ردیابی کانون‌های گرد وغبار در مرز مشترک ایران و عراق در دوره ده ساله 2022- 2012

محورهای موضوعی : فنآوری های نوین در منابع طبیعی و محیط زیست

علی اصغر میرزایی نوروزانی ¹ , علی نیک عهد ² , علی عیسی الشویلی ³

1 - گروه کشاورزی دانشگاه پیام نور، ص.پ.4697-19395 تهران، ایران
2 - گروه سنجش از دور و GIS، دانشکده کشاورزی و فناوری های نوین، دانشگاه آزاد اسلامی واحد شیراز، فارس، ایران
3 - دانشجوی ارشد بین الملل (گروه RS-GIS دانشگاه آزاد اسلامی، شیراز، ایران)

تاریخ دریافت : 1402/03/10 تاریخ پذیرش : 1402/05/24 تاریخ انتشار : 1402/06/30

کلید واژه: گرد و غبار, تصاویر لندست, شاخص NDVI,

چکیده مقاله :

مقدمه: ذرات معلق گرد و غبار عمدتاً از مناطق خشک و نیمه خشک که بارش سالانه در آن‌ها کم بوده و مقدار بسیار زیادی از رسوبات آبرفتی در طول دوره‌های زمانی طولانی انباشته شده است به جو وارد می‌شود. در حقیقت می‌توان بیابان‌ها و دریاچه‌های خشک شده که به علت تغییرات اقلیمی به بیابان‌های کوچک تبدیل شده‌اند را از مراکز تولید گرد وغبار دانست. عراق یکی از کشور‌هایی است که اغلب به میزان زیادی تحت تأثیر وقوع طوفان‌های گرد و غبار (ریزگرد) قرار دارد. هدف از این تحقیق، ردیابی، پهنه‌بندی و شناسایی کانون‌های گرد و غبار در استان‌های مرزی عراق با ایران در یک دوره ده ساله 2022- 2012 می‌ باشد. مواد و روش‌ها: به منظور انجام این تحقیق، یک حریم به عرض 60 کیلومتر در امتداد مرز مشترک ایران- عراق از استان‌های می‌سان و واسط واقع در کشور عراق (به طول حدود 300 کیلومتر مرز مشترک) انتخاب گردید. پس از انجام پیش پردازش‌ها بر روی تصاویر (تصحیحات اتمسفری و رادیومتریکی) با استفاده از الگورتیم‌های مربوطه، خطا‌ها مرتفع و سپس با استفاده از شاخص گیاهی نرمال‌شده (NDVI ) طبقه بندی پدیده‌های سطح زمین، به صورت جداگانه بر اساس آستانه مقادیر این شاخص دسته بندی گردیدند. نتایج و بحث: پراکنش مکانی شامل سه کلاس الف) گستره‌های آبی که مربوط به مناطق پوشیده شده از آب، رودخانه‌ها، مرداب‌ها و تالاب‌ها می‌باشد ب) خاک لخت که شامل مناطق عاری از پوشش گیاهی مانند مناطق سنگلاخی، زمین‌های زراعی بدون کشت، شنزار‌ها و ماسه زار‌ها و ج) پوشش گیاهی که شامل مناطق پوشیده از جنگل، مرتع و اراضی کشاورزی می‌باشد دسته‌بندی گردید و در نهایت مناطق مستعد تولید گرد و غبار مشخص و مساحی گردید. نتیجه‌گیری: نتایج این مطالعه با سایر پژوهش‌های مشابه در کشور‌های ایران، عراق و عربستان نشان‌دهنده عوارض خشکسالی و گسترش اراضی بیابانی و خشک شدن تالاب‌ها، مرداب‌ها و رودخانه‌ها و از بین رفتن پوشش گیاهی و لخت شدن زمین عاری از هرگونه پوشش مرتعی، جنگلی و کشاورزی می‌ باشد. برای مقابله با طوفان‌های گرد و غبار، روش هایی از قبیل مرطوب کردن خاک، بیولوژیکی و مکانیکی مثل مالچ پاشی را می‌توان انجام داد.

چکیده انگلیسی:

Introduction: Particulate matter enters the atmosphere mainly from arid and semi-arid regions where annual precipitation is very low and a large amount of alluvial sediments have accumulated over long periods of time. In fact, deserts and dried up lakes that have turned into small deserts due to climate change can be considered dust production centers. Iraq is one of the countries that is often affected by dust storms. The purpose of this research is to track, zone and identify dust centers in the border provinces of Iraq and Iran in a ten-year period. Materials and Methods: In order to carry out this research, a 60 km wide area along the Iran-Iraq common border was selected from Maysan and Wasit provinces located in Iraq (about 300 km along the common border). After performing pre-processing on the images (atmospheric and radiometric corrections) using the relevant algorithms, high errors and then using the normalized vegetation index (NDVI) to classify the earth surface phenomena, separately based on the threshold values of these Indexes were categorized. Results and Discussion: Spatial distribution includes three classes a) water areas which are related to areas covered with water, rivers, marshes and wetlands b) bare soil which includes areas without vegetation such as stony areas, uncultivated agricultural lands Sand fields and sand fields and c) Vegetation which includes areas covered with forests, pastures and agricultural lands were categorized and finally the areas prone to dust generation were determined and their area was determined Conclusion: Be made In general, the results of this study with other similar studies in the countries of Iran, Iraq and Saudi Arabia show the effects of drought and the expansion of desert lands and the drying of wetlands, marshes and rivers and the loss of vegetation and the bareness of the land without any cover. It is pasture, forest and agriculture. Due to the large area of deserts, they can be considered the center of growth and zoning of dust storms, and to deal with dust storms, methods such as moistening the soil, biological and mechanical methods such as mulching are performed.

