بارزسازی گردوخاک منطقه غرب و جنوب غربی ایرا ن با روش‌های سنجش از دور و مدل های پیش بینی عددی

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 می باشند، 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 پدیده گردوخاک در منطقه مورد مطالعه، با استفاده از الگوریتم ترکیبی deep blue (db) و (dt) 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 pm10، با استفاده از مدل عددی جفت‌شده wrf - chem شبیه سازی و روند تغییرات آن با دیدافقی در چند ایستگاه هواشناسی همدیدی مقایسه شد. در نهایت برای ردیابی مسیر ذرات گردوخاک مدل لاگرانژی hysplit به کار 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 بکار رفته در آشکارسازی و شناسایی ماهیت ذرات معلق جو عملکرد قابل قبولی داشته و افزایش مقادیر aod در منطقه را به خوبی نشان دادند. بنابر خروجی مدل عددی wrf - chemدر 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، فعال بوده اند. مقایسه سری زمانی داده های غلظت pm10 خروجی مدل wrf-chem و دید افقی برای 4 ایستگاه هواشناسی همدیدی نشان می دهد که در بیشتر زمان ها با کاهش دید افقی غلظت pm10 افزایش یافته است. 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 تعیین مسیر ذرات گرد و خاک با مدل hysplit نشان می دهد که با توجه به ماهیت پیچینده پدیده گردوخاک را بهینه کرده، کاربست روش های مختلف می تواند تصویر دقیق تری از این پدیده ارائه دهد.

determination of dust over west and southwest of iran using remote sensing techniques and numerical simulation

introduction: dust has been one of the most important environmental challenges over a large part of iran in recent years. dust detection and monitoring using weather forecasting models and remote sensing data and products that have higher speed, accuracy and lower cost is very important. material and methods: in this study, 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. the data used include the present weather code and visibility of synoptic stations located in the area, the aod product of the modis sensor and the fnl data for the implementation of the wrf-chem model. in the first step, the dust storms were detected in the study area, using the combined deep blue (db) and dark target (dt) algorithms. in the next step, in order to study the dust concentration over the region and its affected areas, the pm10 concentration was simulated using the wrf-chem model and the trend of its changes during the case studies was compared to visibility at several synoptic stations. finally, the lagrangian model, hysplit was used to track the dust particle path. results and discussion: comparing the results of modis sensor images with the present weather codes recorded in synoptic stations in the region showed that the dt and db algorithms used in the detection of suspended particles have acceptable performance and showed the increase of aod values in the region. according to the output of the wrf-chem numerical model in both dust events, the areas located in the northwest of iraq (border between iraq and syria), eastern syria and eastern iraq (hur al-azim) have been active as the main sources of dust particles for the study area. comparison of pm10 concentration time series from wrf-chem model output and visibility in 4 synoptic meteorological stations shows that in most cases the pm10 concentration increased with decreasing visibility. conclusion: the results of simultaneous study of dust using satellite images, simulation of suspended particle concentration using wrf-chem model and determination of dust particle path with hysplit model show that due to the complex nature of the dust storms, different methods can be used to provide a more accurate picture of this phenomenon.