پیوندهای مفید
اخبار و اعلانات
آمار
| تعداد نشریات | 43 |
| تعداد شمارهها | 1,639 |
| تعداد مقالات | 13,334 |
| تعداد مشاهده مقاله | 29,919,654 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 11,970,100 |
فصلبندی روزهای برفپوشان ایرانزمین به کمک دادههای دورسنجی | ||
| جغرافیا و برنامه ریزی محیطی | ||
| مقاله 4، دوره 27، شماره 3 - شماره پیاپی 63، آذر 1395، صفحه 33-48 اصل مقاله (1.2 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22108/gep.2017.98088 | ||
| نویسندگان | ||
| محمد صادق کیخسروی کیانی1؛ ابوالفضل مسعودیان* 2 | ||
| 1دانشجوی دکترا دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران | ||
| 2استاد دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران | ||
| چکیده | ||
| در این پژوهش، دادههای روزانۀ دو سنجندۀ مودیس تررا و مودیس آکوا برای فصلبندی پوشش برف در ایرانزمین به کار گرفته شد. دادههای این دو سنجنده در تفکیک مکانی 500 متر و به صورت رقومی در دسترس است. دادههای بهکارگرفتهشده در این پژوهش، خردترین تفکیک موجود دادههای سنجندۀ مودیس است. برای فصلبندی پوشش برف ایرانزمین، نخست دادههای رقومی پوشش برف در محیط نرمافزار متلب گردآوری و سپس چند الگوریتم روی دادهها به منظور کاهش ابرناکی به کار بسته شد. پس از آمادهسازی دادهها، آرایۀ میانگین بلندمدت دوازده ماه خورشیدی از فروردین تا اسفند در نرمافزار متلب محاسبه شد. ابعاد این آرایه 7541502 × 12 بود که سطرهای آن نمایندۀ هر ماه و ستونهای این آرایه نمایندۀ یاختههای مکانی در ایران است. در گام بعدی فواصل اقلیدسی یاختهها به کمک روش ادغام وارد در نرمافزار متلب محاسبه شد. یافتههای این پژوهش نشان داد که روی هم رفته در ایرانزمین چهار فصل برفپوشان دیده میشود: فصل بیبرفی شامل ماههای اردیبهشت تا خرداد؛ فصل گذار شامل ماههای فروردین و آبان؛ فصل پوستۀ برفپوشان شامل ماههای آذر و اسفند و فصل هستۀ برفپوشان که شامل ماههای دی و بهمن میشود. همچنین برای هر یک از فصول اقلیمی و هر کدام از ماههای خورشیدی شمار روزهای برفپوشان و مساحتهای آنها بررسی شد. مطالعات نشان داد بیشترین گسترۀ مساحت روزهای برفپوشان یک روزه در ماه دی دیده میشود. در این ماه، روزهای برفپوشان یک روزه 15 درصد از گسترۀ کشور را پوشش میدهند. در گام پایانی، رابطۀ میان شمار روزهای برفپوشان و ارتفاع برای هر یک از فصول اقلیمی به کمک مدل رقومی ارتفاع ایران (Dem) محاسبه گردید. یافتهها گویای آن بود که در هر یک از فصول اقلیمی، این رابطه متفاوت است. | ||
| کلیدواژهها | ||
| روزهای برفپوشان؛ سنجندۀ مودیس تررا؛ سنجندۀ مودیس آکوا؛ فصلبندی؛ ایران | ||
| اصل مقاله | ||
|
مقدمه گسترۀ پوشش برف، فراسنج اقلیمی و آبشناختی بسیار مهمی برای پیشبینی رواناب در پهنههای برفگیر در فصل گدازش برف است. اندازهگیری و پیشبینی گسترۀ برف برای بهبودبخشی به پیشبینیهای اقلیمی و تصمیمگیریهای مرتبط با مدیریت آب بسیار اهمیت دارد؛ بهویژه در پهنههای کوهستانی که بخش بزرگی از آب مورد نیاز را فراهم میکنند (موت و همکاران[1]، 2005). دوام و ماندگاری پوشش برف در یک پهنه، فارغ از ژرفا و عمق آن نشاندهندۀ شرایط اقلیمی آن منطقه است (لیذر و لوف[2]، 1997). برف یکی از منابع اساسی فراهمکنندۀ آب شیرین و یکی از مؤلفههای مهم چرخۀ آبشناسی به شمار میرود (تکلی و تکلی[3]، 2012، 553). گستره و وردشپذیری پوششهای برفی فراسنجهای مهمی در سامانههای آبشناختی و آب و هواشناسی در مقیاس کلان است (یودنائس و همکاران[4]، 2007 و برون و آرماسترانگ[5]، 2010). ایستگاههای اندازهگیری بهخصوص در پهنههای کوهستانی و مناطق دورافتاده برای اندازهگیری برف یا وجود ندارد و یا این که شمار آنها بسیار اندک است. برای این منظور، دادههای دورسنجی پوشش برف راهکار جایگزینی برای به دست آوردن آگاهی و اطلاعات از پوششهای برفی در مقیاس