راضیه پیله وران؛ زهرا راستگو؛ سارا کرمی؛ بهروز مرادپور
چکیده
سابقه و هدف: پدیده گردوخاک در سال‌های اخیر یکی از مهمترین چالش‌های محیط زیستی در بخش وسیعی از کشور ایران است. شناسایی و پایش گردوخاک، در سطح وسیع با مدلهای پیش بینی عددی وضع هوا و داده ها و محصولات سنجش از دور که از سرعت و دقت بیشتر و هزینه کمتری برخوردار میباشند، از اهمیت فراوانی برخوردار است.مواد و روش‌ها: در این پژوهش، از بین رخدادهای ...
بیشتر
سابقه و هدف: پدیده گردوخاک در سال‌های اخیر یکی از مهمترین چالش‌های محیط زیستی در بخش وسیعی از کشور ایران است. شناسایی و پایش گردوخاک، در سطح وسیع با مدلهای پیش بینی عددی وضع هوا و داده ها و محصولات سنجش از دور که از سرعت و دقت بیشتر و هزینه کمتری برخوردار میباشند، از اهمیت فراوانی برخوردار است.مواد و روش‌ها: در این پژوهش، از بین رخدادهای گردوخاک در فصل گرم و سرد سال در نواحی غرب و جنوب‌غربی کشور، طی دوره آماری 15 ساله (2004 - 2018) به‌طور موردی تعدادی از روزهای دارای گردوخاک با شدت و تداوم زیاد انتخاب شدند. داده‌های مورد استفاده شامل کد هوای حاضر و میزان دید افقی ایستگاه‌های همدیدی واقع در منطقه، محصول AOD سنجنده مودیس و داده‌های FNL برای اجرای مدل WRF Chem است. در گام نخست، بارزسازی و مشاهده شدت پدیده گردوخاک در منطقه مورد مطالعه، با استفاده از الگوریتم ترکیبی Deep Blue و Dark Target صورت گرفت و سپس تصویرهای بارزسازی‌شده به نقشه تبدیل شدند. در گام بعد، به‌منظور بررسی غلظت گردوخاک در منطقه و مناطق تحت تاثیر آن، غلظت ذرات 〖PM〗_10، با استفاده از مدل عددی جفت‌شده WRF - Chem شبیه سازی شد. در نهایت برای ردیابی مسیر ذرات گردوخاک مدل لاگرانژی HYSPLIT به‌کار گرفته شد.نتایج و بحث: مقایسه نتایج حاصل از تصاویر سنجنده مودیس با کدهای هوای حاضر ثبت شده در ایستگاه‌های همدیدی منطقه نشان داد که الگوریتم‌های بازیابیDT وDB این سنجنده از توانایی قابل قبولی در آشکارسازی و شناسایی ماهیت ذرات معلق جو برخوردار هستند. نتایج حاصل از بررسی اندازه ذرات معلق جو روی تصویرهای ماهواره‌ای نشان داد که ذرات موجود در جو اندزه‌ای کمتر از یک میکرومتر دارند که این اندازه بیانگر ماهیت گردوخاکی بودن آن‌ها در جو منطقه‌های غربی و جنوب‌غرب ایران طی دوره‌های مورد مطالعه است. بنابر خروجی مدل عددی WRF - Chem در هر دو رویداد گردوخاک، مناطق واقع در شمال غرب کشور عراق (مرز بین عراق و سوریه)، مناطق شرقی سوریه و مناطق شرقی عراق (هورالعظیم) به‌عنوان چشمه‌های اصلی گسیل ذرات گردوخاک برای منطقه مورد مطالعه، شناسایی شدند.نتیجه‌گیری: نتایج ناشی از مطالعه همزمان بارزسازی گردوخاک با استفاده از تصویرهای ماهواره‌ای، شبیه‌سازی غلظت ذرات معلق با استفاده از مدل جفت‌شده WRF – Chem و نحوه حرکت ذرات با مدل HYSPLIT یافتن منشأ و نحوه انتقال گردوخاک را بهینه کرده و تصمیم‌گیری و تصمیم سازی بهتری را برای پیش بینی مسیر حرکت گردوخاک برای مدیران بخش‌های مختلف و محققان فراهم می‌سازد.
