نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 اداره هواشناسی لرستان، خرم آباد، ایران

2 اداره کل هواشناسی استان بوشهر، بوشهر، ایران

3 پژوهشگاه هواشناسی و علوم جو، تهران، ایران

4 اداره هواشناسی استان لرستان، لرستان، ایران

10.52547/envs.2022.224936.1129

چکیده

سابقه و هدف: پدیده گردوخاک در سال‌های اخیر یکی از مهمترین چالش‌های محیط زیستی در غرب و جنوب‌غربی ایران است. شناسایی منشأ گردوخاک و پایش آن، در سطح وسیع با مدل‌های عددی هواشناسی 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.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

determination of dust using remote sensing techniques and numerical simulation

نویسندگان [English]

  • Razieh Pilehvaran 1
  • Zahra Rastgu 2
  • Sara Karami 3
  • Behrooz Moradpour 4

1 Islamic Republic of Iran meteorological organization

2 Bushehr meteorology organization

3 Assistant Professor/Atmospheric science and meteorological research center

4 Lorestan meteorology organization

چکیده [English]

Introduction: Natural hazards such as floods, earthquakes, landslides, etc. frequently occur in Iran and other parts of the world, causing considerable economic, social, and environmental problems. In recent years, dust outbreaks in the west and southwest of Iran have been rising, becoming one of the most important environmental challenges in the region.

Material and methods: In this research, a number of intense dust episodes have been selected out of 15 years (2004-2018) of the statistical period, in the warm and cold seasons over the western and southwestern parts of the country. At the first step, in order to detect and observe the intensity of the dust concentration over the study area, the MODIS AOD product from the Deep blue and Dark target algorithms has been analyzed using the ENVI software, and the generated images have been displayed in the ArcGIS software. In the second step, dust source detection has been carried out by the WRF/Chem simulation of the dust concentration and tracking the dust path using the HYSPLIT Lagrangian model.

Results and discussion: The results of the simultaneous study of dust detection using satellite imagery, the simulation of dust concentration using the WRF-Chem coupled model, and the particle movement pattern with the HYSPLIT model showed that East of Syria and northern Iraq in the case studies of the warm season and the west and center of Iraq in the case studies of the cold season are the main sources of dust episodes in the west and southwest of Iran.
Conclusion: Studying the source and transport of dust with the aid of WRF-Chem simulations and the HYSPLIT Lagrangian model provided a complementary decision making to predict the direction of dust motions and using the results in the air quality prediction and management.

کلیدواژه‌ها [English]

  • MODIS sensor
  • Detection of dust
  • Aerosol optical depth
  • Numerical modeling