منطقهای و جهانی است (هال و همکاران[6]، 2005؛ برون و آرماسترانگ[7]، 2010). برای این هدف فراوردههای دورسنجی گوناگونی از ماهوارههای زمینآهنگ و قطبچرخ به جامعۀ علمی معرفی شده است (رمانو و همکاران[8]، 2003؛ دیرویتر و همکاران[9]، 2006؛ زائو و فراندس[10]، 2009؛ هال و همکاران[11]، 2010). پژوهشگران بسیاری، دادههای سنجندۀ مودیس تررا و مودیس آکوا را برای بررسی وضعیت پوشش برف به کار گرفتهاند که در ادامه به آنها اشاره میشود. جین و همکاران[12] (2014) برای بررسی وردش پوششهای برفی در فلات لوئس در کشور چین دادههای سنجندۀ مودیس تررا و مودیس آکوا را برای بازۀ زمانی 2003 تا 2013 به کار گرفتند. یافتهها نشان داد کمترین میزان پوشش برف از ماه می تا ماه آگوست دیده میشود، در حالی که بیشترین مساحت پوشش برف بهمیزان 1242000 کیلومتر مربع در ماه ژانویه مشاهده میشود (جین و همکاران، 2014، 1). کو و همکاران[13] (2013) برای واکاوی ویژگیهای انباشت و گدازش برف در حوضۀ رودخانۀ لاسا درۀ مالیا از دادههای برف سنجندۀ مودیس در تفکیک زمانی 8 روزه بهره گرفتند. یافتهها نشان داد گدازش برف در ماه مارس اندک بوده است، بهآرامی در ماه آوریل افزایش و از میانۀ ماه می بهآرامی، کاهش مییابد (کو و همکاران، 2013، 1 و 5). دهری و همکاران[14] (2011) برای ارزیابی ویژگیهای فصلی پوشش برف در آبگیر رودخانۀ سوات در کشور پاکستان، دادههای سنجندۀ مودیس تررا را به کار گرفتند. یافتهها نشان داد بالاترین میزان پوشش برف در این پهنه در اواخر ماه ژانویه و اوایل فوریه دیده میشود و در این هنگام از سال، 64 درصد از مساحت حوضه پوشیده از برف است. کمترین میزان پوشش برف نیز در ماه آگوست دیده شد. در این ماه تنها نزدیک به 2 درصد از مساحت حوضه آن هم در بلندیها پوشیده از برف است (دهری و همکاران، 2011، 19). شی و همکاران[15] (2014) برای واکاوی ویژگیهای فصلی پوشش برف در حوضۀ رودخانۀ تریم در غرب کشور چین از دادههای دو سنجندۀ مذکور برای بازۀ زمانی 2002 تا 2012 بهره بردند. یافتهها نشان داد پوششهای برفی در این پهنه از ماه مارس شروع به آبشدن میکنند تا این که در ماه آگوست پوشش برف به کمترین میزان خود میرسد. انباشت برف از ماه سپتامبر آغاز و در ماه فوریه به بیشترین مقدار خود میرسد (شی و همکاران، 2014، 242). کی و لیو[16] (2014) برای بررسی وردشهای فصلی پوشش برف در منطقۀ زینجانگ در کشور چین دادههای دو سنجندۀ ذکرشده را به کار گرفتند و یک کاسهسازی کردند. بررسیها نشان داد اوج پوشش برف در این پهنه در پایان ماه ژانویه دیده میشود و در این هنگام از سال نزدیک به 40 درصد از این پهنه به زیر برف میرود. زمان گدازش برف از پایان ماه فوریه، آغاز و کمترین میزان پوشش برف در میانۀ ماه آگوست دیده میشود. در این ماه پهنۀ پوشیده از برف تنها 3 درصد از کل منطقه را در بر میگیرد (کی و لیو، 2014،20). ماسکی و همکاران[17] (2011) برای بررسی ویژگیهای فصلی پوشش برف در منطقۀ نپال و پهنههای پیرامون آن دادههای سنجندۀ مودیس تررا را برای سالهای 2000 تا 2008 به کار گرفتند. بررسیها نشان داد در فصل زمستان میزان پوشش برف در گروه ارتفاعی 4000-3000 نسبت به کمربند ارتفاعی 5000-4000 و 6000-5000 بیشتر است، اما در فصول دیگر سال با افزایش ارتفاع در گروههای ارتفاعی یادشده، میزان برف با بالارفتن ارتفاع، افزایش مییابد (ماسکی و همکاران، 2011، 395). هدف از پژوهش حاضر، فصلبندی ماههای برفپوشان در ایران به کمک دادههای دورسنجی پوشش برف است؛ یعنی این که وضعیت پوشش برف در فصول اقلیمی محاسباتی بررسی و روشن میشود در چه ماههایی نباید انتظار پوشش برف داشت، چه ماههایی نقش ماههای گذار را دارند و در چه ماههایی بیشترین مقدار پوشش برف دیده میشود. پژوهش کنونی را میتوان نخستین پژوهش در کشور دانست که این موضوع را بررسی میکند. یافتههای این پژوهش میتواند در بخشهای مختلف هواشناسی، آبشناسی و... سودمند باشد.
