کد مقاله : 14020618783239 بازدید : 19 صفحه: 43 - 51

نوع مقاله: پژوهشی

استخراج کل آب قابل بارش و تأثیر ریزگردها در بازیابی آن در جوّ مهرآباد

محورهای موضوعی : ارزیابی چرخه حیات

1 - استادیار ژئومورفولوژی، گروه جغرافیا، دانشگاه پیام نور. تهران، ایران

تاریخ دریافت : 1402/06/18 تاریخ پذیرش : 1403/06/22 تاریخ انتشار : 1403/09/29

کلید واژه: کل آب قابل بارش, MODIS, آئروسل یا ریزگردها , مهرآباد.,

چکیده مقاله :

نحوه پراکنش آب قابل بارش در مقياس کره زمین، به‌منظور افزايش درك چرخه هيدرولوژي، ‌برهمکنش زیست‌کره و جوّ ، تغييرات بيلان انرژي و پايش تغييرات اقليمي ناشي از گازهاي گلخانه‌ای مورد نياز است. اطلاع از میزان کل آب قابل بارش در پیش‌بینی سیل، حجم نزولات جوّی، طراحی سدهای ذخیره آب و طراحی مدل‌های هیدرولوژی بسیار کاربرد دارد. مهم‌ترین عاملی که باعث ایجاد خطا در برآورد کل آب قابل بارش از تصاویر ماهواره‌ای می‌کند، حضور ریزگردها است. هدف از این تحقیق بازیابی آب قابل بارش از تصاویر ماهواره‌ای MODIS و تأثیر ریزگردها در بازیابی آن است. مهم‌ترین مواد این تحقیق، تصاویر سنجنده MODIS از استان تهران، برنامه پردازشگر ENVI و روش این تحقیق کمّی-کاربردی است. نتایج مطالعه نشان می‌دهد که بخارآب قابل بارش حاصل از باند 19 به 2 در جوّ بالای مهرآباد تهران به‌طور متوسط برابر با 4/69 میلی‌متر به‌دست‌آمده است. همچنین مطالعات نشان می‌دهد که اثر ريزگرد روي سنجش بخارآب به میزان ‌شدّتِ بازتابندگي سطحي بستگي دارد. ريزگردها، تابش بازتابيده خورشيدي را در روزنه‌های جوّي تضعيف کرده و درنتیجه تابش رسيده به سنجنده را كاهش مي‌دهد. همچنين تابش مستقيم خورشيد را به سمت سنجنده پراكنده کرده باعث افزايش سيگنال ورودي به سنجنده مي‌شود. همچنین از مهم‌ترین محدودیت‌های استفاده از این روش، شرايط آسمان فاقد ابر و جّو آرام و تقريباً پايدار است.

چکیده انگلیسی:

The distribution of precipitable water on the scale of the earth is needed in order to increase the understanding of the hydrological cycle, the interaction of the biosphere and the atmosphere, the changes in the energy balance, and the monitoring of climate changes caused by greenhouse gases. Knowing the total amount of precipitable water is very useful in predicting floods, rainfall volume, designing water storage dams and designing hydrological models. The most important factor that causes errors in estimating total precipitable water from satellite images is the presence of fine dust. The purpose of this research is to recover precipitable water from MODIS satellite images and the effect of fine dust in its recovery. The most important materials of this research are MODIS sensor images from Tehran province, ENVI processor program and the method of this quantitative-applied research. The results of the study show that the precipitable water vapor obtained from band 19 to 2 in the upper atmosphere of Mehrabad, Tehran is equal to 4.69 mm on average. Also, studies show that the effect of fine particles on water vapor measurement depends on the intensity of surface reflectivity. Particulate matter weakens the reflected solar radiation in atmospheric openings and as a result reduces the radiation reaching the sensor. Also, the direct radiation of the sun is scattered towards the sensor and increases the input signal to the sensor. Also, one of the most important limitations of using this method is the cloud free and calm and almost stable atmosphere.

