مصطفی کرم پور

توفان گردوغبار یکی از معضلات زیست محیطی است که اثرات مخربی بر روی سلامتی انسان، کیفیت هوا و اقتصاد کشورهای جهان می گذارد. هدف از این تحقیق تحلیل همدید و شناسایی منشأ گردوغبارهای وارد شده به شرق ایران و ردیابی مسیر حرکت آن ها می باشد. ابتدا با استفاده از داده های دید افقی، تصاویر ماهواره ای، شاخص گردوغبار مربوط به ماهواره OMPS و شاخص عمق نوری آئروسل ها (AOD)، توفان های گردوغبار شرق ایران طی دوره آماری 2010 تا 2018 مورد بررسی قرار گرفت. سپس داده های فشار، سمت و سرعت باد و ارتفاع ژئوپتانسیل و جریان های جتی در سطوح مختلف جوی از مرکز اروپایی پیش بینی های هواشناختی (ECMWF) با قدرت تفکیک مکانی 25/0× 25/0 دریافت شد. در نهایت برای مشخص کردن منشأ شکل گیری توفان از مدل HYSPLITE استفاده شد. نتایج نشان داد که 67/46 درصد از توفان های منطقه به صورت محلی و 33/33 درصد به صورت انتقال یافته از محل دیگر می باشند و 20 درصد نیز به صورت همزمان رخ داده است. نتایج حاصل از مطالعات ماهواره ای نشان داد که توفان های انتقال یافته معمولاً در جنوب عراق و مرکز عربستان شکل گرفته و سپس به سمت منطقه مورد مطالعه انتقال یافته است که با نتایج حاصل از مدل مقایسه و صحت سنجی شد. بررسی های همدیدی این نوع توفان ها نیز نشان داد که منشأ سینوپتیکی آن ها، باد شَمال می باشد که در اکثر موارد همگرایی جت استریم جنب حاره و قطبی، شرایط مطلوبی برای رخداد توفان های شدید گردوغبار فراهم آورده است. نتایج توفان های شکل گرفته درخود محل نیز نشان داد که عامل توفان  ناشی از گرادیان شدید فشاری، سیکلون و دخالت جریانات رودباد است.

مقدمه: شرایط خشکسالی ممکن است، از متوسط تا شدید و با مدت زمان متفاوت، متغیر باشد؛ این تغییرات به نظارت مداوم و عملیاتی نیاز دارد. هرچه خشکسالی بیشتر طول بکشد، در پوشش گیاهی و منابع آبی تأثیر بیشتری می گذارد و خشکسالی تشدید می شود؛ درنتیجه، ممکن است خدمات به انسان ها را محدود کند و سیستم های طبیعی را تغییر دهد. از جمله تأثیرات خشکسالی، تخریب زیستگاه حیات وحش، کاهش کیفیت آب و کاهش دسترسی به منابع آب است. پایش خشکسالی برای محققان، مدیران و تصمیم گیرندگان، به منظور شناسایی مناطق آسیب پذیر، ضروری است و نتایج آن با هدف کاهش پیامدهای خشکسالی به کار می رود.مواد و روش ها: در این مطالعه تلاش شده است، با استفاده از تصاویر مادون قرمز سنجنده Suomi NPP دریافتی از سایتearth data.nasa.gov و بهره گیری از شاخص هایNDVI ، VCI،  TCIو  VHIوضعیت خشکسالی پوشش گیاهی در ایران بررسی شود. دوره مورد مطالعه 2021-2013، اول آوریل تا انتهای جولای (هفته 13 تا 26 میلادی)، به صورت میانگین هفتگی است. میانگین ماهیانه شاخص استاندارد بارش (SPI) در ایران با استفاده از داده های بارش روزانه 143 ایستگاه سینوپتیک به دست آمد. سپس ضریب همبستگی (SPI) با هریک از شاخص های VHI، TCI، VCI و NDVI محاسبه شد. در تصاویر مادون قرمز، باندهای M دارای قدرت تفکیک 750 و باندهای I برابر با 375 متر است.نتایج و بحث: براساس داده های بارش ثبت شده در ایستگاه های هواشناسی سینوپتیک، می توان گفت که عمده بارش در فصل های پاییز، زمستان و بهار رخ داده و سهم تابستان در بارش سالانه اندک می باشد. بنابراین سال آبی، در بیشتر مناطق ایران، به طور تقریبی از دهه سوم سپتامبر شروع و تا دهه دوم و سوم ژوئن هر سال ادامه دارد. در منطقه مورد مطالعه، بهترین پایه زمانی برای پایش و برآورد آن از اول آوریل تا اواخر ژوئن  است. در فصل تابستان، ایران یک فصل خشک را می گذراند و ماه اوت خشک ترین ماه سال است. تغییرات زمانی و مکانی خشکسالی هریک از شاخص های پوشش گیاهی با یکدیگر تفاوت زیادی دارد.نتیجه: میزان هریک از شاخص ها در شرایطی که پوشش گیاهی در وضعیت خشکسالی قرار دارد کاهش یافته و در طبقه خشکسالی خفیف و سپس شدید قرار می گیرد. بدین ترتیب، طی سال هایی که خشکسالی رخ داده است، مقدار شاخص ها از ماه آوریل روند نزولی دارد و در ژوئن و جولای، شاخص ها به سمت خشکسالی شدید میل پیدا می کند. براساس محاسبات، مشخص شد که مقدار شاخص استاندارد بارش در پهنه مورد مطالعه، طی ماه های گرم سال منفی است. این نکته بیانگر پایین بودن میزان بارش دریافتی درقیاس با دیگر ماه های سال است. 

