بررسی منشا و نحوه گسترش مکانی غلظت های بالای گرد و غبار و تحلیل همدیدی آن در حوزه گاوخونی

در سال های اخیر، بحران ناشی از ورود گرد وغبارها در مناطق جنوب شرقی کشور یکی از ملموس ترین حوادث طبیعی-انسانی موثر بر زندگی روزمره شهروندان و همچنین اقتصاد این منطقه بوده است. افزایش دسترسی به منابع مختلف پردازش داده، موجب گسترش مدل سازی گرد و غبار در سطوح مختلف ازجمله سطوح محلی، منطقه ای و جهانی شده است و باعث درک سازوکار سیستم های پیچیده طبیعی می شود. مدل سازی پدیده گرد و غبار، به شناسایی عوامل اصلی ایجاد آن در یک منطقه و میزان اهمیت هر عامل کمک بسزایی می کند. یکی از این مدل ها که برای تشخیص غلظت و شدت گرد و غبار موجود در جو و نمایش محدوده دارای این پدیده و تعیین منشا آن استفاده می شود مدل گرد و غبار (NMMB/BSC) است. هدف این مقاله نیز شناسایی و پایش گرد و غبار موثر و متاثر از حوزه تالاب گاوخونی از دو روش تفسیر بصری و رهگیری در تصاویر ماهواره ای با استفاده از مدل مذکور است. شناسایی مناطق مستعد وقوع پدیده گرد و غبار با این مدل و بررسی همدیدی آن می تواند گامی در جهت مدیریت این پدیده در منطقه باشد.

 جهت تعیین مناطق مستعد وقوع غلظت های بالای گرد و غبار در منطقه ابتدا در دوره زمانی سال های 2014-2016 طوفان های فراگیر در منطقه به صورت ماهانه براساس پارامتر عمق نوری ذرات معلق در هوا (AOD) تعیین گردید و سپس توسط پارامتر میدان دید حداقل و تداوم وقایع گرد و غبار حاصل از اطلاعات ایستگاه های سینوپتیک سازمان هواشناسی، روزهای با کمترین میدان دید و بیشترین تداوم در بازه ماه های تعیین شده (ماه های با بیشترین غلظت AOD) انتخاب گردید عمق نوری ذرات معلق در هوا با استفاده از حسگر مودیس و الگوریتم دیپ بلو محاسبه گردید. به منظور تعیین شناسایی مناطق با بیشترین استعداد وقوع گرد و غبار در حوزه آبخیز گاوخونی از مدل MMB/BSC-Dust استفاده گردید. با استفاده از این مدل مسیرهای انتقال غلظت های گرد و غبار تا 72 ساعت بعد از وقوع به صورت بازه های سه ساعته رصد گردید. براین اساس درگام بعدی از بین 25 نقشه خروجی مدل برای هر مقطع زمانی، یک نقشه با بیشترین غلظت گرد و غبار به وقوع پیوسته در حوزه مشخص گردید. سپس با نقشه های همدیدی و تصاویر طوفان های گرد و غبار سنجنده مودیس حاصل از پایگاه وردویو (worldview) مقایسه گردید. تا ارتباط این پارامترها بر غلظت های بالای گرد و غبار به وقوع پیوسته آزموده شود. در مطالعات همدیدی، هدف تبیین روابط کلیدی میان جو و محیط است. به منظور تعین الگوهای جوی حاکم بر حوزه در تاریخ های موردبررسی، محدوده جغرافیایی 20 تا 50 درجه شمالی و 40 تا 65 درجه شرقی برای دریافت داده های رقومی تعیین شد. در ادامه داده های ساعتی رقومی بادهای منطقه ای ترازهای مختلف جوی 100،500،700 و 850 هکتوپاسکال برای روزهای با بالاترین غلظت گرد و غبار از مرکز ملی پیش بینی محیطی آمریکا/ مرکز ملی پژوهش های جوی (NCEP/NCAR) دریافت گردید و نقشه های به دست آمده با هرکدام از الگوهای غلظت گرد و غبار مورد مقایسه و تحلیل قرار گرفت.

