دانشگاه ایلام مدیریت جامع حوزه های آبخیز 2783-4581 5 2 2025 07 23 Assessment of the relationship between climatic variable trends and dust storms in the southwest of the country using remote sensing indicators ارزیابی ارتباط بین روند متغیرهای اقلیمی و طوفان‌های گردوغبار در جنوب غرب کشور با استفاده از شاخص‌های سنجش از دوری 25 50 718590 10.22034/iwm.2024.2029264.1155 FA صدف پیری گروه علوم و مهندسی آبخیزداری، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران حمید رضا مرادی گروه علوم و مهندسی آبخیزداری، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران 0000-0002-4601-4702 وحید موسوی گروه علوم و مهندسی آبخیزداری، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران Journal Article 2024 05 27 Extended Abstract Introduction: Dust storms are a consequence of desertification and land degradation, particularly in arid and hyper-arid regions worldwide. The factors influencing the spatial distribution of dust storms are largely dependent on altitude and latitude. Among natural disasters, droughts stand out as climatic anomalies that develop gradually and insidiously, exerting pressure on various societies. Drought can significantly affect the conditions and characteristics of dust storms. The primary objectives of this research are to examine the temporal and spatial distribution of dust storms in Ilam and Khuzestan provinces, and to explore the relationship between meteorological drought characteristics and the occurrence of dust storms in these regions. Materials and Methods: This study investigates the temporal and spatial variations of dust storms and the impact of drought characteristics on them during the statistical period of 1989-2019. The characteristics of drought were identified using the Standardized Precipitation Index (SPI) method. Dust storm data were extracted from synoptic station records related to the horizontal visibility on dusty days. Monthly, seasonal, and annual distributions of dust storms were analyzed. The trends in dust storms, precipitation, and temperature changes were determined using the Mann-Kendall method and Sen's slope estimator. Additionally, satellite images from the MODIS sensor were analyzed for days associated with dust storms, and the Aerosol Optical Depth (AOD) and Normalized Difference Dust Index (NDDI) were derived. The relationship between drought characteristics and dust storm characteristics was then assessed using correlation and linear regression analyses, and the effects of drought on dust storm occurrences were examined. Results and Discussion: The years 1990, 1995, 2007, 2008, 2010, 2011, and 2017 experienced widespread droughts, with 2008 recording the highest drought intensity and extent. Meteorological data indicated that January and August, as well as the winter and autumn seasons, had the highest and lowest incidences of dust storms, respectively. According to the AOD index, April and December, and the spring and autumn seasons, exhibited the highest and lowest dust storm occurrences, respectively. During the studied period, the frequency of dust storms increased at 11 stations and decreased at 8 stations. The trend of maximum temperature was upward at all stations, while minimum temperature trends were upward at most stations. Precipitation trends were generally decreasing across the studied stations. The NDDI index provided a good estimate of regional dustiness, although in some cases, the index data did not align with ground observations and contained significant errors. Statistical tests revealed correlations between maximum temperature, minimum temperature, and precipitation data. However, the AOD index generally showed no correlation with other variables. Conclusion: The analysis of the relationship between drought characteristics and dust storms indicated that 2008 saw the most frequent and severe dust storms, as well as the most widespread drought, though this trend was not consistent in other years with widespread droughts. Comparing Ilam and Khuzestan provinces, it was observed that southwest Ilam, which borders Khuzestan, shares similar dust