منابع و مأخذ:

1. Cao H. Amiraslani F. Liu J. Zhou N. Identification of dust storm source areas in West Asia using multiple environmental datasets. Sci Total Environ. 2015; 502: 224-235. Doi.org/10.1016/j.scitotenv.2014.09.025.
2. Indoitu R. Orlovsky L. Orlovsky N. Dust storms in Central Asia: spatial and tempora variations. J Arid Environ. 2012; 85: 62-70. https://Doi.org/10.1016/j.jaridenv.2012.03.018.
3. Furman H.K.H. Dust storms in the Middle East: sources of origin and their temporal characteristics. Indoor Built Environ. 2003; 12(6): 419-426. https://Doi.org/10.1177/1420326X03037110.
4. Reyadh A. Venkataraman L. Monitoring Dust Storms in Iraq Using Satellite Data. Dep .Eng Sys Environ. 2019; 19(17): 3687. Doi: 10.3390/s19173687.
5. Cao H. Fu C. Zhang W. Liu J. Characterizing Sand and Dust Storms (SDS) Intensity in China Based on Meteorological Data. Sustainability. 2018; 10(7): 2372. https://Doi.org/10.3390/su1007237.
6. Al-Hemoud A. Al-Dousari A. Misak R. Al-Sudairawi M. Naseeb A. Al-Dashti H. Al-Dousari N. Economic Impact and Risk Assessment of Sand and Dust Storms (SDS) on the Oil and Gas Industry in Kuwait. Sustainability. 2019; 11(1):1-19. https://Doi.org/10.3390/su11010200.
7. Fallah Zozli M. A. Vafainejad M. Khairkhah Z. F. Ahmadi D. Finding the origin of dust in southern Iran and its synoptic analysis using remote sensing and geographic information system. RS GIS Natur Res. 2013; 5(4): 61-78. http://girs.iaubushehr.ac.ir. ]IN Persian[.
8. Faridi S. Rahmani S. Hashemi N. Qobadian S. Zokaei M. Economic effects of dust storms. J health. 2019; 11(5): 699-713. Doi. 10.52547/j.health.11.5.699. ]IN Persian[.
9. Khojasteh N. Morad E. Comparison of interpolation methods for wind erosion mapping using the USEPA model. Soil. Water. Sci. Agric. Sci and Tech and Nat Resour. 2021; 24(4): 93-110. Doi. 10.47176/jwss.24.4.2251. ]IN Persian[.
10. Baaghideh M. Ahmadi H. Analysis of dust risk and its changes in the west and southwest of Iran. Sci Res Q Emdad and Vanjat. 2014; 6(2): 0-0. http://jorar.ir/article-1-183-fa.html]IN Persian[.
11. Khoshakhlagh F. Mohammad S. Zamanzadeh S. Shirazi M. Samadi M. Investigating the compositions of dust load in the west and southwest of Iran. J Geo environ hazards Geo Environ Hazards . 2012; 6(2): 17-36. DOi: 10.22067/GEO.V0I0.20117. ]IN Persian.[
12. Zolfaghari H. Abedzadeh H. Analysis of the origin of dust in Bushehr and Khuzestan using satellite images. Forest. Q. 2018; 78: 48-51. magiran.com/p514858. ]IN Persian[.
13. Azizi GH. Miri M. Nabavi S. Tracking the phenomenon of dust in the western half of Iran. Geo Stud dry areas. 2013; 7: 103-118. Magiran.com/p1093845.]IN Persian[.
14. Zarasondi A. Miahi G. Eskandari H. Evaluation of the effect of land cover change on the soil erosion process of Horul Azim wetland in the southwest of Iran. J Nat Environ Hazards. 2019; 10(27): 107-122. Doi: 10.22111/JNEH.2020.33269.1626. ]IN Persian[.
15. Ekhtesasi M.Zare A. Geopedological origin of dust storms in Iran and Iraq. International Specialized Congress of Science and Earth. International Specialized Congress of Science and Earth. Year: 2014 | Holding period: 34. SID. https://sid.ir/paper/840921/fa. ]IN Persian[.
16. Jahani Shakib F. Malek Mohammadi B.Yavari A. Sharifi A. Adeli Y. Evaluation of the trend of land use changes and climate change in the terrain of Chaghakhor Wetland with an emphasis on environmental effects. Environ Sci. 2014; 40(3): 631-643. Doi: 10.22059/JES.2014.52210. ]IN Persian[.
17. Nowroozi A. Shoaei Z. Dust production centers in the western and southern half of Iran: satellite data and field information. J Agric Sci Technol. 2019; 2(2): 29-35. Doi: 10.22092/AISTJ.2020.342192.1040. ]IN Persian[.
18. Namdari S. Hajibaglo A. Abazari GH. Analysis of changes in Iran's internal dust centers in the last twenty years. J geogr Plan. 2022; 25(78): 345-361. Doi: 10.22034/GP.2021.42751.2739.]IN Persian[.
19. Baghbanan P. Ghavidel Y. Farajzadeh M. Temporal long-term variations in the occurrence of dust storm days in Iran. Meteorol Atmos Phys. 2020; 132: 885–898. https://Doi.org/10.1007/s00703- 020-00728-3. ]IN Persian[.
20. Rayegani B. Barati S. Khoshnava A. Dust and Sand Source Identification Using Remotely Sensed Data: a comprehensive Approach. Sci Total Environ. 2019; 72(1): 83-105.dhttps://Doi.org/10.22059/jrwm.2019.251015.1223. ]IN Persian[.
21. Ahrari A. Atmospheric correction of satellite images. 2019; https://girs.ir/remote-sensing-atmospheric-