فرشاد سلیمانی ساردو؛ طیبه مصباح زاده؛ علی سلاجقه؛ غلامرضا زهتابیان؛ عباس رنجبر؛ ماریو مارسلو میگیلتا؛ سارا کرمی
چکیده
سابقه و هدف: امروزه گردوغبار یک چالش اساسی جوامع انسانی محسوب می‌شود. گردوغبار‌ها تأثیر قابل‌توجهی روی بودجه تابشی زمینی، چرخه‌های بیوژئوشیمیایی جهانی، تشکیلات خاک، ترکیبهای شیمیایی اتمسفر می‌گذارند. این پدیده می‌تواند روی سنجه‌های سلامت عمومی تأثیر بگذارد. فلات مرکزی ایران به دلیل قرار گرفتن در اقلیم خشک و نیمه‌خشک ...
بیشتر
سابقه و هدف: امروزه گردوغبار یک چالش اساسی جوامع انسانی محسوب می‌شود. گردوغبار‌ها تأثیر قابل‌توجهی روی بودجه تابشی زمینی، چرخه‌های بیوژئوشیمیایی جهانی، تشکیلات خاک، ترکیبهای شیمیایی اتمسفر می‌گذارند. این پدیده می‌تواند روی سنجه‌های سلامت عمومی تأثیر بگذارد. فلات مرکزی ایران به دلیل قرار گرفتن در اقلیم خشک و نیمه‌خشک سالانه با فراوانی بیشتری نسبت به دیگر منطقه ها با این پدیده روبرو است. مدیریت و کنترل گردوغبار منوط به شناسایی کانون‌های بحرانی آن و تثبیت در منطقه برداشت امکان‌پذیر است. هدف از این مطالعه، شناسایی کانون‌های گردوغبار داخلی با استفاده از پارامتر شار قائم گردوغبار است.مواد و روش‌ها: این مطالعه در منطقه فلات مرکزی ایران که اقلیم بیشتر منطقه موردمطالعه گرم و خشک هست، انجام شده است. بیابان های کویر و لوت منطقه وسیعی از این حوزه را میپوشانند. در این مطالعه به‌منظور شناسایی کانون‌های گردوغبار از مدل WRF - Chem و طرح‌واره‌های فرسایش بادی GOCART و AFWA استفاده گردید. برای تشخیص کانون‌های گردوغبار از خروجی شار گسیل طرح‌واره‌های فرسایش بادی استفاده گردید. در همین راستا طوفان شدید 2 خرداد 1397 توسط مدل WRF - Chem برای شبیه‌سازی انتخاب گردید. به‌منظور صحت سنجی و انتخاب بهترین طرحواره فرسایش بادی فلات مرکزی ایران از داده‌های پایگاه باز تحلیل MERRA2 و مقادیر غلظت سطحی گردوغبار استفاده شد.نتایج و بحث: نتایج نشان داد خروجی‌های طرح‌واره‌های GOCART و AFWA با یکدیگر متفاوت است. طرحواره GOCART سه کانون گردوغبار قوی در منطقه موردمطالعه شناسایی کرد که این چشمه‌ها در حوزه جازموریان، حوزه لوت و بیابان مرکزی (بیابان کویر) قرار دارند اما مدل AFWA فقط یک کانون ضعیف در حوزه لوت توانست شناسایی کند. نتایج نشان می‌دهد مرکز بیابان لوت، جنوب حوزه جازموریان و همچنین مرکز بیابان دشت کویر (بیابان مرکزی) به‌عنوان کانون‌های گردوغبار داخلی شناخته می‌شوند. به‌طوریکه از یک مترمربع این منطقها در ثانیه امکان برخاستن 5800 میکروگرم گردوغبار به اتمسفر وجود دارد. با توجه به اینکه مدت‌زمان طوفان 12 ساعت بوده است از هر هکتار کانون‌های گردوغبار داخلی حدود 2 تن و 505 کیلوگرم گردوخاک به اتمسفر انتقال داده می‌شود. به‌منظور صحت سنجی از داده‌های باز تحلیل MERRA2 و پارامتر غلظت سطحی استفاده گردید. نتایج طرحواره GOCART با داده‌های سری زمانی سه‌ساعته پایگاه باز تحلیل MERRA2 مطابقت بیشتری داشت و به‌عنوان بهترین طرحواره فرسایش بادی در فلات مرکزی ایران انتخاب شد.