داده های CFSR با تفکیک مکانی یک دهم درجه و تفکیک زمانی ساعات (01و07 گرینویچ) از سال 2006 تا 2008 برای ماه ژانویه استخراج گردید و میانگین ماهانه ساعتی سپیدایی ،شار تابش خالص در شرایط هوای صاف و ابری  واکاوی شد و این نتایج بدست آمد:  میزان سپیدایی غرب شهربه دلیل ساخت شهری بیش تر از شرق شهر است. مقدار آن در روزهای که سطح شهر مرطوب بوده تا 2 درصد کاهش پیدا میکند. میانگین شار خروجی موج بلند زمینی در شب در شمال شهر به دلیل گرمای تولید شده انسانی بیش تر از ناحیه جنوبی است که اختلاف آن 4 وات بر متر مربع می باشد. اختلاف شار ورودی موج کوتاه انرژی خورشیدی در شرایط هوای صاف با ابری در ساعت هفت در این زمان  بسیار زیاد بوده که در شرایط ابرناکی فقط  15 درصد از مقدار انرژی ورودی درسطح شهردریافت شده است . شار گرمای زمینی مانند دیگر مولفه های بودجه تابش توزیع یکنواختی ندارد ومقدار آن در جنوب بیش تر از شمال است،که در شمال و جنوب 21 وات بر متر مربع اختلاف دارد . انتقال انرژی به صورت گرمای نهان در سطح شهر گاهی اوقات جهت شار آن در شمال و جنوب شهر بر خلاف هم دیده میشود .در ساعات اولیه شب بدلیل گرمای انسانی تولید شده بیش تر در شمال شهر جهت آن از زمین به درون جو ومنفی است ولی در جنوب شهر از جو به سطح زمین دیده است.

امروزه در زمینه مطالعه و توضیحات سیستم یکپارچه مبتنی بر کاربرد ماهواره ها برای نظارت و پیش بینی شرایط محیطی زمین در بلند مدت و کوتاه مدت و فعالیت های اقتصادی وابسته به آب و هوا ماهواره های مختلفی به کار گرفته شده اند. این سیستم ها بر اساس روش سنجش از دور یا مشاهدات ماهواره ای از زمین، نظریه بیوفیزیکی پاسخ گیاهان به شرایط اقلیمی، مجموعه ای از الگوریتم های پردازش داده های ماهواره ای، تفسیر، توسعه محصول، اعتبار سنجی، کالیبراسیون و کاربردها را شامل می شود. مشاهدات جدید ماهواره ای عمدتاً توسط تصاویر پیشرفته مادون قرمز که بسیار کارآمد هستند، نشان داده می شوند. در این رابطه، استفاده از روش های سنجش از دور، جهت پایش و بررسی اثرات بارش دریافتی بر پوشش گیاهی، به عنوان یکی از کارآمدترین روش ها شناخته شده است. به منظور آشکار سازی تاثیر بارش بر پوشش گیاهی ، جهت محاسبه میانگین ماهانه (SPI) داده های بارش 13 ایستگاه هواشناسی سینوپتیک مورد استفاده قرار گرفت. سپس با استفاده از تصاویر مادون قرمز به صورت میانگین هفتگی2021-2013 (اول آوریل تا پایان ژولای)، به بررسی وضعیت پوشش گیاهی پرداخته شد. میزان همبستگی (SPI) با شاخص هایNDVI ،TCI ،VCI وVHI به ترتیب 050/0، 069/0، 0027/0، 0025/0 می باشد. شاخص (VCI) همبستگی بیشتری با (SPI) دارد که می تواند به عنوان یک روش ترکیبی از سنجش از دور و اطلاعات ایستگاه های هواشناسی (SPI) برای بررسی شرایط پوشش گیاهی در استان کرمانشاه مناسب باشد. پوشش گیاهی همه ساله با درجات مختلفی از خشکسالی رو به رو بوده است. شدیدترین خشکسالی پوشش گیاهی در 2015 در قسمت های مرکزی، جنوبی و شمال شرقی استان رخ داده است. در 2013 خشکسالی با شدت کمتری نیز رخ داده و در 2016 ، 2018، 2019 و2020 پوشش گیاهی در شرایط مطلوب تری قرار داشته است.

