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

از جمله مشخصه های وارونگی دمایی، پارامترهای قدرت و عمق وارونگی دمایی می باشد. قدرت وارونگی به اختلاف دمایی بین قله ی وارونگی و سطح زمین، اطلاق شده و ارتفاع متناظر با این اختلاف دمایی، عمق وارونگی نام دارد. راهکار رایج جهت تعین این مشخصه ها، اندازه گیری های میدانی توسط رادیوسوند است، که یک اندازه گیری نقطه ای از جو محسوب می گردد. هدف اصلی پژوهش حاضر، ارائه روشی جهت تخمین قدرت و عمق وارونگی دمایی با استفاده از داده های مادون قرمز سنجنده MODISمی باشد. شهر تهران سالانه بیش از 200 روز دچار پدیده وارونگی دمایی است. با بررسی داده های رادیوسوند طی سال های 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 داده های رادیوسوند بسیار ضعیف بود که می تواند ناشی از تغییرات زیاد محتوای بخار آب در جو تهران باشد. لذا مدل های ریاضی چندجمله ای، جهت مدل سازی وارونگی دمایی مورد استفاده قرار گرفت. اختلاف دماهای درخشندگی زوج باندهای مذکور و عمق و قدرت وارونگی محاسبه شده از داده های رادیوسوند، 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 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 می دهد.