متن کامل:



مقاله پژوهشی

فصلنامه پژوهش های نوین در مهندسی محیط زیست دوره اول، شماره 2، تابستان 1402 ، صفحات 67-60 شاپا الکترونیکی: 0930-2981

 

ردیابی کانون‌های گرد وغبار در مرز مشترک ایران و عراق در دوره ده ساله 2022- 2012
علی اصغر میرزایی نوروزانی*		گروه کشاورزی دانشگاه پیام نور، ص.پ.4697-19395 تهران، ایران
علی نیک عهد		عضو هیأت علمی، گروه RS-GIS واحد شیراز دانشگاه آزاد اسلامی، شیراز، ایران
علی عیسی الشویلی		دانشجوی ارشد بین‌الملل، گروه RS-GIS دانشگاه آزاد اسلامی، شیراز، ایران
		چکیده مبسوط
تاریخ دریافت: 10/03/1402   تاریخ پذیرش: 24/05/1402		مقدمه: ذرات معلق گرد و غبار عمدتاً از مناطق خشک و نیمه خشک که بارش سالانه در آن‌ها کم بوده و مقدار بسیار زیادی از رسوبات آبرفتی در طول دوره‌های زمانی طولانی انباشته شده است به جو وارد می‌شود. در حقیقت می‌توان بیابان‌ها و دریاچه‌های خشک شده که به علت تغییرات اقلیمی به بیابان‌های کوچک تبدیل شده‌اند را از مراکز تولید گرد وغبار دانست. عراق یکی از کشور‌هایی است که اغلب به میزان زیادی تحت تأثیر وقوع طوفان‌های گرد و غبار (ریزگرد) قرار دارد. هدف از این تحقیق، ردیابی، پهنه‌بندی و شناسایی کانون‌های گرد و غبار در استان‌های مرزی عراق با ایران در یک دوره ده ساله 2022- 2012 می‌ باشد. مواد و روش‌ها: به منظور انجام این تحقیق، یک حریم به عرض 60 کیلومتر در امتداد مرز مشترک ایران- عراق از استان‌های می‌سان و واسط واقع در کشور عراق (به طول حدود 300 کیلومتر مرز مشترک) انتخاب گردید. پس از انجام پیش پردازش‌ها بر روی تصاویر (تصحیحات اتمسفری و رادیومتریکی) با استفاده از الگورتیم‌های مربوطه، خطا‌ها مرتفع و سپس با استفاده از شاخص گیاهی نرمال‌شده (NDVI ) طبقه بندی پدیده‌های سطح زمین، به صورت جداگانه بر اساس آستانه مقادیر این شاخص دسته بندی گردیدند.
واژه‌های کلیدی: گرد و غبار، تصاویر لندست، شاخص NDVI		نتایج و بحث: پراکنش مکانی شامل سه کلاس الف) گستره‌های آبی که مربوط به مناطق پوشیده شده از آب، رودخانه‌ها، مرداب‌ها و تالاب‌ها می‌باشد ب) خاک لخت که شامل مناطق عاری از پوشش گیاهی مانند مناطق سنگلاخی، زمین‌های زراعی بدون کشت، شنزار‌ها و ماسه زار‌ها و ج) پوشش گیاهی که شامل مناطق پوشیده از جنگل، مرتع و اراضی کشاورزی می‌باشد دسته‌بندی گردید و در نهایت مناطق مستعد تولید گرد و غبار مشخص و مساحی گردید.
		نتیجه‌گیری: نتایج این مطالعه با سایر پژوهش‌های مشابه در کشور‌های ایران، عراق و عربستان نشان‌دهنده عوارض خشکسالی و گسترش اراضی بیابانی و خشک شدن تالاب‌ها، مرداب‌ها و رودخانه‌ها و از بین رفتن پوشش گیاهی و لخت شدن زمین عاری از هرگونه پوشش مرتعی، جنگلی و کشاورزی می‌ باشد. برای مقابله با طوفان‌های گرد و غبار، روش ‌هایی از قبیل مرطوب کردن خاک، بیولوژیکی و مکانیکی مثل مالچ پاشی را      می‌توان انجام داد.
نویسنده مسئول: علی اصغر میرزایی نوروزانی
نشانی: گروه کشاورزی دانشگاه پیام نور، ص.پ.4697-19395 تهران، ایران. تلفن: [phone]  پست الکترونیکی: [e-mail] DOR:
استناد: میرزایی نوروزانی علی اصغر، نیک عهد علی، الشویلی علی عیسی. ردیابی کانون‌های گرد و غبار در مرز مشترک ایران و عراق در دوره ده ساله 2022- 2012. پژوهش‌های نوین در مهندسی محیط زیست. 1402؛ (2) 1: 60-67.
	حقوق نویسندگان محفوظ است. این مقاله با دسترسی آزاد و تحت مجوز مالکیت خلاقانه http://creativecommons.org/licenses/by/4.0    در فصلنامه پژوهش‌های نوین در مهندسی محیط زیست منتشر شده است. هرگونه استفاده غیرتجاری فقط با استناد و ارجاع به اثر اصلی مجاز است.