منابع و مأخذ:

Aoki, T., & Inoue,T., (1982). Estimation of the Precipitable water from the IR channel of the geostationary satellite. remote sensing of environment ,12, 219-228.
Ensafimoghaddam, T., & Safarrad, T. (2023). Investigate of Precipitable Water in dusty conditions using satellite images (Case study: Southwest of Iran). Journal of RS and GIS for Natural Resources, 3, 17-20.[In Persian]
Jiafei, X.u., & Zhizhao, L.i.u. (2022). Evaluation of Precipitable Water Vapor Product From MODIS and MERSI-II NIR Channels Using Ground- Based GPS Measurements Over Australia, IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing, (15), .8744-8758.
Kaufman, Y.J., & Gao, B.C. (1992). Remote sensing of water vapor in the near IR from EOS/MODIS. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 5 (30), 871 – 884.
King, M.D., Kaufman, Y.J., Menzel, W.P., & Tanre, D. (1992). Remote sensing of cloud, aerosol, and water vapor properties from the moderate resolution imaging spectrometer (MODIS). IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 30(1), 2 – 27.
Pourbagher Kurdi, S. M. (2007). Extraction of Physical Meteorological Parameters Using MODIS Satellite Data. Research Project, Iran Meteorological Organization, Tehran, Iran. [In Persian]
Pourbagher Kurdi, S. M., Mobasheri, M. R., & Farajzadeh, M. (2006). Feasibility of using radiosonde data and MODIS satellite imagery to estimate total precipitable water (Study area: Tehran region). [Master's thesis, Tarbiat Modares University]. [In Persian]
N.A.S.A. (2010). Aerosols: Tiny Particles, Big Impact. earthobservatory.nasa.gov. 2 November 2010. https://earthobservatory.nasa.gov/features/Aerosols
Qiao, C., Liu, S., Huo, J., Mu, X., Wang, P., Jia, S., Fan, X., & Duan, M.) 2023 .(Retrievals of precipitable water vapor and aerosol optical depth from direct sun measurements with EKO MS711 and MS712 spectroradiometers. Atmos. Meas. Tech., 16, 1539–1549.
William, C.H. (1999). Aerosol Technology (2nd ed.). Wiley - Interscience.

متن کامل:

فصلنامه مدیریت و حقوق محیط ‌زیست 2(2): تابستان 1403: 50-42

Journal of Environmental management and law, Vol.2, Issue 2, 45-53

$C:\Users\1290813078\Downloads\Logo En.png$

فصلنامه مدیریت و حقوق محیط ‌زیست

https://sanad.iau.ir/en/Journal/jeml

Extraction of total precipitable water and the effect of fine dust on its retrieval in the atmosphere of Mehrabad

Seyed Mahdi Pazhuhan

Department of Geography, Payame Noor University, Tehran, Iran.

*Corresponding Author: M.pourbagher@pnu.ac.ir

Abstract

Original Paper

Received: 9.9.2023

Accepted: 12.9.2024

Keywords:

total precipitable water,

MODIS,

aerosol or fine particles,

Mehrabad.

استخراج کل آب قابل بارش و تأثیر ریزگردها در بازیابی آن در جوّ مهرآباد

سید مهدی پژوهان

استادیار ژئومورفولوژی، گروه جغرافیا، دانشگاه پیام نور. تهران، ایران.

* پست الکترونیکی نویسنده مسئول: M.pourbagher@pnu.ac.ir

نوع مقاله:

علمی-پژوهشی

چکیده

نحوه پراکنش آب قابل بارش در مقياس کره زمین، به‌منظور افزايش درك چرخه هيدرولوژي، ‌برهمکنش زیست‌کره و جوّ، تغييرات بيلان انرژي و پايش تغييرات اقليمي ناشي از گازهاي گلخانه‌ای مورد نياز است. اطلاع از میزان کل آب قابل بارش در پیش‌بینی سیل، حجم نزولات جوّی، طراحی سدهای ذخیره آب و طراحی مدل‌های هیدرولوژی بسیار کاربرد دارد. مهم‌ترین عاملی که باعث ایجاد خطا در برآورد کل آب قابل بارش از تصاویر ماهواره‌ای می‌کند، حضور ریزگردها است. هدف از این تحقیق بازیابی آب قابل بارش از تصاویر ماهواره‌ای MODIS و تأثیر ریزگردها در بازیابی آن است. مهم‌ترین مواد این تحقیق، تصاویر سنجنده MODIS از استان تهران، برنامه پردازشگر ENVI و روش این تحقیق کمّی-کاربردی است. نتایج مطالعه نشان می‌دهد که بخارآب قابل بارش حاصل از باند 19 به 2 در جوّ بالای مهرآباد تهران به‌طور متوسط برابر با 69/4 میلی‌متر به‌دست‌آمده است. همچنین مطالعات نشان می‌دهد که اثر ريزگرد روي سنجش بخارآب به میزان ‌شدّتِ بازتابندگي سطحي بستگي دارد. ريزگردها، تابش بازتابيده خورشيدي را در روزنه‌های جوّي تضعيف کرده و درنتیجه تابش رسيده به سنجنده را كاهش مي‌دهد. همچنين تابش مستقيم خورشيد را به سمت سنجنده پراكنده کرده باعث افزايش سيگنال ورودي به سنجنده مي‌شود. همچنین از مهم‌ترین محدودیت‌های استفاده از این روش، شرايط آسمان فاقد ابر و جّو آرام و تقريباً پايدار است.