storm characteristics due to comparable topography and climatic conditions. Overall, there is a significant difference in the intensity and frequency of dust storms between the two provinces, largely due to Ilam's mountainous terrain, especially in its central and northern regions. Additionally, it appears that the primary source of dust storms in the region originates from neighboring countries southwest of Iran. The flatness of the Khuzestan plain also contributes significantly to the intensity of wind activity, leading to higher frequency and severity of dust storms. چکیده مبسوط مقدمه: طوفان‌های گردوغبار یکی از اثرات بیابان‌زایی و تخریب زمین به‌ویژه در مناطق خشک و فراخشک جهان می‌باشد. عوامل تأثیرگذار در توزیع مکانی پدیده طوفان گردوغبار اکثرا ارتفاع از سطح دریا، عرض جغرافیایی و فعالیتهای انسانی می‌باشد. از سوی دیگر، در میان بلایای طبیعی مؤثر بر جامعه انسانی، پدیده خشکسالی بهعنوان یک ناهنجاری اقلیمی بهصورت تدریجی و خزنده رخ داده و جوامع مختلف را تحت فشار قرار می‌دهد. این پدیده می‌تواند بر شرایط وقوع و مشخصات طوفان گردوغبار نقش موثری داشته باشد. لذا مهمترین اهداف پژوهش حاضر عبارتند از بررسی توزیع زمانی و مکانی طوفان‌های گردوغبار در استان‌های ایلام و خوزستان و بررسی ارتباط بین مشخصات خشکسالی هواشناسی و وقوع طوفان‌‌های گردوغبار در این استان‌ها. مواد و روش‌ها: در پژوهش حاضر، تغییرات زمانی و مکانی طوفان‌های گردوغبار و اثر مشخصات خشکسالی روی آنها طی دوره آماری 1989 تا 2019 مورد بررسی قرار گرفت. به این منظور، مشخصات خشکسالی با استفاده از روش SPI استخراج شد. سپس از طریق داده‌های ایستگاه‌های هم‌دیدی مربوط به دید افقی، روزهای همراه با گردوغبار استخراج شد. توزیع زمانی طوفان گردوغبار به صورت ماهانه، فصلی و سالانه انجام شد. تعیین روند تغییرات طوفان گردوغبار، بارش و دما با استفاده از روش من کندال و شیب Sen انجام شد. در ادامه تصاویر ماهواره‌ای مربوط به سنجنده MODIS برای روزهای همراه با وقوع طوفان گردوغبار دریافت و شاخص‌های شاخص عمق نوری آئروسل (AOD) و شاخص اختلاف نرمال شده‌ی گردوغبار (NDDI) که مربوط به طوفان‌های گردوغبار هستند، استخراج گردید. سپس ارتباط بین مشخصات خشکسالی و ویژگی‌های طوفان گردوغبار با روش‌های آماری همبستگی و رگرسیون خطی بررسی و اثرات مشخصات خشکسالی بر وقوع این طوفان‌ها تحلیل شد. نتایج و بحث: سال‌های 1990، 1995، 2007، 2008، 2010، 2011 و 2017 دارای خشکسالی فراگیر بوده‌اند که در این میان سال 2008 با بیشترین میزان شدت و سطح گسترش خشکسالی روبرو بوده است. بر اساس داده‌های هواشناسی ماه‌های ژانویه و آگوست و فصل‌های زمستان و پاییز به‌ترتیب بیشترین و کمترین وقوع طوفان گردوغبار را داشته‌اند. بر اساس شاخص AOD ماه‌های آوریل و دسامبر و فصل‌های بهار و پاییز بهترتیب بیشترین و کمترین وقوع طوفان گردوغبار را داشته‌اند. روند فراوانی وقوع طوفان گردوغبار در طی دوره آماری مورد مطالعه در 11 ایستگاه صعودی و در 8 ایستگاه نزولی بوده است. روند دمای بیشینه در تمام ایستگاه‌ها و دمای کمینه در اغلب ایستگاه‌های مورد مطالعه صعودی است. در اغلب ایستگاه‌های مورد مطالعه روند بارش به صورت کاهشی می‌باشد. شاخص NDDI نیز برآورد خوبی از وضعیت کلی غبارآلودی منطقه دارد؛ اما در پاره‌ای از موارد داده‌های حاصل از این شاخص، با واقعیت زمینی هم‌خوانی ندارد و با خطاهای فاحشی همراه است. درنهایت آزمون‌های آماری نشان دادند که بین داده‌های دمای بیشینه، دمای کمینه و بارش همبستگی وجود دارد. شاخص AOD در اکثر موارد با سایر متغیرها فاقد همبستگی است. نتیجه‌گیری: نتایج حاصل از ارتباط مشخصات خشکسالی با طوفان گردوغبار نشان داد بیشترین وقوع طوفان گردوغبار و همچنین شدیدترین خشکسالی فراگیر در سال 2008 رخ داده است، اما این موضوع در خصوص دیگر سال‌های همراه با خشکسالی فراگیر صدق نمی‌کند. در مقایسه دو استان ایلام و خوزستان، ملاحظه می‌گردد که جنوب‌غرب ایلام که در همسایگی با استان خوزستان است به دلیل همگنی شرایط توپوگرافی و وضعیت اقلیمی از مشخصات طوفان‌های گردوغبار استان خوزستان بیشتر تبعیت می‌کند. در مجموع بین شدت و فراوانی وقوع طوفان گردوغبار در هر دو استان تفاوت فاحشی وجود دارد و این تفاوت فاحش به شرایط کوهستانی بودن استان ایلام به ویژه در بخش‌های مرکز و شمال برمی‌گردد. همچنین به نظر می‌رسد منشأ عمده طوفان‌های گردوغبار در منطقه، از سمت همسایگان مستقر در جنوب‌غرب ایران باشد. علاوه بر این، هموار بودن دشت خوزستان بر شدت فعالیت باد و در نتیجه فراوانی و شدت وقوع طوفان گردوغبار در این منطقه تأثیر فراوانی می‌گذارد.

https://iwm.ilam.ac.ir/article_718590_4aa820bf20b87139bb5410a0a9583d3f.pdf