نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 عضو هیئت علمی

2 هیئت علمی

10.29252/envs.33897

چکیده

سابقه و هدف :
امروزه گرد و غبار یک چالش اساسی جوامع انسانی محسوب می شود. گرد و غبار‌ها تاثیر قابل توجهی بر روی بودجه تابشی زمینی، چرخه های بیوژئو شیمیایی جهانی، تشکیلات خاک ، ترکیبات شیمیایی اتمسفر می‌گذارند. این پدیده میتواند بر روی شاخص های سلامت عمومی تاثیر بگذارد. فلات مرکزی ایران به دلیل قرار گرفتن در اقلیم خشک و نیمه خشک سالانه با فراوانی بیشتری نسبت به دیگر مناطق با این پدیده روبرو است. مدیریت و کنترل گرد و غبار منوط به شناسایی کانون های بحرانی آن و تثبیت در منطقه برداشت امکان پذیر است. هدف از این مطالعه شناسایی چشمه های گرد و غبار داخلی با استفاده از پارامتر شار قائم گرد و غبار است.
مواد و روشها :
 این مطالعه در منطقه فلات مرکزی ایران که اقلیم اغلب منطقه مورد مطالعه گرم و خشک می­باشد انجام شده است. بیابان­های کویر و لوت منطقه وسیعی از این حوزه را می­پوشانند. در این مطالعه به منظور شناسایی چشمه های گرد و غبار از مدل WRF-Chem و طرحواره های فرسایش بادی GOCART و AFWA استفاده گردید. برای تشخیص چشمه های گرد و غبار از خروجی شار گسیل طرحواره های فرسایش بادی استفاده گردید. در همین راستا طوفان شدید 2 خرداد 1397 توسط مدل WRF-Chem برای شبیه سازی انتخاب گردید. به منظور صحت سنجی و انتخاب بهترین طرحواره فرسایش بادی فلات مرکزی ایران از داده های پایگاه بازتحلیل MERRA2 و مقادیر غلظت سطحی گرد و غبار استفاده شد.
نتایج و بحث:
نتایج نشان داد خروجی های طرحواره هایGOCART و AFWA با یکدیگر متفاوت است. طرحواره GOCART سه چشمه گرد و غبار قوی در منطقه مورد مطالعه شناسیایی کرد که این چشمه ها در حوزه جازموریان، حوزه لوت و بیابان مرکزی (بیابان کویر) قرار دارند اما مدل AFWA فقط یک چشمه ضعیف در حوزه لوت توانست شناسایی کند. نتایج نشان می دهد مرکز بیابان لوت ، جنوب حوزه جازموریان و همچنین مرکز بیابان دشت کویر(بیابان مرکزی) به عنوان چشمه های گرد و غبار داخلی شناخته می شوند. به طوریکه از یک متر مربع این مناطق در ثانیه امکان برخواستن 5800 میکرو گرم گرد و غبار به اتمسفر وجود دارد. با توجه به اینکه مدت زمان طوفان 12 ساعت بوده است از هر هکتار چشمه های گرد و غبار داخلی حدود 2 تن و 505 کیلوگرم گرد و خاک به اتمسفر  انتقال داده می شود. به منظور صحت سنجی از داده های باز تحلیل MERRA2 و پارامتر غلظت سطحی استفاده گردید. نتایج طرحواره GOCART با  داده های سری زمانی سه ساعته پایگاه بازتحلیل MERRA2 مطابقت بیشتری داشت و به عنوان بهترین طرحواره فرسایش بادی در فلات مرکزی ایران انتخاب شد.
نتیجه گیری:
نتایج نشان داد که مدل WRF-Chem به خوبی توانایی شبیه شازی این پارامتر در منطقه مورد مطالعه را دارد. نتایج حاصل از طرحواره های GOCART و AFWA  بسیار متفاوت بود به طوریکه مدل AFWA چشمه های گرد و غبار داخلی را بسیار ضعیف برآورد کرد اما مدل GOCART به خوبی چشمه های گرد و غبار داخلی را شناسایی کرد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Identify dust springs using WRF-Chem model and GOCART and AFWA wind erosion schemas

نویسندگان [English]

  • Tayebeh Mesbahzadeh 1
  • Ali Salajeghe 2
  • Farshad Soleimani Sardoo 1
  • Gholamreza Zehtabian 1
  • Abbas Ranjbar 1
  • Mario Marcello miglietta 1
  • Sara Karami 1

1 Academic Staff

2 Academic Staff

چکیده [English]

Introduction: Today, dust is a major challenge for human societies. Dusts have a significant impact on the Earth's radiation budget, global biochemical cycles, soil formations, and chemical compounds in the atmosphere. This phenomenon can affect public health indicators. The central plateau of Iran is located in arid and semi-arid climates; the central plateau of Iran is more likely than other regions to face this phenomenon. Dust management and control depends on identifying critical hotspots and stabilizing the harvesting area. The aim of this study was to identify internal dust sources using the vertical dust flux parameter.
Material and methods:
This study was conducted in the Central Plateau region of Iran, where the climate is often hot and dry. Kavir and Loot deserts cover a large area of this area. In this study, WRF-Chem model and GOCART and AFWA wind erosion schemas were used to identify dust springs. Emission fluxes were used to detect dust springs. In this regard, severe storm was selected on 2018.22.05 by WRF-Chem model for simulation. In order to verify and select the best wind erosion schematic of the Central Plateau of Iran, the data of MERRA2 re-analysis database and surface dust concentration values were used.
Results and discussion:
The results showed that the outputs of GOCART and AFWA schemas are different. The GOCART schemas identified three strong dust sources in the study area that are located in the Jazmourian Basin, the Loot Basin and the Central Desert (Kavir Desert), but the AFWA schemas was able to identify only one weak source in the Loot area. The results show that Loot Desert Center, south of Jazmourian Basin, as well as Dasht-e Kavir Desert Center (Central Desert) are known as internal dust sources. So that from one square meter of these areas per second, it is possible for 5800 micrograms of dust to rise into the atmosphere. Due to the fact that the storm lasted for 12 hours, about 2 tons and 505 kg of dust are transferred to the atmosphere from each hectare of internal dust springs. In order to validate, MERRA2 analysis data and surface concentration parameter were used. The results of the GOCART schema were more consistent with the three-hour time series data of the MERRA2 re-analysis database and were selected as the best wind erosion schematic in the central plateau of Iran.
Conclusion:
The results showed that the WRF-Chem model has a good ability to resemble the dust flux in the study area. The results of the GOCART and AFWA schemas were also different. The AFWA model estimated the internal dust sources to be very weak. But the GOCART model well detects internal dust sources. 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Dust springs
  • WRF-Chem Model
  • GOCART and AFWA Schema
  • Dust Emission Flux
  • MERRA2 Re-Analysis Base
  • Central Plateau of Iran