تاریخچه مقاله:

ارسال: 18/06/1402

پذیرش:22/06/1403

کلمات کلیدی:

کل آب قابل بارش،

MODIS،

آئروسل یا ریزگردها،

مهرآباد.

مقدمه

طبق تعريف، کل آب قابل بارش (TPW¹)، کل رطوبت موجود در ستون جوّ است که اگر کاملاً فشرده شود به قطرات ريز مايع تبديل ‌می‌گردد و برحسب ارتفاع ايستايي آب، عموماً میلی‌متر، بيان می‌‌شود. بنابراين آب قابل بارش مرحله قبل از تراكم بخارآب است، به همین دلیل در بازیابی بخارآب قابل بارش عموماً از تصاویر ماهواره‌های ِهواشناسی ِبدون ِابر استفاده می‌شود؛ البته با به‌کارگیری باندهای جذبي قوي بخارآب مثل باند شماره 18 مودیس به مركزيت 935/0 ميكرومتر مي‌توان ميزان بخارآب موجود در داخل و بالاي ابرها را نيز سنجش كرد (Kaufman & Gao, 1992). توزيع بخارآب در جوّ مستقیماً بستگي به توزيع دماي هوا دارد. به همين دليل مقدار بخارآب موجود در جوّ استوا به‌مراتب بيشتر از مقدار آن در قطبين است. درواقع ميزان رطوبت مطلق در استوا زياد و در قطبين كمتر است، ‌ اما ميزان رطوبت نسبي برعكس است (Pourbagher Kurdi, 2007).

آب قابل بارش الزاماً به مفهوم نزولات جوّي نخواهد بود. اين كه چه مقدار از اين آب به سطح زمين خواهد رسيد به بسياري از پارامترهاي ديگر مثل مقدار و نوع هواویزها، دما و فشار جوّ، جهت و سرعت باد و غيره بستگي دارد (Pourbagher Kurdi et al., 2006).

Kaufman & Gao (1992) با موفقیت توانستند مقدار بخارآب جوّ را از طریق باند مادوق قرمز نزدیک سنجنده EOS/MODIS استخراج کنند آن‌ها با بکار گیری باندهای تکمیلی، عدم قطعیت در تخمین را به حداقل رساندند.

KING et al. (1992) روش‌های مختلفی را برای سنجش ویژگی‌های جوّی با استفاده از MODIS مرور می‌کنند و تأکید اصلی بر کاربردهای مهم تصاویر MODIS در تعیین خواص نوری، میکرو فیزیکی و فیزیکی ابرها و ذرات آئروسل از بازتاب طیفی و اندازه‌گیری‌های گسیل حرارتی دارند.

Aoki & Inoue (1982) کل آب قابل بارش را روي اقیانوس‌های مناطق حاره‌ای با کمک باند مادون‌قرمز (5/10 تا 5/12 ميکرومتر) از ماهواره GMS ژاپني استخراج کردند. داده‌های به‌دست‌آمده از اين ماهواره توافق خوبي با داده‌های راديوساوند داشتند. آن‌ها خطاي RMS را 53/0 گرم بر سانتی‌متر مربع به دست آوردند.

برخی از پژوهشگران (Jiafei & Zhizhao, 2022) آب قابل بارش کلي را با استفاده از MODIS برآورد و سپس با داده‌های تأخیر سیگنال حاصل از بخارآب توسط GPS زمینی مقایسه کردند که نتایج کارشان نشان از توافق بالای بین داده‌های فضایی و زمینی مذکور دارد.

مواد و روش‌ها

تصاویر مودیس از مهم‌ترین مواد این تحقیق است. روش تحقیق از نوع کمّی و کاربردی است. شکل 1 تصویر مودیس برای منطقه موردمطالعه در استان تهران همراه با بازتابندگی را نشان می‌دهد.

