پایش ماهواره‌ای تغییرات لایه‌ی اُزون در اتمسفر ایران

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، گروه جغرافیا، دانشگاه زنجان

2 استاد، گروه جغرافیا، دانشگاه زنجان

چکیده

با توجه به اهمیت حیاتی لایه‌ی اٌزون و سیر صعودی افزایش عوامل تخریب کننده‌ی آن طی دهه‌های اخیر، ضرورت مطالعه‌ی لایه‌ی اٌزون به منظور آگاهی از وضعیت آن در اتمسفر ایران، بیش از گذشته معلوم می‌گردد. طی سالهای اخیر تکنیکها و روشهای متعددی جهت پایش این گاز حیاتی در اتمسفر کره زمین به کار گرفته شده‌است. اما در این میان، استفاده از داده‌های ماهواره‌ای به دلیل در دسترس بودن و دارا بودن قابلیت‌هایی از قبیل قدرت تفکیک مکانی، زمانی و طیفی بالا، کاربرد گسترده‌ای پیدا نموده‌است. در این مطالعه نیز از داده‌های اٌزون جمع‌آوری شده توسط سنجنده‌ی AIRS مستقر بر روی ماهواره‌ی AQUA که امکان بررسی روند تغییرات اٌزون را در اتمسفر تمامی نقاط دنیا از جمله ایران فراهم نموده استفاده شده‌است. داده‌های مربوطه با فرمت NetCDF و با گامهای زمانی یک روزه و مکانی 1° x 1° طی دوره‌ی آماری 15 ساله (2017 – 2003) از وبگاه مربوطه  استخراج و با استفاده از نرم‌افزارهای ArcGIS و Grads پردازش، بارزسازی، تجزیه و تحلیل گردید. نتایج حاصله بیانگر افت سالانه‌ی اٌزون در اتمسفر ایران بوده‌است. در میان فصول، بیشترین و کمترین میزان اٌزون به ترتیب در فصول یهار و پاییز و به لحاظ ماهانه بیشترین و کمترین میزان اٌزون به ترتیب در ماههای مارس و اکتبر اتفاق افتاده‌است. به لحاظ مکانی نیز با حرکت از جنوب به سمت شمال، تقریباً به طور یکنواخت بر میزان اٌزون افزوده می‌گردد. به‌طوری که بیشترین مقدار میانگین اٌزون کلی ستونی (TOC) در دشت پارس‌آباد (318 دابسون) وکمترین مقدار آن در ناحیه‌ی به هم پیوسته‌ای از استانهای هرمزگان، کرمان و فارس و بخشی از جنوب‌شرق ایران (283 دابسون) مشاهده‌شد. حداکثر تراکم اٌزون (اٌزونسفر) نیز در ارتفاع 27 تا 40 کیلومتری اتمسفر آشکار گردید.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Satellite Monitoring Of Ozone Layer Changes In The Atmosphere Of Iran

نویسندگان [English]

  • Koohzad Raispour 1
  • Hossein Asakereh 2
1 Assistant Professor, Department of Geography, Faculty of Humanities, University of Zanjan, Zanjan, Iran
2 Professor of Geography Department, Faculty of Humanities, University of Zanjan, Zanjan, Iran
چکیده [English]

Considering the vital importance of the ozone layer and the rising course of increasing its destructive factors in recent decades, the necessity of studying the ozone layer in order to know its state in the atmosphere of Iran has become more recent. In recent years, several techniques and techniques have been used to monitor this vital gas in the atmosphere of the planet. Meanwhile, the use of satellite data has become widespread because of the availability and availability of features such as spatial, temporal and spatial resolution. The study also uses ozone data collected by the AIRS based on the AQUA satellite, which provides an opportunity to study the process of Ozone changes in the atmosphere of all parts of the world, including Iran. The relevant data were extracted from the https://disc.gsfc.nasa.gov/datasets/AIRS3STM_006 website with the NetCDF format, with one-day and one-day temporal resolution and a 1° x 1° spatial resolution during the 15-year statistical period (2003 - 217) ArcGIS and Grads software was analyzed, visualized, analyzed. The results indicate that annual ozone has dropped in the atmosphere of Iran. Among the seasons, the highest and lowest ozone levels occurred in the spring and autumn seasons, and the highest and lowest monthly ozone levels were observed in March and October, respectively. In terms of location, moving from the south to the north, it is approximately uniformly increased by the amount of ozone, so that the maximum total ozone (TOC) in Pars Abad plain (318 Dobson) and its lowest value in an interconnected area Provinces of Hormozgan, Kerman and Fars, and part of Southeastern Iran (283 Dobson). The maximum ozone concentration (ozonosphere) is also evident at an altitude of 27-40 km.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Satellite monitoring
  • the Ozone layer
  • AIRS
  • Atmosphere
  • Iran

