تشخیص و مدلسازی وارونگی های دمایی با استفاده از تصاویر سنجنده modis

وارونگی دمایی زمانی رخ می دهد که در وردسپهر تا ارتفاعی خاص، با افزایش ارتفاع، دما افزایش می یابد. از جمله مشخصه های وارونگی دمایی، قدرت و عمق وارونگی دمایی می باشد. قدرت وارونگی به اختلاف دمایی بین قله وارونگی و سطح زمین، اطلاق شده و ارتفاع متناظر با این اختلاف دمایی، عمق وارونگی نام دارد. راهکار رایج جهت تعیین این مشخصه ها، اندازه گیری های میدانی توسط رادیوساند است، که یک اندازه گیری نقطه ای از جو محسوب می گردد. هدف اصلی پژوهش حاضر تشخیص و مدل سازی وارونگی های دمایی با استفاده از داده های مادون قرمز سنجنده modis می باشد. به علت شایع بودن پدیده ی وارونگی دمایی در شهر تهران، ایستگاه هواشناسی فرودگاه مهرآباد تهران به عنوان منطقه ی مورد مطالعه انتخاب شد. با بررسی داده های رادیوساند طی سال های 2007 تا 2010 و احراز شرایط آسمان صاف، مجموعا 90 روز وارونگی تحت شرایط آسمان صاف مشخص شد. دمای درخشندگی برای همه ی باندهای مادون قرمز حرارتی سنجنده ی modis محاسبه شد. تفاضل دمای درخشندگی هر یک از باندهای مادون قرمز سنجنده ی modis از باند 31 که حساس به دمای سطح زمین می باشد، محاسبه شد. ضرایب همبستگی خطی بدست آمده بین اختلاف دمای درخشندگی زوج باندهای مذکور با عمق و قدرت وارونگی محاسبه شده از داده های رادیوساند بسیار ضعیف بود که می تواند ناشی از تغییرات زیاد محتوی بخار آب جو و قدرت وعمق وارونگی دمایی نسبتا ضعیف روی داده در تهران باشد. در ادامه ی روند تحقیق، عوامل موثر در افزایش ضریب همبستگی خطی بین اختلاف دمای درخشندگی زوج باندهای مذکور با عمق و قدرت وارونگی محاسبه شده از داده های رادیوساند مورد بررسی قرار گرفت. به همین علت با توجه به روی دادن وارونگی های عمیق و قدرتمند تر در منطقه ی کرمانشاه نسبت به تهران، این منطقه، به عنوان منطقه ی مورد مطالعه ی دوم انتخاب شد. طبق روال بیان شده برای تهران، 90 روز وارونگی تحت شرایط آسمان صاف، طی سال های 2007 تا 2008 برای کرمانشاه مشخص شد. افزایش ضرایب همبستگی محاسبه شده برای کرمانشاه نشان دهنده ی تاثیر عامل میزان قدرت و عمق وارونگی دمایی می باشد. جهت بررسی تاثیر میزان بخار آب موجود درجو بر ضرایب هبستگی، با توجه به آن که میزان بخار آب موجود در جو طی فصول سرد کم تر از فصول گرم می باشد، داده های کرمانشاه به دو دسته ی تمام فصول و فصول سرد تقسیم شدند. افزایش ضرایب همبستگی محاسبه شده برای کرمانشاه طی فصول سرد نشان دهنده ی تاثیر عامل میزان بخار آب موجود در جو می باشد. با توجه به عدم تبعیت مدل سازی وارونگی دمایی در تهران و کرمانشاه از یک رابطه خطی، جهت مدل سازی از مدل های ریاضی چند جمله ای برای هر منطقه به طور جداگانه استفاده شد. اختلاف دماهای درخشندگی زوج باندهای مذکور و عمق و قدرت وارونگی محاسبه شده از داده های رادیوساند، ورودی های چندجمله ای می باشند. به علت فضای جست و جوی بسیار بزرگ برای یافتن بهینه ترین مدل، الگوریتم ژنتیک به کار گرفته شد. با به کارگیری الگوریتم ژنتیک، یافتن مدلی با کم ترین جمله ی ممکن و بالاترین دقت محقق گشت. نتایج حاصل از ارزیابی مدل در منطقه ی ایستگاه هواشناسی فرودگاه مهرآباد تهران، تخمین قدرت وارونگی دمایی را با rmse برابر 66/0 سانتیگراد و برابر 60/0 و برآورد عمق وارونگی دمایی را با rmse برابر 31/46 متر و برابر 61/0 و نتایج حاصل از ارزیابی مدل در منطقه ی ایستگاه هواشناسی کرمانشاه، تخمین قدرت وارونگی دمایی را با rmse برابر 84/0 سانتیگراد و برابر 90/0 و برآورد عمق وارونگی دمایی را با rmse برابر 56/54 متر و برابر 86/0 نشان می دهد.