 

 

 

 

 

مقدمه

ذرات معلق گرد و غبار عمدتاً از مناطق خشک و نیمه خشک که بارش سالانه در آن‌ها بسیار کم است و از رسوبات آبرفتی در طول دوره‌های زمانی طولانی انباشته شده است به جو وارد می‌شود. کاهش میزان رطوبت و افزایش دما باعث افزایش تبخیر و تعرق و ایجاد خشکی، کاهش پوشش گیاهی و کاهش چسبندگی ذرات خاک گردیده و درنتیجه خاک در اثر وزش باد‌های شدید به حرکت درآمده و همراه با آن جابجا می‌شود. درحقیقت بیابان‌ها و دریاچه‌های خشک شده ناشی از تغییرات اقلیمی که به بیابان‌های کوچک تبدیل شده‌اند را می‌توان از مراکز تولید گرد وغبار دانست. طوفان‌های گرد و غبار (ریزگرد) می‌توانند مقادیر زیادی شن و ماسه را معلق کرده و باعث ایجاد مه در لایه مرزی در مقیاس‌های محلی و منطقه‌ای شوند. عراق یکی از کشور‌هایی است که اغلب به میزان زیادی تحت تأثیر وقوع طوفان‌های گرد و غبار(ریزگرد) قرار می‌گیرد. زمان بین ۲۹ ژوئن تا ۸ ژوئیه ۲۰۰۹ یکی از بدترین دوره‌های طوفان گرد و غبار در تمام دوران‌ها محسوب می‌شود و در نتیجه بسیاری از افراد در عراق دچار مشکلات پزشکی شده است. کائو و همکاران (2018) نشان دادند شش مسیر اصلی طوفان‌های گرد و غبار بزرگ در منطقه خاورمیانه منشأ می‌گیرند که از این تعداد، 3 خوشه واقع در دشت دجله-فرات به عنوان منابع گرد و خاک و ماسه (Sand Dust Surces) شناسایی شدند (شامل 70 درصد طوفان‌های گرد و غبار در این تحقیق). خوشه دیگری در دشت سیستان نیز منطقه منبع بالقوه است. این رویکرد همچنین شش مسیر اصلی ایجاد طوفان گرد و غبار را تأیید کرد. این مسیر‌ها توسط سیستم آب و هوایی از جمله پاد سیبری و قطبی، باد‌های موسمی از شبه قاره هند و افسردگی از شمال آفریقا هدایت می‌شوند. شناسایی مناطق و مسیر‌های منبع SDS درک ما را در مورد مکانیسم‌ها و اثرات طوفان‌های گرد و غبار بر اقتصاد اجتماعی و محیط زیست منطقه بهبود می‌بخشد. ذرات معلق مشمول انتقال وسیع در یک مقیاس بین قاره‌ای هستند، از جمله توده گرد و غبار شمال آفریقا روی اقیانوس اطلس، توده گرد وغبار تابستانی از شبه جزیره عربستان روی دریای عرب و اقیانوس هند و توده گرد و غبار بهاری از شرق آسیا بر روی اقیانوس آرام. منطقه خاورمیانه به دلیل بیابان‌های وسیع، پس از صحرای آفریقا فعال‌ترین منطقه جهت پدیده‌های گرد و غبار است (فورمن 2003). بررسی‌های پیرامون تحلیل مکانی این پدیده بیانگر آن است که مناطق عمدة فعالیت طوفان‌های گرد و غبار در بیابان‌های ماسه‌ای و دیگر بیابان‌ها که اکوسیستم آن‌ها بوسیلة انسان متأثر شده است قرار گرفته است (ایندوتو و همکاران 2012). هوی کائو و همکاران (2015) به شناسایی مناطق منبع گرد و غبار در غرب آسیا با استفاده از مجموعه داده‌های مختلف زیست محیطی پرداختند. آن‌ها سه خوشه واقع در دشت دجله و فرات را به عنوان منابع شدید غبار مشخص کردند. خوشه دیگر نیز در دشت سیستان به عنوان یک منبع بالقوه مشخص شد (کائو و همکاران 2015). فلاح ززولی و همکاران (1393) به کمک داده سنجنده‌های MODIS و بکارگیری شاخص اکرمن و تحلیل هواشناسی برای شناسایی چگونگی حرکت گرد و غبار از منبع به داخل ایران، منشأءگرد و غبار‌های رسیده به مناطق غرب و جنوب غربی ایران در سال 2011 را عمدتاً از شمال عراق و بخش ‌هایی از مرز سوریه و عراق تخمین‌زده‌اند. علاوه بر عوامل طبیعی، عوامل انسانی متعددی تجزیه لایه بالایی خاک را تسریع می‌کنند مانند: تصادفات رانندگی، اقدامات نظامی، جاده‌سازی، سوء مدیریت آب و ر‌ها شدن زمین‌های کشاورزی به دلیل تأثیر اقتصادی بر زندگی اجتماعی به ویژه کشاورزان (واروجان و همکاران 2013).