آرنس دونالد (1391)، هواشناسی نوین ـ مقدمه‌ای بر هوا، اقلیم و محیط، ترجمه‌ی محمدرضا بابایی، نشر آییژ، جلد یکم، تهران، 736 ص.

آروین، عباسعلی (1391)، ارتباط الگوهای گردشی جو با تغییرات اٌزون کلی در اصفهان، فصلنامه جغرافیا و توسعه، دوره 10، شماره پیاپی 29، صص 14 -1.

آروین، عباسعلی (1392)، ارتباط الگوهای پیوند از دور با میزان اٌزون کلی در اصفهان، فصلنامه پژوهشهای جغرافیای طبیعی، سال 45، شماره 1، صص 52 -39.

آروین، عباسعلی (1393)، ارتباط پدیده النینو – نوسان جنوبی با تغییرات اٌزون کلی در ایران، فصلنامه جغرافیا و توسعه، شماره 37، صص 180 -165.

آروین، عباسعلی (1394)، ارتباط بین دمای سطح آب در اقیانوس آرام و تغییرات مجموع اٌزون در گستره ایران، فصلنامه جغرافیا و برنامه ریزی، سال 19، شماره 52، صص 42 -25.

عزتیان، ویکتوریا و اسعدی اسکویی ابراهیم (1390)، بررسی نوسانات اٌزون سطحی در شهر اصفهان، مجله علمی و فنی نیوار، دوره 35، صص 74-67.

عزتیان، ویکتوریا و اسعدی اسکویی ابراهیم (1391)، کاربرد روش‌‌های آماری در تحلیل نوسان‌های اٌزون وِردسپهری، مجله ژئوفیزیک، دوره 6، شماره 1، صص 60-42.

کریمی صادق؛ نگارش حسین؛ طاوسی تقی و علیجانی بهلول (1392)، تحلیل سیستماتیک چرخه‌ی اٌزون تروپوسفری در سیستم سیبرنتیک آب و هوا (مورد: کلانشهر تهران)، فصلنامه‌ی علمی ـ پژوهشی انجمن جغرافیای ایران، سال یازدهم، شماره‌ی 37، صص215 -189.

لازاریدیس میهالیس (1392)، اصول اولیه هواشناسی و آلودگی هوا، ترجمه‌ی علی اکبر سبزی پرور و جلیل هلالی، انتشارات دانشگاه بوعلی سینا، پاییز 1392.

مباشری محمد‌رضا (1384)، امکان‌سنجی پایش (مانیتورینگ) تغییرات لایه‌ی اٌزون در جو ایران با استفاده از اندازه‌گیریهای مکانی و تصاویر MODIS، گزارش طرح پژوهشی، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی.

مباشری محمد‌رضا.(1386)، مطالعه تغییرات لایه‌ی اٌزون در جو ایران با استفاده از داده‌های سنجندهTOMS، مجله‌ی محیط شناسی، شمارة44، زمستان 86، صص 54-43.

Aggarwal, A., Kumari, R., Mehla, N., Deepali, Singh., R.P., Bhatnagar, S., Sharma, K., Sharma, K., Vashishtha, A., Rathi, B., (2013), Depletion of the ozone layer and its consequences: A review. Am. J. Plant. Sci. 4: 1990–1997.

