دانشكده مهندسي عمران

ارشد نامة كارشناسي پايان

زيست گرايش مهندسي محيط

عنوان

توليد غبار كشور توليد غبار كشور اصلي اصلي مراكز مراكز مقدماتي مقدماتيپهنه بنديپهنه بندي با استفاده ازبا استفاده از

فناوري سنجش از دورفناوري سنجش از دور

نگارش اميد اسماعيلي

استادان راهنما دكتر مسعود تجريشي

كار آراستهدكتر پيمان دانش

1385ماه ذرآ

سه

چكيده فارسي

كافي در بررسي چگونگي فرآيند توليد و پراكنش غبار، فرآيند انتقال و جابجايي ، به دليل عدم وجود دانشامروزههاي توليد تر ناشناخته بودن محل دقيق كانونها از سيستم و از همه مهم در اتمسفر و چگونگي خروج تدريجي آن

هاي اقليمي را ارزيابي دقيق اثرات غبار درمدل, ي اين مناطق و مواردي از اين قبيلزايميزان و حجم فعاليت غبار, غبار . فصل ارائه گرديد4در قالب اصلي مطالب نامه دراين پايان. بسيار دشوار ساخته است

هاي دوم با بررسي و تحليل سريفصلدر . فصل اول به بيان مساله و معرفي اهداف و روش تحقيق اشاره داردهاي هواشناسي سينوپتيكي كه در ني همگن و بلند مدت از پارامترهاي سينوپتيكي و داده هاي ثبت شده در ايستگاهزما

نتايج , در فصل سوم. تغييرات روند غبارزايي در سطح كشور مورد مطالعه قرار گرفت,اند سراسر كشور پراكنده شده سنجندةهاي بر اساس نتايج داده. ورده شد آMODIS-AQUAو TOMSهاي حاصل از پردازش تصاوير سنجنده

TOMS , پهنه بندي مقدماتي در مقياس كل كشور انجام گرفت و براساس فراواني وقوع طوفان غبار و توالي رويدادهاي فعال غبارزا شناسايي و دو ناحيه كه از بيشترين فراواني وقوع در بين محدودههاي كانون, اين پديده در كشور

و تر براي بررسي دقيق, MODIS-AQUA سنجندةهاي انتخاب شده و از داده,برخوردار بودندشناسايي شده در فصل . نتايج دو مطالعه با يكديگر مقايسه شدند, در ادامه. استفاده شد, منشايابي غبارتوليد شده در اين مناطق

اين هاي س نتايج داده آورده شد و بر اساNOAA-AVHRR نتايج حاصل از پردازش تصاوير سنجندة, چهارمنرمال شده ارتباط غبارزايي و توالي رويداد اين پديده با روند گسترش خشكسالي و تغييرات شاخص , سنجنده

نواحي بندي به تكميل تقسيم, در ادامه. مورد بررسي قرارگرفت, در سه كانون منتخباختالف پوشش گياهيپرداخته و , در سطح كشور انجام گرفتTOMS سنجندةهاي شناسايي شده در فصل سوم كه مبتني برنتايج داده

.شدندمعرفي , و يا در آينده خواهند بود داراي پتانسيل غبارزايي به صورت فعال بودهاكنون كه هم نقاطي

: كلمات كليدي

TOMS سنجندة -5 سنجش از نزديك - 4 سنجش از دور -3 هاي غبار كانون-2 ايران -1NOAA-AVHRR سنجندة -MODIS 7سنجندة -6

فهرست مطالبپهنه بندي مقدماتي مراكز اصلي توليد غبار كشور با استفاده از فناوري سنجش از دور

پنج

فهرست مطالب

صفحه عنوان

.......................................................................................................................................كليات -1 فصل 1.................................................................................................................................هوا در معلق ذرات مورد در كلياتي -1-1

1......................................................................................................................ذرات معلق در اتمسفر كدامند؟-1-1-1 1...................................................................................................................................تمسفرذرات معلق در ا -1-1-2

1..........................................................................................................................ذرات معلق آتشفشاني -1-1-2-1 2.............................................................................................................................. ذرات معلق صنعتي -1-1-2-2 2...................................................................................................................................ي معدني غبارها-1-1-2-3

3................................................................................................................................توليدآن در موثر عوامل و غبار منشأ -1-2 3.................................................................................................................. مراكز توليد غباردر مقياس جهاني-1-2-1 5.................................................................................................................... مراكز توليد غباردر داخل كشور-1-2-2 6.............................................................................................................................. عوامل مؤثر در توليد غبار-1-2-3 7...............................................................................................................ترين مراكز توليدكنندة غبار محتمل -1-2-4 8....................................................................................................................................................... چند مثال-1-2-5

9...........................................................................................................ها آن مطالعة و غبارها رديابي چگونگي بر مروري -1-3 9.........................................................................................................)سنجش از نزديك ( مشاهدات زميني -1-3-1 12......................................................................................................)سنجش از دور ( مشاهدات ماهواره اي -1-3-2

13........................................................................................................................طيف الكترومغناطيس -1-3-2-1 14........................................................................................................... عوامل مؤثر در تشكيل تصاوير -1-3-2-2 15.......................................................................................فعل و انفعال انرژي در اتمسفر و سطح زمين -1-3-2-3 15.........................................................................................................................................ها پالتفورم -1-3-2-4 16..........................................................................................................................................اه سنجنده-1-3-2-5

16.......................................................................حسگرهايي كه با چند طول موج كار مي كنند -1-3-2-5-1 17........................................................................حسگرهايي كه در چندين زاويه كار مي كنند -1-3-2-5-2 17.............................................حساس هستند كه به پوالريزاسيون نور توسط ذرات حسگرهايي -1-3-2-5-3

17............................................................................................. مورد مطالعه هاي سنجش از دور ماهواره -1-3-2-6 20..............................................................................................هدف به نيل براي مشخص متدولوژي تعيين و مسئله طرح -1-4

20............................................................................................................................................. اهداف مطالعه-1-4-1 21.................................................................................................................... محورهاي مطالب فصول آينده-1-4-2

22..............................................................................................................................................................مراجع و منابع -1-5

فهرست مطالبپهنه بندي مقدماتي مراكز اصلي توليد غبار كشور با استفاده از فناوري سنجش از دور

شش

.............................................)زديك سنجش از ن (ها آنسينوپتيك و تحليل هاي داده گردآوري -2 فصل 25.........................................................................................................................................................................مقدمه -2-1

26...............................................................................................................................................هاكيفيت داده-2-1-1 26............................................................................................................... طول دورة زماني پوشش داده شده-2-1-2 26.........................................................................................................گيري مقادير ازدست رفته و خال اندازه-2-1-3 27...............................................................................................................................................ها تناوب داده-2-1-4 27.............................................................................................................................. استفاده از اطالعات خام-2-1-5 27...................................................................................................... سينوپتيك مورد نيازهاي داده گردآوري -2-1-6 27...........................................................................................ناسي سينوپتيك مورد استفادههواش يها ايستگاه -2-1-7 28.....................................................................................................سينوپتيك يها ايستگاه اقليمي يدسته بند -2-1-8

35...............................................................................................................................................................هاداده تحليل -2-2 35..................................................................................................................هاداده همگني بررسي هاي روش -2-2-1

