مدیریت جامع حوزه های آبخیز

مدیریت جامع حوزه های آبخیز

ارزیابی ارتباط بین روند متغیرهای اقلیمی و طوفان‌های گردوغبار در جنوب غرب کشور با استفاده از شاخص‌های سنجش از دوری

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
گروه علوم و مهندسی آبخیزداری، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران
چکیده
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.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


Ahmadi, F. & Radmanesh, F. (2014). Trend Analysis of Monthly and Annual Mean Temperature of the Northern Half of Iran Over the Last 50 Years. Water and Soil, 28(4), 855-865. https://doi.org/10.22067/jsw.v0i0.29721 (In Persian)
Ahmadi, V. & Alimohamadi, A. (2021). Combination of EVI and SPI Indices for Mapping of Drought-Prone Areas (Case Study: Kurdistan Province). Iranian Journal of Remote Sensing & GIS13(2), 1-22. https://doi.org/10.52547/gisj.13.2.1 (In Persian)  
Alipour, N., Mesbahzadeh, T., Ahmadi, H., Malekian, A. & Jafari, M. (2018). Synoptic analysis of dust events and its relation with drought in Alborz and Qazvin provinces. Geography (Regional Planning)8(30), 59-68. https://doi.org/20.1001.1.22286462.1397.8.2.4.3 (In Persian)
Arami, S. A., Ownegh, M., Mohammadian Behbahani, A., Akbari, M. & Zarasvandi, A. (2018). Statistical Analysis of Spatio-Temporal Pattern of Dust Storms in West and Southwest of Iran. Journal of Water and Soil Conservation25(1), 61-83. https://doi.org/10.22069/jwsc.2018.14107.2883  (In Persian)
Arjmand, M., Rashki, A. & Sargazi, H. (2018). Monitoring of spatial and temporal variability of desert dust over the Hamoun e Jazmurian, Southeast of Iran based on the Satellite Data. Scientific Research Quarterly of Geographical Data (SEPEHR)27(106), 153-168. https://doi.org/10.22131/sepehr.2018.32339  (In Persian)
Awadh, S. M. (2023). Impact of North African sand and dust storms on the Middle East using Iraq as an example: Causes, sources, and mitigation. Atmosphere14(1), 180. https://doi.org/10.3390/atmos14010180
Beroghani, M., Moradi, H.R., Zanganeh Asadi, M.A. & Pour Hashemi, S. (2019). Evaluation of the role of drought in frequency of dust in Khorasan Razavi province. Journal of Environmental Science and Technology. 21(5), 109-121. https://doi.org/10.22034/jest.2019.10464  (In Persian)   
Ghafari, S., Moradi, H. & Modares, R. (2018). Comparison of Temporal and Spatial Changes of Groundwater Level in Isfahan-Borkhar, Najafabad and Chadegan Plains. Physical Geography Research, 50(1), 141-160. https://doi.org/10.22059/jphgr.2018.226430.1006999 (In Persian)
John, J., Qu., Xianjun, H., Menas, K. & Lingli, W. (2006). Asian dust storm monitoring combining Terra and Aqua MODIS SRB Measurements. IEEE Geosciences and Remote Sensing Letters, 3(4), 484 – 486.  https://doi.org/10.1109/LGRS.2006.877752
Heim Jr, R.R. (2002). A review of twentieth-century drought indices used in the United States. Bulletin of the American Meteorological Society83(8), 1149-1166. https://doi.org/10.1175/1520-0477-83.8.1149
Heydari Alamdarloo, E., Moradi, E., Abdolshahnejad, M., Fatahi, Y., Khosravi, H. & da Silva, A.M. (2021). Analyzing WSTP trend: a new method for global warming assessment. Environmental monitoring and assessment193, 1-15. https://doi.org/10.1007/s10661-021-09600-2 
Labban, A. H. & Butt, M. J. (2021). Analysis of sand and dust storm events over Saudi Arabia in relation with meteorological parameters and ENSO. Arabian Journal of Geosciences14(1), 22. https://doi.org/10.1007/s12517-020-06291-w
McKee, T. B., Doesken, N. J. & Kleist, J. (1993). The relationship of drought frequency and duration to time scales. In Proceedings of the 8th Conference on Applied Climatology, 17(22), 179-183.
Mehrabi, S., Soltani, S. & Jafari, R. (2015). Investigating the relationship between climatic parameters and the occurrence of dust storm (case study: Khuzestan province). Journal of Soil and Water Sciences, 71(19), 69-80. http://doi.org/10.18869/acadpub.jstnar.19.71.69  (In Persian)
Mohammadkhan, S. (2017). Status and trends of dust storms in Iran from 1364 to 1384. Journal of Range and Watershed Managment70(2), 495-514.  https://doi.org/10.22059/jrwm.2017.123300.867 (In Persian)
Moradi, H.R., Rajabi, M. & Faragzadeh, M. (2011). Investigation of meteorological drought characteristics in Fars province, Iran. Catena84(1-2), 35-46. https://doi.org/10.1016/j.catena.2010.08.016
