شناسایی کانون های گرد و غبار با استفاده از مدل WRF - Chem و طرح واره های فرسایش بادی GOCART و AFWA (طوفان شبیه سازی شده 2 خرداد 1397)

امروزه گرد و غبار یک چالش اساسی جوامع انسانی محسوب می شود. گرد و غبار ها تاثیر قابل توجهی روی بودجه تابشی زمینی، چرخه های بیوژیوشیمیایی جهانی، تشکیلات خاک، ترکیب های شیمیایی اتمسفر می گذارند. این پدیده می تواند روی سنجه های سلامت عمومی تاثیر بگذارد. فلات مرکزی ایران به دلیل قرار گرفتن در اقلیم خشک و نیمه خشک سالانه با فراوانی بیشتری نسبت به دیگر منطقه ها با این پدیده روبرو است. مدیریت و کنترل گرد و غبار منوط به شناسایی کانون های بحرانی آن و تثبیت در منطقه برداشت امکان پذیر است. هدف از این مطالعه، شناسایی کانون های گرد و غبار داخلی با استفاده از پارامتر شار قایم گرد و غبار است.

مواد و روش ها:

این مطالعه در منطقه فلات مرکزی ایران که اقلیم بیشتر منطقه موردمطالعه گرم و خشک هست، انجام شده است. بیابان های کویر و لوت منطقه وسیعی از این حوزه را می پوشانند. در این مطالعه به منظور شناسایی کانون های گرد و غبار از مدل WRF - Chem و طرح واره های فرسایش بادی GOCART و AFWA استفاده گردید. برای تشخیص کانون های گرد و غبار از خروجی شار گسیل طرح واره های فرسایش بادی استفاده گردید. در همین راستا طوفان شدید 2 خرداد 1397 توسط مدل WRF - Chem برای شبیه سازی انتخاب گردید. به منظور صحت سنجی و انتخاب بهترین طرح واره فرسایش بادی فلات مرکزی ایران از داده های پایگاه باز تحلیل MERRA2 و مقادیر غلظت سطحی گرد و غبار استفاده شد.

نتایج و بحث:

نتایج نشان داد خروجی های طرح واره های GOCART و AFWA با یکدیگر متفاوت است. طرح واره GOCART سه کانون گرد و غبار قوی در منطقه موردمطالعه شناسایی کرد که این چشمه ها در حوزه جازموریان، حوزه لوت و بیابان مرکزی (بیابان کویر) قرار دارند اما مدل AFWA فقط یک کانون ضعیف در حوزه لوت توانست شناسایی کند. نتایج نشان می دهد مرکز بیابان لوت، جنوب حوزه جازموریان و همچنین مرکز بیابان دشت کویر (بیابان مرکزی) به عنوان کانون های گرد و غبار داخلی شناخته می شوند. به طوریکه از یک مترمربع این منطق ها در ثانیه امکان برخاستن 5800 میکروگرم گرد و غبار به اتمسفر وجود دارد. با توجه به اینکه مدت زمان طوفان 12 ساعت بوده است از هر هکتار کانون های گرد و غبار داخلی حدود 2 تن و 505 کیلوگرم گردوخاک به اتمسفر انتقال داده می شود. به منظور صحت سنجی از داده های باز تحلیل MERRA2 و پارامتر غلظت سطحی استفاده گردید. نتایج طرح واره GOCART با داده های سری زمانی سه ساعته پایگاه باز تحلیل MERRA2 مطابقت بیشتری داشت و به عنوان بهترین طرح واره فرسایش بادی در فلات مرکزی ایران انتخاب شد.

نتیجه گیری:

نتایج نشان داد که مدل WRF - Chem به خوبی توانایی شبیه سازی این پارامتر در منطقه موردمطالعه را دارد. نتایج حاصل از طرح واره های GOCART و AFWA بسیار متفاوت بود به طوریکه مدل AFWA کانون های گرد و غبار داخلی را بسیار ضعیف برآورد کرد اما مدل GOCART به خوبی کانون های گرد و غبار داخلی را شناسایی کرد.