شکل 1- منطقه موردمطالعه در استان تهران؛ نقاط روشن‌تر بازتابندگی بیشتر و نقاط تیره‌تر بازتابندگی کمتر را نشان می‌دهد.

Fig. 1- Study area in Tehran Province. Brighter areas indicate higher reflectance, while darker areas represent lower reflectance.

در اینجا بعد از معرفی روش استخراج آب قابل بارش و اثرات ریزگردها به بازیابی آن نیز پرداخته‌شده است.

1- روش بازیابی آب قابل بارش

نام روش بازیابی آب قابل بارش Near Infra-Red (NIR) نام دارد، علت اين نام‌گذاری استفاده از باندهای شماره 17، 18، 19 و 2 كه در دامنه طيفي مادون‌قرمز نزديك سنجنده مودیس قرارگرفته‌اند،‌ است. علاوه بر باندهاي فوق از باند شماره 5 مودیس كه در دامنه طيفي مادون‌قرمز با طول‌موج كوتاه قرارگرفته است نيز استفاده مي‌شود. ولی از آنجائی که باند شماره 5 تصوير منتخب موديس از نسبت سيگنال به نویز كمي (مقدار 74 در جدول 1) برخوردار بودند، ‌لذا از باند شماره 2 به علت داشتن نسبت سيگنال به نویز بالا (مقدار 201 در جدول 1) به‌عنوان باند روزنه بخارآب در محاسبات استفاده‌شده است. مشخصات طيفي باندهايی از مودیس که در بازیابی آب قابل بارش کاربرد دارند در جدول 1 آمده است.

جدول 1- مشخصات طيفي باندهايی از مودیس که در بازیابی آب قابل بارش و ریزگردها کاربرد دارند.

Table 1- Spectral Characteristics of MODIS Bands Used in Retrieving Precipitable Water and Dust.

سيگنال به نوفه	راديانس طيفي	پهناي باند (نانومتر) از باند 20 (ميکرن)	شماره باند	كاربرد اوليه
128	8/21	670- 620	1	مواد معلق/ تعيين محدوده سطح زمين/ ابر
201	7/24	876- 841	2	مواد معلق/ تعيين محدوده سطح زمين/ ابر
243	3/35	479- 459	3	مواد معلق /مشخصات سطح زمين/ ابر
228	0/29	565- 545	4
74	4/5	1250- 1230	5
275	3/7	1652- 1628	6
110	0/1	2155- 2105	7
167	0/10	920- 890	17	بخارآب اتمسفر
57	6/3	941- 931	18
250	0/15	965- 915	19
150(SNR)	00/6	390/1- 360/1	26	بخارآب ابرهاي پرسا شكل
25/0	16/1(240K)	895/6- 535/6	27
25/0	18/2(250K)	475/7- 175/7	28

سنجش‌ازدور بخارآب بر پايه آشکارسازي جذب بخارآب از طيف تابش خورشيدي كه از ميان جوّ به سطح زمين رسيده و پس از بازتاب به سنجنده می‌رسد (باند روزنه بخارآب) و يا توسط بخارآب جذب مي‌شود (باند جذبي بخارآب)، مبتني است. بنابراين مقدار بخارآب قابل بارش ستون جوّ از مقايسه بين تابش بازتابيده خورشيدي در باند جذبي و باند غير جذبي به دست مي‌آيد که در شكل 2 نمایان است.

از رابطه 1 با توجه به ضرایب ثابت تصاویر MODIS می‌توان برای تخمین بخارآب قابل بارش کلی (TPW) استفاده کرد.

(1) TPW=

شكل 2- شفافيت طيفي در جوّ قطبي و حاره‌ای عرض جغرافيايي ميانه. خطوط صاف گذران از منحني ميزان ذرات معلق را در زمستان و تابستان نشان مي‌دهد. اين منحني مربوط به محاسبات مدل جوّي LOWTRAN7 در زاويه سمت الراس خورشيد 45 درجه و ديد پاسوي ماهواره است. مستطیل‌های سياه در پایین شكل موقعيت باندهاي جذبي و روزنه بخارآب را نشان می‌دهند (بازسازی‌شده از Kaufman & Gao, 1992).