مطالعات (عزیزی و همکاران 1391)، (رضازاده و همکاران 2013)، (زراسوندی 2009 و 2011)، (عطائی و همکاران 1389) ، (خوش اخلاق و همکاران 1391)، (باعقیده و همکاران 1392)، (ذوالفقاری و همکاران 1384) وجود مناطق خشک بیابانی در جنوب و جنوب غربی کشور‌های همسایه (مناطق خشک عراق و عربستان ) را دلیل اصلی وقوع این پدیده در جنوب غرب ایران اعلام می‌کنند. اما منابع داخلی علت را خوزستان هم می‌دانند. علت بروز گرد و غبار در این استان‌ها خشکسالی‌های پی در پی و کاهش منابع رطوبتی ، عوامل انسانی مانند خشک کردن پهنه‌های آبی و کاهش ورودی آب از بالادست رودخانه‌ها و اجرای طرح‌های عمرانی می‌باشد که پهنه‌ای خشک و مستعد فرساش را بوجود می‌آورند و این عوامل باعث می‌شود تا مناطقی که طوفان‌های گرد و غبار دارند به موقع شناسایی شوند. 

 

 

مواد و روش‌ها

به منظور انجام این تحقیق، یک حریم به عرض 60 کیلومتر در امتداد مرز مشترک ایران- عراق از استان‌های می‌سان و واسط واقع در کشور عراق (به طول حدود 300 کیلومتر مرز مشترک) انتخاب گردید (شکل1 ). استان می‌سان در جنوب شرقی کشورعراق و 400 کیلومتری جنوب بغداد با مختصات جغرافیایی31° 54' 14" شمالی و 47° 08' 05" شرقی هم مرز با استان خوزستان ایران واقع شده است. از شمال و شمال غربی با استان واسط، از غرب با ذی قار، از جنوب با بصره و از شرق با کشور ایران هم مرز است. مرکز استان، شهر «عماره» است که درکنار رودخانه دجله واقع شده است. می‌سان تا پیش از سال 1976 به استان عماره معروف بود. از دیگر نام‌های عماره، «کوره دجله» به معنی « تعدادی روستا در کنار رود دجله» است. آب و هوای استان می‌سان گرم و خشک است و میزان رطوبت نسبی در کل سال 45 درصد است. متوسط حداکثر دمای استان 31.5 و حداقل آن 17.1 درجه سانتیگراد در سال است. میانگین میزان تبخیر سالیانه استان، 3620 میلی‌متر و میزان رطوبت نسبی هوا نیز 45 درصد است. استان واسط در شرق عراق و در مرز این کشور با ایران قرار دارد و تا قبل از سال 1976 به عنوان استان «کوت» شناخته می‌شد. مختصات جغرافیایی 32° 40' 14" شمالی و 45° 45' 05" شرقی هم مرز با استان خوزستان ایران واقع شده است. این استان عمدتاً بیابانی است و مناطق آب و هوایی فوق‌خشک، خشک و نیمه‌خشک در منطقه غالب است. گرد و غبار ذرات معلق جامد در هوا هستند که معمولاً ً قطر کمتر 100 میکرون داشته و از اثر وزش باد تا مسافت بسیار طولانی انتقال می‌یابند. مجموعه‌ای از گرد و غبار، دود و دیگر ذرات جامد معلق در هوا، دید افقی را به 1 تا 2 کیلومتر محدود می‌کند. براساس تصاویر ماهواره‌ای موجود، ریزگرد‌ها از کشور‌های همسایه (عراق، سوریه و عربستان) وارد ایران می‌ شوند. عامل اصلی این پدیده باد‌هایی است که از غرب و شمال غرب به سمت ایران میوزند.

 

 

 

شکل 1- منطقه مورد مطالعه ( مرز مشترک ایران و عراق )

 

 

به منظور تهیه داده‌های لندست، تمام تصاویر ضبط شده در ماه آگوست از منطقه مورد مطالعه توسط ماهواره لندست، مورد کاوش قرار گرفت و بهترین تصاویر با حداقل پارامتر‌های اتمسفری در سامانه گوگل ارث انتخاب شدند. برای این منظور تصاویر سال 2012 تا 2022 ماهواره‌های لندست 7 و 8 در ماه آگوست تهیه گردید. تصاویر سال‌های 2013 تا 2022 مربوط به لندست 8 و تصویر سال 2012 از لندست 7 گرفته شد.

تصحیح اتمسفری و رادیومتریک

اگرچه تصاویر لندست level-1 تصحیح رادیومتریک شده‌اند اما با این حال، این تصاویر بایستی به رادیانس بالای اتمسفر دوباره مقیاس شوند (USGS). لذا تصحیح رادیمتریک با استفاده از الگوریتم کالیبراسیون رادیمتریک در نرم‌افزار انوی انجام گردید. در این پژوهش از الگوریتم فلش که یکی از بهترین روش‌های تصحیح اتمسفری است استفاده گردید. ( احراری 1398)

تصحیح خطوط (راه راه شدگی) تصاویر لندست 7

از آنجا که قطعه تصحیح‌کننده خطوط اسکن مربوط به لندست 7 در سال 2003 از کار افتاد، لذا تصاویر بعد از این تاریخ، دارای خطوط راه راه شدگی می‌باشند که در ابتدا بایستی اصلاح گردند. برای این منظور از الگوریتم درون یاب پیکسل‌های مشابه همسایه به منظور رفع این خطا در نرم‌افزار انوی استفاده گردید.

