ارزیابی تغییرات زمانی-مکانی ژرفای نوری هواویزی در حوضه بلوچستان جنوبی

محمدی, پروین; منتظری, مجید; مسعودیان, سید ابوالفضل

doi:10.22111/jneh.2024.47074.1995

ارزیابی تغییرات زمانی-مکانی ژرفای نوری هواویزی در حوضه بلوچستان جنوبی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

¹ دانشجوی دکتری آب و هواشناسی، دانشگاه اصفهان

² دانشیار آب و هواشناسی، دانشگاه اصفهان

³ استاد آب و هواشناسی، دانشگاه اصفهان

10.22111/jneh.2024.47074.1995

چکیده

ژرفای نوری هواویزی کمیتی بی بعد است که میزان گذر پرتو نور در جو را نشان می‌‌دهد و بیان گر میزان جذب و پراکنش ناشی از هواویزها در مسیر عبور نور است. شناخت آن برای درک تأثیرات آن بر کیفیت هوا و ارائه راهکارهای مقابله با آن ضروری است. حوضه بلوچستان جنوبی به دلیل موقعیت جغرافیایی خود، تحت تأثیر گرد و غبار و غلظت بالای هواویزی قرار دارد. از این رو در این پژوهش تغییرات زمانی-مکانی ژرفای نوری هواویزی، در این حوضه مورد واکاوی قرار گرفته است. برای دستیابی به این هدف از داده-های فرآورده‌‌ ژرفای نوری هواویزی MOD 04 L2))، الگوریتمDeep Blue سنجنده مودیس ماهواره تررا با دقت مکانی 10×10 کیلومتر طی دوره آماری 2002-2019 بهره گرفته شد. سپس با استفاده از تحلیل مؤلفه‌‌های اصلی الگوهای زمانی و مکانی آن تفکیک شد. به کمک تحلیل خوشه‌‌ای الگوهای زمانی دسته‌‌بندی و الگوهای مکانی پهنه‌‌بندی گردید. نتایج واکاوی با روش تحلیل مؤلفه‌‌های اصلی بر روی آرایه میانگین بلند مدت داده‌‌ها (365×55458) نشان داد، سه مؤلفه‌‌ی اصلی در مجموع حدود90 درصد از پراش داده‌‌ها را تبیین می‌‌کنند که سهم مؤلفه اول 84 درصد است. این مؤلفه الگوی کلی پراکندگی مکانی ژرفای نوری هواویزی حوضه را تبیین می کند و بسیار به الگوی مکانی میانگین بلندمدت، شبیه است. الگوی تغییرات زمانی نشان می‌‌دهد که این مؤلفه در تمام سال موجودیت دارد اما در دوره سرد کاهش و در دوره گرم سال افزایش می‌‌یابد. بر اساس تغییرات زمانی ژرفای نوری هواویزی، حوضه به چهار دوره زمانی زمستانه، بهاره-پاییزه، گذار و تابستانه، قابل تفکیک است. میانگین ژرفای نوری هواویزی در الگوی تابستانه به 69/0 می‌‌رسد. این به مفهوم آنست که حوضه در دوره تابستان از هوای نسبتاً غبارآلودی برخوردار است. به لحاظ پراکندگی مکانی نیز حوضه به سه پهنه با بار غباری کم (کوهستانی)، بار غباری متوسط( پایکوهی) و بار غباری زیاد(پست جلگه‌‌ای) قابل پهنه بندی است. میانگین ژرفای نوری هواویزی در حوضه حدود 38/0 است که در پهنه جلگه‌‌ای به 62/0 می‌‌رسد. رژیم ژرفای نوری هواویزی در هر سه پهنه یکسان است اما پهنه جلگه‌‌ای به لحاظ مقدار، با دو پهنه دیگر اختلاف چشمگیر دارد. بالا بودن مقدار ژرفای نوری هواویزی در این حوضه علاوه بر مؤلفه‌‌های محلی، به عوامل منطقه‌‌ای که در دوره گرم سال فعال می شود(موسمی هند)، مرتبط است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

اقلیم شناسی

عنوان مقاله [English]

Evaluation of temporal-spatial changes of aerosol optical depth in the South Baluchestan basin

نویسندگان [English]

Parvin Mohammadi ¹
Majid Montazeri ²
Seyed Abolfazl Masoodian ³

¹ PhD Student of Climatology, Department of Physical Geography, University of Isfahan, Isfahan, Iran

² Associate Professor of Climatology, Department of Physical Geography, University of Isfahan, Isfahan, Iran

³ Professor of Climatology, Department of Physical Geography, University of Isfahan, Isfahan, Iran

چکیده [English]

Aerosol optical depth (AOD) is a dimensionless quantity that shows the amount of light passing through the atmosphere and expresses the amount of absorption and scattering caused by aerosols in the path of light passage. Knowing AOD is necessary to understand its effects on air quality and provide a strategy of confrontation with it. South Baluchistan basin is affected by dust and high concentrations of aerosol due to its geographical location. Therefore, in this study, the tempo-spatial changes of AOD in this basin have been analyzed. In this research, the data of the AOD product (MOD 04 L2) and, the Deep Blue algorithm of MODIS sensor of Terra satellite during the period of 2002-2019 were used. Principal component analysis (PCA) and cluster analysis were used for data processing. The results showed that the first component alone explains 84% of the variance of the data. The pattern of temporal changes shows that this component exists throughout the year, but it decreases in the cold period and increases in the warm period of the year. Based on the temporal changes of the AOD, the basin can be divided into four temporal periods: winter, spring-autumn, transitional, and summer. The mean AOD reaches 0.69 in the summer pattern. This means that the basin has relatively dusty weather during the summer. Based on spatial distribution, the basin can be divided into three areas: mountainous, piedmont, and plains. The average AOD in the basin is 0.38, which reaches 0.62 in the plain zone. The AOD regime is the same in all three zones, but the plain zone is significantly different from the other two zones in terms of quantity. The high deal of AOD in this basin is related to regional factors that are active in the warm period of the year (Indian monsoon) in addition to local factors.

کلیدواژه‌ها [English]

Aerosol optical depth
Modis Terra sensor
principal component analysis
cluster analysis
South Baluchestan basin

مراجع

احمدی، محمود؛ داداشی رودباری، عباسعلی. (1397). پایش فصلی روند ژرفای نوری هواویزها (AOD550nm) در ایران مبتنی بر الگوریتم Blue Deep سنجنده MODIS. دومین کنفرانس ملی آب و هواشناسی ایران، 19 اردیبهشت 1397، دانشگاه فردوسی مشهد، 1403-1397.

احمدی، محمود؛ شکیبا، علیرضا؛ داداشی رودباری، عباسعلی. (1398). بررسی نقش شاخص های پوشش گیاهی و مؤلفه های جغرافیایی مکان بر ژرفای نوری هواویزهای فصلی ایران. فیزیک زمین و فضا، 45، (1)، 211-233.

انصافی مقدم، طاهره. (1399). بررسی شاخص ژرفای اُپتیکی آئروسل (AOD) در رویدادهای گرد و غبار در جنوب غربی ایران. نشریه طبیعت ایران، 6، (25)، 67-55.

خوش سیما، مسعود؛ علی اکبری بیدختی، عباسعلی؛ احمدی گیوی، فرهنگ. (1392). تعیین ژرفای نوری هواویزها با استفاده از داده های دید افقی و سنجش از دور. مجله فیزیک زمین و فضا، 39(1)، 163-174.

دفتر مطالعات پایه منابع آب ایران، (1391). تقسیم بندی و کدگذاری حوضه های آبریز و محدوده های مطالعاتی در سطح کشور، نشریه شماره 310، معاونت هماهنگی حوزه های آبریز، شرکت مدیریت منابع آب ایران، وزارت نیرو.

راهی زهی، حسین؛ خسروی، محمود؛ حمیدیان پور، محسن. (1400). تغییرات زمانی- فضایی غلظت هواویزیه در استان سیستان و بلوچستان (2018-2000). نشریه تحلیل فضایی مخاطرات محیطی، 8، (1)، 92-79.

شایان، سیاوش؛ اکبریان، محمد؛ یمانی، مجتبی؛ شریفی کیا، محمد؛ مقصودی، مهران. (1393). تحلیل ویژگی های مورفوژنتیک توده های ماسه ای جلگه ساحلی مکران. فصلنامه پژوهش های فرسایش محیطی، 4، (13)، 78-62.

عزیزی، قاسم؛ خوش اخلاق، فرامرز؛ شمسی پور، علی اکبر؛ نگاه، سمانه؛ فریدمجتهدی، نیما. (1399). کم فشارهای گرمایی فلات ایران. مطالعات جغرافیایی مناطق خشک، 11، (41)، 93-113.

علیجانی، بهلول. (1381). اﻗﻠﻴﻢ ﺷﻨﺎﺳﻲ ﺳﻴﻨﻮﭘﺘﻴﻚ. اﻧﺘﺸﺎرات ﺳﻤﺖ.

علیجانی، بهلول. (1383). آب و هوای ایران. انتشارات دانشگاه پیام نور.

غیور، حسنعلی؛ منتظری، مجید. (1383). پهنه بندی رژیم های دمایی ایران با مؤلفه های مبنا و تحلیل خوشه ای. مجله جغرافیا و توسعه، 2، (4)، 34-21.

فرج زاده، منوچهر؛ کریمی، نعمت اله. ( 1392). مبانی هواشناسی ماهواره ای. انتشارات سمت. تهران.

محمودی، فرج اله. (1381). پراکندگی جغرافیائی ریگ زارهای مهم ایران. مؤسسه تحقیقات جنگلها و مراتع.

محمودی، فرج اله. (1389). ژئومورفولوژی دینامیک. دانشگاه پیام نور.

مسعودیان، سید ابولفضل. (1390). آب و هوای ایران. انتشارات شریعة توس، مشهد.

نوحه گر، احمد؛ یمانی، مجتبی. (1385). ژئومورفولوژی ساحل شرقی تنگه هرمز با تأکید بر فرسایش بادی. انتشارات دانشگاه هرمزگان.

Alhaj Mohamad, F. (2015). Retrieval of aerosol optical depth from MODIS data at 500 m resolution compared with ground measurement in the state of Indiana (Doctoral dissertation. (

Asmarech, E & Raju, U. J. P. (2021). Daily and Seasonal Variation of Aerosol Optical Depth and Angstrom Exponent over Ethiopia using MODIS Data, Pollution 2022, 8(1): 315-329. DOI: 10.22059/POLL.2021.316010.971.

Filonchyk, M., Yan, H., Zhang, Z., Yang, S., Li, W and Li, Y. (2019).Combined use of satellite and surface observations to study aerosol optical depth in different regions of China, Scientific Reports, 9(1), 6174.

Alam, Kh., Khan, R., Ali, Sh., Ajmal, M., Khan, G., Muhammad, W & Ali, A. M. (2015). Variability of aerosol optical depth over Swat in Northern Pakistan based on satellite data, Arab J Geosci, 8:547–555. DOI 10.1007/s12517-013-1237-2.

Klingmüller, K., Pozzer1, A., Metzger, S., Stenchikov, G .L. & Lelieveld, J. (2016). Aerosol optical depth trend over the Middle East, Atmos. Chem. Phys., 16, 5063–5073. DOI: 10.5194/acp-16-5063-2016.

Wang, J. & Christopher, S. A. (2003). Intercomparison between satellites derived aerosol optical thickness and PM2.5 mass: implications for r air quality studies, Geophys. Res. Lett., 30, 2095-2116.

Seinfeld, H. and Pandis, N. (1998). Atmospheric chemistry and physics, from air pollution to climate change, New York, John Wiley & Sons, 1191pp.

Timm, N. H. (2002). Applied multivariate analysis. http://link.Springer.com/content/pdf/10.1007/b98963. Pdf.

Rizza, U., Mancinelli, E., Morichetti, M., Passerini, G., & Virgili, S. (2019). Aerosol Optical Depth of the Main Aerosol Species over Italian Cities Based on the NASA/MERRA-2 Model Reanalysis, Atmosphere, 10, 709; DOI:10.3390/atmos10110709.

Tian, X., Liu, S., Sun, L., & Liu, Q. (2018). Retrieval of aerosol optical depth in the arid or semiarid region of northern Xinjiang, China. Remote Sensing, 10(2), 197.