روششناسی در پژوهش کنونی دادههای رقومی پوشش برف دو سنجندۀ مودیس تررا و مودیس آکوا به کار گرفته شد. دادههای سنجندۀ مودیس تررا از تاریخ 5/12/1378 و دادههای سنجندۀ مودیس آکوا از تاریخ 1/4/1381 در دسترس است. در دادههای رقومی پوشش برف با فرمت اچ دی اف برای هر یاخته، یک کد تعریف شده است. برای نمونه کد 200 نمایندۀ برف، کد 50 نمایندۀ ابر، کد 25 نمایندۀ نبود برف و.... است. دلیل کوتاهی دورۀ مطالعاتی (1393-1382) نبودن اطلاعات کامل سنجندۀ مودیس آکوا برای پیش از سال 1382 بود؛ بنابراین دورۀ زمانی مطالعه از تاریخ 1/1/ 1382 تا 29/12/1393 را پوشش میدهد. به سبب این که همواره پوشش ابر، مانع بزرگی در برابر رصد پوشش برف به شمار میرود، بهکارگیری دادههای خام رقومی پوشش برف منطقی نیست و لازم است تا برخی پیشپردازشها روی دادهها به منظور کاهش ابرناکی انجام شود. یکی از روشهای کاهش پوشش ابر در دادههای رقومی پوشش برف عبارت از بهکارگیری پالایه روی سری روزانۀ دادهها است. الگوریتم این روش به این ترتیب است: اگر ماهواره با گذر از روی منطقه در روز اول، یاختهای را بهعنوان یاختۀ برفی شناسایی کند، سپس در روز دوم با گذر از روی همان منطقه، آن یاخته را این بار به صورت یاختۀ ابری بشناسد و در روز سوم، همان یاخته مانند روز اول به شکل یاختۀ برفی شناسایی شود، پس در این حالت با احتمال بالا میتوان گفت وجود پوشش ابر در روز دوم بر فراز آن یاخته سبب شده است تا پوشش برف زیرین از دید ماهواره پنهان بماند. در این حالت میتوان وجود این شرط را در سری زمانی دادههای روزانه بررسی کرد و یاختههایی را که روز قبل و بعد آنها برفی ولی همان روز، ابری هستند، شناخت و به یاختههای برفی تبدیل کرد. در این پژوهش برای کاستن از ابرناکی، یک کد برنامهنویسی در محیط نرمافزار متلب نوشته شد. در این برنامه روی کل سری زمانی دادههای سنجندۀ مودیس تررا و مودیس آکوا وجود این شرط بررسی شد و یاختههای دارای شرایط از یاختههای ابری به یاختههای برفی تبدیل گردید. شاید این پرسش مطرح شود که انجام این کار ممکن است خطا داشته باشد و برخی یاختهها در عمل در طبیعت برفی نبودهاند، اما بر طبق این الگوریتم بهکاربستهشده از یاختههای ابری به یاختههای برفی تبدیل شدهاند. پاسخ این پرسش این است که بدون به کار بستن الگوریتم کاهش پوشش ابر، بهکارگیری دادههای خام بههیچوجه منطقی نیست و نتایج نادرستی را به بار خواهد آورد. همان گونه که بسیاری از پژوهشگران به این مسأله اشاره کردهاند و پژوهشگرانی همچون دایاتز و همکاران[18] (2013) و (2014)؛ زانگ و همکاران[19] (2012) و گیفورو و باردوسی[20] (2009) بهکارگیری پالایه را به منظور کاهش ابرناکی پیشنهاد کردهاند؛ بنابراین در این کوشش نیز از همان الگوریتم برای کاهش پوشش ابر بهره گرفته شد. همچنین یکی دیگر از روشهایی که برای کاستن از ابرناکی انجام میدهند، عبارت از ترکیب و یککاسهسازی دادههای دو سنجندۀ مودیس تررا و مودیس آکوا است. ماهوارۀ تررا در ساعت 10:30 دقیقه به وقت محلی و ماهوارۀ آکوا در ساعت 1:30 دقیقه به وقت محلی از روی منطقه میگذرد. ممکن است ماهوارۀ تررا هنگام صبح با گذر از روی منطقه یاختهای را به صورت یاختۀ ابری شناسایی کند، اما در بعدازظهر ماهوارۀ آکوا با گذر از روی منطقه همان یاخته را این بار یاختۀ برفی بشناسد. در این حالت با احتمال بالا وجود پوشش ابر در هنگام صبح، سبب شده است که پوشش برف زیرین از دید ماهواره پنهان بماند، اما چند ساعت بعد با پراکندهشدن ابرها، پوشش برف زیرین نمایان شده و ماهوارۀ آکوا هنگام عبور از منطقه، آن یاختۀ برفی را بهدرستی شناسایی کرده است. از این تفاوت چندین ساعته در زمان گذر این دو ماهواره به منظور کاستن از ابرناکی میتوان بهره برد. این پژوهشگران ترکیب و یککاسهسازی دادههای دو ماهواره را پیشنهاد دادهاند: وانگ و همکاران[21] (2009)؛ وانگ و زی[22] (2009)؛ برجرون و همکاران[23] (2013)؛ پاراجکا و بلوشی[24] (2008)؛ شی و همکاران[25] (2014) ؛ زانگ و همکاران[26] (2012)؛ کی و لیو[27] (2014) و دایاتز و همکاران[28] (2014). در این پژوهش نیز از همین الگوریتم بهره گرفته شد. با توجه به این که طول دورۀ مطالعه برای دو ماهواره از سال 1382 تا 1393 بوده که دربردارندۀ 4383 روز است و با در نظرگرفتن این که 34560000 یاخته، منطقۀ ایران را پوشش