 

محاسبه شاخص پوشش گیاهی و طبقه‌بندی کاربری زمین

در این پژوهش از شاخص نرمال‌شده تفاوت پوشش گیاهی ( NDV) مطابق رابطه 1 بمنظور طبقه‌بندی پدیده‌های سطح زمین استفاده شد.

 (1)

که در آن، NIR باند مادون قرمز نزدیک و RED باند قرمز می‌باشد.

دامنه تغییرات شاخص NDVI بین 1+ و 1- است و هر چه به عدد 1+ نزدیک‌تر شود بر مقدار پوشش گیاهی افزوده می‌گردد. مناطق پوشیده از سنگ، شن و یا برفی معمولاً دارای مقادیر NDVI پایین (1/0 یا کمتر) می‌باشند. پوشش گیاهی تنک از قبیل بوته‌ای و گراس لند‌ها و یا محصولات زراعی که در مراحل آخر سبزینگی هستند دارای مقادیر NDVI متوسط (2/0 تا 5/0) بوده و نواحی که دارای پوشش گیاهی متراکم می‌باشند.

طبقه‌بندی کاربری زمین بر اساس شاخص NDVI

به منظور طبقه‌بندی پدیده‌های سطح زمین، تصاویر حاصل از شاخص‌های مورد استفاده بصورت جداگانه بر اساس آستانه مقادیر NDVI دسته‌بندی گردیدند. نواحی که در آن‌ها مقادیر شاخص‌ها کمتر از صفر و بصورت منفی می‌باشند شامل تمام پهنه‌های آبی اعم از دریاچه، استخر، آبگیر و نواحی ابری است. در مقابل مقادیر بالای NDVI که نزدیک به مثبت یک است مربوط به مناطق حاوی پوشش گیاهی می‌باشد. نواحی عاری از پوشش شامل خاک لخت، مناطق سنگی و صخره ایی، نواحی شهری و جاده‌ها نیز نزدیک به صفر می‌باشد.

 

 

نتایج و بحث

با توجه به اطلاعات فوق و مشاهدات می‌دانی از نوع و تراکم پوشش گیاهی منطقه مورد مطالعه، نتایج حاصل از شاخص NDVI، به 3 کلاس تقسیم گردید که در جدول 1 آورده شده است. علاوه بر این مساحت مربوط به هر کدام از کلاس‌ها در دوره‌های زمانی متفاوت در جدول 2 آورده شده است.

 

 

جدول 1- محدوده کلاس‌های کاربری زمین بر اساس شاخص NDVI

کلاس	NDVI
آب	0 >
خاک لخت	0 تا 2/0
پوشش گیاهی	> 2/0

 

جدول2- مساحت مربوط به هر کدام از کلاس‌ها در دوره‌های زمانی متفاوت 

سال		زمین باتلاقی(هکتار)	خاک لخت(هکتار)	پوشش گیاهی(هکتار)
2012		39692	1832012	83568
2013		28727	1840267	86277
2014		26753	1845744	82775
2015		10982	1890158	54131
2016		23232	1853116	78924
2017		23087	1854752	77432
2018		8965	1925564	20742
2019		76534	1814053	64685
2020		51575	1835658	68039
2021		35785	1871458	48029
2022	8996		1875278	70997

 

 

نقشه‌های پراکنش مکانی گستره سه کلاس آب که مربوط به مناطق پوشیده شده از آب، رودخانه‌ها، مرداب‌ها و تالاب‌ها می‌باشد، خاک لخت که شامل مناطق عاری از پوشش گیاهی شامل مناطق سنگلاخی، زمین‌های زراعی بدون کشت، شن زار‌ها و ماسه زار‌ها می‌ باشد و در نهایت پوشش گیاهی که شامل مناطق پوشیده از جنگل، مرتع و اراضی کشاورزی می‌ باشند تهیه شده است. نمودار تغییرات مساحت پوشش گیاهی نسبت به سال‌های مختلف در شکل 2به عنوان نمونه آورده شده است. 

 

 

 

شکل2- نمودار تغییرات مساحت پوشش گیاهی نسبت به سال‌های مختلف

 

 

مجموعه نقشه‌های شکل 3 پراکنش مکانی گستره‌های سه کلاس آب که مربوط به مناطق پوشیده شده از آب، رودخانه‌ها، مرداب‌ها و تالاب‌ها می‌باشد، خاک لخت که شامل مناطق عاری از پوشش گیاهی شامل مناطق سنگلاخی، زمین‌های زراعی بدون کشت، شنزار‌ها و ماسه زار‌ها می‌باشد و در نهایت پوشش گیاهی که شامل مناطق پوشیده از جنگل، مرتع و اراضی کشاورزی است را نشان می‌دهد. 