35.......................................................................................................تفاده از داده هاي خود ايستگاه اس -2-2-1-1 36..............................................................................همسايه يها ايستگاه براساس مبنا زماني توليد سري -2-2-1-2

37.....................................................................................................................هاداده سازي همگن هاي روش -2-2-2 37.................................................................................................................مضاعف جرم منحني روش -2-2-2-1

41.....................................................................................................................................هاداده سازي همگن -2-2-3 47..........................................................................................................................................ها داده رونديابي -2-2-4

48..............................................................................هاداده زماني سري مشترك آماري پاية دورة تعيين -2-2-4-1 48............................................................................مناسب روش به هاداده زماني سري ترميم و بازسازي -2-2-4-2

48..............................................................ها داده بازسازي منظور به مناسب هاي روش از استفاده -2-2-4-2-1 58.....................................................................................................غيرپارامتري و پارامتري يها آزمون -2-2-4-3

MANN KENDALL (..........................................................................58( خطي رونديابي آزمون -2-2-4-3-1 SPEARMAN RHO (..............................................................59( )ايپله( پرشي رونديابي آزمون -2-2-4-3-2

60...................................................................................................................رونديابي يها آزمون نتايج-2-2-4-4 70..............................................................................................................................................................مراجع و منابع -2-3

..................................................)سنجش از دور (ها آناي و پردازش آوري تصاوير ماهواره گرد-3 فصل 72.........................................................................................................................................................................مقدمه -3-1 TOMS..............................................................................................................................72 سنجندة با رابطه در يكليات -3-2 TOMS-AI ..................................................................................................................73 آلودگي غبار شاخص تعريف -3-3 74.............................................................................كشور كل مقياس در TOMS سنجندة ايماهواره تصاوير گردآوري -3-4

پهنه بندي مقدماتي مراكز اصلي توليد غبار كشور با استفاده از فناوري سنجش از دور فهرست مطالب

هفت

75..........................................................................................................................................................تصاوير پردازش -3-5 TOMS-AI................................................................................................75 آلودگي استخراج شاخص غبار -3-5-1

82..................................................سينوپتيك هاي تحليل نتايج با مقايسه در غبارزا فعال طانق تعيين و نتايج تحليل و تجزيه - 3-6 85..........................................................................................................شده تعيين غبارزاي فعال مناطق معرفي -3-6-1

85.........................................................................................................محدودة مطالعاتي دشت سيستان -3-6-1-1 85...........................................................................................منطقه جغرافيايي وقعيت حدود و م-3-6-1-1-1 88...................................................................................سيستان دشت مورفولوژي مهم عوارض -3-6-1-1-2 89................................................................................................منطقه خاك غالب بافت و نوع -3-6-1-1-3 92...................................................................................ليمي و آب و هواي منطقهاق مشخصات -3-6-1-1-4

95.............................................................................................................محدودة مطالعاتي هورالعظيم -3-6-1-2 95..........................................................................................حدود و موقعيت جغرافيايي منطقه -3-6-1-2-1 95.......................................................................................عوارض مهم مورفولوژي هورالعظيم -3-6-1-2-2 97............................................................................................... بافت غالب خاك منطقه نوع و -3-6-1-2-3 97...................................................................................مشخصات اقليمي و آب و هواي منطقه -3-6-1-2-4

TOMS-AI.................98 غبارآلودگي شاخص و سينوپتيك هاي تحليل نتايج با مقايسه در نتايج تحليل و تجزيه -3-6-2 MODIS..........................................................................................................................109 سنجندة با رابطه در يكليات -3-7 110.....................................................................................مطالعه مورد شدة تعيين مناطق در ماهواره ترينمناسب انتخاب -3-8 111..................................................................................................................................مطالعه مورد پارامترهاي تعريف -3-9

111...........................................................................................................پارامتر ضخامت اپتيكي ذرات معلق -3-9-1 112.........................................................................................................پارامتر نماية آنگسترومي ذرات معلق -3-9-2 112..............................................................................................................اي ذرات معلق رامتر تمركز تودهپا -3-9-3

113............................................................مطالعه مورد شدة تعيين مناطقدر MODIS سنجندة روزانة تصاوير گردآوري -3-10 113......................................................................................................................................................تصاوير پردازش -3-11

113...............................................................مورد مطالعه پارامترهاي غبار آلودگيبررسي پراكندگي مكاني -3-11-1 125.......................................................................مورد مطالعه پارامترهاي غبار آلودگيبررسي توالي زماني -3-11-2

127..........................................................................................................................................................مراجع و منابع -3-12 .................................................................................................................)است شده ضميمه فشرده لوح صورت به ( 3 فصل يوستپ

..............................................................كشور زاييبيابانقايسة آن با روند فعلي نتايج و مبررسي -4 فصل 129.......................................................................................................................................................................مقدمه -4-1 129................................................................................... گياهي پوشش اختالف شده نرمال شاخص و خشكسالي پديدة -4-2 TOMS..................................................131 سنجندة نتايج با آن ارتباط و خشكسالي پديدة بررسي جهت نقطه سه انتخاب -4-3 NOAA-AVHRR...........................................................................................................133 تصاويرماهوارة گردآوري -4-4

پهنه بندي مقدماتي مراكز اصلي توليد غبار كشور با استفاده از فناوري سنجش از دور فهرست مطالب

هفت

135...................................................................................................................منتخب نقاط در كساليخش پديدة بررسي -4-5 148................................................................................................باال غبارزايي پتانسيل با اصلي محتمل يها نامك معرفي -4-6 153............................................................................................................................................................مراجع و منابع -4-7

..............................................................................................داتپيشنهاارائة بندي نتايج و جمع -5 فصل 155......................................................................................................................................................................كليات -5-1 156.........................................................................................................................................................نتايج بنديجمع -5-2 159.......................................................................................................................................كار انجام ادامة براي پيشنهاد -5-2

كليات

:شامل

هوا در معلق ذرات مورد در كلياتي -1-1

توليدآن در ثرمو عوامل و غبار منشأ -1-2

ها آن مطالعة و غبارها رديابي چگونگي بر مروري -1-3

هدف به نيل براي مشخص متدولوژي تعيين و مسئله طرح -1-4

مراجعو منابع-1-5

1 فصل

توليد غبار كشور با استفاده از فناوري سنجش از دور فصل اولاصلي مراكز مقدماتي پهنه بندي

1

اكلياتي در مورد ذرات معلق در هو -1- 1

؟دكدامنذرات معلق در اتمسفر -1-1-1

اكسيداسيون دي اكسيد سولفور و شامل سولفاتها و نيتراتهاي حاصل از يذرات, ذرات معلق در اتمسفر

دودة ، مواد آلي حاصل از اكسيداسيون تركيبات آلي فرار، سوختن سوختهاي فسيليناشي ازاكسيد نيتريك

پديد هاي شديدبادي خاك به واسطة وزش فرسايشفرآيند از كهها و غبارهاي معدني آتش سوزي ناشي از

، آتشفشاني ذراتيعي معلق در هوا از جمله نمكهاي دريا وذرات طبحجم در مقياس كلي .باشند مي,آيندمي