Namdari, S., Karimi, N. K. & Mohammadi, G. (2017). Pattern analysis of dust storms in the west and southwest provinces of Iran and its relation to the Middle East dust storms. Journal of Climate Research1396(31), 103-122. (In Persian)
Nohegar, A., Heydarzadeh, M., Eydoon, M. & Pannahi, M. (2016). Assessment of drought and its impact on surface and groundwater resources (Case study: River basin Minab). Researches in Earth Sciences, 7(3), 28-43. https://doi.org/20.1001.1.20088299.1395.7.3.2.7  (In Persian)
Pan, L., Che, H., Geng, F., Xia, X., Wang, Y., Zhu, C., Chen, M., Gao, M. & Guo, J. (2010). Aerosol optical properties based on ground measurements over the Chinese Yangtze Delta Region. Atmospheric Environment, 44(21-22), 2587-2596. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2010.04.013
Pourali, M. & Taghizadeh, A. (2011). Source and causes of dust in Khuzestan Province. Geography Education Journal, 25(3), 8-13. (In Persian)
Qu, J. J., Hao, X., Kafatos, M. & Wang, L. (2006). Asian dust storm monitoring combining Terra and Aqua MODIS SRB measurements. IEEE Geoscience and remote sensing letters, 3(4), 484-486. http://doi.org/10.1109/LGRS.2006.877752 
Qu, J. J., Hao, X., Kafatos, M. & Wang, L. (2006). Asian dust storm monitoring combining Terra and Aqua MODIS SRB measurements. IEEE Geoscience and remote sensing letters3(4), 484-486. https://doi.org/10.1109/LGRS.2006.877752
Sehatkashani, S., Kamali, A., Vazifedoust, M. & A. Bidokhti, A. (2016). Study of air quality over west and south west iran using aerosol optical thickness products of MODIS. Sharif Journal of Civil Engineering, 32(1-2), 91-97. https://doi.org/dor/20.1001.1.26764768.1395.322.12.10.3  (In Persian)
Sen, P. K. (1968). Estimates of the regression coefficient based on Kendall's tau. Journal of the American statistical association63(324), 1379-1389. https://doi.org/10.1080/01621459.1968.10480934
Shamshiri, S., Jafari, R., Soltani, S. & Ramezani, N. (2014). Dust detection and mapping in Kermanshah province using MODIS satellite imagery. Iranian Journal of Applied Ecology, 3(8), 29-42. http://doi.org/20.1001.1.24763128.1393.3.8.3.3  (In Persian)
Soleimani Sardoo, F., Hosein Hamzeh, N., Karami, S., Nateghi, S. & Hashemi nezhad, M. (2022). Emission and transport of dust particles in Jazmourian basin (Case study: Dust storm 24 to 26 November 2016). Journal of Climate Research, 1400(48), 41-54. (In Persian)
Statistical Yearbook of Ilam Province, Publications of Program and Budget Organization, (2011).
Statistical Yearbook of Khuzestan Province, Publications of Program and Budget Organization, (2014).
Vafakhah, M, Bakhshi Tiragani, M. & Khazaei, M. (2012). Analysis of rainfall and discharge trend in Kashafrood Watershed. Geography and Development, 10(29), 77-90. https://doi.org/22111/GDIJ.2013.123
Samat, A., Abuduwaili, J., Ge, Y., De Maeyer, P. & Van de Voorde, T. (2022). Temporal characterization of sand and dust storm activity and its climatic and terrestrial drivers in the Aral Sea region. Atmospheric Research, 275, 106242. https://doi.org/10.1016/j.atmosres.2022.106242
Yang, B., Bräuning, A., Zhang, Z., Dong, Z. & Esper, J. (2007). Dust storm frequency and its relation to climate changes in Northern China during the past 1000 years. Atmospheric Environment, 41(40), 9288-9299. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2007.09.025
Yousefi, R., Wang, F., Ge, Q., Shaheen, A. & Kaskaoutis, D.G. (2023). Analysis of the winter AOD trends over Iran from 2000 to 2020 and associated meteorological effects. Remote Sensing, 15(4), 905. https://doi.org/10.3390/rs15040905
Zhao, X. (2012). Asian dust detection from the satellite observations of moderate resolution imaging spectroradiometer (MODIS). Aerosol and Air Quality Research, 12(6), 1073-1080. https://doi.org/10.4209/aaqr.2011.11.0206
Zheng, S. & Singh, R. P. (2018). Aerosol and meteorological parameters associated with the intense dust event of 15 April 2015 over Beijing, China. Remote Sensing, 10(6), 957. https://doi.org/10.3390/rs10060957
Zucca, C., Fleiner, R., Bonaiuti, E. & Kang, U. (2022). Land degradation drivers of anthropogenic sand and dust storms. Catena, 219, 106575. https://doi.org/10.1016/j.catena.2022.106575

  • تاریخ دریافت 07 خرداد 1403
  • تاریخ بازنگری 15 مرداد 1403
  • تاریخ پذیرش 10 آذر 1403