آن نماینده هر ماه و ستون های این آرایه نماینده یاخته های مکانی در ایران است. در گام بعدی فواصل اقلیدسی یاخته ها به کمک روش ادغام وارد در نرم افزار مت لب محاسبه شد. یافته های این پژوهش نشان داد که روی هم رفته در ایران زمین چهار فصل برفپوشان دیده می شود: فصل بی برفی شامل ماه های اردیبهشت تا خرداد؛ فصل گذار شامل ماه های فروردین و آبان؛ فصل پوسته برفپوشان شامل ماه های آذر و اسفند و فصل هسته برفپوشان که شامل ماه های دی و بهمن می شود. همچنین برای هر یک از فصول اقلیمی و هر کدام از ماه های خورشیدی شمار روزهای برفپوشان و مساحت های آنها بررسی شد. مطالعات نشان داد بیشترین گستره مساحت روزهای برفپوشان یک روزه در ماه دی دیده می شود. در این ماه، روزهای برفپوشان یک روزه 15 درصد از گستره کشور را پوشش می دهند. در گام پایانی، رابطه میان شمار روزهای برفپوشان و ارتفاع برای هر یک از فصول اقلیمی به کمک مدل رقومی ارتفاع ایران (Dem) محاسبه گردید. یافته ها گویای آن بود که در هر یک از فصول اقلیمی، این رابطه متفاوت است.

گستره و وردش پذیری پوشش های برفی، فراسنج های مهمی در سامانه های آب شناختی و آب و هواشناسی است. برای مناطقی که منبع اساسی آب آن ها از انباره های برفی حاصل می شود، مطالعه روند تغییرات پوشش های برفی اهمیت بسیار زیادی دارد. بسیاری از رودخانه های پرآب ایران، از انباره های برفی کوهستان ها سرچشمه می گیرد؛ بنابراین بررسی تغییرات پوشش برف در کشوری همچون ایران بسیار ضروری و مهم است. در پژوهش حاضر، تغییرات روزهای برفپوشان ایران در کمربندهای ارتفاعی مختلف به کمک داده های رقومی پوشش برف سنجنده های مودیس تررا و مودیس آکوا واکاوی شد. برای این منظور، خردترین گونه داده های پوشش برف این دو سنجنده که در تفکیک مکانی 500 متر در دسترس است، به صورت روزانه و برای بازه زمانی 1393-1382 به کارگرفته شد. همچنین، الگوی رقومی ارتفاعی (Dem) هماهنگ با سیستم تصویر داده های برف در تفکیک مکانی 500 متر از تارنمای ناسا دریافت شد. برای واکاوی هرگونه تغییری در روزهای برفپوشان در کمربندهای ارتفاعی، نخست فراوانی روزهای برفپوشان برای هر طبقه ارتفاعی از 1500 متر تا 5500 متر در گام های 100متری محاسبه و سپس به کمک آزمون من کندال، روند روزهای برفپوشان بررسی شد. یافته ها نشان داد، در ماه های فروردین، تیر، امرداد، شهریور، آذر، بهمن و اسفند در هیچ یک از کمربندهای ارتفاعی روند معناداری دیده نمی شود. این درحالی است که در ماه اردیبهشت در 21 کمربند ارتفاعی و در ماه خرداد نیز در 10 کمربند ارتفاعی روند کاهش روزهای برفپوشان دیده می شود. همچنین، روند افزایش روزهای برفپوشان تنها در ماه های مهر، آبان و دی دیده شد. در ماه مهر دو کمربند، در ماه آبان یک کمربند و در ماه دی نیز یک کمربند ارتفاعی، روند افزایش روزهای برفپوشان را از خود نشان دادند.

هدف از این پژوهش واکاوی ارتباط و پیوند میان تغییرات ضخامت جو با شمار روزهای برف پوشان در ایران است. برای این منظور داده های مقادیر ارتفاع ژئوپتانسیل ترازهای 850، 700، 600 و 500 هکتوپاسکال از پایگاه (ECMWF) به صورت روزانه و در تفکیک مکانی 25/0 × 25/0 درجه ی طول و عرض جغرافیایی برای بازه ی زمانی 1399-1379 دریافت گردید. مقادیر ضخامت جو متغیّری است که نماینده ی دمای لایه ی هواست و هرچه مقادیر ضخامت جو کم تر باشد نشان دهنده ی این مسئله است که دمای لایه ی هوا نیز سردتر است و هرچه مقادیر ضخامت جو نیز بیشتر باشد دمای لایه ی هوا نیز گرم تر است. همچنین داده های پوشش برف سنجنده ی مودیس تررا و مودیس آکوا به صورت روزانه برای دوره ی زمانی 1399-1379 و در تفکیک مکانی500 × 500 متر از تارنمای ناسا برداشت شد. با توجه به عدم تفکیکِ مکانیِ یکسان داده های ضخامت جو و پوشش برف به کمک عملیات های برنامه نویسی و روش نزدیک ترین همسایه، تفکیک مکانی داده های پوشش برف به 25/0 × 25/0 درجه ی طول و عرض جغرافیایی تبدیل شد. یافته ها نشان می دهد بیشترین مقادیر ضریب همبستگی در فصل زمستان قابل مشاهده است، به گونه ای که در بخش های زیادی از ارتفاعات در ایران مقادیر ضریب همبستگی معنادار به کم تر از 7/0- نیز می رسد و گویای این مسئله است که هرچه مقادیر ضخامت جو کمتر باشد شمار روزهای برف پوشان نیز بیشتر خواهد بود. همچنین در فصول بهار و پاییز شمار یاخته هایی که دارای همبستگی معنادار هستند نسبت به فصل زمستان کمتر است که این مسئله به سبب کمتر بودن تعداد روزهای برف پوشان در مقایسه با فصل زمستان است. با توجه به افزایش مقادیر ضخامت جو طی سال های گذشته در نیم کره ی شمالی و ایران که به نوعی بازتاب دهنده ی افزایش دما در لایه های جو است، این مسئله می تواند برای پایداری انباره های برفی به ویژه در ارتفاعات تهدیدی جدی به حساب آید.