اين نسبت اما . ندگيرمنشأ ميانساني هاي فعاليتاز كه است ذرات معلق در هوايي حجم برابر 5 تا 4در حدود

هاي توليد شده توسط آلودگيبه واسطة شمالي، كرة نيم بويژه مناطق صنعتي واقع در ,در برخي از مناطق

مقدار نور رسيده از خورشيد به سطح زمين و نيز چرخة آنجايكهتا , كندميميزان قابل توجهي تغيير انسان به

ذرات به همراه قبيلبسياري از اين. دكنميدچارتغييرات قابل مالحظه اي را طبيعي آب و هوا در اين مناطق

.گردندوباره به سطح زمين باز ميجو خارج شده و دهاي پاييني اليه از و يا ته نشيني مستقيمنزوالت جوي

ذرات معلق در اتمسفرانواع -1-1-2

ذرات معلق آتشفشاني -1-1-2-1

اليه اي را در استراتوسفر تشكيل , ي بزرگ آتشفشانيها آنذرات معلق آتشفشاني معموال پس از فور

و هاته كه بعد از گذشت هفباشد ميدر اين اليه، بيشترين ذرات مربوط به گاز دي اكسيد سولفور . مي دهند

هرچند كه از .شوندقطرات اسيد سولفوريك تبديل ميمرور به به باقي مانده وها همچنان در محل ماه

، شود مي جوي به مرور زمان كاسته هاي بارشآلودگي هاي اليه هاي پايين تر اتمسفر به علت اثر جاذبه و نيز

ها آنواهند ماند و با گذشت زمان به حجم هاي اليه هاي فوقاني اتمسفر تا چندين سال باقي خاما آلودگي

. ]3و2[افزوده شده و تا حدي گسترش مي يابند كه سراسر زمين را خواهند پوشاند

توليد غبار كشور با استفاده از فناوري سنجش از دور فصل اولاصلي مراكز مقدماتي پهنه بندي

2

2 ا حدودوبادهايي كه در سطح استراتوسفر مي وزند را در سراسر كرة زمين پراكنده اين ذرات توسط

از مقدار به مقدار قابل توجهي ، يد به خارج از اتمسفرند و با انعكاس نور خورشنماميسال در استراتوسفر باقي

نور و انرژي رسيده از خورشيد به اتمسفر و سطح زمين مي كاهند و باعث كاهش محسوس دماي هوا در اين

به عنوان يكي از توان ميبه وجود آمد را شمالي كرة نيمدر 1993سرماي نسبي كه در سال . مناطق مي گردند

دانست كه حتي نشانه هاي بقاي ميناتوبويها كوه ذرات آتشفشاني مربوط به فوران بزرگقمعلاثرات الية

كه با هدف SAGE II آمده از ماهوارة علمي تحقيقاتيدست بهتوسط اطالعات 1995آن در اتمسفر تا سال

. ]4[ ديده شد، ار زمين قرار گرفترديابي ذرات معلق آتشفشاني در مد

جوي باعث بروز اثرات نامطلوب, عالوه بر كاهش نسبي دماي در اتمسفر پخش غبارهاي آتشفشان

مقادير عظيمي خاكستر به همراه اسيد كلريدريك و گاز ، به دنبال يك فوران آتشفشاني. شود مي گري نيزيد

2SO در اكثر اوقات اسيد كلريدريك به علت جذب بخار آب موجود در . شود مي به استراتوسفر زمين وارد

اسيدي از تودة ابر متراكمي كه به علت فوران آتشفشاني يها آنبار شده و به صورت تر اتوسفر سنگيناستر

دي اكسيد سولفور نيز به اسيد سولفوريك تبديل شده و در .باالي دهانة آتشفشان پديد آمده خارج مي گردد

ورد كه براي مدت زيادي نموده و ذرات معلقي را پديد مي آرطوبتجذب ,نهايت همانند اسيد كلريدريك

باعث افزايش سطح ، شوند ميواكنشهاي شيميايي كه در سطح اين ذرات انجام .در جو باقي خواهند ماند

مقدمات تخريب ، پتانسيل توليد كلرين در جو شده و ضمن انجام واكنشهاي مخربي با نيتروژن استراتوسفر

.الية اوزون را فراهم مي آورند

ذرات معلق صنعتي -1-1-2-2

بشري كه با هدف توسعه و گسترش صنايع در كشورهاي توسعه نيافته هاي فعاليتگسترش روزافزون با

گروه ديگري از مواد ، باشد ميو پيشرفت در توليد فناوريهاي نوين در كشورهاي صنعتي ، و يا در حال توسعه

توليد غبار كشور با استفاده از فناوري سنجش از دور فصل اولاصلي مراكز مقدماتي پهنه بندي

3

لظت ذرات معلق توليد شده غ، بعد از انقالب صنعتي تاكنون. معلق در هوا شكل گرفتند كه منشأ انساني دارند

توسط انسان از جمله مواد معلق سولفات دار به سرعت رو به افزايش بوده و امروزه از مرز طبيعي خود گذشته

اين ذرات همانند ساير ذرات معلق ديگر عالوه بر جذب درصدي از نور خورشيد و انعكاس باقيماندة . است

-مي حاوي تركيبات سولفات دارعمدتاًكه منشأ صنعتي دارند مواد معلقي . كاهندمي آن از دماي سطح زمين

. ]4[ روز بتوانند در اتمسفر باقي بمانند5 تا 3باشند كه گمان مي رود در حدود

غبارهاي معدني -1-1-2-3

- گونهآنجايكهاز .كرة زمين دارنددر اتمسفر فلزاتي دركنترل چرخة مهم نقش عمدتاً غبارهاي معدني

كنند و با توليد مي هاي متابوليسمي خود استفادهفرآينداز آهن در , ا مانند سيانوباكترهاهاي مختلفي از باكتريه

لذا نرخ توليد تركيبات مزبور توسط ، اي در تعيين تركيبات آلي اقيانوس دارندنيترات و آمونيوم نقش عمده

غبارها . ]15[ باشد ميها وساقيانبه نرخ ورود غبارهاي حاوي مواد معدني به وابسته كامالًها اين ارگانيزم

، بر كيفيت هواو ضمن اثرگذاري آورندمي بستر مناسبي را براي واكنش ازن و نيتروژن فراهم چنين هم

. كنندجاهجابهاي زيادي تا مسافتنيز را ي بيماريزاهاباكتريند توان مي

.]5[ر رفتار ابرها دها آنذرات معلق در هوا و اثرات - 1- 2شكل

تعداد و درقطرات آب درشت تر ، درصد مواد معلق كمترحاويابرهايي ، سمت چپ1-1در شكل

كمتر ديده

كه به دليل دارا بودن غلظت ,مقايسه با ابرهاي سمت راست تصوير در از توان انعكاسي كمتري كه شود مي

توليد غبار كشور با استفاده از فناوري سنجش از دور فصل اولاصلي مراكز مقدماتي پهنه بندي

4

فراهم مي -قطرات آب تشكيل -ه هاي ابريشرايط مساعدتري را براي ايجاد هست, مواد معلقازي ترباال

تنها به دليل و زمين سطح درصد از تابش نور مرئي خورشيد بدون رسيدن به 90در حدود . برخوردارند، كنند

