پهنه‌بندی شدت غبارناکی در استان گلستان با استفاده از شاخص DSI

مقالات آماده انتشار

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری مدیریت و کنترل بیابان، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

2 دانشیار گروه مدیریت مناطق بیابانی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

3 استاد گروه مهندسی آب، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

چکیده

استان گلستان در سال‌های اخیر با پدیده روزهای گرد و غباری به صورت فزایندهای مواجه بوده است. لذا پژوهش حاضر با هدف تحلیل الگوی مکانی و پهنه‌بندی شدت غبارناکی در استان گلستان بر پایه شاخص طوفان گردوغبار (DSI) انجام گردید. بدین منظور، داده‌های سه‌ساعته ایستگاه‌های سینوپتیک استان شامل کدهای هواشناسی و دید افقی گردآوری و تحلیل شد. رخدادهای گردوغبار بر اساس کدهای استاندارد سازمان جهانی هواشناسی استخراج و در سه طبقه رخدادهای ضعیف، طوفان‌های متوسط و طوفان‌های شدید دسته‌بندی شدند. سپس شاخص DSI در مقیاس‌های ماهانه، فصلی و سالانه محاسبه و روند زمانی آن با آزمون من-کندال، شیب سن و آزمون پتیت ارزیابی گردید. نتایج نشان داد که الگوی غبارناکی استان کاملاً ناهمگن و چندکانونی است. ایستگاه هواشناسی فرودگاهی گرگان با میانگین سالانه 47/4 به‌عنوان کانون پایدار و اصلی گردوغبار شناسایی شد و ایستگاه‌های سینوپتیک گنبدکاووس، مراوه‌تپه و ایستگاه هواشناسی فرودگاهی کلاله در رده کانون‌های فعال ثانویه قرار گرفتند. در مقابل، ایستگاه‌های سینوپتیک بندرگز، بندرترکمن و علی‌آباد کمترین مقادیر DSI را ثبت کردند. از نظر فصلی، شرق استان بیشینه غبارناکی را عمدتاً در فصل بهار و مرکز استان در فصول پاییز و زمستان تجربه می‌کند. تحلیل روند نیز نشان‌دهنده روند افزایشی معنادار غبارناکی در ایستگاه‌های سینوپتیک فرودگاهی گرگان و کلاله، روند کاهشی معنادار در ایستگاه‌های سینوپتیک گنبدکاووس، مراوه‌تپه و بندرگز، و نبود روند معنادار در سایر ایستگاه‌ها بود. به‌طور کلی می توان نتیجه گرفت که غبارناکی استان گلستان حاصل برهم‌کنش منابع محلی، شرایط سطح زمین و انتقال فرامرزی گردوغبار است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Spatiotemporal Zoning of Dust Storm Intensity in Golestan Province Using the Dust Storm Index (DSI)

نویسندگان [English]

  • Esmaeil Valizadeh 1
  • Ali Mohammadian Behbahani 2
  • Chooghi Bairam Komaki 2
  • Khalil Ghorbani 3
1 PhD student, Department of Desert Region Management, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran
2 Associate Professor, Department of Arid Zone Management, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran
3 Professor, Department of Water Engineering, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran
چکیده [English]

Golestan Province has experienced an increasing occurrence of dusty days in recent years. This study aimed to analyze the spatial distribution and intensity zoning of dust events in the province using the Dust Storm Index (DSI). Three-hourly observations from synoptic meteorological stations, including present-weather codes and horizontal visibility, were collected and analyzed. Dust events were identified based on World Meteorological Organization (WMO) present-weather codes and classified into three intensity categories: weak dust events, moderate dust storms, and severe dust storms. The DSI was calculated on monthly, seasonal, and annual temporal scales. Temporal trends were then assessed using the Mann–Kendall test and Sen’s slope estimator, whereas abrupt changes in the time series were examined using the Pettitt change-point test. The results revealed pronounced spatial heterogeneity and a multi-centered pattern of dust activity across Golestan Province. The Gorgan Airport Station, with an annual mean DSI of 4.47, was identified as the most persistent and prominent dust hotspot. The Gonbad-e Kavus, Maraveh Tappeh, and Kalaleh Airport stations were classified as secondary active hotspots. In contrast, the Bandar-e Gaz, Bandar-e Torkaman, and Aliabad stations recorded the lowest DSI values. On a seasonal scale, dust activity peaked mainly in spring in the eastern part of the province, whereas the central areas experienced higher activity during autumn and winter. Trend analysis indicated significant increasing trends at Gorgan Airport and Kalaleh stations; significant decreasing trends at Gonbad-e Kavus, Maraveh Tappeh, and Bandar-e Gaz stations; and no significant trends at the remaining stations. Overall, dust activity in Golestan Province appears to result from the combined influence of local dust sources, land surface conditions, and transboundary dust transport.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Dust storm
  • DSI index
  • Mann-Kendall
  • Sen’s slope
  • zoning
  • Golestan Province