میدهد، بنابراین در این پژوهش روی شمار انبوهی از کدها، پردازشهای آماری و روی بیش از 900 میلیارد داده، محاسبات عددی انجام شد. برای برشزدن یاختههایی که درون مرز جغرافیایی ایران قرار میگرفت از تابع اینپولیگون در محیط نرمافزار متلب بهره گرفته شد. پس از اعمال این تابع، 7541502 یاخته درون مرز ایران واقع شد. در گام بعدی نقشههای 4383 روز، بررسی، محاسبه و در نهایت میانگینگیری شد. محاسبۀ نقشههای میانگین فراوانی پوشش برف نیز جزء مراحل زمانبر این پژوهش بود. پس از این مرحله نقشههای میانگین ماهانۀ تعداد روزهای برفپوشان به صورت آرایهای به ابعاد 7541502 × 12 آرایش داده شد. سطرهای این آرایه نمایندۀ زمان (دوازده ماه خورشیدی) و ستونها نمایندۀ یاختههای مکانی (تعداد یاختههای 500 × 500 متری که سراسر ایران را میپوشاند) هستند. سپس برای شناسایی ماههایی که الگوی مکانی تعداد روزهای برفپوشان آنها بیشترین همانندی را به یکدیگر داشت، فواصل اقلیدسی میان دوازده ماه محاسبه گردید. بعد از آن با روش ادغام وارد گروهبندی ماههای سال انجام گرفت. محاسبات نشان داد که ماههای سال را بر حسب همانندی الگوی مکانی تعداد روزهای برفپوشان میتوان به چهار بخش تقسیم کرد. در گام بعدی برای بررسی نقش ارتفاع در پراکنش روزهای برفپوشان، مدل رقومی ارتفاع ایران (Dem) در تفکیک مکانی 500 × 500 متر و با سیستم تصویر سینوسی هماهنگ با تفکیک و سیستم تصویر دادههای برف از تارنمای ناسا دریافت شد. در این مرحله برای بخشهای مختلف سال، پیوند میان روزهای برفپوشان و ارتفاع بررسی گردید. در شکل 1 نقشۀ مدل رقومی ارتفاع ایران (Dem) در تفکیک مکانی 500 متر و با سیستم تصویر سینوسی آمده است. همچنین برای هر یک از چهار فصل اقلیمی، مناطقی که ماندگاری پوشش برف داشتند، شناسایی شد. در فصل بیبرفی پهنههایی که بیش از 35 روز پوشش برف داشتند، شناسایی و میانگین ارتفاع این پهنهها از تراز دریا محاسبه شد. برای فصول گذار، پوستۀ برفپوشان و هستۀ برفپوشان پهنههایی که بیش از 50 درصد از مواقع (بیش از 30 روز برفپوشان) پوشش برف داشتند، شناسایی و میانگین ارتفاع آنها از تراز دریا محاسبه گردید. در ادامه دربارۀ فصول گذار، پوسته و هستۀ برفپوشان و تعاریف آنها توضیحات لازم ارائه شده است.
شکل (1): نقشۀ مدل رقومی ارتفاع (Dem) ایران در تفکیک مکانی 500 متر با سیستم تصویر سینوسی
یافتههای تحقیق محاسبۀ فواصل اقلیدسی و گروهبندی ماههای سال (با روش ادغام وارد) نشان داد که ماههای سال را بر حسب همانندی الگوی مکانی تعداد روزهای برفپوشان به چهار بخش میتوان تقسیم کرد. منظور از روز برفپوشان روزی است که زمین پوشیده از برف است. فصول اقلیمی محاسبهشده به این شرح است: فصل بیبرفی که ماههای اردیبهشت تا مهر را شامل میشود؛ فصل برفپوشان که خود به زیرفصل هسته و پوسته بخش میشود؛ هستۀ فصل برفپوشان، ماههای دی و بهمن و پوستۀ فصل برفپوشان، ماههای آذر و اسفند را دربرمیگیرد. ماههای فروردین و آبان نقش فصل گذار را دارند. فروردین فصل گذار از فصل برفپوشان به فصل بیبرفی و آبان فصل گذار از فصل بیبرف به فصل برفپوشان است. در شکل 2 دارنمای ماههای برفپوشان ایران نشان داده شده است. در شکلهای3 تا 6 وضعیت روزهای برفپوشان ایرانزمین برای هر یک از فصول اقلیمی آمده است.
شکل (2): دارنمای ماههای برفپوشان ایران
شکل (3): شمار روزهای برفپوشان ایران در فصل بیبرفی (اردیبهشت تا مهر)
در فصل بیبرفی که ماههای اردیبهشت تا خرداد را شامل میشود، شمار روزهای برفپوشان بسیار کم و بیشتر در بلندیهای مرتفع کشور دیده میشود. در این فصل، پوشش برف به طور محدود و پراکنده تنها روی رشته کوههای البرز، زاگرس و کوههای سهند و سبلان مشاهده میشود. پوشش برف در این موقع از سال در رشته کوههای البرز بیشتر از مناطق دیگر است. شکل 3 نمایشدهندۀ پراکنش روزهای برفپوشان کشور در این فصل است. محاسبات نشان داد در فصل بیبرفی 9/18 کیلومتر مربع از مساحت کشور بیش از 35 روز، پوشش برف دارند. میانگین ارتفاع این مناطق از تراز دریا 4463 متر است. این میانگین ارتفاع نشان میدهد که دما نقش مهمی در پوششهای برفی دارد. در این فصل، کمترین ارتفاع که دستکم 35 روز برفپوشان دارد، 3955 متر است. در فصل بیبرفی که به نوعی نمایندۀ ماههای گرم سال است، پوششهای شایان توجه برف محدود به نواحی بسیار پرارتفاع کشور است.
