بررسی منشأ و نحوه گسترش مکانی غلظت های بالای گردوغبار و تحلیل همدیدی آن در حوزه گاوخونی

پیشینه و هدف در سال‌های اخیر، بحران ناشی از ورود گرد وغبارها در مناطق جنوب شرقی کشور یکی از ملموس‌ترین حوادث طبیعی-انسانی مؤثر بر زندگی روزمره شهروندان و همچنین اقتصاد این منطقه بوده است. افزایش دسترسی به منابع مختلف پردازش داده، موجب گسترش مدل ­سازی گردوغبار در سطوح مختلف ازجمله سطوح محلی، منطقه‌ای و جهانی شده است و باعث درک سازوکار سیستم ­های پیچیده طبیعی می‌شود. مدل‌سازی پدیده گردوغبار، به شناسایی عوامل اصلی ایجاد آن در یک منطقه و میزان اهمیت هر عامل کمک بسزایی می‌کند. یکی از این مدل‌ها که برای تشخیص غلظت و شدت گردوغبار موجود در جو و نمایش محدوده دارای این پدیده و تعیین منشأ آن استفاده می‌شود مدل گردوغبار (NMMB/BSC) است. هدف این مقاله نیز شناسایی و پایش گردوغبار مؤثر و متأثر از حوزه تالاب گاوخونی از دو روش تفسیر بصری و رهگیری در تصاویر ماهواره‌ای با استفاده از مدل مذکور است. شناسایی مناطق مستعد وقوع پدیده گردوغبار با این مدل و بررسی همدیدی آن می‌تواند گامی در جهت مدیریت این پدیده در منطقه باشد. مواد و روش­ ها جهت تعیین مناطق مستعد وقوع غلظت‌های بالای گردوغبار در منطقه ابتدا در دوره زمانی سال­ های 2014-2016 طوفان‌های فراگیر در منطقه به ‌صورت ماهانه براساس پارامتر عمق نوری ذرات معلق در هوا (AOD) تعیین گردید و سپس توسط پارامتر میدان دید حداقل و تداوم وقایع گردوغبار حاصل از اطلاعات ایستگاه­ های سینوپتیک سازمان هواشناسی، روزهای با کمترین میدان دید و بیشترین تداوم در بازه ماه­ های تعیین‌شده (ماه ­های با بیشترین غلظت AOD) انتخاب گردید عمق نوری ذرات معلق در هوا با استفاده از حسگر مودیس و الگوریتم دیپ بلو محاسبه گردید. به ‌منظور تعیین شناسایی مناطق با بیشترین استعداد وقوع گردوغبار در حوزه آبخیز گاوخونی از مدل MMB/BSC-Dust استفاده گردید. با استفاده از این مدل مسیرهای انتقال غلظت‌های گردوغبار تا 72 ساعت بعد از وقوع به ‌صورت بازه‌های سه‌ ساعته رصد گردید. براین اساس درگام بعدی از بین 25 نقشه خروجی مدل برای هر مقطع زمانی، یک نقشه با بیشترین غلظت گردوغبار به وقوع پیوسته در حوزه مشخص گردید. سپس با نقشه‌های همدیدی و تصاویر طوفان‌های گردوغبار سنجنده مودیس حاصل از پایگاه وردویو (worldview) مقایسه گردید. تا ارتباط این پارامترها بر غلظت‌های بالای گردوغبار به وقوع پیوسته آزموده شود. در مطالعات همدیدی، هدف تبیین روابط کلیدی میان جو و محیط است. به‌منظور تعین الگوهای جوی حاکم بر حوزه در تاریخ‌های موردبررسی، محدوده جغرافیایی 20 تا 50 درجه شمالی و 40 تا 65 درجه شرقی برای دریافت داده‌های رقومی تعیین شد. در ادامه داده‌های ساعتی رقومی بادهای منطقه‌ای ترازهای مختلف جوی 100،500،700 و 850 هکتوپاسکال برای روزهای با بالاترین غلظت گردوغبار از مرکز ملی پیش‌بینی محیطی آمریکا/ مرکز ملی پژوهش ­های جوی (NCEP/NCAR) دریافت گردید و نقشه‌های به ‌دست‌آمده با هرکدام از الگوهای غلظت گردوغبار مورد مقایسه و تحلیل قرار گرفت. نتایج و بحث تصویر منتخب از بازه 72 ساعته در تاریخ 4/6/2014 نشان از متأثرشدن حوزه از مناطق جنوب غربی کشور و به‌خصوص کانون ­های گردوغبار خوزستان و عراق است که در طی حرکت به سمت مناطق مرکزی کشور به‌تدریج حوزه را متأثر می ­سازد. تصاویر سنجنده مودیس نیز وجود این توده گردوغبار برروی نواحی جنوب غربی کشور در این تاریخ و متأثر کردن حوزه را به اثبات رساند. تصویر متعلق به تاریخ 25/4/2015 وجود یک توده متراکم گردوغبار در نواحی جنوب غرب کشور و متأثر شدن حوزه گاوخونی از این توده را به اثبات رساند. در این تاریخ بخش­ هایی از حوزه ازجمله بخش شرقی تالاب گاوخونی و مرکز حوزه خود چشمه کوچک تولید گردوغبار بوده ­اند. واقعه گردوغبار رخ‌ داده در تاریخ 1/10/2016 نشان از