مراجع

بابویی، هانیه؛ محمدیان بهبهانی، علی؛ حسینعلی‌زاده، محسن؛ سعدالدین، امیر؛ بوعلی، حسین. (1405). کاربرد رویکرد شبکه بیزی برای مدل‌سازی شدت فرسایش بادی در استان گلستان. نشریه جغرافیا و توسعه. شماره 82، ص 233-254.
بامری‌نژاد، فریده؛ محمدیان بهبهانی، علی؛ کمکی، چوقی بایرام؛ پاپی، رضا؛ درویشی بلورانی، علی. (1404). ارزیابی الگوریتم‌های یادگیری ماشین در تهیه نقشه حساسیت کانون‌های گردوغبار با تلفیق سنجش‌ازدور و پارامترهای محیطی (مطالعه موردی: حوضه قره‌بغازگل). نشریه برنامه‌ریزی فضایی و ژئوماتیک. دوره 29، شماره 2، ص 85-107.
خان‌سالاری، سکینه؛ مجیدی داشلی‌برون، عثمان؛ نیکزادفر، مریم؛ ملاعرازی، عبدالجبار. (1402). تغییرات زمانی و مکانی گردوخاک در استان گلستان با استفاده از عمق نوری هواویزها (AOD) و تأثیرپذیری این استان از بیابان‌های ترکمنستان. فیزیک زمین و فضا، 49(2)، 540–517.
رحیمی، محمد؛ جنت‌رستمی، مجتبی؛ کابلی، سید حسن. (1400). تحلیل روند تغییرات شاخص گردوغبار (DSI) و ارزیابی ارتباط آن با خشک‌سالی در دامنه جنوبی البرز. مطالعات جغرافیایی مناطق خشک. دوره یازدهم، شماره چهل‌وسوم، بهار 1400، صص 19-40.
عرب عامری، فائزه؛ محمدیان بهبهانی، علی؛ اونق، مجید؛ آرامی، سید حسین. (1402). تحلیل آماری تغییرات زمانی-مکانی رخدادهای گردوغبار در استان گلستان. مجله علمی پژوهشی مهندسی اکوسیستم بیابان، دوره 12، شماره 3، پاییز 1402، ص 59-72.
علی‌پور، ناهید؛ مصباح‌زاده، طیبه؛ احمدی، حسن؛ ملکیان، آرش؛ جعفری، محمد. (1397). تحلیل سینوتیکی وقایع گرد و غبار و ارتباط آن با خشکسالی در استان‌های البرز و قزوین. فصلنامه علمی پژوهشی جغرافیا. دوره 8، شماره 2، صص 52 تا 68.
نعیمی، مریم؛ میر اکبری، مریم؛ خسروشاهی، محمد؛ زندی‌فر، سمیرا؛ قاسمی‌آریان، یاسر. (1400). تحلیل اثرات تغییر اقلیم بر فراوانی رخدادهای گردوغبار، مطالعه موردی: استان خراسان رضوی. مجله علمی پژوهشی مهندسی اکوسیستم بیابان، سال دهم، شماره سی‌و‌سوم، زمستان 1400، صص 65-78.
ولی، عباسعلی؛ روستایی، فاطمه. (1396). بررسی روند فرسایش بادی در ایران مرکزی با استفاده از شاخص طوفان گرد و غبار در پنجاه سال اخیر. علوم آب و خاک. 21(4). صص 189-200.
یوسفی‌مبرهن، ابراهیم؛ خالقی، علی. (1403). بررسی روند تغییرات شاخص گردوغبار (DSI) و ارتباط آن با وضعیت خشکسالی هواشناسی در اقلیم خشک کشور (مطالعه موردی: استان سمنان). فصلنامه علوم محیطی. 22(2). صص 289-304.
Ebrahimi Khusfi, Z., Khosroshahi, M., Roustaei, F. and Mirakbari, M. (2020). Spatial and seasonal variations of sand-dust events and their relation to atmospheric conditions and vegetation cover in semi-arid regions of central Iran. Geoderma, 365, 114225.
https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2020.114225
Goudie, A. (2018). Dust storms and ephemeral lakes. Desert, 23(1), 153-164.
https://doi/10.22059/JDESERT.2018.66370
Hamed, K. H. (2008). Trend detection in hydrologic data: The Mann-Kendall trend test under the scaling hypothesis. Journal of Hydrology, 349(3-4), 350-363.
https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2007.11.009