. ]5[ شود مي از ابرها به بيرون منعكس گونه اينوجود

قطر تركيبات معدني و به لحاظ توزيع غبار فرآيند چگونگيدانش كافي در عدم به دليل ، روي هم رفته

تر از سيستم و از همه مهم ها آن تدريجي انتقال و جابجايي در اتمسفر و چگونگي خروجفرآيند، ها آن ذرات

ي از اين و مواردزايي اين مناطق ميزان و حجم فعاليت غبار,توليد غبار هاي كانونمحل دقيق ناشناخته بودن

. ]16 [هاي اقليمي را بسيار دشوار مي سازد اثرات غبار در مدلارزيابي دقيق ,قبيل

منشأ غبار و عوامل موثر در توليدآن -2- 1

مراكز توليد غباردر مقياس جهاني -1-2-1

باشد مي زايي در سطح جهان بيابان تغيير اقليم و پديدة فرآيند، از جمله عوامل تعيين كننده در توليد غبار

اين اثبات وقوع . شود ميخشكسالي از آن ناشي كه از روند رو به رشدي در سطح زمين برخوردار است و

ي جوي مدت پارامترهايجامع و طوالني آماري هايپديده به سهولت امكان پذير نيست و نيازمند بررس

هاي گلخانه اي و نيز روند رو به رشد سطح زمين و افزايش غلظت گازي دماافزايشهر چند روند ، باشد مي

.باشدي مي قطعاًتقريبتوليد ذرات معلق و غبارها

، كاهش ميزان يشوند، بيشتر به كاهش ميزان بارندگ را سبب ميي زايبيابان كه ي آب و هواييها Ĥننوس

، افزايش ميزان تبخير و تعرق، وزش يرطوبت، افزايش دما به ويژه در فصل تابستان، افزايش ميزان خشك

. يابندي ارتباط م)بر اثر وزش باد ( ي گرم و سوزان و كاهش پوشش گياهيبادها

ي هستند در شكل گيري تغييرات و نوسانات نسبتاً زياديكه دارامهم يباد و آب به عنوان دو عامل اقليم

در گسترش ,ي و بادي فرسايش آبهايهوقوع پديد .دنكن ي را ايفا مي نقش بسزائيبيابانمناطق خشك و

توليد غبار كشور با استفاده از فناوري سنجش از دور فصل اولاصلي مراكز مقدماتي پهنه بندي

5

ي خشكسالي داشته و تبعات منفيا نقش عمدهخيز حاصلي سطح االرضيها و از دست رفتن خاكها بيابان

اي به هاي خشكي كه به علت تغييرات اقليمي منطقه و درياچهها بيابان توان ميدرحقيقت . نمايديم را تشديد

. ترين منابع توليد كنندة غبار دانستاند را از جمله فعاليي كوچك مبدل گشتهها بيابان

متر بوده ميلي250 تا 200 كمتر از ساالنهكي هستند كه داراي بارش مراكز توليد غبار معموأل مناطق خش

در گذشته به طور متناوب ، بيشتر مناطق اصلي توليد غبار. و به لحاظ توپوگرافي در منطقه اي پست واقع باشند

تبديل به مناطق آبرفتي ، به زير آب رفته اند و هم اكنون پس از گذشت زمان و رسوب گذاريهاي متناوب

. ]15[اندميقي شدهع

را مورد بهره برداري ها آن سكني گزيده و ها آنبسياري نيز مناطقي بوده اند كه بشر به مدت زيادي در

جنوب غربي آمريكاي ، هاي رودخانة دجلة و فراتآبرفت، مانند درياچه هاي آرال و خزر، قرار داده است

يي هستند كه ها آنترين مراكز توليد غبار ن و فعالبا اين وجود بزرگتري. هاي شمالي چينشمالي و سرزمين

, نشان داده شده است3-1و2-1هاي شكلكه درطور همان. به چشم نمي خوردها آنفعاليت بشري در

چون كمربندي از اين مراكز هم .نددار شمالي زمين قرار كرة نيمبزرگترين و پايدارترين منابع توليد غبار در

آسياي مركزي و جنوبي به چين، بي آفريقا آغاز شده و ضمن عبور از خاور ميانهغرشمال احل وساز ، غبار

ه منشأ محلي را يافت كتوان ميبه سختي گفت كه در خارج از اين محدوده توان ميت أبه جر. دنرسمي

ست غبار دانكانون عاري از هر گونه توان مي جنوبي را كرة نيمبه عبارت ديگر .توليد غبار باشدمهمي در

]15.[

توليد غبار كشور با استفاده از فناوري سنجش از دور فصل اولاصلي مراكز مقدماتي پهنه بندي

6

كمربند غبار - 2- 1شكل

مراكز توليد غبار مي باشند نشانة وجودتراز همخطوط - 3- 1شكل

مراكز توليد غباردر داخل كشور - 1-2-2

ياز آب و هوا، توپوگرافيكهاي ويژگي است كه بعلت موقعيت خاص و يايران كشور پهناور

، متر ذكر شده است ميلي275 تا 224ن در حدود متوسط ساالنه آيميزان بارندگ. گوناگوني برخوردار است

يوكمتر از يك سوم بارندگ) متر ميلي800(ها خشكييهاكه بدين ترتيب حدود يك سوم متوسط بارندگي

.باشد مي) متر ميلي1133( متوسط كره زمين

جام تحقيقات ان. گيردي خشك جهان قرار ميقسمت اعظم ايران در قلمرو آب و هوا، به همين دليل

و شدت آن در كشور بسيار باال بوده كه بيشترين ي وقوع خشكساليدهد كه درصد فراوانگرفته نشان مي

يزد ، %43زاهدان ، %47 و پس ازآن به ترتيب زابل باشد مي درصد متعلق به منطقه بندرعباس 50 با يفراوان

توليد غبار كشور با استفاده از فناوري سنجش از دور فصل اولاصلي مراكز مقدماتي پهنه بندي

7

جزو مناطق خشك يد كه همگ باشنيم ي وقوع خشكساليفراوان يدارا% 27كرمان و%40ايرانشهر ، 42%

. شوند مي ايران محسوب

كشور از ي جنوبي محاسبه شده درنواحي مجموع درصد خشكسالي جغرافيائي پراكندگيطوركلهب

از شود مي كشور فاصله گرفته ي و مركزي جنوبيها برخوردار است و هرچه ازبخشي زيادتريگستردگ

].10[ شود ميها نيز كاسته خشكسالييشدت و فراوان

كشور را ي جنوبي بخشهاي است كه مقادير بارندگيا پرفشار جنب حارهيهادليل اين امر، تاثير سيستم

به اين ي و غربي شماليهاطور محسوس كاهش داده و مانع ازتاثير سيستمه بي و غربي شمالينسبت به بخشها

ايران محسوب ي آب و هواياصل هاي ويژگي از ي بايد گفت كه وقوع خشكساليكلبه طور .شود ميمناطق

اين حالت در نتيجه وجود . هم خشك قابل مشاهده استو مرطوب ي كه هم درقلمرو آب و هواشود مي

ايران نشان ي خشكسالهاي ويژگي. شود مي حاصل ي مختلف زماني شديد در مقياسهايهوائ نوسانات آب و