Antón, M., Cancillo, A., Serrano, J.M., Vaquero, J.A., (2007), García, Ozone mini-hole over South-Western Spain during January 2004: Influence over ultraviolet radiation, Geophys. Res. Lett. 10: 320 -331.

Anton, M., Serrano, A., Cancillo, M.L., Garcia, J.A., (2008), Total ozone and solar erythemal irradiance in Southwestern Spain: day-to-day variability and extreme episodes. Geophysical Research Letters. 21: 35-50.

Anton, M., Serrano, A., Cancillo, M.L., Garcia, J.A., (2009), An empirical model to estimate ultraviolet erythemal transmissivity. Annales Geophysical .27:120-136.

Atkinson-Palombo, C.M., Miller, J.A., Balling, Jr., (2006), Quantifying the Ozone ‘‘Weekend Effect’’ at Various Locations in Phoenix, Arizona. Atmos. Environ. 40: 7644–7658.

 Balis, D., Brinksma, E., Kroon, M., Amiridis, V., Zerefos, C., (2006), Validation of OMI total ozone using ground-based Brewer observations. Atmospheric Science Conference, European Space Agency, ESA SP-628, ESRIN, Frascati, Italy.

Basset, H.A., Korany, M.H., (2007), the global and UVB radiation over Egypt. Atmosphere. 20:41-52.

Bordi, I., Berrilli, F., Pietropaolo, E., (2015), Long-term response of stratospheric ozone and temperature to solar variability. Ann. Geophys. 33: 267–277.

Cadle, R.D., Allen, E.R., (1970), Atmospheric Chemistry, Science. 167: 243-249.

Cazorla, M., Brune W. H., (2010), Measurement of Ozone Production Sensor. Atmos. Meas. Tech. 3: 345-555.

 Chair, J.B., (2005), Understanding the factors that affect surface ultraviolet radiation. Optical Engineering. 44:260 – 272.

Chapman, S., (1930), A theory of upper atmosphere ozone, Mem. Roy.Meteorol. 3:103-110.

Considine, D. B., (2004), Simulating ozone in the near-tropopause region with a new combined model of the stratosphere and troposphere, paper presented at Quadrennial Ozone Symposium, Int. Ozone Comm., Kos, Greece, June.25: 19 -27.

Crutzen, P.J., (1990), the influence of nitrogen oxides on the atmospheric ozone content. Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society. 96:320-325. 

De Laat, A. T. J., Aben, I., Roelofs, G. J., (2005), A model perspective on total tropospheric O3 column variability and implications for satellite observations, J. Geophys. Res.110: 1220 -1232.

Doherty, R.M., Wild, O., Shindell, D.T., Zeng, G., MacKenzie, I.A., Collins, W.J., Fiore, A.M., Stevenson, D.S., Dentener, F.J., Schultz, M.G., (2013), Impacts of climate change on surface ozone and intercontinental ozone pollution: A multi-model study. J. Geophys. Res. Atmos. 118: 3744–3763.

Edwards, D. P., (2003), Tropospheric ozone over the tropical Atlantic: A satellite perspective, J. Geophys. Res. 108: 4237-4245.

Feister, U., Cabrol, N., Häder, D. P., (2015), UV irradiance enhancements by scattering of solar radiation from clouds. Atmosphere. 5: 1211–1228.

Fioletov, V.E., Cherr, J.B., Wardle, D.I., Krotkov, N., Herman, J.R., (2002), Comparison of Brewer ultraviolet irradiance measurements with total ozone mapping spectrometer satellite retrievals. Optical Engineering. 41: 305-317.

Flores, J. C., Montecinos, S., (2000), Chapman's model for ozone concentration: earth`s slowing rotation effect in the atmospheric past, SAO/NASA Astrophysics Data System (ADS).70: 250-262.

Galliani, A., Siani, A.M., Casale, G.R., (2002), An investigation on a low ozone episode at the end of November 2000 and its effect on ultraviolet radiation.Optical Engineering. 41:308-320.