شکل (4): شمار روزهای برفپوشان در فصل گذار ( فروردین و آبان)
در فصل گذار که ماههای فروردین و آبان را شامل میشود، پراکنش روزهای برفپوشان در کشور نسبت به فصل بیبرفی گستردهتر و فراوانتر شده است. در این فصل بیشترین فراوانی روزهای برفپوشان در رشته کوههای البرز دیده میشود. در این موقع از سال ارتفاعات هزار و لالهزار نیز پوشش برف دارند. همچنین نواحی کمارتفاعتر زاگرس، منطقۀ آذربایجان و خراسان در قیاس با فصل بیبرفی دارای پوشش برف شدهاند (شکل 4). محاسبات نشان داد در فصل گذار 39/54 کیلومتر مربع از کشور بیش از 50 درصد از مواقع (بیش از 30 روز برفپوشان) پوشش برف دارد و میانگین ارتفاع این مناطق از تراز دریا 3607 متر است. در این فصل کمترین ارتفاعی که در آن 50 درصد از مواقع (بیش از 30 روز برفپوشان) پوشش برف وجود دارد، 3187 متر است.
شکل (5): شمار روزهای برفپوشان در فصل پوستۀ برفپوشان (آذر و اسفند)
فصل پوستۀ برفپوشان، ماههای آذر و اسفند را شامل میشود. در این فصل، فراوانی و نیز گسترۀ روزهای برفپوشان در قیاس با فصل گذار بسیار بیشتر شده است و بسیاری از نواحی پایکوهی نیز در این موقع از سال، پوشش برف دارند. بیشترین فراوانی روزهای برفپوشان در این هنگام در دامنههای شمالی البرز، رشته کوههای زاگرس و پس از آن روی سهند و سبلان دیده میشود (شکل 5). در این فصل که روی هم رفته 60 روز طول میکشد برخی از بلندیهای کشور تا 55 روز پوشیده از برف هستند. بررسیها آشکار کرد که در فصل پوستۀ برفپوشان 57/8949 کیلومتر مربع از کشور بیش از 50 درصد از مواقع (بیش از 30 روز برفپوشان) پوشش برف دارد و میانگین ارتفاع این مناطق از تراز دریا 3015 متر است. در طی این فصل حداقل ارتفاعی که این شرایط را دارد 2039 متر است و از این ارتفاع به بالاست که 50 درصد از مواقع پوشش برف وجود دارد. در مقایسه با فصل گذار، میانگین ارتفاعی که در آن 50 درصد از مواقع زمین پوشیده از برف است، کاهش یافته است. در این فصل به طور میانگین 592 متر از ارتفاع این مناطق در مقایسه با فصل گذار کاسته شده است. بنابراین دمای سردتر فصل پوستۀ برفپوشان سبب شده است تا ارتفاع برف کاهش یابد. در شکل (7) پراکنش ارتفاعاتی که بیش از 50 درصد از مواقع در این فصل پوشیده از برف هستند، نشان داده شده است. این نواحی ارتفاعی به رشته کوههای البرز، زاگرس و برخی مناطق شمال غرب محدود میباشد.
شکل (6): شمار روزهای برفپوشان در فصل هستۀ برفپوشان (دی و بهمن)
در فصل هستۀ برفپوشان که شامل ماههای دی و بهمن میشود، شمار روزهای برفپوشان و گسترۀ آن افزایش یافته است. در این فصل بسیاری از مناطق ایران، پوشش برف دارند. در این موقع سرتاسر نوار غربی کشور در راستای کوههای زاگرس پوشیده از برف است. همچون فصول قبلی، بیشترین میزان پوشش برف روی دامنههای شمالی البرز دیده میشود. در این هنگام از سال پهنههای وسیعی از مناطق شمالشرقی ایران نیز برف دارند. با دقت در نقشۀ مدل رقومی ارتفاع (Dem) ایران و مقایسۀ آن با نقشههای پوشش برف مشخص میشود که ارتفاع چه تأثیر زیادی در پراکنش روزهای برفپوشان دارد. در این فصل 68/44038 کیلومتر مربع از گسترۀ ایران بیش از 50 درصد از مواقع (بیش از 30 روز برفپوشان) پوشش برف دارد. میانگین ارتفاع این مناطق از تراز دریا 2602 متر مربع است. بنابراین نسبت به فصل پوستۀ برفپوشان میانگین ارتفاع مناطقی که 50 درصد از فصل، پوشیده از برف هستند، 413 متر کاهش یافته است. کمترین ارتفاع این مناطق 1519 متر محاسبه شد. یعنی کمترین ارتفاعی که در آن دست کم 50 درصد از مواقع زمین پوشیده از برف است از 1519 متر آغاز میشود. مشاهده میشود که در فصل هستۀ برفپوشان میانگین ارتفاع این مناطق نسبت به فصول دیگر کمینه است. شکل (8) نشاندهندۀ پراکندگی مناطقی است که 50 درصد از مواقع در فصل هستۀ برفپوشان پوشیده از برف هستند. این مناطق در راستای رشته کوههای زاگرس، البرز، بخشهایی از شمال غرب و به طور پراکنده در بلندیهای کرمان دیده میشوند.