خود يدرامان نبوده و به نسبت موقعيت طبيعازاين پديده ، ازكشوريمنطقه ا هيچيطوركلهدهد كه بمي

كشور به علت نوسانات ي و مركزيشرق، ي جنوبيهانمايد و بخشيم اين پديده مخرب را تجربهياثرها

].10[ برخوردار هستندي زيادتريپذيراز آسيب، يبيشتر درمقادير بارندگ

است كه بيابان پوشش كوير و كشور تحت ي و جنوبياي از ناحيه مركزبخش عمده, در ايران

كه ناحيهيآمارها و گزارشات موجود، خطوط همباران اصلطبق . ه اند لوت و نمك ازآن جمليكويرها

نظير مناطقي كه البته در بعضباشندميمتر ميلي150 و 100 عمدتاً, گيرندي ايران را در بر ميكوير

شديد يخشك يابد كه نشانگريمتر نيز كاهش م ميلي50 و 25 به اين مقادير , مركزيحوضه يقسمت شمال

متر در سال بالغ ميلي2500ها نيز بسيار زياد و به بيش از حوضهتبخير از سطح اين . منطقه است

توليد غبار كشور با استفاده از فناوري سنجش از دور فصل اولاصلي مراكز مقدماتي پهنه بندي

8

متر گزارش ميلي4075ميانگين تبخير ساالنه در شهرستان طبس در استان خراسان حدود ( گردد مي

].10[ )شده است

]17[ عوامل مؤثر در توليد غبار -1-2-3

فراواني در حال انجام هاي پژوهشتحقيقات و ، براي يافتن تمام عوامل مؤثردر توليد غبارامروزه

:اين عوامل عبارتند از ترين مهم برخي از .باشد مي

رسايش توسط باد ففرآيندسرعتي كه در آن ، از سرعت آستانهها آنبادهايي كه سرعت (تند بادها .1

آغاز

.)بيشتر باشد، گردد مي

هاي پوشش، ناشي از نيروي وزش باد به ذرات را كاهش دهدحركتاندازهي كه پوششكمبود .2

موانع ، )باشد ميچمنزارها و سخره ها از بهترين اليه هاي محافظ خاك در مقابل فرسايش (گياهي

طبيعي

. كه اثر باال را نتيجه دهد مشابهيشها و هر تركيبچون تخته سنگها و مصنوعي مانند سنگ فرهم

فرآيند, تشكيل شده باشد ميكرون 120 تا 80در محدودة با قطرهايي از ذراتي يهرگاه سيستم

سرعت آستانة , به عبارت ديگر .فرسايش توسط باد در سرعتهاي كمتري به وقوع خواهد پيوست

.فرسايش باد كاهش خواهد يافت

. داردبستگيكه خود به ميزان رطوبت خاك ، ذراتنبيكمبود چسبندگي .3

. افزايش ضريب دراگ با سرعت باد .4

]17[ محتمل ترين مراكز توليدكنندة غبار - 1-2-4

: به عنوان محتمل ترين مراكز توليدكنندة غبار دانستتوان مي زير را موارد، با توجه به عوامل باال

توليد غبار كشور با استفاده از فناوري سنجش از دور فصل اولاصلي مراكز مقدماتي پهنه بندي

9

پوششها به طور گونه ايننقاطي كه فاقد هر گونه پوشش گياهي و سنگي هستند و يا به داليلي از .1

.پراكنده برخوردارمي باشند

اين . ي زودگذر رودخانه هاي فصلي به روي يكديگر انباشته شده اندها جريانرسوبهاي شني كه با .2

ندي مقاوم در برابر فرسايش مي فاقد دانه ب, رسوبات به دليل داشتن اندازة كوچك و سطحي صاف

حتي در صورت . شوند ميبه راحتي توسط باد فرسوده , باشند و به دليل داشتن حداقل سرعت آستانه

.روخواهند بوده روبيهايي از جنس سيلت و رس نيز با مشكل مشابهخاك, شني نبودن رسوبات

. خواهد شد فاصلهافزايش ا بجريانطوالني بودن سطح بادگيركه منجر به افزايش غير خطي شار

منجر به كاهش سرعت اصطكاك آستانه و نيز ، كه اگر از حدي كمتر باشد, و هموار بودن يصاف .3

ضريب از, نبود ناهمواري در سطوح .كمتر شدن اثر به دام افتادن دانه ها در يكديگر خواهد شد

. مفيد خواهد بوددر افزايش سرعت كاسته ودراگ

. و فاقد پيوستگي و انسجام مناسبهبسترهاي رسوبي آشفت .4

. بسترهاي رسوبي ضخيم .5

.باشندمي تندبادهاكه محل عبور بسياري از اندمناطقي كه به لحاظ توپوگرافي در نقاطي واقع شده .6

بسيار پايينها آندر هاي نمك كه رطوبت خاك درياچه وهاهامون، درياچه هاي خشك شده .7

.باشد مي

.ي شديدها طوفان .8

توليد غبار كشور با استفاده از فناوري سنجش از دور فصل اولاصلي مراكز مقدماتي پهنه بندي

10

ثالچند م -1-2-5

در زير به چند نمونه از تصاوير ماهواره اي گرفته شده از توده هاي غبار توليد شده از مراكز توليد غبار

:شود ميدر كشور اشاره

كه روي ماهوارة علمي تحقيقاتي مركز مطالعات MODISكه توسط سنجندة , الف4-1در شكل

فارس و ج ميالدي از فراز خلي2003 سال نصب شده و در ماه دسامبرTERRA با نام NASAفضايي آمريكا

توسط كه نيز, ب4-1شكلاز . پيداستكامالًگستردگي اين پديده و ميزان غلظت آن ، درياي عمان تهيه شد

ابرهاي عظيمي توان مي، ميالدي از فراز خليج فارس تهيه شده است2005 و در ماه ژانوية سال هسنجندهمين

سواحل ضمن عبور ازتودة غبار . غبار مي باشند را به وضوح مشاهده نمودرا كه در حقيقت تودة بزرگي از

نيز تودة غبار , ج4-1در شكل .باشد مي به سوي اقيانوس آرام در حركت ,جنوبي ايران و مرزهاي عراق

بسترمناسبي را اين توده . استباشد نشان داده شدهشدن ميشينته ندر حال غليظي كه بر سطح خليج فارس

].6[ آوردها فراهم ميي رشد فيتوپالنكتونبرا

)ب) (الف(

توليد غبار كشور با استفاده از فناوري سنجش از دور فصل اولاصلي مراكز مقدماتي پهنه بندي

11

)ج(

تودة غبار ته نشين شده، )ب(و ) الف (بر فرازخليج فارس و درياي عمان تودة غبار-4- 1شكل )ج. (ها فراهم آورده استتونبسترمناسبي را براي رشد فيتوپالنك, بر سطح خليج فارس

ها آنمروري بر چگونگي رديابي غبارها و مطالعة -3- 1

ه ي مرتبط با آن از طرق بسياري قابل مطالعه و بررسي مي باشند كه از جملها طوفانپديدة غبار و