Kendall, M. G. (1975). Rank Correlation Methods. Fifth Edition. Charles Griffin and Company Ltd. Publishers, London, UK. 202 pp.
https://www.scirp.org/reference/referencespapers?referenceid=1997061
McTainsh, G. and Tews, E. (2007). Soil Erosion by Wind: Dust Storm Index (DSI). National Monitoring and Evaluation Framework, prepared for the National Land and Water Resources Audit (NLWRA), Canberra. 20.
McTainsh, G. H. (1998). Dust storm index. Sustainable Agriculture: Assessing Australia’s Recent Performance, A Report of the National Collaborative Project on Indicators for Sustainable Agriculture, SCARM Technical Report, 70, 65-72.
Middleton, N. J. (2017). Desert dust hazards: a global review. Aeolian Research, 24, 53-63.
https://doi.org/10.1016/j.aeolia.2016.12.001
O’Loingsigh, T., McTainsh, G. H., Parsons, K., Strong, C. L., Shinkfield, P. and Tapper, N. J. (2015). Using meteorological observer data to compare wind erosion during two great droughts in eastern Australia: the World War II Drought (1937–1946) and the Millennium Drought (2001–2010). Earth Surface Processes and Landforms, 40(1), 123–130.
https://doi.org/10.1002/esp.3668
O’Loingsigh, T., McTainsh, G. H., Tews, E. K., Strong, C. L., Leys, J. F., Shinkfield, P. and Tapper, N. J. (2014). The Dust Storm Index (DSI): a method for monitoring broadscale wind erosion using meteorological records. Aeolian Research, 12, 29–40.
Sen, P. K. (1968). Estimates of the regression coefficient based on Kendall’s Tau. Journal of the American Statistical Association, 63(324), 1379-1389.
https://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/01621459.1968.10480934
Tabari, H., Marofi, S., Aeini, A., Hosseinzadeh, P., Talaee, Kurosh & Mohammadi. K. (2011). Trend analysis of reference evapotranspiration in the western half of Iran. Agricultural and Forest Meteorology. 151 (2), 128-136.
https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2010.09.009
Wang, F., Shao, W., Yu, H., Kan, G., He, X., Zhang, D., Ren, M., & Wang, G. (2020). Re-evaluation of the Power of the Mann-Kendall Test for Detecting Monotonic Trends in Hydrometeorological Time Series. Front. Earth Sci. 8(14), 1-12. https://doi.org/10.3389/feart.2020.00014
World Meteorological Organization (WMO). (2019). Manual On Codes: International Codes Volume 1.1 Annex II To The WMO Technical Regulations Part A-Alphanumeric Codes WMO No. 306 (2019 Edition). https://community.wmo.int/site/.
مخاطرات محیط طبیعی

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از تاریخ 01 مهر 1405

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 02 مرداد 1405
  • تاریخ بازنگری: 20 شهریور 1405
  • تاریخ پذیرش: 01 مهر 1405
  • تاریخ اولین انتشار: 01 مهر 1405
  • تاریخ انتشار: 01 مهر 1405

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار