پایش و پهنه‌بندی تغییرات بلندمدت شاخص طوفان گردوغبار نیمه شرقی ایران

رهنما, مهدی; نوری, فائزه; صحت کاشانی, ساویز; خدام, نوشین

doi:10.22111/jneh.2025.48604.2040

پایش و پهنه‌بندی تغییرات بلندمدت شاخص طوفان گردوغبار نیمه شرقی ایران

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

¹ دانشیار، مرکز بین المللی مطالعات گردوخاک، پژوهشگاه هواشناسی و علوم جو، تهران، ایران

² دانشجوی دکتری هواشناسی، پژوهشگر، مرکز بین المللی مطالعات گردوخاک، پژوهشگاه هواشناسی و علوم جو، تهران، ایران

³ دانش آموخته دکتری هواشناسی، پژوهشگر، مرکز بین المللی مطالعات گردوخاک، پژوهشگاه هواشناسی و علوم جو، تهران، ایران

10.22111/jneh.2025.48604.2040

چکیده

تغییرات اقلیمی یکی از عوامل مهمی است که سبب افزایش خطر فرسایش بادی و طوفان‌های گردوغبار می‌شود؛ به‌ویژه وقوع رخدادهای شدید و حرکت به سمت اقلیم خشک تر، این امر را تشدید می‌نماید. در این پژوهش به‌منظور مطالعه فراوانی و شدت پدیده گردوغبار در نیمه شرقی ایران از شاخص طوفان گردوغبار (DSI) بین سال‌های 2002 تا 2023 استفاده شد. بر اساس DSI نمایه‌هایی از فراوانی و شدت طوفان گردوغبار در منطقه موردمطالعه بر اساس روش‌ها‌ی درون‌یابی زمین‌آماری عکس مجذور فاصله با تفکیک مکانی یک‌دریک کیلومتر محاسبه‌شده است. به‌طورکلی سری زمانی شاخص طوفان گردوغبار طی دوره آماری 2002 تا 2023 نشان‌دهنده روند افزایشی معنی‌داری در دو استان خراسان رضوی و خراسان شمالی است. در استان سیستان و بلوچستان و خراسان جنوبی شاهد تغییرات نامنظم‌تر و فاقد روند معنی‌دار هستیم. ایستگاه‌های زابل و سرخس بیشترین مقدار شاخص طوفان گردوغبار را دارا هستند. نتایج به‌دست‌آمده نشان داد که تغییرات میانگین ماهانه DSI در ۸ ماه اول سال میلادی (ژانویه تا اوت) به‌طورکلی افزایشی است و در ماه‌های بعد تا ماه دسامبر مقدار DSI کاهشی است. ازنظر توزیع جغرافیایی DSI در نیمه شرقی و جنوب شرقی مقادیر بالاتری را نشان می‌دهد و در نواحی شمال شرقی دارای حداقل مقدار است. بررسی روند تغییرات این شاخص در شرق، شمال شرق و جنوب شرق کشور مشخص نمود علاوه بر قسمت‌های جنوب شرقی کشور، در سال‌های اخیر بخش‌های شرقی استان خراسان رضوی نیز درگیر این پدیده شده است. با مطالعه دو رخداد گردوغبار مشاهده شد که شکل‌گیری مراکز کم‌فشار در جنوب غربی افغانستان، شمال غربی پاکستان و شرق ایران هم‌زمان با استقرار مراکز پرفشار در شمال افغانستان و شمال شرقی ایران سبب شکل‌گیری شیو فشاری و ایجاد بادهای نسبتاً شدید سطحی شده و چشمه‌های گردوغبار داخلی و فرامرزی را در محدوده موردمطالعه تقویت کرده و گسیل و انتقال گردوغبار را به نیمه شرقی ایران به همراه دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مخاطرات محیط طبیعی

عنوان مقاله [English]

Monitoring and zoning of long-term variation of the DSI in the eastern half of Iran

نویسندگان [English]

Mehdi Rahnama ¹
Faezeh Noori ²
Saviz Sehat Kashani ¹
Noushin Khoddam ³

¹ Associate Professor, Sand and Dust Storm International Research Center (SDS-IRC), Research Institute of Meteorology and Atmospheric Science (RIMAS), Tehran, Iran

² PhD student of Meteorology, Researcher, Sand and Dust Storm International Research Center (SDS-IRC), Research Institute of Meteorology and Atmospheric Science (RIMAS), Tehran, Iran

³ PhD in Meteorology, Researcher, Sand and Dust Storm International Research Center (SDS-IRC), Research Institute of Meteorology and Atmospheric Science (RIMAS), Tehran, Iran

چکیده [English]

Climate change is an important factor that increases the risks of wind erosion and dust storms. To study the frequency and intensity of the dust phenomenon in the eastern half of the country, the Dust Storm Index was used between 2002 and 2023. Based on the DSI, profiles of the frequency and intensity of dust storms in the study area were calculated using the geostatistical interpolation methods of Inverse distance weighted interpolation. In general, the time series of the dust storm index during the 2002–2023 statistical period showed a significant increasing trend in the Razavi Khorasan, South Khorasan, and North Khorasan. In Sistan and Baluchestan, we observed more irregular variation and no significant trends. The Zabol and Sarkhs stations had the highest number of dust storms. The results showed that the monthly average variation in the DSI in the first eight months of the year generally increased. The DSI decreased in the months following December. In terms of geographical distribution, the DSI showed higher values in the eastern and southeastern halves, and the lowest values in the northeastern regions. Analyzing the trend of variations of this index in the half-east, north-east, and south-east of the country, in addition to the south-east parts of the country, in recent years the eastern parts of Razavi Khorasan have also been involved in this phenomenon. The formation of low pressure in the southwest of Afghanistan, northwest Pakistan, and east of Iran, simultaneously with the establishment of high pressure in the north of Afghanistan and northeast of Iran, causes the creation of an intensive pressure gradient and relatively strong surface winds. These conditions activated internal and transboundary sources of dust in the study area, leading to the spread and transfer of dust to the eastern half of Iran.

کلیدواژه‌ها [English]

DSI
Dust
Eastern half of Iran
Zoning

مراجع

آراء، هایده؛ گوهری، زهرا؛ معماریان، هادی. (1402). پهنه‌بندی خشک‌سالی با استفاده از شاخص‌های اقلیمی و روش‌های زمین‌آمار (مطالعه موردی: دشت سرخس). شانزدهمین همایش ملی آبیاری و کاهش. کرمان، ایران. https://civilica.com/doc/1804731/

اسمعیل نژاد، مرتضی؛ پودینه، محمدرضا. (1396). ارزیابی سازگاری با تغییرات اقلیمی در مناطق روستایی جنوب خراسان جنوبی. مجله مخاطرات محیط طبیعی، 6 (11)، 100-85. doi: 10.22111/jneh.2017.3052

اصغری پوده، زهرا؛ شفیعی زاده، محمد؛ فاخران، سیما؛ گیلانی، علیرضا. (1394). ارزیابی و پهنه‌بندی تغییرات مکانی-زمانی طوفان‌های گردوغبار با استفاده از شاخص DSI در استان خوزستان. دومین همایش ملی تغییرات اقلیم و مهندسی توسعه پایدار کشاورزی و منابع طبیعی، تهران، ایران. https://civilica.com/doc/437359/

جنت رستمی، مجتبی؛ رحیمی، محمد؛ کابلی، سید حسن. (1400). تحلیل روند تغییرات شاخص گردوغبار و ارزیابی ارتباط آن با خشک‌سالی در دامنه جنوبی ایران، مطالعات جغرافیایی مناطق خشک، 11 (43)، 19-40.

حسینی، احمد؛ جعفری زاده، علی. (1402). بررسی اثرات طوفان‌های گردوغباری حاصله از سرعت باد در مهاجرت جمعیت روستایی منطقه سیستان. مجله مخاطرات محیط طبیعی، 12 (36)، 78-61. doi: 10.22111/jneh.2022.41858.1885

حسینی، احمد؛ علیجانی، بهلول؛ واقعی، یدالله. (1398). پیش‌بینی احتمال روزهای گردوغبار در مناطق شرقی ایران با روش کریجینگ نشانگر فضایی-زمانی. مجله مخاطرات محیط طبیعی، 8 (20)، 216-197.

خدام، نوشین؛ تاجبخش، سحر؛ علی اکبری بیدختی، عباسعلی؛ صحت کاشانی، ساویز؛ رنجبر سعادت آبادی، عباس. (1398). اقلیم‌شناسی رخدادهای توفان گردوخاک در فصل تابستان در استان سیستان و بلوچستان در دوره 30 ساله (1987-2016). مجله پژوهش‌های اقلیم‌شناسی، 10 (40)، 89-81.

خسروی، محمود؛ حمیدیان پور، محسن؛ کردی تمین، صالح. (1395). بررسی تغییرات زمانی و مکانی کم‌فشار پاکستان. مجله پژوهش‌های اقلیم‌شناسی، 27، 42-25.

رهنما، مهدی؛ صحت، ساویز؛ خدام، نوشین؛ کرمی، سارا؛ تاجبخش، سحر؛ رنجبر، عباس. (1400). تحلیل شاخص توفان گردوخاک (DSI)، بسامد رخدادهای گردوغبار و دید افقی در منطقه غرب آسیا. مجله پژوهش‌های اقلیم‌شناسی، 12 (47): 70-57.

شمسی پور، علی؛ صفرراد، طاهر. (1391). تحلیلِ ماهواره‌ای ـ همدیدی پدیده‎ی‌ گردوغبار (گردوغبار تیرماه 1388). مجله پژوهش‌های جغرافیای طبیعی، 44 (1)، 126-111. doi: 10.22059/jphgr.2012.24737

صحت کاشانی، ساویز؛ رهنما، مهدی؛ کرمی، سارا؛ رنجبر، عباس؛ خدام، نوشین. (1401). بررسی نقش پوشش گیاهی در شکل‌گیری گردوخاک جنوب شرق ایران. مجله نیوار، 46 (116). 100-86.

مفیدی، عبّاس؛ زرّین، آذر. (1391). بررسی ماهیت، ساختار و وردایی زمانی گردش بزرگ مقیاس جو تابستانه بر روی جنوب غرب آسیا. مجله پژوهش‌های اقلیم شناسی، 3(11)، 40-15.

میری، عباس. (1399). تحلیل طوفان‌های گردوغبار سیستان با استفاده از شاخص‌های DDI و DSI و پارامترهای سرعت باد، دید افقی و غلظت PM10. مجله پژوهش‌های حفاظت آب‌وخاک (علوم کشاورزی و منابع طبیعی)، 27 (1)، 23-1.

ولی، عباسعلی؛ روستایی، فاطمه. (1396). بررسی روند فرسایش بادی در ایران مرکزی با استفاده از شاخص طوفان گردوغبار در پنجاه سال اخیر. نشریه علوم آب و خاک، 21(4)، 189-200.

یارمرادی، زهرا؛ نصیری، بهروز؛ کرمپور، مصطفی؛ محمدی، غلامحسن. (1397). تحلیل و پهنه بندی طوفان های گردوغبار در شرق ایران. نشریه مدیریت بیابان، 6(12)، 75 تا 87..

Alam, K., Qureshi, S., Blaschke, T. (2011). Monitoring Spatiotemporal aerosol patterns over Pakistan based on MODIS, TOMS, and MISR satellite data and a HYSPLIT model. Atmos Environ 45, pp 4641–4651.

Alizadeh-Choobari, O., Zawar-Reza, P., Sturman, A. (2014). The “wind of 120 days” and dust storm activity over the Sistan Basin. Atmos. Res. 143, pp 328–341.

Albarakat, R., Lakshmi, V. (2019). Monitoring Dust Storms in Iraq Using Satellite Data. Sensors, 19(17), 3687. https://doi.org/10.3390/s19173687.

Copernicus Climate Change Service (C3S) (2017). ERA5: Fifth generation of ECMWF atmospheric reanalyses of the global climate. Copernicus Climate Change Service Climate Data Store (CDS), date of access. https://cds.climate.copernicus.eu/cdsapp#!/home

Ebrahimi-Khusfi, Z., Taghizadeh-Mehrjardi, R., Mirakbari, M., (2021). Evaluation of machine learning models for predicting the temporal variation of dust storm index in arid regions of Iran. Atmospheric Pollution Research, 12 (1), pp 134-147. https://doi.org/10.1016/j.apr.2020.08.029

Furman, H. K. H. (2003). Dust storms in the Middle East: Sources of origin and their temporal characteristics. Indoor and Built Environment, 12(6), pp 419–426. https://doi.org/10.1177/1420326X030371

Goudie, A.S. (2014). Desert Dust and Human Health Disorders. Environment International, 63, pp 101-113. https://doi.org/10.1016/j.envint.2013.10.011

Kok, J. F., Adebiyi, A. A., Albani, S., Balkanski, Y., Checa-Garcia, R., Chin, M., Colarco, P. R., Hamilton, D. S., Huang, Y., Ito, A., Klose, M., Li, L., Mahowald, N. M., Miller, R. L., Obiso, V., Pérez García-Pando, C., Rocha-Lima, A., and Wan, J. S. (2021). Contribution of the world’s main dust source regions to the global cycle of desert dust, Atmospheric Chemistry and Physics, 21, 8169–8193, https://doi.org/10.5194/acp-21-8169-2021.

Karami, S., Hoddein Hamzeh, N., Kaskaoutis, D.G., Rashki, A., Alam, K., Ramjbar, A. (2012). Numerical simulations of dust storms originated from dried lakes in central and southwest Asia: the case of the Aral Sea and Sistan basin. Aeolian Research, 50(1), pp 100679. doi.org/10.1016/j.aeolia.2021.100679.

Kaskaoutis, D.G., Rashki, A., Houssos, E.E., Mofidi, A., Goto, D., Bartzokas, A., Francois, P., Legrand, M., (2015). Meteorological aspects associated with dust storms in the Sistan region, southeastern Iran. Clim. Dyn. 45 (1–2), pp 407–424.

Li, J., Wang, M.S., Lee, K.H., Nichol, J., Chan, P.W. (2020). Review of dust storm detection algorithms for multispectral satellite sensors. Atmospheric Research, 250, 105398. doi.org/10.1016/j.atmosres.2020.105398.

McTainsh, G., and K., Tews (2007). Soil erosion by wind - Dust Storm Index (DSI): National Monitoring and Evaluation Framework, prepared for the National Land & Water Resources Audit, Canberra. 12, pp 29-40.

Middleton, N. (2019). Variability and trends in dust storm frequency on decadal timescales: Climatic drivers and human impacts. Geosciences, 9(6), pp 261. https://doi.org/10.3390/geosciences9060261

Miri, A.; Maleki, S., Middleton, N., (2021). An investigation into climatic and terrestrial drivers of dust storms in the Sistan region of Iran in the early twenty-first century. Science of the Total Environment, 757, 143952. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.143952.

O’Loingsigh, T., McTainsh, GH. Tews, EK. Strong, CL., Leys, JF., Shinkfield, P., Tapper, NJ. (2014b). The Dust Storm Index (DSI): a method for monitoring broad-scale wind erosion using meteorological records. Aeolian Research, 12, pp 29-40. https://doi.org/10.1016/j.aeolia.2013.10.004.

Rayegani, B., Barati, S., Goshtasab, H., Gachpaz, S., Ramezani, J., Sarkheil, H., (2020). Sand and dust storm sources identification: A remote sensing approach. Ecological Indicators, 112, 106099. https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2020.106099.

Rashki A, Eriksson PG, de W. Rautenbach CJ, Kaskaoutis DG, Grote W, Dykstra J., (2013b) Assessment of chemical and mineralogical characteristics of airborne dust in the Sistan region, Iran. Chemosphere 90, pp 227–236.

Rashki, A., Kaskaoutis, DG., de W. Rautenbach CJ., Eriksson PG, Giang M, Gupta P., (2012). Dust storms and their horizontal dust loading in the Sistan region, Iran. Aeolian Res 5, pp 51–62.

Shao, Y., Dong, C.H. (2006). A review on East Asian dust storm climate, modeling and monitoring. Global and Planetary Change, 25(1-4), pp1-22. doi:10.1016/j.gloplacha.2006.02.011.

Tan, M., Li, X., Xin, L. (2014). Intensity of dust storms in China from 1980 to 2007: A new definition. Atmospheric Environment, 85, pp 215–222. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2013.12.010.

Tan, M.; (2016). Exploring the relationship between vegetation and dust-storm intensity (DSI) in China. J. Geogr. Sci. 26, pp 387–396. https://doi.org/10.1007/s11442-016-1275-2.

WorldBank, (2019). Sand and Dust Storms in the Middle East and North Africa Region – Sources, Costs, and Solutions, World Bank, https://doi.org/10.1596/33036.

WMO, Annex II, (2019). Manual on Codes.