Fig. 2- Spectral transmittance in the polar, tropical, and mid-latitude atmosphere. Solid lines passing through the curves indicate the amount of suspended particles in winter and summer. This curve is related to the LOWTRAN7 atmospheric model calculations at a solar zenith angle of 45 degrees and a satellite overpass view. Black rectangles at the bottom of the figure show the position of the absorption bands and water vapor windows (redrawn from Kaufman & Gao 1992).

هدف از رابطه 1 تعيين مقدار بخارآب با استفاده از تابش خورشيدي بازتاب يافته از سطح زمين و پس پراكنده به جوّ است. در اين الگوريتم ابتدا مقدار كل ستون بخارآب از نسبت‌گيري باندهای جذبي به باندهاي غيرجذبي بخارآب تعيين می‌شوند.

2- اثرات ریزگردها در بازیابی آب قابل بارش

به‌طورکلی به انواع مواد معلق جامد و یا مایع در اتمسفر، آئروسل گفته می‌شود (William, 1999)، نمک دریا، گردوغبار و خاکستر آتش‌فشانی سه نوع متداول از آئروسل هستند (N.A.S.A, 2010). اگر این ذرات معلق مثل گردوغبار ریز، جامد باشند، به آن ریزگرد می‌گویند. ریزگردها باعث عدم قطعیت در بازیابی آب قابل بارش می‌شوند (Kaufman & Gao, 1992). به‌طورکلی ریزگردها از فرآیند بارش‌های گرم و سبک ممانعت به عمل می‌آورد و در عوض، افزایش ریزگردها در اثر سوء فعالیت انسان، باعث تقویت هسته‌های بارش شده و در نتیجه فرایندهای بارش یخی مثل تگرگ را افزایش می‌دهد. برای بررسی اثرات ریزگردها از شکل 3 استفاده شده است. در شكل 3 راديانس طيفي بالاسوي ‌براي دو پوشش سطحي چمن روشن و خاك رس تيره و همچنين براي دو نوع از غلظت ريزگرد با قابلیت دید 23 كيلومتر و 5 كيلومتر در مدل جوّي مناطق روستايي رسم شده است. ريزگرد، تابش بازتابيده خورشيدي را در روزنه‌های جوّي تضعيف کرده و در نتیجه تابش رسيده به سنجنده از سطح را كاهش مي‌دهد. همچنين تابش مستقيم خورشيد را به سمت سنجنده پراكنده کرده باعث افزايش سيگنال ورودي به سنجنده مي‌شود. اثر خالص ريزگرد بستگي به ميزان بازتابندگي سطحي دارد. ‌طبق شكل (3-الف) بازتابندگي در چمن‌های روشن، در حضور ريزگرد تضعيف می‌شود بدين معني که ريزگرد ميزان بازتابندگي چمن‌های روشن را كاهش مي‌دهد، اما ميزان بازتابندگي در خاك رس تيره در حضور ريزگرد افزايش مي‌يابد كه علتش اثرات پراكندگي ريزگرد است (شکل 3-ب).

براي يافتن خطاي ناشي از ريزگرد در سنجش‌ازدور بخارآب، بازتابندگي ظاهري براي چهار مدل جوّي توسط LOWTRAN شبیه‌سازی می‌شوند. اين چهار مدل عبارت‌اند از: جوّ مناطق روستايي با قابلیت دید 50 و 23 كيلومتر، جوّ مناطق شهري با قابلیت دید 5 كيلومتر و جوّ مناطق دریایی با قابلیت دید 23 كيلومتر. در اين مدل‌ها قسمت اعظم ريزگرد و بخارآب در يک لايه تركيبي مرزي قرار می‌گیرند. عدم قطعيت در با قابلیت دید و ميزان ريزگرد ستوني، محدوده اندازه‌های نسبت بازتابندگي ظاهري را افزايش داده خطا را دو برابر می‌کند. به‌عنوان‌مثال براي 1/4 سانتی‌متر بخارآب، قابليت عبور براي چهار مدل بين 26/0 و 31/0 به‌دست مي‌آيد. توجه داشته باشيد که کاهش با قابلیت دید به 5 کيلومتر، نماينده حضور ریزگردهای شديد است (Kaufman & Gao, 1992).