رودخانه های جوی یکی از پدیده های اتمسفری مولد بارش های سنگین است می تواند منجر به خسارات جانی و مالی قابل توجهی شود. آگاهی از سازوکار سینوپتیکی شار بخارآب و تشکیل رودخانه جوی در اتمسفر کشور و نیز آشکارسازی در همکنش بین مؤلفه پیوند از دوری NAO و ایجاد و تشدید این پدیده جوی، می تواند تا حد زیادی رخدادهای بارش های سیل آسا را قابل پیش بینی تر سازد. هدف اساسی این تحقیق آشکارسازی پدیده رودخانه جوی در اتمسفر ایران و ارتباط آن با فازهای پدیده NAO است. در این راستا از داده های مؤلفه های مداری و نصف النهاری باد، رطوبت ویژه و آنومالی های پدیده NAO، از پایگاه داده های NOAA طی دوره آماری 1944-2019، اخذ شد. نتایج نشان داد که در طول دوره ی مطالعه رودخانه های اتمسفری ازنظر طول و عرض جغرافیایی جابجایی داشته و به عرضه ای پایین تر به سمت نیمه ی جنوبی ایران کشیده شده اند. بین شاخص NAO و جریانات نصف النهاری در سطوح بالاتر از 600 هکتوپاسکال همبستگی بالایی داشت همچنین سیگمای 2101/0 نشان داد که همبستگی بالایی با NAO در منطقه ی رخداد رودخانه های اتمسفری وارد به جو ایران وجود دارد، مراکز پرفشار در جهت دهی رودخانه های اتمسفری نقش مهمی دارند رودخانه های اتمسفری نمی توانند از مراکز فشار عبور کنند و معمولاً در مرز بیرونی این مراکز در نیمکره ی شمالی انحنای نصف النهاری پیدا می کنند و سبب جهت دهی جنوب غربی و شمال شرقی آن ها می شوند. منبع رطوبتی اصلی رودخانه های اتمسفری وارد به ایران اقیانوس اطلس می باشد که از سمت پهنه های آبی مانند دریای سرخ، دریای عمان، اقیانوس هند و خلیج فارس تقویت می شود.

این تحقیق با هدف آشکارسازی ارتباط بین تغیرات پوشش اراضی و تغییرات شاخص عمق اپتیکی آیروسل در محدوده زاگرس میانی انجام گرفت. در این راستا از دو دسته از محصولات سنجش از دوری سنجنده MODIS استفاده گردید. ابتدا تغییرات پوشش اراضی محدوده مورد مطالعه، با استفاده از محصول مشتق طبقه بندی کاربری اراضی سنجنده MODIS انجام گردید. در بخش دوم تحقیق به بررسی روندهای رخدادهای گردوغبار براساس داده های ایستگاهی کدهای گردوغبار 4 ایستگاه خرم آباد، شهرکرد، یاسوج و آباده اقدام گردید. علاوه بر آن نیز روند شاخص عمق اپتیکی آیروسل (AOD)، با استفاده از محصول MOD04-L2 سنجنده مادیس برای دوره آماری 2000 تا 2020 بررسی گردید. نتایج نشان داد که 6 طبقه پوشش اراضی مرتعی، جنگلی، کشاورزی، شهری، مسکونی، بایر و پهنه های آبی در زاگرس مرکزی وجود داشته است که در این میان طبقه جنگلی به طور سالانه حدود 123 کیلومتر مربع از مساحت آن کاهش پیدا کرده است. پوشش مراتع که عمده ترین پوشش محدوده مطالعاتی است نسبتا ثابت مانده است و کاربری های اراضی کشاورزی روند افزایش قابل توجهی را طی کرده است و از 7 درصد سال 2000 به در5/9 درصد در سال 2020 رسیده است. اراضی شهری و مسکونی نیز روند افزایشی را طی کرده بودند. اما از طرف دیگر بررسی روند سری زمانی 21 ساله شاخص AOD بیانگر وجود یک روند افزایشی طی 21 سال اخیر بود. از میان طبقات کاربری، دو طبقه مراتع و جنگلها که در واقع بیش از 90 درصد از مساحت محدوده مطالعاتی را به خود اختصاص داده اند، ارتباط معکوسی با شاخص AOD نشان داده اند. ولی طبقه اراضی کشاورزی ارتباط مستقیمی با شاخص AOD داشته است. بنابراین روند کاهشی طبقه جنگلی در سطح منطقه به طور معنی داری با روند افزایشی AOD در سطح منطقه همراه بوده است و از طرف دیگر روند افزایش طبقه اراضی کشاورزی همراه با افزایش AOD در سطح منطقه بوده است.

