شناسایی و پایش توفان های شاخص گرد و غباری ایران با استفاده از سنجنده های modis و avhrr

در سال های اخیر فراوانی توفان های گرد و غباری در حال افزایش می باشد. توفان های گرد و غباری می تواند روی تغییر آب و هوا تأثیر گذاشته و باعث خسارات عمده به انسان شود. بنابراین مطالعه و بررسی دقیق آنها بسیار ضروری می باشد. اهداف این مطالعه، پهنه بندی ایران از نظر فراوانی وقوع توفان های گرد و غباری و تعیین نواحی بحرانی، بررسی چند مورد از توفان های گرد و غباری شاخص با استفاده از تصاویر ماهواره ای مودیس و avhrr به منظور آشکار سازی بهتر محدوده های گرد و غباری بر روی تصاویر و همچنین مطالعه منابع، مسیر های تحت تأثیر و علل سینوپتیکی توفان ها می باشد. بطور کلی در این تحقیق، از داده های هواشناسی 87 ایستگاه سینوپتیکی ایران شامل داده های ساعتی گرد و غبار (1987-2008)، میانگین و حداکثر سالانه سرعت باد (از بدو تاسیس تا حال)، تصاویر ماهواره ای اکوا، ترا/مودیس و نوا/avhrr ایران و کشور های همسایه غربی و شرقی آن برای رویداد های گرد و غباری 30 ژوئن- 5 ژوئیه 2008 غرب، 8-12 اوت 2008 شرق، 15-21 ژوئیه 2000 غرب و 4-6 ژوئیه 2003 شرق ایران، داده های پایگاه اطلاعاتی سازمان نوا شامل فشار، جریان، جهت باد در سطوح مختلف اتمسفری و در موارد نیاز از پایگاه اطلاعاتی دانشگاه وایومینگ آمریکا شامل نمودار های ساعتی (skew t) برای اطلاع از خشکی هوا و ناپایداری جو استفاده شده است. روش های بکار رفته در این پژوهش شامل خوشه بندی فازی(fcm) برای ناحیه بندی ایران از نظر فراوانی توفان های گرد و غباری، شاخص های آشکار سازی گرد و غبار بر روی تصاویر ماهواره ای مودیس شامل شاخص های nddi، btdi، btd، lrdi، شاخص هیستوگرام سه بعدی و ترکیب رنگی کاذب باند های 3، 1و 4 ، شاخص های آشکار سازی گرد و غبار بر روی تصاویر ماهواره ای avhrr شامل avi، btd، شاخص هیستوگرام سه بعدی و استفاده از باند های 2 و 4 این سنجنده، پایش دینامیک توفان های مورد مطالعه با استفاده از تصاویر ماهواره ای و تحلیل سیتوپتیکی آنها می باشد. در این تحقیق، ایران از نظر فراوانی توفان های گرد و غباری به پنج ناحیه طبقه بندی شد که به علت وسیع بودن ناحیه پنج این ناحیه مجدداً به سه ناحیه تفکیک شد. هسته بیشینه توفان ها، ایستگاه زابل (خوشه 1)، آبادان، کنارک، اهواز و زاهدان (خوشه 2)، دزفول، بندر ماهشهر، بستان، مسجد سلیمان، بوشهر، خاش، ایرانشهر (خوشه 3) و هسته کمینه توفان ها (خوشه 5-3) شامل قسمت های شمالی، شمالغرب ایران، ارتفاعات بلند زاگرس و شمالغرب خراسان شمالی می باشد. هر کدام از شاخص های کمی مطالعه شده برای شناسایی گرد و غبار بر روی تصاویر ماهواره ای مودیس و avhrr دارای معایب و مزایایی بوده و نمی توان شاخصی را معرفی کرد که به طور کاملا دقیق از نظر کمی گرد و غبار را از سایر پدیده ها تفکیک کند. بنابراین می توان گفت که شاخص های دمای روشنی در تصاویر مودیس و همچنین avhrr دارای قدرت تفکیک قابل استفاده برای شناسایی و جدا سازی عددی گرد و غبار از سایر پدیده ها می باشند. البته باید به این نکته توجه داشت که سنجنده مودیس ماهواره های آکوا و ترا بخاطر تفکیک زمانی، مکانی و طیفی بالا قابلیت بالایی در شناسایی گرد و غبار دارد و بر اساس این قابلیت، شاخص های دیگری در این ارتباط قابل تحقیق خواهد بود. در این مطالعه با استفاده از ترکیب باند های مرئی و حرارتی سنجنده مودیس، شاخصی طراحی گردید که معایب سایر شاخص های مطالعه شده را ندارد ولی این شاخص هم خالی از اشکال نیست. معیار صحت سنجی این شاخص ها، تصاویر ترکیب رنگی کاذب باند های 3، 1 و 4 هست که از نطر بصری کاملاً واضح می باشد. نتایج حاصل از پایش دو موج گرد و غباری تابستانه غرب ایران با استفاده از تصاویر ماهواره ای نشان داد که منابع تغذیه گرد و غبار های وارده به منطقه مورد مطالعه شامل: بستر خشک تالاب ها، دریاچه های فصلی و زمین های لم یزرع و خشک عراق، سوریه و عربستان می باشند. طبق بررسی های سینوپتیکی، در روز بلند شدگی گرد و خاک از این بیابان ها، یک سامانه کم فشار در تراز سطح دریا بر روی عراق و جنوب خلیج فارس مستقر بوده که در بعضی مواقع این کم فشار ها بوسیله فرود های عمیق تراز های بالایی جو تقویت گردیده اند. این ناپایداری های حاصله همراه با شرایط دیگر نظیر خشکی شدید هوا باعث ایجاد گرد و غبار از منابع ذکر شده گردیده و باعث انتقال آن به منطقه مورد مطالعه می گردد. نتایج حاصل از پایش روز های همراه با توفان های گرد و غباری تابستانه در منطقه شرق ایران با استفاده از تصاویر ماهواره ای نشان داد که منابع اصلی تغذیه این توفان ها شامل: بستر های خشک دریاچه های هامون، بیابان های ریگستان، مارگو و خاش در بین مرز ایران، افغانستان و پاکستان و بیابان های مرکزی ایران می باشد. طبق بررسی های سینوپتیکی در طی این روز ها، عوامل همدیدی سطوح میانی جو تأثیر چندانی در ایجاد پدیده گرد و غبار این منطقه نداشته و عامل گرد و غبار های این منطقه را باید در سیستم های فشار سطح زمین جستجو کرد. طبق نتایج حاصله از مطالعات سینوپتیکی و پایش از طریق تصاویر، توفان های گرد و غباری این منطقه هم منشأ داخلی داشته و هم از بیابان های کشور های همسایه وارد می شود.