: به سه مورد زير اشاره نمودتوان مي اين موارد ترين مهم

). سنجش از نزديك( زميني هاي يگير اندازهاطالعات حاصل از مشاهدات و .1

).سنجش از دور ( ماهواره اي هاي گيري اندازهاطالعات حاصل از مشاهدات و .2

. LIDARتجهيزات .3

. هاي هواشناسيمدلهاي عددي رفتاري و مدل .4

تنها مختصري در ارتباط با سنجش از نزديك و , در اينجا با توجه به اهميت دو مورد اول نسبت به سايرين

. ]14[ شود ميز دور توضيح داده سنجش ا

)سنجش از نزديك ( مشاهدات زميني - 1-3-1

توليد غبار كشور با استفاده از فناوري سنجش از دور فصل اولاصلي مراكز مقدماتي پهنه بندي

12

1AERONETشبكة بين المللي ، موفق ترين شبكه هاي كنترل زميني ذرات معلق در هواازيكي

تصادفي در سراسر جهان كامالً عدد تجهيزات كنترل كننده است كه به صورت 385 و حدودأ داراي باشد مي

5-1 كه در شكل AERONET ايستگاه با استفاده از فوتومترهاي خورشيدي. )6-1شكل (پراكنده شده اند

.دشو انجام ميتعيين خواص ميكروفيزيكي و نوري ذرات معلق در هوا ,اند نشان داده شده

AERONET شمايي از اجزاي اصلي يك ايستگاه زميني -5- 1شكل

) LOA-PHOTONS( و با همكاري مركز NASA, ريكااين شبكه توسط سازمان ملي هوا فضاي آم

CNRS 6-1شكل (يا گسترده شده است در سراسر دن.(

1 AErosol RObotic NETwork

Cimel Spectral Radiometer

Duralite Solar Panels

Vitel Transmitter

Sutron Transmitter

BPMSX Lite Solar Panels

AERONET يك ايستگاه

توليد غبار كشور با استفاده از فناوري سنجش از دور فصل اولاصلي مراكز مقدماتي پهنه بندي

13

در سراسر دنياAERONET زميني يها ايستگاه شمايي از پراكنش -6- 1شكل

دقيقه يكبار 15 كه هر باشد ميسنجش ذرات معلق متشكل از يك سيستم خودكار AERONET شبكة

هاي خورشيدي را انجام مي دهد و ساعت به ساعت شبانه روز در هشت باند طيفي گيريزهاندا به طور مستقيم

. مختلف به عكس برداري از آسمان مي پردازد

: شبانه روزي ذرات معلق در هوا عبارتند ازهاي گيري اندازهاطالعات حاصل از

1. Aerosol Optical Thickness

2. Angstrom Exponent

3. Particle Size Distribution

4. Single Scattering Albedo

5. Phase Function

6. Complex Refractive Index

7. Spectral Flux

به , اين اطالعات. هر يك از داده هاي باال در مطالعات ذرات معلق در هوا بسيار ارزشمند مي باشند

. كار مي روند آمده از ماهواره ها در مشاهدات بلند مدت بهدست بهمنظور تعيين اعتبار مشخصات نوري

حاصل اندازه ، مي آيددست به در ارتباط با خواص ذرات معلق AERONETاگرچه اطالعاتي كه ازشبكة

بر , اما معتبرترين اطالعاتي مي باشند كه تاكنون براي محدودة بزرگي از كرة زمين، گيري مستقيم نيست

توليد غبار كشور با استفاده از فناوري سنجش از دور فصل اولاصلي مراكز مقدماتي پهنه بندي

14

از دقت ، ي مسائل در مطالعاتي از اين قبيلبه دليل بروز پاره ا. آمده استدست بههاي دراز مدت مبناي داده

و مشاهدات شود ميمشاهدات و نتايج حاصل از فناوري سنجش از دور به علت ورود خطاهاي متعدد كاسته

به منظور تفسير .. ) .,تركيبات شيميايي و توزيع اندازة ذرات (شوند مي ي كه در محل انجامهاي گيري اندازهو

. ]18[ به كار مي روند ها آن مقايسة منطقي چنين همه و آمددست بهبهتر اطالعات

تنها تعداد انگشت شماري در كشورهاي همسايه از قبيل امارات ، اين شبكهيها ايستگاهمتاسفانه از

نشان 7-1 كه در شكل طور همان وپاكستان و ساير كشورهاي مجاور موجود مي باشند، عراق، متحده عربي

مناطق وسيعي از گردد كه باعث مي, موجود در منطقهيها ايستگاهي باز و وسيع پراكندگ, داده شده است

كشور ما نيز عليرغم دارا بودن سهم قابل توجهي در توليد غبار منطقه، از .بهره باشند بيها ايستگاهوجود اين

، راهي جز استفاده بي بهره بوده و جهت كنترل و تطبيق اطالعات ماهواره اي با واقعيتها ايستگاهوجود اين

. سازمان هواشناسي كشور نخواهيم داشتيها ايستگاهاز اطالعات سينوپتيكي

در خاورميانهAERONET زميني يها ايستگاه شمايي از پراكنش -7- 1شكل

بسته به ضرورت و ، سازمان هواشناسي كشوريها ايستگاهاز جملة اطالعات سينوپتيكي مفيدي كه از

به تعداد روزهاي غبار آلود و توان مي ،لب اطالعات ماهانه و يا ساالنه قابل تهيه مي باشندنوع كاربرد در قا

سرعت متوسط و حداكثر , دماي حداقل و حداكثر روزانه, محدود در ماه بعد ديد تعداد روزهاي باچنين هم

. اشاره نمودشار از سطح دريا و ف و رطوبت نسبيميزان بارش, باد

توليد غبار كشور با استفاده از فناوري سنجش از دور فصل اولاصلي مراكز مقدماتي پهنه بندي

15

)سنجش از دور( ه اي مشاهدات ماهوار -1-3-2

تصويربرداري از زمين با استفاده از تكنولوژي كسب اطالعات وتوان ميكلي سنجش از دور را به طور

سنجش از دور ,به عبارت ديگر. فضايي مثل ماهواره ناميد تجهيزات هوانوردي مثل هواپيما، بالن يا تجهيزات

تحت بررسي به وسيله ابزاري است كه در تماس در مورد هر موضوع آوردن اطالعاتدست بهعلم و هنر

ازها آنمزيت برتر اطالعات ماهواره اي نسبت به ساير منابع اطالعاتي، پوشش تكراري .فيزيكي با آن نباشد

تشعشعات الكترو در سنجش از دور، انتقال اطالعات با استفاده از. نواحي معين با فاصله زماني مشخص است

. ]14[ مي گيردانجام) EMR(1مغناطيسي

همواره به عنوان يكي از ، فناوري سنجش از دور به دليل وسعت منطقه اي كه مورد پايش قرار مي دهد

هاي هيدرولوژيكي مد فرآينداتمسفري و ، كارآمد ترين روشها در مطالعة همزمان پديده هاي مختلف اقليمي

منجر به كاهش دقت در اندازه ، ر اتمسفر وجود غبار و ذرات معلق دآنجايكهاز . نظر محققان بوده است

از دير باز مورد توجه خاص دانشمندان مرتبط با علوم و ، گيريها و محدوديت در پايش سطح زمين مي گردد

كلي و عناصر مؤثر در سنجش از دور الكترومغناطيسي منابع فرآيند. فناوري سنجش از دور قرار گرفته است