مجموعه رادیومتر تصویربرداری مادون قرمز مرئی (VIIRS) یکی از ابزارهای کلیدی روی فضاپیمای سازمان ملی امریکا در مدار قطبی (Suomi NPP) است که با موفقیت در 28 اکتبر 2011 پرتاب شد که نسل جدیدی از قابلیت های تصویربرداری با وضوح متوسط عملیاتی پس از AVHRR  در NOAA، MODIS در ماهواره های Terra و Aqua را امکان پذیر می کند. VIIRS  نظارت عملیاتی محیطی و پیش بینی عددی آب وهوا با 22 باند تصویربرداری رادیومتریک با طول موج های 41/0 تا 5/12 میکرومتر را پوشش می دهند. به منظور آشکارسازی تأثیر بارش بر پوشش گیاهی استان لرستان، میانگین ماهانه شاخص استاندارد بارش SPI با استفاده از داده های بارش 7 ایستگاه هواشناسی استان محاسبه شد. سپس با استفاده از تصاویر مادون قرمز به صورت میانگین هفتگی در دوره زمانی 2021-2013 (اول آوریل تا پایان ژولای) اخذ شده از سنجنده Suomi NPP  به بررسی وضعیت پوشش گیاهی پرداخته شد. نتایج نشان داد میزان همبستگی شاخص استاندارد بارش با شاخص NDVI، VCI،TCI و VHI به ترتیب 0037/0، 0048/0، 174/0 و 150/0 است. شاخص TCI همبستگی بیشتری با شاخص SPI داشته و به عنوان یک روش ترکیبی از سنجش ازدور و اطلاعات ایستگاه های هواشناسی برای بررسی شرایط پوشش گیاهی در استان لرستان مناسب است. پوشش گیاهی همه ساله با درجات مختلفی از خشکسالی روبه رو بوده و شدیدترین خشکسالی پوشش گیاهی در 2021 در بیشتر مناطق استان به ویژه قسمت های مرکزی، جنوبی و شمال شرقی استان رخ داده است. در سال های  2013، 2015 و 2018 خشکسالی پوشش گیاهی با شدت کمتری رخ داده و در 2016،2018، 2019 و 2020 پوشش گیاهی در شرایط مطلوب تری قرار داشته است.

سیل ناگهانی، یکی از خطرناکترین رویدادهای طبیعی است و اغلب باعث تلفات جانی و آسیب به زیر ساخت ها و محیط زیست می شود. در این پژوهش، رخداد شدیدترین طغیان های متداوم ماهانه (اکتبر- مارس) در بازه 2021-1989 بررسی شد. داده های بارش 115 ایستگاه سینوپتیک انتخاب شد. سپس مجموع بارش های 1تا 9 روزه بر اساس شدت، مرتب گردید. با استفاده از نرم افزار آماری مینی تب و شاخص آندرسن دارلینگ، بارش های شدید بر اساس صدک نود و پنجم، استخراج شد. سپس بر اساس معیار های بیشترین و کمترین تعداد روزهای بارشی، بیشترین و کمترین بارش تجمعی ریزش کرده، مرطوب ترین و خشک ترین ماه ها مشخص گردید. با در نظر گرفتن سه معیار شدت، تداوم و فراگیری بارش، قوی ترین توفان های رخداده در مرطوب ترین ماه ها انتخاب شد. داده های مورد استفاده، جهت بررسی همدیدی، شامل داده های فشار سطح متوسط دریا، ارتفاع و مولفه قائم باد تراز 500 هکتوپاسکال، میدان باد و نم ویژه ترازهای فشاری 925، 850 و 700 هکتوپاسکال و مقادیر شار افقی نم ویژه سطح فشاری 925، 850 و 700 هکتوپاسکال می باشند. احتمال رخداد رودخانه های جوی توسط شار رطوبت مستخرج از مولفه های رطوبت ویژه، باد مداری و نصف النهاری شناسایی شدند. نتایج نشان داد؛ توفان های 27تا 31 اکتبر 2015، 5تا 7 نوامبر 1994، 12تا 16 دسامبر 1991، 11 تا 15 ژانویه 2004، 3 تا 9 فوریه 1993 و 13تا 15 مارس 1996 شدیدترین توفان ها در مرطوب ترین ماه ها بوده اند. انتقال رطوبت در توفان های اکتبر، نوامبر، فوریه و مارس از جنوب غرب دریای سرخ توسط رودخانه های جوی، به نوار غربی، جنوبغرب، جنوب و جنوبشرق ایران انجام شده است.