متأثر شدن حوزه از چشمه­ های گردوغبار در کویر مرکزی دارد به‌طوری‌که با حرکت توده‌های متراکم گردوغبار از سمت کویر مرکزی و کویر سیاه شاهد تحت تأثیر قرار گرفتن حوزه بوده‌ایم. و نواحی مرکزی حوزه خود به‌صورت چشمه گردوغبار عمل کرده و در تشدید غلظت گردوغبار نقش داشت. به‌منظور بررسی میزان انطباق غلظت ­های گردوغبار با وضعیت بادهای منطقه از میان 25 تصویر در بازه 72 ساعت یک تصویر با بیشترین غلظت گردوغبار در منطقه انتخاب گردید و با وضعیت بادهای منطقه در فشارهای مختلف 100، 500، 700 و 850 پاسکال موردبررسی قرار گرفت. همان‌طوری که در تحلیل همدیدی گردوغبار مشاهده گردید به دلیل قرارگیری یک‌کم فشار در مرکز ایران با توجه به چرخش سیکلونی (پادساعتگرد در نیمکره شمالی) در سمت شمالی و جنوبی به ترتیب باد شرقی و باد غربی تسلط یافته است. تسلط باد غربی با حرکت مداری در وقایع گردوغباری رخ‌داده حوزه در بیشتر تاریخ‌های شناسایی‌شده به اثبات رسیده است. در آخرین واقعه در سال 2016 شاهد گسترش یک مرکز پرفشار برروی کشور و تغییر این جریان و غالبیت باد شرقی در ترازهای بالایی جو بودیم. بررسی وضعیت بادهای رخ‌داده در تاریخ 13/3/2014 در ساعت 0 تا 06 به‌وقت گرینویچ نشان‌دهنده تشکیل مراکز با سرعت‌های بالاتر از 12 متر بر ثانیه در محدوده شکل‌گیری کانون‌های گردوغبار است. جهت وزش بادها از غرب به شرق است و گردوغبار عبوری از حوزه از نواحی غربی کشور ازجمله کانون‌های گردوغبار استان خوزستان و عراق منشأ گرفته است. در این واقعه شاهد حاکمیت مراکز کم‌فشار ناپایدار بر روی سطح حوزه بوده‌ایم که خود می‌تواند یکی از عوامل اساسی در تشدید پدیده گردوغبار بر روی سطح حوزه باشد. بررسی بادهای امگا (بادهای عمودی در سطح زمین) نشان از شکل­ گیری یک مرکز صعود هوا بر روی محدوده شکل‌گیری هسته پرسرعت باد و کانون‌های گردوغبار دارد. دومین واقعه موردبررسی در تاریخ 2/2/2015 در ساعت 3 به ‌وقت گرینویچ به وقوع پیوسته است. بررسی نقشه ­های جهت باد نشانگر شکل‌گیری مراکز با سرعت بالاتر از 25 متر بر ثانیه با جهت غرب به شرق بر روی سطح مناطق غربی کشور و حوزه گاوخونی بوده­ایم که این وضعیت باعث تشدید تولید گردوغبار در کانون ­های حساس منطقه ازجمله خوزستان و حرکت آن به سمت حوزه گاوخونی و متأثر کردن حوزه است. بررسی وضعیت باد تا ترازهای بالایی جو نیز نشان از ثابت بودن رژیم باد در عین افزایش سرعت آن در تمامی ترازهای جو داشت. بررسی نقشه‌های بادهای امگا (بادهای عمودی در سطح زمین) و فشار سطح دریا نشان از شکل‌گیری یک مرکز صعود هوا (کم‌فشار) و ناپایدار بر روی منطقه درنتیجه کمک به تشدید وضعیت گردوغبار منطقه دارد. بررسی واقعه گردوغبار رخ‌داده در تاریخ 1/10/2016 در ساعت 18 به‌وقت گرینویچ نشان از شکل‌گیری هسته‌های با سرعت‌بالای باد بالاتر از 17 متر بر ثانیه در مناطق شرقی کشور داشت که در تراز 850 هکتو پاسکال دارای جهت شرقی-غربی است شکل‌گیری این هسته‌های پرسرعت و وزش بادها از سمت شرق به حوزه سبب متأثر شدن حوزه گاوخونی از گردوغبار تولیدشده از کویر مرکزی و کویر سیاه شده است. بادهای عمودی نیز نشان‌دهنده تقابل جریان صعودی و نزولی در یک راستا و حرکت از سمت پرفشار (شرق) به سمت کم‌فشار (غرب) و شکل‌گیری جریان شرقی- غربی دارد. نتیجه­ گیری نتایج این تحقیق نشان داد که منشأ وقوع گردوغبار در حوزه گاوخونی کانون‌های تولید گردوغبار خوزستان و عراق، کویر مرکزی و بخش‌های کوچکی از مرکز حوزه و اطراف تالاب گاوخونی است. علاوه بر این بررسی همدیدی مناطق مستعد گردوغبار نشان داد که در تاریخ‌های وقوع گردوغبار مناطق کم­فشار و هسته‌های با سرعت‌های بالای باد (غالباً با سرعت‌بالای 12 متر بر ثانیه) در ترازهای مختلف جو بر روی منطقه تشکیل‌شده است که با جهت بادها و به حرکت درآمدن توده‌های متراکم گردوغبار به سمت حوزه و درنتیجه وقوع طوفان گردوغبار همراه است.