تحلیل آماری سری زمانی مساحت پوشیده از برف حاصل از تصاویر ماهواره‌ای در استان مازندران

مقدمه و هدف: متغیر برف نقش مهمی در چرخه‌های هیدرولوژی بر عهده دارد. لذا برف یکی از اجزای ضروری سامانه اقلیم به شمار می‌رود. به‌طوری ‌که یکی از کاربست‌های بنیادی درزمینه‌ی مدیریت منابع آب برف است، به‌ویژه در پهنه‌هایی که بارشِ آن سهم زیادی در ریزش‌های جوی دارد. بنابراین هدف اصلی این تحقیق بررسی روند این تغییرات در حوضه آبخیز دامنه شمالی رشته‌کوه البرز در استان مازندران در شرایط نابه‌هنجار اقلیمی در دهه اخیر است.مواد و روش‌ها: نخست داده‌های سنجنده modis به‌صورت روزانه با توان جاسازی مکانی 500 ×500 متر از پایگاه ملی داده‌های برف و یخ ناسا (nsidc) دریافت شد. تصاویر دریافتی مربوط به بازه‌ی زمانی 2000-2018 است. برای پردازش تصاویر، نخست عملیات پیش‌پردازش بر روی آن‌ها در محیط نرم‌افزار envi 5.3 اعمال شد. از نمایه ndsi، جهت برآورد پهنه پوشش برف استفاده شد. برای بررسی روند تغییرات پوشش برف از آزمون من-کندال و روش تخمین گر شیب‌خط سن استفاده شد. همچنین برای بررسی همبستگی بین سطح پوشش برف با پارامترهای اقلیمی از ضریب همبستگی پیرسون استفاده شد. یافته‌ها: بررسی روند سطح پوشش برف به‌صورت فصلی و سالانه نشان داد که پوشش برف در فصل زمستان، حدود 41/50- کیلومترمربع در هر سال کاهش یافته است. ازنظر طبقات ارتفاعی، پوشش برف در حال پس‌روی است، زیرا روند آن در همه طبقات ارتفاعی به‌ویژه ارتفاعات 1600 تا 2500 متر حدود 03/57- کیلومترمربع در هر سال رو به کاهش است. نتیجه این پژوهش نشان می‌دهد، همبستگی منفی بین پوشش برف و تابش خالص و همبستگی مثبت با رطوبت نسبی در سطح اعتماد 95 درصد وجود دارد. مقایسه همبستگی وضعیت پوشش برف هم ازنظر زمانی و طبقات ارتفاعی مختلف با شرایط دما و بارش نشان می‌دهد در بیشتر مواقع ناهنجاری‌های منفی پوشش برف با ناهنجاری مثبت دما و منفی بارش همخوانی دارد، به‌طوری‌که در سطح 95 درصد معنی‌دار است. نتایج این پژوهش ضمن تایید کاهش ذخایر برفی در دامنه شمالی و افزایش روزافزون دماهای فرین، نشان داد تجدیدنظر در مدیریت منابع آب حوضه پایین‌دست امری ضروری است.نتیجه گیری: در مجموع نتایج نشان می‌دهد که روند پوشش برف به‌صورت فصلی و سالانه، دارای روند کاهشی است. همچنین می‌توان نتیجه گرفت روند پوشش برفی طبقات ارتفاعی مختلف در دامنه‌های شمالی البرز مرکزی کاهشی و پس‌روی کرده است. بیشترین تاثیر افزایش دما در فصل بهار مشاهده شده است. چراکه در اوایل بهار انرژی موردنیاز برای ذوب برف معمولاً از تابش موج‌کوتاه تامین می‌شود و همین‌طور که شدت‌جریان تابشی خالص به دلیل افزایش تابش ورودی موج‌کوتاه افزایش و سپیدی ناشی از کاهش ارتفاع و گستره‌ی پوشیده از برف رخ می‌دهد، سرعت ذوب برف افزایش می‌یابد. ازاین‌رو با افزایش دما و تغییر شرایط اقلیمی، بارش‌های زمستانه که به انباشت برف تبدیل خواهند شد، کاهش‌یافته است و می‌تواند بر رواناب ناشی از این بارش‌ها در فصل بهار تاثیرگذار باشد.

statistical analysis of time series of snow-covered area obtained from satellite images in mazandaran province

introduction and objective: the snow variable plays an important role in hydrological cycles and is an essential component of the climate system. is one of the basic applications in the field of water resources management, especially in areas where snowfall has a large share of precipitation. therefore, the main purpose of this study is to investigate the trend of these changes in the watershed of the northern slope of the alborz mountain range in mazandaran province in abnormal climatic conditions in the last decade.materials and methods: first, modis sensor data was received daily from nasa’s national snow and ice database (nsidc) with a 500*500 m embedding capacity. the received images are related to the period 2000-2018. to process the images, pre-processing operations were first performed on them in the envi 5.3 software environment. the ndsi index was used to estimate the snow cover. mann-kendall test and age line slope estimator method were used to study the trend of snow cover changes. pearson correlation coefficient was also used to investigate the correlation between snow cover level and climatic parameters.results: examination of the trend of snow cover level seasonally and annually showed that snow cover in winter has decreased by about -50.41 square kilometers per year. from the elevation standpoint, snow cover is regressing, as its trend is decreasing across all elevation levels, especially at altitudes of 1600 to 2500 meters. the result of this study shows that there is a negative correlation between snow cover and net radiation and a positive correlation with soil moisture at a 95% confidence level. a comparison of the correlation between snow cover status and time and different elevation classes with temperature and precipitation shows that in most cases negative snow cover anomalies are associated with positive temperature and negative rainfall anomaly, which is significant at 95% level. while acknowledging the decline of snow stocks on the northern slope and the increasing increase in freezing temperatures, the management of downstream basin water resources should be reconsidered.conclusion: in general, the results show that the trend of snow cover seasonally and annually has a decreasing trend. it can also be concluded that the trend of snow cover of different altitudes in the northern slopes of central alborz has decreased and receded. the greatest effect of temperature increase is observed in spring. this is because the energy required to melt snow is usually provided by short-wave radiation in early spring, and as the intensity of the net radiation current increases due to the increase in short-wave input radiation and the whiteness occurs due to the decrease in height and snow-covered range, the snow melting rate increases. therefore, with increasing temperature and changing climatic conditions, winter precipitation, which will turn into snow accumulation, has decreased and can affect the runoff caused by these precipitations in spring.