نتیجه‌گیری: نتایج نشان داد که مدل WRF - Chem به‌خوبی توانایی شبیه‌سازی این پارامتر در منطقه موردمطالعه را دارد. نتایج حاصل از طرح‌واره‌های GOCART و AFWA بسیار متفاوت بود به‌طوریکه مدل AFWA کانون‌های گردوغبار داخلی را بسیار ضعیف برآورد کرد اما مدل GOCART به‌خوبی کانون‌های گردوغبار داخلی را شناسایی کرد.
امیرحسین نیک فال؛ سارا کرمی؛ عباس رنجبر سعادت آبادی؛ ساویز صحت کاشانی
دوره 15، شماره 1 ، فروردین 1396، ، صفحه 115-126
چکیده
سابقه و هدف: اگرچه در سال‌های اخیر چندین مدل عددی گرد و خاک برای منطقه خاورمیانه ارزیابی شده‌اند، اما به دلیل وسعت منطقه، توسعه و پیدایش چشمه‌های جدید گرد و خاک، نیاز است تا تحقیقات جامع‌تری در ارزیابی مدلهای عددی گرد و خاک برای منطقه خاورمیانه صورت گیرد. پژوهشگران گوناگونی مانند Marticorena and Bergametti (1995), Shao et al. (1996), Marticorena et al. (1997) Shao ...
بیشتر
سابقه و هدف: اگرچه در سال‌های اخیر چندین مدل عددی گرد و خاک برای منطقه خاورمیانه ارزیابی شده‌اند، اما به دلیل وسعت منطقه، توسعه و پیدایش چشمه‌های جدید گرد و خاک، نیاز است تا تحقیقات جامع‌تری در ارزیابی مدلهای عددی گرد و خاک برای منطقه خاورمیانه صورت گیرد. پژوهشگران گوناگونی مانند Marticorena and Bergametti (1995), Shao et al. (1996), Marticorena et al. (1997) Shao et al. (2004) با توسعه روش‌های تخمین انتشار ذرات گرد و خاک با محاسبه فرآیندهایی همچون جهش و خزش ذرات گرد و خاک، و سرعت اصطکاکی آستانه، مدلهای یکپارچه فیزیکی فرسایش باد را که قابلیت جفت‌شدن با مدلهای جوی دارند، توسعه دادند.مواد و روش‌ها: در این پژوهش با استفاده از نسخه 3.6.1 از مدل جفت‌شده WRF-Chem، شبیه‌سازی برای 2 روز از تاریخ 11 تا 13 خرداد ماه سال 1393 با استفاده از داده‌های آنالیز GFS به منظور شرایط اولیه و مرزی صورت پذیرفت. در این اجرا از طرحواره پیشرفته MADE-SORGAM به عنوان طرحواره گسیل ذرات معلق جوی استفاده شد. این طرحواره بر پایه مدل دینامیکی مودال برای هواویزها1 در اروپا طراحی شده است که این رهیافت نیز به نوبه خود بر پایه مدل منطقه‌ای ذرات معلق طراحی شده است. در طرحواره MADE ذرات معلق جوی در سه مد ایتکن با قطر کمتر از 0.1 میکرومتر، تجمعی با قطر بین 0.1 تا 2 میکرومتر، و درشت با قطر بزرگتر از 2 میکرومتر با توزیع لوگ-نرمال در فرآیند شبیه‌سازی کیفیت هوا وارد می‌شوند.