 

 

 

 

 

 

شکل3- مجموعه نقشه‌های خروجی مربوط به 3 کلاس تعریف شده وضعیت زمین

 

 

نتیجه‌گیری و پیشنهاد‌ها

در این پژوهش پس از بررسی تصاویر اخذ شده و تصحیح رادیومتری و اتمسفری با استفاده از محاسبه شاخص NDVI به طبقه‌بندی و تغییرکاربری زمین و مشخص شدن الف) مناطق مرطوب (بستر‌های آبی ، رودخانه‌ها، مرداب‌ها و تالاب‌ها)، ب) خاک لخت (مناطق عاری از پوشش گیاهی شامل مناطق سنگلاخی، زمین‌های زراعی بدون کشت، شنزار‌ها و ماسه زار‌ها) و ج) پوشش گیاهی (مناطق پوشیده از جنگل، مرتع و اراضی کشاورزی) برای سال‌های مختلف از سال ۲۰۱۲ تا سال ۲۰۲۲ می‌پردازد. با توجه به روند کاهشی پوشش گیاهی و کشت آبی و تبدیل مناطق به بیابان‌های گرم و خشک، خاک به صورت لخت درآمده و در معرض باد‌های شدید قرار می‌گیرد و باعث ایجاد طوفان‌های شدید گرد و غبار در منطقه و مناطق و استان‌های همجوار می‌گردد. به طور کلی نتایج این مطالعه با سایر پژوهش‌های مشابه (عزیزی و همکاران1391)، (رضازاده و همکاران 2013)، (زراسوندی 2009 و 2011)، (عطائی و همکاران 1389)، (خوش اخلاق و همکاران 1391)، (باعقیده و همکاران 1392)، (ذوالفقاری و همکاران 1384) ) در کشور‌های ایران، عراق و عربستان نشان‌دهنده عوارض خشکسالی و گسترش اراضی بیابانی و خشک شدن تالاب‌ها، مرداب‌ها و رودخانه‌ها و از بین رفتن پوشش گیاهی و لخت شدن زمین، عاری از هرگونه پوشش مرتعی، جنگلی و کشاورزی می‌باشد. با توجه به گسترش بیابانزایی، می‌توان آن‌ها را کانون رشد و پهنه‌بندی طوفان‌های گرد و غبار در نظر گرفت. پیشنهاد می‌شود برای مقابله با طوفان‌های گرد و غبار روش‌هایی از قبیل مرطوب کردن خاک، عملیات بیولوژیکی و عملیات مکانیکی مثل مالچ پاشی را انجام داد.

 

 

 

 

References

 

1.       Cao H. Amiraslani F. Liu J. Zhou N. Identification of dust storm source areas in West Asia using multiple environmental datasets. Sci Total Environ. 2015; 502: 224-235. Doi.org/10.1016/j.scitotenv.2014.09.025.

2.       Indoitu R. Orlovsky L. Orlovsky N. Dust storms in Central Asia: spatial and tempora variations. J Arid Environ. 2012; 85: 62-70. https://Doi.org/10.1016/j.jaridenv.2012.03.018.

3.       Furman H.K.H. Dust storms in the Middle East: sources of origin and their temporal characteristics. Indoor Built Environ. 2003; 12(6): 419-426. https://Doi.org/10.1177/1420326X03037110.

4.       Reyadh A. Venkataraman L. Monitoring Dust Storms in Iraq Using Satellite Data. Dep .Eng Sys Environ. 2019; 19(17): 3687. Doi: 10.3390/s19173687.

5.       Cao H. Fu C. Zhang W. Liu J. Characterizing Sand and Dust Storms (SDS) Intensity in China Based on Meteorological Data. Sustainability. 2018; 10(7): 2372. https://Doi.org/10.3390/su10072372

6.        Al-Hemoud A. Al-Dousari A. Misak R. Al-Sudairawi M. Naseeb A. Al-Dashti H. Al-Dousari N. Economic Impact and Risk Assessment of Sand and Dust Storms (SDS) on the Oil and Gas Industry in Kuwait. Sustainability. 2019; 11(1):1-19. https://Doi.org/10.3390/su11010200.

7.       Fallah Zozli M. A. Vafainejad M. Khairkhah Z. F. Ahmadi D. Finding the origin of dust in southern Iran and its synoptic analysis using remote sensing and geographic information system. RS GIS Natur Res. 2013; 5(4): 61-78. http://girs.iaubushehr.ac.ir. ]IN Persian[.

8.       Faridi S. Rahmani S. Hashemi N. Qobadian S. Zokaei M. Economic effects of dust storms. J health. 2019; 11(5): 699-713. Doi. 10.52547/j.health.11.5.699. ]IN Persian[.

9.       Khojasteh N. Morad E. Comparison of interpolation methods for wind erosion mapping using the USEPA model. Soil. Water. Sci. Agric. Sci and Tech and Nat Resour. 2021; 24(4): 93-110. Doi. 10.47176/jwss.24.4.2251. ]IN Persian[.

10.        Baaghideh M. Ahmadi H. Analysis of dust risk and its changes in the west and southwest of Iran. Sci Res Q Emdad and Vanjat. 2014; 6(2): 0-0. http://jorar.ir/article-1-183-fa.html]IN Persian[.

11.        Khoshakhlagh F. Mohammad S. Zamanzadeh S. Shirazi M. Samadi M. Investigating the compositions of dust load in the west and southwest of Iran. J Geo environ hazards Geo Environ Hazards . 2012; 6(2): 17-36. DOi: 10.22067/GEO.V0I0.20117. ]IN Persian.[

12.        Zolfaghari H. Abedzadeh H. Analysis of the origin of dust in Bushehr and Khuzestan using satellite images. Forest. Q. 2018; 78: 48-51. magiran.com/p514858. ]IN Persian[.

13.       Azizi GH. Miri M. Nabavi S. Tracking the phenomenon of dust in the western half of Iran. Geo Stud dry areas. 2013; 7: 103-118. Magiran.com/p1093845.]IN Persian[.