: خالصه نمود كه عبارتند ازها آنبنايي، شامل اخذ داده و تجزيه و تحليل مفرآيند دو در توان ميزمين را

منبع انرژي .1

انتشار انرژي از ميان جو .2

فعل و انفعاالت انرژي بر اثر برخورد با عوارض سطحي زمين .3

سنجنده هاي هوايي و يا فضايي .4

انتقال اطالعات كسب شده .5

1 Electro Magnetic Radiation

توليد غبار كشور با استفاده از فناوري سنجش از دور فصل اولاصلي مراكز مقدماتي پهنه بندي

16

و يا تصويري رقوميصورت بهدريافت اطالعات اوليه و توليد داده .6

مختلف تجزيه و تحليل داده، شامل بررسي و تعبير و تفسير داده ها با بكارگيري وسايلفرآيند .7

.]14 [هاي حاصل از سنجندهديداري و كامپيوتري به منظور آناليز داده

طيف الكترومغناطيس -1-3-2-1

هايي با ها حاوي هستهاتم. باشدهاي موجود در مواد ميها و مولكولاتم علته ب يابش الكترومغناطيست

. باشندمي هاي اربيتالي در برگرفته شده اند كه داراي تراز مجزاي انرژي كه توسط الكترون بار مثبت بوده

در نتيجه طيفي . شود مي مجزا هاي موج انتقال الكترونها از ترازي به تراز ديگر باعث تابش اشعه هايي با طول

گسيل ئ با دماي بيشتر از صفر كلوينكه از يك شف اين طي. شود مينام طيف الكترومغناطيسي ايجاد هب

.، منبع معمول داده هاي سنجش از دور استشود مي

طيف درها آندر سنجش از دور، طبقه بندي امواج الكترومغناطيسي بر اساس موقعيت طول موج

در طيف گيري طول موجترين واحدي كه براي اندازه متداول. )8-1شكل (گيرد الكترومغناطيس انجام مي

بايد توجه داشت كه بخشهاي طيف چنين هم. الكترومغناطيس مورد استفاده قرار مي گيرد، ميكرومتر است

ها آنكار رفته در سنجش از دور در امتداد يك طيف پيوسته قرار مي گيرند كه مقدار الكترومغناطيسي به

. ]14[ فاوت داردت) طور پي در پيهب( به يكديگر تا حد توان ده نسبت

.طيف الكترومغناطيسي -8- 1شكل

توليد غبار كشور با استفاده از فناوري سنجش از دور فصل اولاصلي مراكز مقدماتي پهنه بندي

17

از محدوده وسيعي در طيف الكترومغناطيسي شامل امواجي با طول استفادهفناوري سنجش از دور باعث

ج طيفمحدوده طول مو. شود مي) امواج راديويي( تا بسيار بلند) گاما اشعه( موج بسيار كوتاه

فرابنفش، نور مرئي، اشعه اشعه، Xاي با اسامي متفاوت از اشعه گاما، اشعه الكترومغناطيس داراي محدوده

بخش مرئي چنين . باشد مي) كوتاهتر به بلندتر هاي موجترتيب از طول هب( مادون قرمز تا امواج راديويي

. ميكرومتر است7/0 ميكرومتر تا 4/0طيفي چشم انسان بين نموداري بي نهايت كوچك است، زيرا حساسيت

5/0 بين طول موج تقريباً ميكرومتر، رنگ سبز 5/0 ميكرومتر تا 4/0طول موج بينتقريباًطوريكه رنگ آبي هب

. باشد مي ميكرومتر 7/0 ميكرومتر تا 6/0 بين طول موج تقريباً ميكرومتر و رنگ قرمز 6/0تا ميكرومتر

گيرنده هاي چشم به مغز برده ها از طريق سيگنال( ديد توسط چشم انسانمحدوده طيف الكترومغناطيس قابل

بي آانرژي ماوراء بنفش به انتهاي نور ). ددهمي ها را به انسان ، حس تشخيص رنگها آن و تفاوت بين شود مي

طيف مرئي، سه نوع امواج مادون قرمز وجود انتهاي نور قرمز محدوده در. بخش طيف مرئي متصل است

:]14 [هستند از رد كه عبارتدا

. ميكرومتر3/1 ميكرومتر تا 7/0از : مادون قرمز نزديك .1

. ميكرومتر3 ميكرومتر تا 3/1از : مادون قرمز مياني .2

. ميكرومتر3بيش از : مادون قرمز حرارتي .3

ثر اك .دارد طيف وجود) ويو يكروام( ، بخش امواج كوتاه) متر1 ميلي متر تا 1( بيشتر هاي موجدر طول

ويو طيف يكرواقرمز يا م هاي مرئي، مادونهاي سنجش متداول در يك يا چندين بخش از قسمتسيستم

به نواحي خاصي از طيف هاي سنجندهبه عبارت ديگر هر يك از سيستم. الكترومغناطيس فعاليت مي كنند

نوان مثال به ع.مي كنند خصوصيات طيفي اجسام را ثبت الكترومغناطيس حساس بوده و قسمتي از

2/1 تا 3/0معمولي نسبت به انرژي نور مرئي و نزديك به آن يعني طول موج هاي دستگاههاي عكسبرداري

توليد غبار كشور با استفاده از فناوري سنجش از دور فصل اولاصلي مراكز مقدماتي پهنه بندي

18

2تا 1 بينهاي موجبه طول عموماًحساسيت دارند؛ سنجنده هاي اسكن كننده مادون قرمز حرارتي ميكرون

هرچه .حساس هستند) متر متر وميلي(ندتر خيلي بلهاي موجميكرون و دستگاههاي رادار به باندهايي با طول

. ]14[ و بالعكسخواهد بود بيشتر آن انرژي و فركانس ، باشدطول موج كوتاهتر

عوامل مؤثر در تشكيل تصاوير -1-3-2-2

برخورد مي كند، انرژي به سه شكل اصلي توسط آن هنگاميكه انرژي تابشي در سطح زمين به هر جسم

خصوصيات انرژي هاي ايجاد شده بر اساس شرايط و نوع مواد موجود .شود ميماده منعكس، منتقل يا جذب

است و اين بدان معناست كه بعضي از اجسام در مقابل يك طول موج بخصوص در زمين بسيار متفاوت

. انعكاسي بوده ولي در يك طول موج ديگر داراي خاصيت جذب و انتقال انرژي هستند داراي خاصيت

ي بر روي تصاوير مختلف، رنگ يا تن هاي بخصوصي ايجاد كرده و به چشميك چنين پديده هاي مجموعه

. ددهد اشكال مختلف موجود در تصاوير را از هم تشخيص ده اجازه مي

هاي ايجاد شده بر اساس شرايط و نوع مواد موجود در زمين بسيار متفاوت است و خصوصيات انرژي

. ]14 [شود ميشم چسط ها باعث شناسايي پديده هاي مختلف تو تفاوت اين

فعل و انفعال انرژي در اتمسفر و سطح زمين -1-3-2-3

ها و ذرات معلق اتمسفر تحت تاثير قرار گرفته، توسط مولكول نور خورشيد هنگام عبور از اتمسفر