نتایج و بحث: جهت ارزیابی خروجی مدل WRF-Chem، با استفاده از برنامه پس‌پردازشی NCL، نقشه‌های توزیع PM10 به همراه غلظت این پارامتر ترسیم شد. خروجی مدل WRF-Chem برای غلظت PM10 و باد سطحی در ساعت 12 روز 12 خرداد ماه سال 1393 نشان داده شده است. در ساعت 12 توده کوچکی در شمال‌غربی استان تهران مشاهده می‌شود، به تدریج با گذشت زمان میزان غلظت ذرات افزایش یافته و وزش بادهای غرب و شمال‌غربی سبب ورود گرد و خاک به داخل شهر تهران می‌گردد تا جایی که در ساعت 15 کلانشهر تهران را با غلظت زیادی در برگرفته است، پس از آن، ذرات به سمت شرق منتقل شده، گستردگی مناطق تحت پوشش بیشتر می‌شود ولی غلظت ذرات PM10 کاهش می‌یابد. نکته قابل توجه این است که اگرچه مدل غلظت زیادی را در مناطق غربی کشور نشان می‌دهد، که منشاء آن نواحی شرق و شمال‌شرقی کشور عراق است، چشمه گسیل طوفان گردوخاک شهر تهران را کاملا داخلی و مستقل از آن بدست آورده است. به دلیل وجود برخی محدودیت‌ها در طرحواره MADE برای مناطق با وضعیت زمین شناختی پیچیده، خروجی این طرحواره ممکن است در برخی نقاط دارای بیش‌برآورد یا کم‌برآورد باشد. همین‌طور در صورت وجود خطا در الگوی کاربری اراضی و جنس خاک از نظر فرسایش‌پذیری که نقش تعیین‌کننده در برآورد غلظت گرد و خاک دارد، نتایج خروجی مدل می‌تواند با واقعیت اختلاف داشته باشد. مناطقی از حوضه شبیه‌سازی مانند شرق دریای خزر و ترکمنستان عموما دارای غلظت‌های بالای گرد و خاک است که در مقایسه با مقادیر عمق نوری ذرات گرد و خاک حاصل از سنجنده MODIS مشخص می‌گردد که مقادیر قابل توجهی از گرد و خاک بر فراز بخش‌هایی از دریای خزر تجمع یافته است.نتیجه‌گیری: به طور کلی عملکرد مدل عددی WRF-Chem در این پژوهش، قابلیت کاربردی این مدل را در مدل‌سازی و پیش‌بینی کیفیت هوا، به ویژه برای هواویزهایی که از چشمه‌های گسیل طبیعی مانند مناطق فرسایش‌پذیر و بیابان‌ها تولید می‌شوند، تایید می‌کند. شرایط کاربری اراضی و فرسایش خاک به دلیل تغییراتی که در سال‌های اخیر از نظر اقلیم، پوشش گیاهی، و سایر فراسنج‌های زمین‌شناختی در منطقه خاورمیانه رخ داده است، در برخی از مناطق دچار دگرگونی قابل‌توجهی شده است. ولی داده‌های زمین‌شناسی که در مدل WRF استفاده می‌شود همچنان مربوط به سال‌های گذشته است که در پژوهش‌های کیفیت هوا عامل ایجاد خطا در خروجی مدل است. بدین منظور می‌بایست حداقل در مقیاس منطقه‌ای، داده‌های زمین‌شناختی موثر در گسیل ذرات گرد و خاک تصحیح شده و در اختیار مدل قرار بگیرد.