نتایج

اولاً نتایج شكل 2 در بخش روش تحقیق نشان می‌دهد که ميزان ذرات معلق در زمستان به خاطر مصرف سوخت‌های فسيلي بيشتر از فصل تابستان است. همچنين ميزان جذب بخارآب در تابستان به علت بالا بودن ميزان بخارآب بيشتر از زمستان است. در مجموع ميزان شفافيت جوّ در زمستان بيشتر از تابستان است. البته بايد توجه داشت که اين شكل در شرایط آسمان فاقد ابر است. مقدار بخارآب قابل بارش از روش نسبت‌گيري کانال‌ها داراي دقت تقريبي 15% است (Kaufman & Gao, 1992).

ثانیاً براساس شکل 3 باید ابراز داشت که ریزگردها، بازتاب خورشیدی را کاهش می‌دهند، بنابراین رادیانس رسیده به سنجنده را به‌شدت کاهش می‌دهد. از طرفی ریزگردها به علت ایجاد خاصیت پراکندگی نور، میزان سیگنال رسیده به سنجنده را افزایش می‌دهند.

شكل 3- راديانس طيفي بالاسوي براي پوشش‌های سطحي a) چمن روشن و b) خاك رس تيره در دو نوع از غلظت‌های ريزگرد با قابلیت دید 23 و 5 كيلومتر (جوّ حاره‌ای عرض‌های ميانه) (بازسازی‌شده از Kaufman & Gao, 1992).

Fig. 3- Top-of-atmosphere spectral radiance for surface covers of a) light grass and b) dark clay soil under two types of dust aerosol concentrations with visibilities of 23 and 5 kilometers (mid-latitude tropical atmosphere) (adapted from Kaufman & Gao, 1992).

طول عمر ذرات معلق و بخارآب در جوّ شبيه هم‌اند زيرا که هردوي آن‌ها توسط فرآيندهاي ابري تعيين می‌شوند. بنابراين در اين مدل‌ها، فرض شباهت پروفایل‌های ذرات معلق و بخارآب با یکدیگر منطقي به نظر می‌رسد؛ اما در شرايط آتش‌های بزرگ و طوفان‌های گردوخاک، ذرات گردوغبار به لایه‌های بالاي لايه جوّي تزريق می‌شوند. در اين حالت، پروفایل‌های ريزگرد و بخارآب متفاوت شده و منبع خطاي بزرگي را در برآورد ميزان بخارآب ايجاد می‌کند (Kaufman & Gao, 1992).

لايه حاوي ذرات معلق بيشتر، ‌راديانس رو به بالا را در باند بخارآب در مقایسه با باندهاي روزنه‌های جوّي، افزايش مي‌دهد. در نتیجه باعث افزايش مقدار شفافيت بخارآب جوّ (Tw) شده که نتيجه آن برآورد کمتر از واقعيت ميزان بخارآب است.

براي يک عمق اپتيکي متوسط (2/0) ناشي از یک‌لایه دود و گردوغبار، آب قابل بارش ظاهري در باند 94/0 میکرون به ميزان 20 تا 25 درصد کمتر از مقدار واقعي برآورد مي‌شود. براي کانال‌های جذبي ضعیف‌تر اين اثر به علت تفاوت کمتر تابش رو به بالا در اين باند و باندهاي روزنه جوّي، کمتر است (10 تا 15 درصد). از اين تفسير غلط از ميزان بخارآب مي‌توان با آشکارسازي دود و گردوغبار (که توسط الگوریتم‌های مودیس انجام مي‌شود) پرهيز کرد. اختلاف اساسي بين بخارآب استخراج‌شده از دو باند، مي‌تواند نشان از آلودگي بالاي پيکسل به ذرات معلق باشد.

ميانگين مقدار آب قابل بارش كلي حاصل از باند 19 به 2 برابر با 10/5 میلی‌متر به‌دست‌آمده است. شكل 4 مقادير را برحسب میلی‌متر نشان مي‌دهد.

شكل 4- آب قابل بارش كلي حاصل از باند 19 به 2 درگذر 26 مي 2002(برحسب ميلی‌متر)

Fig. 4- Total precipitable water derived from bands 19 to 2 on May 26, 2002 (in millimeters).

