استخراج پارامترهای وارونگی دمایی از تصاویر MODIS در آسمان بدون ابر با استفاده از الگوریتم ژنتیک

از جمله مشخصه‌های وارونگی دمایی، پارامترهای قدرت و عمق وارونگی دمایی می‌باشد. قدرت وارونگی به اختلاف دمایی بین قله‌ی وارونگی و سطح زمین، اطلاق شده و ارتفاع متناظر با این اختلاف دمایی، عمق وارونگی نام دارد. راهکار رایج جهت تعین این مشخصه‌ها، اندازه‌گیری‌های میدانی توسط رادیوسوند است، که یک اندازه‌گیری نقطه‌ای از جو محسوب می‌گردد. هدف اصلی پژوهش حاضر، ارائه روشی جهت تخمین قدرت و عمق وارونگی دمایی با استفاده از داده‌های مادون قرمز سنجنده MODISمی‌باشد.  شهر تهران سالانه بیش از 200 روز دچار پدیده وارونگی دمایی است. با بررسی داده‌های رادیوسوند طی سال‌های 2007 تا 2010 و احراز شرایط آسمان صاف، مجموعا 120 روز وارونگی تحت شرایط آسمان صاف مشخص شد. دمای درخشندگی برای باندهای 27، 28، 31، 32، 33 و 34 سنجنده MODIS محاسبه شد. اختلاف دمای درخشندگی زوج باندهایBT6.7 – BT11، BT7.2 – BT11، BT13.3 – BT11 و BT13.6 – BT11  محاسبه گردید.  ضرایب همبستگی خطی بدست آمده بین اختلاف دمای درخشندگی زوج باندهای مذکور با عمق و قدرت وارونگی محاسبه شده از داده‌های رادیوسوند بسیار ضعیف بود که می‌تواند ناشی از تغییرات زیاد محتوای بخار آب در جو تهران باشد. لذا مدل‌های ریاضی چندجمله‌ای، جهت مدل سازی وارونگی دمایی مورد استفاده قرار گرفت. اختلاف دماهای درخشندگی زوج باندهای مذکور و عمق و قدرت وارونگی محاسبه شده از داده‌های رادیوسوند، ورودی‌های چندجمله‌ای می‌باشند. به علت فضای جست و جوی بسیار بزرگ برای یافتن بهینه‌ترین مدل، الگوریتم ژنتیک به کار گرفته شد. با به کارگیری الگوریتم ژنتیک، یافتن مدلی با کم‌ترین جمله ممکن و بالاترین دقت، محقق گشت. مدل با 45 داده کنترلی که در تعیین ساختار و ضرایب مدل شرکت نداشتند، ارزیابی شد. نتایج حاصل از ارزیابی مدل در منطقه ایستگاه هواشناسی فرودگاه مهرآباد تهران، تخمین قدرت وارونگی دمایی را با RMSE برابر 6/0 سلسیوس، وR2 برابر 70/0 و برآورد عمق وارونگی دمایی را با RMSE برابر 5/45 متر و R2 برابر 68/0  نشان می‌دهد.