تغییرات زمانی و مکانی تابش زمین‌تاب ایران(دوره آماری 1396-1367)

همه اشیایی که دمای آنها بالای صفر مطلق (273 درجه سلسیوس) است از خود انرژی ساطع می کنند. مقدار انرژی ساطع شده از جسم به دمای آن بستگی دارد و بر پایه قانون استفان بولتزمن می توان آن را اندازه‌گیری کرد. بیشینه انتشار این انرژی در طول موج معینی است که قانون پلانک آن را مشخص می کند. با توجه به دمای سطحی، خورشید بیشینه انرژی خود را در طول موج 0.48 میکرون یعنی در میانه امواج مرئی ساطع می کند درحالی‌که زمین بیشینه انرژی خود را در طول‌موج 10 میکرون ساطع می کند. این تابش که از 3 میکرون آغاز و تا 100 میکرون (فروسرخ) ادامه دارد، به نام تابش زمین‌تاب (outgoing longwave radiation) شناخته شده است. اندازه‌گیری تابش زمین‌تاب برای شناخت توازن انرژی و فرایندهای دمایی زمین بسیار با‌اهمیت است. با توجه به‌دشواری اندازه‌گیری این تابش، به‌کارگیری داده های سنجش‌ازدور می تواند در شناخت تغییرات زمانی و مکانی آن کمک موثری کند؛ ازاین رو، هدف از پژوهش کنونی، بررسی تغییرات زمانی و مکانی تابش زمین‌تاب ایران‌ به کمک داده های مرکز ملی هوا و اقیانوس شناسی ایالات‌متحده آمریکا (noaa) است. در این پژوهش، نخست داده‌های میانگین روزانه تابشِ زمین‌تاب در بازه زمانی 1.1/1367 تا 12.29/1396 خورشیدی به مدت 10957 روز با تفکیک مکانی یک درجه قوسی از پایگاه ثبت داده های آب و هوایی برداشت شد. بر مبنای نزدیک به 700 میلیون یاخته، میانگین فصلی تابش زمین‌تاب ایران در هرسال محاسبه شد و برای هر فصل، یک آرایه مکان زمان در ابعاد 30×154 به دست آمد که سطرهای آن، مکان (یاخته ها) و ستون ها، زمان (فصل) را نشان می دهد. سپس برای هر فصل از سال، آزمون ناپارامتری من کندال در سطح اطمینان 90 درصد برای هر یاخته جداگانه محاسبه شد. یافته ها نشان داد که در فصول مختلف سال در ایران روند منفی مشاهده نمی شود و تنها در فصل زمستان گستره زیادی از ایران روند مثبت دارد؛ بنابراین، تابش زمین‌تاب در دیگر فصول سال روندی را نشان نمی دهد. روند مثبت تابش زمین‌تاب در فصل زمستان به دلیل کاهش ابرناکی و برف در طول دوره موردمطالعه است. همچنین در این پژوهش، میانگین بلند مدت فصلی تابش زمین‌تاب ایران زمین نیز رسم شد. یافته های بلندمدت فصلی نشان داد که تابش زمین‌تاب، گذشته از عرض جغرافیایی، از پیکربندی زمین نیز پیروی می کند به‌طوری‌که بیشترین تابش زمین‌تاب در عرض های پایین و هموار (به‌ویژه فصل تابستان) و کمترین آن، در عرض های بالا و ناهموار (به ویژه فصل زمستان) دیده می شود.

The TempoSpatial Variations of Outgoing Longwave Radiation (OLR) in Iran (19882017)

All objects whose temperature exceeds absolute zero (273°C) can emit energy. The amount of energy emitted from the objects depends on their temperature and can be measured according to StephanBoltzmann’s law. The maximum emission of this energy is at a certain wavelength defined by Planck’s law. Regarding the surface temperature of the sun, it emits maximum energy at a wavelength of 0.48 microns, in the middle of visible waves, while the Earth emits its maximum energy at 10 microns (infrared) wavelengths. This radiation which starts from 3 microns and continues to 100 microns (infrared), is known as Outgoing Long Radiation (OLR). Measuring this radiation is very important for understanding the energy balance and the temperature of the Earth. Because of the difficulties in measuring this radiation, the use of remote sensing data can effectively help in understanding the tempospatial variations of OLR. The purpose of this study is to estimate the seasonal trend of Iran’s outgoing longwave radiation by using National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) satellites. In this study, the daily mean outgoing longwave radiation data for the period 1988/3/21 to 2018/3/20, with 1° spatial coverage, was extracted on a global scale from the United States Climate Data Record (CDR) database. Then, based on nearly 700 million pixels, the seasonal mean of Iran’s outgoing longwave radiation was calculated for each year, and a timespace matrix was obtained with dimensions of 154*30, for each season. The rows of the matrix are locations (pixels) and the columns are the time (season). For each season of the year, the nonparametric test of MannKendall was calculated at a confidence level of %90 for each individual pixel. The results showed that there was no negative trend in different seasons in Iran, and only in winter, Iran’s territory has an extensive positive trend. Hence, the outgoing longwave radiation does not show trends in other seasons of the year. The positive trend of the outgoing longwave radiation during winter is due to cloudiness and snow in most of Iran. Also, in this study, the longterm mean outgoing longwave radiation pattern of Iran was calculated for each season, separately. Findings of the longterm mean of the seasons showed that outgoing longwave radiation depends on latitude and topography of the earth. So, the highest outgoing longwave radiation is seen in low and flat latitudes (especially in summer) and the lowest one is seen in high and uneven latitudes(especially in winter).