تخمین ترکیبات شیمیایی، غلظت و ارتفاع طوفان‌های گرد و غبار با استفاده از تصاویر و داده‌های ماهواره‌ای modis&calipso

طوفان گردوغبار یکی از پدیده‌های جوی است که آثار و پیامدهای زیست‌محیطی نامطلوبی برجای می‌گذارد. بررسی ترکیبات فیزیکی و شیمیایی گردوغبارهای اخیر نشان می‌دهد این گردوغبارها صرفاً متشکل از دانه‌های خاک، شن، ماسه و ذرات نمک نیستند، بلکه ترکیب پیچیده‌ای از عناصر شیمیایی‌اند، عناصری از قبیل فلزات قلیایی خاکی، کربن، سیلیس، آلومینیوم، پتاسیم، کلسیم و برخی دیگر از عناصر آلی مشاهده می‌شود که تمامی این عناصر می‌توانند اثرات مضری در سلامت محیط‌زیست و به‌ویژه بر موجودات زنده داشته باشند. در این تحقیق شهر اهواز که طی دهۀ گذشته شاهد طوفان‌های چندی بوده است، بررسی شد. با استفاده از نمونه‌های اندازه‌گیری‌شدۀ عناصر مورد مطالعه در ایستگاه زمینی و آنالیزهای آزمایشگاهی، محتویات هفت رخداد گردوغبار تعیین شد. تصاویر ماهواره‌ای modis و داده‌های calipso، به‌ترتیب، جهت شناسایی عناصر و تعیین غلظت این طوفان‌ها مورد تحلیل قرار گرفتند. پس از تهیۀ تصاویر modis و انجام دادن تصحیحات مورد نیاز، مقادیر طیفی محل نمونه‌برداری ایستگاه زمینی روی تصاویر مشخص شد. با استفاده از روش کمترین مربعات و crossvalidation مدل‌سازی ارتباط بین باندهای modis و نتایج حاصل از مشاهدات زمینی ایجاد شد. پس از مقایسه و تحلیل نتایج به‌دست‌آمده، مشخص شد که برای عنصر سیلیس، نسبت باند 21 به باند 26 با میزان rmse در حدود 1.28، شاخص مناسبی جهت تعیین ترکیبات طوفان‌های گردوغبار با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای modis به‌شمار می‌رود. همچنین، آلومینیوم از نسبت باند 25 به باند 26 با میزان rmse در حدود 2.08، کلسیم از نسبت باند 24 به باند 25 با میزان rmse در حدود 2.3، سدیم از نسبت باند 23 به باند 27 با میزان rmse در حدود 0.48 و منیزیم از نسبت باند 15 به باند 24 با میزان rmse در حدود 0.78، برای شناسایی این عناصر در تصاویر ماهواره‌ای modis شاخص‌های مناسبی‌اند. با توجه به نتایج و شاخص‌های به‌دست‌آمده برای هر عنصر، تعیین ترکیبات و میزان غلظت عناصر موجود در طوفان‌های گردوغبار، بدون استفاده از نمونه‌های زمینی و فقط با به‌کارگیری تصاویر modis و روش به‌دست‌آمده امکان‌پذیر می‌شود. همچنین، با استفاده از داده‌های ماهواره‌ای calipso در روزهای مورد مطالعه، مشخص شد که در روزهای گرم سال که نمونه‌برداری زمینی انجام گرفته، میزان غلظت و تراکم گرد غبار بیشتر از روزهای سرد سال است و ارتفاع گردوغبار به شش کیلومتری سطح زمین می‌رسد.