بحث و نتیجه‌گیری

نتایج این مطالعه نشان می‌دهد که اولاً همه ماهواره‌های هواشناسي (مودیس، نوآو ...) مجهز به باندهاي جذبی بخارآب به‌منظور اندازه‌گیری جرم بخارآب هستند. مثلاً باندهای شماره 17، 18 و 19 تصاوير ماهواره‌ای مودیس باندهاي مخصوص بخارآب است كه محققان از اين باندها براي محاسبه TPW بيشتر در شرايط آسمان فاقد ابر استفاده مي‌كنند. البته باندهاي 26 و 27 و 28 هم براي تخمين ميزان بخارآب داخل ابرهاي پرسا شكل مورداستفاده قرار می‌گیرند. ثانیاً تصاوير ماهواره‌ای مودیس داراي سه باند مخصوص بخارآب اتمسفر هستند كه ميزان بخارآب لایه‌های تحتاني، ‌مياني و فوقاني وردسپهر را اندازه‌گیری مي‌كنند.

با استفاده از دو باند بخارآب مادون‌قرمز نزديك (905/0 و 94/0ميكرومتر) و نيز باندهاي روزنه بخارآب 865/0و 24/1 ميكرومتر) استخراج كل مقدار بخارآب ستون جوّ از داده‌های مودیس امکان‌پذیر مي‌شود. از نسبت‌گيري تابش اندازه‌گیری شده در باند جذبي (0/025 0/940) و يا (0/015 0/905 ميكرومتر) به باند غير جذبي (0/020 0/865) استخراج آب ستون جوّ روي اراضي خشكي را امکان‌پذیر مي‌كند.

اثر ذرات معلق بر بازیابی آب قابل بارش بدین‌صورت است که ‌راديانس رو به بالا را در باند بخارآب در مقایسه با باندهاي روزنه‌های جوّي، افزايش مي‌دهد. درنتیجه باعث افزايش مقدار شفافيت بخارآب جوّ (Tw) شده و در نهایت باعث کمتر نشان دادن مقدار واقعی آب قابل بارش است به عبارت ساده‌تر حضور ذرات معلق منجر به برآورد کمتر از واقعيت ميزان بخارآب می‌شود. یافته‌های این تحقیق همسو و تأییدکننده با سایر تحقیقات داخلی مثل Ansar Moghaddam and Safar Rad (1402) و تحقیقات خارجی مثل Qiao (2023) دارد.

References

Aoki, T., & Inoue,T., (1982). Estimation of the Precipitable water from the IR channel of the geostationary satellite. remote sensing of environment ,12, 219-228.

Ensafimoghaddam, T., & Safarrad, T. (2023). Investigate of Precipitable Water in dusty conditions using satellite images (Case study: Southwest of Iran). Journal of RS and GIS for Natural Resources, 3, 17-20.[In Persian]

Jiafei, X.u., & Zhizhao, L.i.u. (2022). Evaluation of Precipitable Water Vapor Product From MODIS and MERSI-II NIR Channels Using Ground- Based GPS Measurements Over Australia, IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing, (15), .8744-8758.

Kaufman, Y.J., & Gao, B.C. (1992). Remote sensing of water vapor in the near IR from EOS/MODIS. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 5 (30), 871 – 884.

King, M.D., Kaufman, Y.J., Menzel, W.P., & Tanre, D. (1992). Remote sensing of cloud, aerosol, and water vapor properties from the moderate resolution imaging spectrometer (MODIS). IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 30(1), 2 – 27.

Pourbagher Kurdi, S. M. (2007). Extraction of Physical Meteorological Parameters Using MODIS Satellite Data. Research Project, Iran Meteorological Organization, Tehran, Iran. [In Persian]

Pourbagher Kurdi, S. M., Mobasheri, M. R., & Farajzadeh, M. (2006). Feasibility of using radiosonde data and MODIS satellite imagery to estimate total precipitable water (Study area: Tehran region). [Master's thesis, Tarbiat Modares University]. [In Persian]

N.A.S.A. (2010). Aerosols: Tiny Particles, Big Impact. earthobservatory.nasa.gov. 2 November 2010. https://earthobservatory.nasa.gov/features/Aerosols

Qiao, C., Liu, S., Huo, J., Mu, X., Wang, P., Jia, S., Fan, X., & Duan, M.) 2023 .(Retrievals of precipitable water vapor and aerosol optical depth from direct sun measurements with EKO MS711 and MS712 spectroradiometers. Atmos. Meas. Tech., 16, 1539–1549.

William, C.H. (1999). Aerosol Technology (2nd ed.). Wiley - Interscience.

Creative Commons Attribution (CC BY) license (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/).

[1] Total Water Vapour

اشتراک گذاری

آدرس مقاله

استخراج کل آب قابل بارش و تأثیر ریزگردها در بازیابی آن در جوّ مهرآباد