آشکارسازی و مسیر یابی رخداد گرد و غبار با استفاده از سنجش از دور و مدل عددی در استان اصفهان

پدیده گرد و غبار در شرایط امروزی ایران به عنوان یک مخاطره جدی مشکلات عمده ای را برای محیط زیست و سلامت مردم بوجود آورده است. تحقیقات نشان می دهد که بسامد و شدت این توفان ها در سال های اخیر افزایش یافته است علاوه بر این مدل های عددی هواشناسی نیز به تنهایی قادر به ردیابی و آشکارسازی توفان های گرد و غبار نیستند و این امر ضرورت استفاده از روش های بارزسازی گرد و غبار بر اساس داده سنجش از دور را نمایان می سازد. هدف این تحقیق تجزیه و تحلیل داده های آماری و شناسایی روزهای همراه با گرد و غبار، منشا گرد و غبار وارد شده به منطقه اصفهان و شناسایی مسیر حرکت آن می باشد.

برای بررسی آماری گرد و غبار، از داده های گرد و غبار به صورت روزانه طی 8 ساعت دیده بانی ساعتی در قالب کدهای ویژه ای در دوره 4 ساله (2013-2010)، از ایستگاه منتخب در منطقه مطالعاتی با دوره آماری مناسب، از سازمان هواشناسی اخذ گردید که با استفاده از روش های آماری پردازش و تحلیل شدند. به منظور بارزسازی پدیده گرد و غبار، پس از تصحیح هندسی تصاویر، مقادیر رادیانس تصاویر با استفاده از عکس تابع پلانک به دمای درخشندگی تبدیل شد. تصحیحات و پردازش تصاویر در محیط ENVI صورت پذیرفت. به توجه به تاثیر عمده ای که ذرات گرد و غبار بر روی میزان بازتابش و دمای درخشندگی باندهای 31 و 32 سنجنده مادیس می گذارند، از تفاضل دمای درخشندگی دو باند مذکور به منظور بارزسازی توده های گرد و غبار استفاده شد. از آنجایی که آلبیدوی رخداد گرد و غبار در طول موج 12 میکرومتر بیشتر از طول موج 11 میکرومتر است بنابراین اختلاف دمای درخشندگی طول موج های 11 و 12 میکرومتر مربوط به رخداد گرد و غبار منفی است. هم چنین به منظور ممانعت از آشکارسازی نواحی ابری آستانه دمایی 290 درجه کلوین مربوط به محدوده طیفی 12 میکرومتر اعمال شد. به منظور ردیابی مسیر حرکت ذرات گرد و غبار مدل لاگرانژی HYSPLIT به کار گرفته شد.

نتایج تحقیق نشان می دهد که در مجموع 1467 روز پدیده گرد و غبار برای ایستگاه های منتخب طی دوره آماری2013-2010 گزارش شده که ایستگاه نایین با 634 روز بیشترین و ایستگاه کاشان با 50 روز کمترین فراوانی گرد و غبار را دارا بودند. هم چنین نتایج حاکی از آن است که ماه های می، ژوین و آوریل بیشترین و ماه های دسامبر و ژانویه کمترین درصد رخداد را دارا بودند. بررسی فراوانی ماهانه گرد و غبار نشان داد که 57/44% از کل رخداد گرد و غبار در ماه آوریل، می و ژوین و 32/4% در ماه دسامبر و ژانویه بوقوع پیوسته است. با این توصیف می توان گفت که تغییرات فراوانی ماهانه گرد و غبار در منطقه بیشتر از هر چیز ازشرایط اقلیم همدید حاکم در منطقه در ماه های سال تبعیت می کند. کاربرد ویژگی های مربوط به دمای درخشندگی و اعمال آستانه های دمایی به منظور تفکیک گرد و غبار از عوارض زمینی به خصوص در مناطق با پس زمینه روشن که دارای بازتابندگی مشابه هستند و نیز تفکیک گرد و غبار از ابرها، در بارزسازی گرد و غبار یاری رسان بوده است نتایج حاصل از ردیابی نشان می دهد که مسیر اصلی برای انتقال گرد و غبار به منطقه مورد مطالعه جنوب غربی –شمال شرقی است..

به طور کلی، با توجه به تصاویر ماهواره ای در روز شروع و روز اوج گرد و غبار، منابع اصلی گرد و غبارهای وارد به منطقه مورد مطالعه شامل: بیابان های شمال صحرای عربستان می باشند. براساس نتایج بدست آمده از پردازش تصاویر و خروجی مدل شمال عربستان و مسیر جنوب غربی- شمال شرقی به ترتیب منشا و مسیر اصلی ورود گرد و غبار برای اصفهان محسوب می شوند.