شکل (7): نقشۀ پراکندگی ارتفاعاتی که در فصل پوستۀ برفپوشان بیش از 50 درصد از مواقع پوشیده از برف هستند.
شکل (8): نقشۀ پراکندگی ارتفاعاتی که در فصل هستۀ برفپوشان بیش از 50 درصد از مواقع پوشیده از برف میباشند.
شکل (9): درصد گسترۀ شمار روزهای برفپوشان در چهار فصل اقلیمی
شکل9 درصد گسترۀ روزهای برفپوشان در چهار فصل اقلیمی سال را نشان میدهد. در فصل بیبرفی روزهای برفپوشان یک روزه کمتر از 1 درصد از گسترۀ ایران را میپوشاند. به بیان روشنتر یعنی مناطقی که در فصل بیبرفی یک روز پوشش برف دارند، کمتر از 1 درصد گسترۀ ایران را شامل میشوند. در این فصل فراوانی روزهای برفپوشان بسیار اندک است. در فصل گذار، شمار روزهای برفپوشان افزایش بسیار بیشتری را نسبت به فصل بیبرفی نشان میدهد. در این موقع از سال روزهای برفپوشان یک روزه تا 5 درصد از گسترۀ ایرانزمین را نیز در برمیگیرد. یعنی نواحی که یک روز پوشش برف دارند، نزدیک به 5 درصد از گسترۀ کشور را پوشش میدهند و با افزایش شمار روزهای برفپوشان، گسترۀ زیر برف هم کاهش مییابد. در فصل پوستۀ برفپوشان، روزهای برفپوشان یک روزه نزدیک به 10 درصد از مساحت ایران را در برمیگیرد و با افزایش شمار روزهای برفپوشان مساحت مربوط به آن کاهش بسیاری را نشان میدهد. در فصل هستۀ برفپوشان، روزهای برفپوشان، مساحتهای بیشتری از کشور را در برمیگیرند.
شکل (10): درصد گسترۀ روزهای برفپوشان در ماههای سال
شکل10 درصد گسترۀ روزهای برفپوشان را در ماههای مختلف سال نشان میدهد. پوشش برف از ماه فروردین به بعد کاهش بسیار چشمگیری را نشان میدهد. ماه فروردین نقش ماه گذار از برف به برفی را دارد. در ماههای اردیبهشت، خرداد، تیر، مرداد، شهریور و مهر روزهای برفپوشان مساحتهای بسیار ناچیزی را در برمیگیرد. عملاً در این ماهها پوشش برف بسیار ناچیز است و این ماهها را همان گونه که گفته شد، میتوان فصل بیبرفی ایران دانست. ماه آبان نقش ماه گذار از بیبرفی به برف را دارد. در این ماه، روزهای برفپوشان مساحتهای بیشتری را نسبت به ماههای قبلی دربرمیگیرد. در ماه آذر، روزهای برفپوشان مساحتهای بسیار بیشتری را نسبت به آبانماه پوشش میدهد. در ماههای دی و بهمن بیشترین تعداد روزهای برفپوشان دیده میشود و روزهای برفپوشان مساحتهای بیشتری را نشان میدهد. در ماه دی، روزهای برفپوشان یک روزه تا 15 درصد از مساحت کشور را در برمیگیرد، اما روزهای برفپوشان دو روزه نزدیک به 5 درصد از مساحت کشور را پوشش میدهد. اختلاف زیادی میان مساحت روزهای یک روزه و دو روزه دیده میشود، اما در ماه بهمن روزهای برفپوشان یک روزه و دو روزه از نظر مساحت، اختلاف زیادی با هم ندارند. در ماه اسفند روزهای برفپوشان و مساحتهای مربوط به آنها نیز دوباره رو به کاهش میگذارد. الگوی روزهای برفپوشان اسفندماه به آذرماه، شباهت بالایی دارد.