14.       Zarasondi A. Miahi G. Eskandari H. Evaluation of the effect of land cover change on the soil erosion process of Horul Azim wetland in the southwest of Iran. J Nat Environ Hazards. 2019; 10(27): 107-122. Doi: 10.22111/JNEH.2020.33269.1626. ]IN Persian[.

15.       Ekhtesasi M.Zare A. Geopedological origin of dust storms in Iran and Iraq. International Specialized Congress of Science and Earth. International Specialized Congress of Science and Earth. Year: 2014 | Holding period: 34. SID. https://sid.ir/paper/840921/fa. ]IN Persian[.

16.        Jahani Shakib F. Malek Mohammadi B.Yavari A. Sharifi A. Adeli Y. Evaluation of the trend of land use changes and climate change in the terrain of Chaghakhor Wetland with an emphasis on environmental effects. Environ Sci. 2014; 40(3): 631-643. Doi: 10.22059/JES.2014.52210. ]IN Persian[. 

17.       Nowroozi A. Shoaei Z. Dust production centers in the western and southern half of Iran: satellite data and field information. J Agric Sci Technol. 2019; 2(2): 29-35. Doi: 10.22092/AISTJ.2020.342192.1040. ]In Persian[. 

18.       Namdari S. Hajibaglo A. Abazari GH. Analysis of changes in Iran's internal dust centers in the last twenty years. J geogr Plan. 2022; 25(78): 345-361. Doi: 10.22034/GP.2021.42751.2739.]In Persian[.

19.       Baghbanan P. Ghavidel Y. Farajzadeh M. Temporal long-term variations in the occurrence of dust storm days in Iran. Meteorol Atmos Phys. 2020; 132: 885–898. https://Doi.org/10.1007/s00703- 020-00728-3. ]In Persian[.

20.       Rayegani B. Barati S. Khoshnava A. Dust and Sand Source Identification Using Remotely Sensed Data: acomprehensive Approach. Sci Total Environ. 2019; 72(1): 83.105.dhttps://Doi.org/10.22059/jrwm.2019.251015.1223. ]In Persian[.

21.       Ahrari A. Atmospheric correction of satellite images. 2019; https://girs.ir/remote-sensing-atmospheric-corrections. ]In Persian[

 

Tracking Dust Centers on the Common Border of Iran and Iraq in Ten-year Period of 2012-2022
Ali Asghar Mirzaei Nowrozani*		Department of Agriculture, Payam Noor University, P.O. 19395-4697, Tehran, Iran
Ali Nikahed		Academic staff member (RS-GIS department, Shiraz Branch, Islamic Azad University, Shiraz, Iran)
Ali Issa Al-Shaweili		Senior International Student (RS-GIS Department, Islamic Azad University, Shiraz, Iran)
		Extended Abstract
Received: 31 May 2023    Accepted: 15 Aug 2023		Introduction: Particulate matter enters the atmosphere mainly from arid and semi-arid regions where annual precipitation is very low and a large amount of alluvial sediments have accumulated over long periods of time. In fact, deserts and dried up lakes that have turned into small deserts due to climate change can be considered dust production centers. Iraq is one of the countries that is often affected by dust storms. The purpose of this research is to track, zone and identify dust centers in the border provinces of Iraq and Iran in a ten-year period. Materials and Methods: In order to carry out this research, a 60 km wide area along the Iran-Iraq common border was selected from Maysan and Wasit provinces located in Iraq (about 300 km along the common border). After performing pre-processing on the images (atmospheric and radiometric corrections) using the relevant algorithms, high errors and then using the normalized vegetation index (NDVI) to classify the earth surface phenomena, separately based on the threshold values of these Indexes were categorized.
Keywords: Dust, Landsat Images, NDVI Vegetation Index.		Results and Discussion: Spatial distribution includes three classes a) water areas which are related to areas covered with water, rivers, marshes and wetlands b) bare soil which includes areas without vegetation such as stony areas, uncultivated agricultural lands Sand fields and sand fields and c) Vegetation which includes areas covered with forests, pastures and agricultural lands were categorized and finally the areas prone to dust generation were determined and their area was determined
		Conclusion: Be made In general, the results of this study with other similar studies in the countries of Iran, Iraq and Saudi Arabia show the effects of drought and the expansion of desert lands and the drying of wetlands, marshes and rivers and the loss of vegetation and the bareness of the land without any cover. It is pasture, forest and agriculture. Due to the large area of deserts, they can be considered the center of growth and zoning of dust storms, and to deal with dust storms, methods such as moistening the soil, biological and mechanical methods such as mulching are performed.
Corresponding author: Ali Asghar Mirzaei Nowrozani
Address: Department of Agriculture, Payam Noor University, P.O. 19395-4697, Tehran, Iran. Tell: [phone] Email: [e-mail] DOR:
Citation: MirzaeiNowroozani A.A. NikAhd A. Al Shuviyli A.I. Tracking Dust Centers on the Common Border of Iran and Iraq in ten-year period (2012-2022). Journal of New Researches in Environmental Engineering. 2023; 1(2): 1-9.
	© 2023, This article published in Journal of New Researches in Environmental Engineering (JNREE) as an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0). Non-commercial use, distribution and reproduction of this article is permitted in any medium, provided the original work is properly cited.