 تصویر منتخب از بازه 72 ساعته در تاریخ 4/6/2014 نشان از متاثرشدن حوزه از مناطق جنوب غربی کشور و به خصوص کانون های گرد و غبار خوزستان و عراق است که در طی حرکت به سمت مناطق مرکزی کشور به تدریج حوزه را متاثر می سازد. تصاویر سنجنده مودیس نیز وجود این توده گرد و غبار برروی نواحی جنوب غربی کشور در این تاریخ و متاثر کردن حوزه را به اثبات رساند. تصویر متعلق به تاریخ 25/4/2015 وجود یک توده متراکم گرد و غبار در نواحی جنوب غرب کشور و متاثر شدن حوزه گاوخونی از این توده را به اثبات رساند. در این تاریخ بخش هایی از حوزه ازجمله بخش شرقی تالاب گاوخونی و مرکز حوزه خود چشمه کوچک تولید گرد و غبار بوده اند. واقعه گرد و غبار رخ داده در تاریخ 1/10/2016 نشان از متاثر شدن حوزه از چشمه های گرد و غبار در کویر مرکزی دارد به طوری که با حرکت توده های متراکم گرد و غبار از سمت کویر مرکزی و کویر سیاه شاهد تحت تاثیر قرار گرفتن حوزه بوده ایم. و نواحی مرکزی حوزه خود به صورت چشمه گرد و غبار عمل کرده و در تشدید غلظت گرد و غبار نقش داشت. به منظور بررسی میزان انطباق غلظت های گرد و غبار با وضعیت بادهای منطقه از میان 25 تصویر در بازه 72 ساعت یک تصویر با بیشترین غلظت گرد و غبار در منطقه انتخاب گردید و با وضعیت بادهای منطقه در فشارهای مختلف 100، 500، 700 و 850 پاسکال موردبررسی قرار گرفت. همان طوری که در تحلیل همدیدی گرد و غبار مشاهده گردید به دلیل قرارگیری یک کم فشار در مرکز ایران با توجه به چرخش سیکلونی (پادساعتگرد در نیمکره شمالی) در سمت شمالی و جنوبی به ترتیب باد شرقی و باد غربی تسلط یافته است. تسلط باد غربی با حرکت مداری در وقایع گرد و غباری رخ داده حوزه در بیشتر تاریخ های شناسایی شده به اثبات رسیده است. در آخرین واقعه در سال 2016 شاهد گسترش یک مرکز پرفشار برروی کشور و تغییر این جریان و غالبیت باد شرقی در ترازهای بالایی جو بودیم. بررسی وضعیت بادهای رخ داده در تاریخ 13/3/2014 در ساعت 0 تا 06 به وقت گرینویچ نشان دهنده تشکیل مراکز با سرعت های بالاتر از 12 متر بر ثانیه در محدوده شکل گیری کانون های گرد و غبار است. جهت وزش بادها از غرب به شرق است و گرد و غبار عبوری از حوزه از نواحی غربی کشور ازجمله کانون های گرد و غبار استان خوزستان و عراق منشا گرفته است. در این واقعه شاهد حاکمیت مراکز کم فشار ناپایدار بر روی سطح حوزه بوده ایم که خود می تواند یکی از عوامل اساسی در تشدید پدیده گرد و غبار بر روی سطح حوزه باشد. بررسی بادهای امگا (بادهای عمودی در سطح زمین) نشان از شکل گیری یک مرکز صعود هوا بر روی محدوده شکل گیری هسته پرسرعت باد و کانون های گرد و غبار دارد. دومین واقعه موردبررسی در تاریخ 2/2/2015 در ساعت 3 به وقت گرینویچ به وقوع پیوسته است. بررسی نقشه های جهت باد نشانگر شکل گیری مراکز با سرعت بالاتر از 25 متر بر ثانیه با جهت غرب به شرق بر روی سطح مناطق غربی کشور و حوزه گاوخونی بوده ایم که این وضعیت باعث تشدید تولید گرد و غبار در کانون های حساس منطقه ازجمله خوزستان و حرکت آن به سمت حوزه گاوخونی و متاثر کردن حوزه است. بررسی وضعیت باد تا ترازهای بالایی جو نیز نشان از ثابت بودن رژیم باد در عین افزایش سرعت آن در تمامی ترازهای جو داشت. بررسی نقشه های بادهای امگا (بادهای عمودی در سطح زمین) و فشار سطح دریا نشان از شکل گیری یک مرکز صعود هوا (کم فشار) و ناپایدار بر روی منطقه درنتیجه کمک به تشدید وضعیت گرد و غبار منطقه دارد. بررسی واقعه گرد و غبار رخ داده در تاریخ 1/10/2016 در ساعت 18 به وقت گرینویچ نشان از شکل گیری هسته های با سرعت بالای باد بالاتر از 17 متر بر ثانیه در مناطق شرقی کشور داشت که در تراز 850 هکتو پاسکال دارای جهت شرقی-غربی است شکل گیری این هسته های پرسرعت و وزش بادها از سمت شرق به حوزه سبب متاثر شدن حوزه گاوخونی از گرد و غبار تولیدشده از کویر مرکزی و کویر سیاه شده است. بادهای عمودی نیز نشان دهنده تقابل جریان صعودی و نزولی در یک راستا و حرکت از سمت پرفشار (شرق) به سمت کم فشار (غرب) و شکل گیری جریان شرقی- غربی دارد.

نتایج این تحقیق نشان داد که منشا وقوع گرد و غبار در حوزه گاوخونی کانون های تولید گرد و غبار خوزستان و عراق، کویر مرکزی و بخش های کوچکی از مرکز حوزه و اطراف تالاب گاوخونی است. علاوه بر این بررسی همدیدی مناطق مستعد گرد و غبار نشان داد که در تاریخ های وقوع گرد و غبار مناطق کم فشار و هسته های با سرعت های بالای باد (غالبا با سرعت بالای 12 متر بر ثانیه) در ترازهای مختلف جو بر روی منطقه تشکیل شده است که با جهت بادها و به حرکت درآمدن توده های متراکم گرد و غبار به سمت حوزه و درنتیجه وقوع طوفان گرد و غبار همراه است.