شکل (11): رابطۀ تعداد روزهای برفپوشان در فصول اقلیمی با ارتفاع در ایرانزمین
با افزایش ارتفاع، دمای هوا نیز کاهش مییابد و کاهش دما ماندگاری بیشتر پوشش برف را سبب میشود. شکل 11 نشاندهندۀ رابطۀ روزهای برفپوشان در فصول اقلیمی با ارتفاع در ایرانزمین است. همان گونه که از این نمودار برمیآید الگوی رابطۀ شمار روزهای برفپوشان با ارتفاع در همۀ فصول مانند هم است؛ یعنی با افزایش ارتفاع، شمار روزهای برفپوشان نیز افزایش مییابد، اما رفتار شمار روزهای برفپوشان با میزان افزایش ارتفاع در هر یک از فصول اقلیمی متفاوت است. در هستۀ فصل برفپوشان آهنگ تغییرات روزهای برفپوشان با افزایش ارتفاع شدیدتر از فصول دیگر است. این فصل، نمایندۀ ماههای دی و بهمن است. در این هنگام از سال از ارتفاع تقریبی 1500 تا 3000 متر رابطۀ خطی نیرومندی میان شمار روزهای برفپوشان و ارتفاع دیده میشود و پس از ارتفاع 3000 به بالا الگوی رابطۀ میان شمار روزهای برفپوشان و ارتفاع، نظم خود را از دست میدهد. دلیل برهمخوردن رابطۀ روزهای برفپوشان و ارتفاع در ارتفاعات بلند کشور را میتوان به سبب تندی شیب دانست. افزایش شیب زمین موجب میشود تا شرایط مناسب برای نشست برف وجود نداشته باشد. فصل پوستۀ برفپوشان، ماههای آذر و اسفند را شامل میشود. در این فصل از ارتفاع تقریبی 2000 تا 3000 متر رابطۀ روزهای برفپوشان و ارتفاع، یک رابطۀ خطی است. اما از ارتفاع حدود 3000 متر به بالا نظم این رابطه کاهش مییابد و یک الگوی پراکنده را از خود نشان میدهد. در فصل گذار که ماههای فروردین و آبان است از ارتفاع حدود 2800 تا 3500 متر، یک رابطۀ خطی بین شمار روزهای برفپوشان و ارتفاع وجود دارد. در فصل بیبرفی که نمایندۀ ماههای اردیبهشت تا خرداد است از ارتفاع 3200 متر به بالا رابطۀ شمار روزهای برفپوشان و ارتفاع، یک الگوی پراکنده را از خود نشان میدهد. افزایش ارتفاع و به دنبال آن کاهش دما نقش بسیار مهمی در پوشش برف دارد. برای مثال همان طور که در شکل 11 مشاهده میشود در فصل هستۀ برفپوشان در ارتفاع 2000 متری از تراز دریا 10 روز زمین پوشیده از برف است، اما در فصل پوستۀ برفپوشان به طور میانگین در ارتفاع 2500 متری از تراز دریا 10 روز برفپوشان وجود دارد و روزهای برفپوشان 10 روزه این بار در ارتفاع 500 متر بالاتر دیده میشود. با وجود این در فصل گذار در ارتفاع تقریبی 3200 متر 10 روز برفپوشان وجود دارد و در این موقع از سال نسبت به فصل پوسته باید 700 متر بالاتر رفت تا به 10 روز برفپوشان رسید. در فصل بیبرفی به طور تقریبی روزهای برفپوشان 10 روزه در ارتفاع 3700 متری دیده میشود. بنابراین روشن است که تغییرات دما چه اثر چشمگیری در روزهای برفپوشان دارد.
نتیجهگیری در پژوهش حاضر برای فصلبندی روزهای برفپوشان ایران از دادههای رقومی سنجندههای مودیس تررا و مودیس آکوا بهره گرفته شد. به منظور فصلبندی روزهای برفپوشان ایران از تحلیل خوشهای به روش ادغام وارد استفاده شد. محاسبات نشان داد در ایران چهار فصل اقلیمی متمایز وجود دارد: فصل بیبرفی که ماههای اردیبهشت تا خرداد را شامل میشود؛ فصل گذار که دربردارندۀ ماههای فروردین و آبان است؛ فصل پوستۀ برفپوشان که مشتمل بر ماههای آذر و اسفند است و در نهایت فصل هستۀ برفپوشان که ماههای دی و بهمن را دربرمیگیرد. بررسیها نشان داد ماه فروردین نقش ماه گذار از برف به بیبرفی و ماه آبان نقش ماه گذار از بیبرفی به برف را دارد. ترسیم الگوهای پراکنش پوشش برف کشور برای هر یک از فصول اقلیمی نشان داد روی هم رفته بیشترین فراوانی روزهای برفپوشان در دامنههای البرز و پس از آن در دامنههای زاگرس و کوههای سهند و سبلان دیده میشود. بررسی رابطۀ شمار روزهای برفپوشان با ارتفاع در چهار فصل اقلیمی مشخص کرد که الگوی افزایش روزهای برفپوشان در هر یک از فصول، همانند هم است و با افزایش ارتفاع، شمار روزهای برفپوشان افزایش مییابد، اما افزایش روزهای برفپوشان با افزایش ارتفاع در هر یک از فصول تا یک ارتفاع بهخصوص نظم دارد و از یک ارتفاع معین به بالا نظم خود را از دست میدهد؛ چرا که افزایش شیب زمین موجب میشود تا شرایط مناسب برای نشست برف وجود نداشته باشد. همچنین مساحت پوشش برف برای هر یک از فصول اقلیمی و ماههای سال و برای هر کدام از روزهای برفپوشان محاسبه شد. بررسیها آشکار کرد که در ماههای اردیبهشت تا مهر، گسترۀ پوشش برف روزهای برفپوشان بسیار ناچیز است. بیشترین گسترۀ برف در ماه دی دیده شد. در این ماه، روزهای برفپوشان یک روزه 15 درصد از گسترۀ ایران را دربرمیگیرد. در مجموع یافتههای این پژوهش شناخت وضعیت پوشش برف ایرانزمین را بیشتر کرد. یافتههای بهدستآمده از این نوشتار برای بخشهای کشاورزی، هواشناسی، وزرات نیرو و.... میتواند کاربردی و سودمند باشد. [1] - Mote et al. [2] - Leathers and Luff [3] - Tekeli and Tekeli [4] - Udnaes et al. [5] - Brown and Armstrong [6] - Hall et al. [7] - Brown and Armstrong [8] - Romanov et al. [9] - De Ruyter et al. [10] - Zhao and Fernandes [11] - Hall et al. [12] - Jin et al. [13] - Qiu et al. [14] - Dahri et al. [15] - She et al. [16] - Ke and Liu [17] - Maskey et al. [18] - Dietz et al. [19] - Zhang et al. [20] - Gafurov and Bardossy [21] - Wang et al. [22] - Wang and Xie [23] - Bergeron et al. [24] - Parajka and Bloschi [25] - She et al. [26] - Zhang et al. [27] - Ke and Liu [28] - Dietz et al. | ||
| مراجع | ||
|
Bergeron, J., Royer, A., Turcotte, R. & Roy, A. (2013). Snow cover estimation using blended MODIS and AMSR-E data for improved watershed-scale spring streamflow simulation in Quebec, Canada; Hydrological Processes, 1-14.