Ialongo, I., Casale, G. R., Siani, A.M., (2008), Comparison of total ozone and erythemal UV data from OMI with ground-based measurements at Rome station. Atmospheric Chemistry and Physics. 8: 328-336.

Jacobson, M.Z., (2002), Atmospheric Pollution: History, science, and regulation Cambridge University Press.

Johnston, H. S., (1971), Reduction of stratospheric ozone by nitrogen oxide catalysts from supersonic transport exhaust, Science. 173:517-522.

Kassem, K.O., (2009), Variability of Surface and Total Column Ozone in Qena and Cairo (Egypt). PhD Thesis, South Valley University, Egypt. Pp:76 -90.

 Kazadzis, S., Bais, A., Arola, A., Krotkov, N., Kouremeti, N., Meleti, C., (2009), Ozone monitoring instrument spectral UV irradiance products: comparison with ground-based measurements at an urban environment. Atmospheric Chemistry and Physics. 9: 58-70.

Kondo, A., Inoue, Y., (2006), Ground Level Ozone Concentrations and Its Association with NOx and Meteorological Parameters in Kathmandu Valley, Nepal. Atmos. Environ. 40: 8081–8087.

 Kudish, A.I., Lyubansky, V., Evseev, E.G., Ianetz, A., (2005), Intercomparison of the solar UVB, UVA and global radiation clearness and UV indices for Beer Sheva and Neve Zohar (Dead Sea). 30: 162-175.

Lelieveld, J., Roelofs, G. J., Ganzeveld, L., Feichter, J., Rodhe, H., (1997), Terrestrial sources and distribution of atmospheric sulphur, Phil. Trans. Roy. Soc. Lond. 352: 149-158.

Masserot, D., Lenoble, J., Brogniez, C., Houet, M., Krotkov, N., McPeters, R., (2002), Retrieval of ozone column from global irradiance measurements and comparison with TOMS data, A year of data in the Alps. Geophysical Research Letters 29, art. 1309:520 -528.

McKenzie. R. L., Aucamp, P.J., Bais, A. F.,  Madronic, S., (2011), effects of ozone depletion and its interactions with climate change Cover, journal of Photochemical & Photobiological Sciences. 20:36-49.

Molina, Mario J., Rowland, F. S., (1974), stratospheric sink for chlorofluoromethanes: chlorine atom-catalyzed destruction of ozone. Nature. 249:810-812.

Murillo, W., Canada, J., Pedros, G., (2003), Correlation between global ultraviolet (290-385 nm) and global irradiation in Valencia and Cordoba (Spain). Renewable Energy. 28:485-502.

Revell, L.E., Tummon, F., Stenke, A., Sukhodoloy, T., Coulon, A., Rozanov, E., Garny, H., Grewe, V., Peter, T., (2015), Drivers of the tropospheric ozone budget throughout the 21st century under the medium-high climate scenario RCP 6.0. Atmos. Chem. Phys. 15: 5887–5902.

Seinfeld, J.H., Pandis, S.N., (2006), Atmospheric Chemistry and Physics from Air Pollution to Climate Change. 2nd Edition, John Wiley & Sons, New York: John Wiley &Sons.17:70-84.

Susan, S.J., James .B., Burkholder., (1994), Ozone depletion and global warming potentials of CF3I: JGR: Atmospheres Research Journal. 42:35-50.

Thompson, D.WJ., Solomon.S., Kushner, PJ., (2011), Signatures of the Antarctic ozone hole in Southern Hemisphere surface climate change‏, Nature Geosciences. 4: 741–749.

Zhang, H., Wu, S., Huang, I., Wang, I., (2014), Effects of stratospheric ozone recovery on photochemistry and ozone air quality in the troposphere. Atmos. Chem. Phys. 14: 4079–4086.

Ziemke, J. R., Chandra, S., Bhartia, P. K., (2005), A 25-year data record of atmospheric ozone in the Pacific from Total Ozone Mapping Spectrometer (TOMS) cloud slicing: Implications for ozone trends in the stratosphere and troposphere, Journal Geophysics Research. 10:1029-1038.