Brown, R., Armstrong, R. L. (2010). Snow-cover data measurement,products and sources in snow and climate. In Physical Processes,Surface Energy Exchange and Modeling, Armstrong RL, Brun E(eds). Cambridge University Press: Cambridge, UK.
Dahri, Z. Ahmad, B., Leach, J., Ahmad, S. (2011). Satellite-Based Snow cover Distribution and Associated Snowmelt Runoff Modeling in Swat River Basin of Pakistan; Proceedings of the Pakistan Academy of Sciences 48: 19–32.
de Ruyter de Wildt, M., Seiz, G., Gr¨un, A. (2006). Snow mapping usingmulti-temporal Meteosat-8 data. EARSeL Proc. 5: 18–31.
Dietz, A., Kuenzer, C., Conrad, C. (2013). Snow-cover variability in central Asia between 2000 and 2011 derived from improved MODIS daily snow-cover products; International Journal of Remote Sensing; 34, 3879–3902.
Dietz, A., Conrad, C., Kuenzer, C., Gesell, G. and Dech, S. (2014). Identifying Changing Snow Cover Characteristics in Central Asia between 1986 and 2014 from Remote Sensing Data, Remote Sens, 6: 12752-12775.
Gafurov, A., Bardossy, A. (2009). Cloud removal methodology from MODIS snow cover product, Hydrol. Earth Syst. Sci., 13: 1361–1373.
Hall, D. K., Kelly, R. E., Foster, J., Chang, A. T. (2005). Estimation ofsnow extent and snow properties. In Encyclopedia of HydrologicalSciences, Anderson MG (ed). Chichester: John Wiley and Sons, Ltd. 2: 811–830.
Hall, D. K., Riggs, G. A., Foster, J. L., Kumar, S. V. (2010). Development andevaluation of a cloud-gap-filled modis daily snow-cover product.Remote Sens. Environ. 114: 496–503.
Jin, X., Ke, C., Xu, Y. & Li, X. (2014). Spatial and temporal variations of snow cover in the Loess Plateau, China; International Journal of Climatology; 1-11.
Ke, C. & Liu, X. (2014). Modis-observed spatial and temporal variation in snow cover in Xinjiang, China; Climate Research 59: 15-26.
Leathers, D. & Luff, B.(1997). Characteristics of snow cover durationacross the northeast United States of America. International Journal ofClimatology, 17: 1535−1547.
Maskey, S., Unlenbrook, S. & Ojha, S. (2011). An analysis of snow cover changes in the Himalayan region using MODIS snow products and in-situ temperature data; Climate Change 108: 391-400.
Mote, P., Hamlet, A., Clark, M. & Lettenmaier, D. (2005). Declining mountainsnowpack in western North America. Bulletin of the AmericanMeteorological Society, 86: 39-49.
Parajka, J. & Bloschi, G. (2006). Validation of MODIS snow cover images over Ausria, Hydro.Earth Syst. Sci. Discuss; 3: 1569-1601.
Qiu, L., You, J., Qiao, F. & Peng, D. (2013). Simulation of snowmelt runoff in ungauged basins based on MODIS: A case study in the Lhasa River basin, Stoch Environ Res Risk Assess, 1-9.
Romanov, P., Tarpley, D., Gutman, G. & Carroll, T. R. (2003). Mapping andmonitoring of the snow coverfraction over North America. J.Geophys. Res. 108(D16): 8619.
She, J., Zhang, Y., Li, X. & Chen, Y. (2014). Changes in snow and glacier cover in an arid watershed of the western Kunlun Mountains using multisource remote sensing data; International Journal of Remote Sensing; 35 : 234-252.
Tekeli, Y. & Tekeli, A. E. (2012). A technique for improving MODIS standard snow productsfor snow cover monitoring over Eastern Turkey, Arab J Geosci 5: 353–363.
Udnaes, H., Alfnes, C. E., Andreassen, L. M. (2007). Improving runoffmodeling using satellite-derived snow cover area. Nord.Hydrol.38: 21–32.
Wang, X., Xie., H., Liang, T. and Huang, X. (2009). Comparison and validation of MODIS standard and new combination of Terra and Aqua snow cover products in northern Xinjiang, China. Hydro.Process. 23: 419-429.
Wang, X. & Xie, H. (2009). New methods for studying the spatiotemporal variation of snow cover based on combination products of MODIS Terra and Aqua; Journal of Hydrology, 371: 192-200.
Zhang, G., Xie, H., Yao, T., Liang, T. & Kang, S. (2012). Snow cover dynamics of four lake basins over Tibetan Plateau using time series MODIS data(2001-2010), Water resources reaserch, 48: 1-22. Zhao, H. & Fernandes, R. (2009). Daily snow cover estimation fromadvanced very high resolution radiometer polar pathfinder data overNorthern Hemisphere land surfaces during 1982–2004. J. Geophys.Res. 114: 1-14. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 372 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 321 |
||