ها اين روش تغيير و تحليل در شدت نور خورشيد باعث ايجاد رنگ. شود مي 3 يا جذب2، پخش1بازتاب

علت رنگ .ال رنگ آبي آسمان در طول روز به علت انتشار طيف آبي در اتمسفر استعنوان مث به. شود مي

پس از طي مسافتي منتشر كوتاهترهاي موجتمام طول ( آبي آسمان در روز انتشار طيف آبي در اتمسفر است

با تركيب هايي ها و مولكول تمام مواد از اتم ).رسند يم بلندتر به سطح زمينهاي موجشوند و فقط طول مي

1 Reflection 2 Scattering 3 Absorption

توليد غبار كشور با استفاده از فناوري سنجش از دور فصل اولاصلي مراكز مقدماتي پهنه بندي

19

بنابراين هر ماده تشعشعات الكترومغناطيس را به يك شكل واحد و تحت يك طول . اند مشخص تشكيل شده

كند كه خصوصيات باشد، جذب، بازتاب يا منتشر مي كه مرتبط با تراز انرژي دروني آن مي موج مشخص

به نظر ازگياهان سبز برگ برخيكه دليل اين،به عنوان مثال. شود ميواحد مواد يا خصوصيات طيفي ناميده

علت رنگ سبز . كند را منعكس مي رسد اين است كه كلروفيل، طيف آبي و قرمز را جذب و طيف سبز مي

.پوشش گياهي، بيشترين انعكاس طيف سبز است

1ها پالتفورم -1-3-2-4

ها واره ماهها آن معمولانواع . شود ميناميده هاي دورسنجي، پالتفورم يا سكوحامل يا ناقل سنجنده

ها نيز براي سنجش ازدور با نظير هواپيماهايي با كنترل راديويي و بالون وهواپيماها هستند ولي وسايل ديگري

بلندي به طور كلي فاكتور كليدي براي انتخاب يك پالتفورم،. گيرند مورد استفاده قرارمي ارتفاع كم

.سنجنده روي سكو دارد) IFOV(2اي لحظه ديد باشد زيرا تعيين وضوح زمين بستگي به ميدان مي

اه سنجنده -3-2-5- 1

گيري و ثبت خصوصيات فيزيكي و شيميايي جو و سطح زمين از فاصله دور به وسيله ابزارهاي اندازه

. شود ميها وهواپيماها نصب ماهواره انجام مي گيرد كه بر روي سكوهاي مختلف مانند ويژه اي بنام سنجنده

.]14 [شوند تقسيم مي4 فعال و3ها به دو گروه غيرفعال سنجنده

قابليت تشخيص تشعشعات الكترومغناطيس منعكس شده از منابع طبيعي زمين از سنجنده هاي غيرفعال

هايي كه توسط هاي منعكس شده از پديده پاسخدريافت نيز توانايي سنجنده هاي فعال .باشند مي برخوردار

. باشند دارا ميفته اند را منابع انرژي مصنوعي مثل رادار، مورد تابش قرارگر 1 Platform 2 Instantaneous Field of View 3 Passive Sensors 4 Active Sensors

توليد غبار كشور با استفاده از فناوري سنجش از دور فصل اولاصلي مراكز مقدماتي پهنه بندي

20

از طريق حسگرهاي مختلفي كه روي ماهواره هاي ، مشخصات اپتيكي و شيميايي ذرات معلق در هوا

و POLDER ,SeaWiFS ,AVHRR ,MODIS ,MISR هاي نظير سنجنده,شوند ميتحقيقاتي نصب

TOMSو اخيرأ نيز CALIPSO ,ابل مطالعه خواهند بودق .

اي در سنجش از دور ذرات معلق را به سه دستةهاي ماهواره در استفاده از سنجنده, معرفت زمانتوان مي

:عمده تقسيم نمود

).MODISمانند ( حسگرهايي كه با چند طول موج كار مي كنند .1

).MISRمانند ( حسگرهايي كه در چندين زاويه كار مي كنند .2

).POLDERمانند ( حسگرهايي كه به پوالريزاسيون نور توسط ذرات حساس هستند .3

كه با چند طول موج كار مي كنندحسگرهايي -1-3-2-5-1

اين حسگرها عمليات سنجش را با چندين طول موج متفاوت انجام مي دهند كه با توجه به اين نكته كه

با بهره . اين حسگرها بسيار مفيد خواهند بود، باشد ميمتفاوت ، مختلفهاي موجاثر ذرات معلق درطول

نوع به دليل. پي بردها آن به اندازة ذرات معلق در هوا و بازتابش سطح توان مي، قتگيري از اين حقي

از خاصيت ، الزم است كه سطحي كه در معرض تابش قرار مي گيرد، از حسگرهاگونه اينعملكرد

).تاريك باشند( بازتابندگي كمي بر خوردار باشد

در چندين زاويه كار مي كنندكهحسگرهايي -1-3-2-5-2

به علت تفاوت هايي . از حسگرها هدف مورد نظر خود را با زواياي مختلفي مشاهده مي كننداين گروه

با جدا توان مي ،شود ميكه در انعكاس ذرات معلق در هوا و سطوح زمين در زواياي تابش مختلف مشاهده

توليد غبار كشور با استفاده از فناوري سنجش از دور فصل اولاصلي مراكز مقدماتي پهنه بندي

21

ه مرتفع نياز به وجود داشتن اهدافي تير، كردن اثر انعكاس سطح زمين از انعكاس ذرات معلق در هوا

. گردد مي

حسگرهايي كه به پوالريزاسيون نور توسط ذرات حساس هستند -1-3-2-5-3

بدون نياز به اطالعات مقدماتي ، دريافتيهاي سيگنالاين دسته از حسگرها با سنجش ميزان پوالريزاسيون

ه مي به كار خود ادام، در مورد مشخصات سطح زميني كه ذرات معلق در آسمان در باالي آن قرار گرفته اند

. دهد

مورد مطالعه هاي سنجش از دور ماهواره -1-3-2-6

هاي سنجش از دور يا پديده هاي زمين، ماهواره هاي راه دور براي مشاهده هايي با گيرنده ماهواره

از ها آنهاي اين ماهواره ها بر اساس ارتفاع، مسيرحركت و گيرنده .شوند هاي ديد زميني ناميده مي ماهواره

:دشون مي هم متمايز

1. LANDSAT ،ASTER ،SPOT ،IRS ،MOS ،IKONOS ،QUICKBIRD

RADARSAT ،SEASAT ،MAGSAT ،ERS،JERS:هاي راداري با سيستم .2

3. NOAA) هواشناسي(

4. SHUTTLE) ييفضاپيما(

وجود . اشاره مي گردد, سنجندهايي كه در اين پروژه به كار خواهند آمدترين مهمدر ادامه به دو مورد از

فر بر طول اپتيكي مسير انتقال امواج الكترومغناطيسي اثر نهاده و منجر به تغيير در ميزان عبور غبار در اتمس

، هايي كه در اين راستا ساليان متمادي فعاليت نموده استيكي از سنجنده. دهندگي اتمسفر مي گردند

نصب شد و Nimbus 7 (N7)روي ماهوارة ، ميالدي1979اين سنجنده در سال .باشد ميTOMSسنجندة

توليد غبار كشور با استفاده از فناوري سنجش از دور فصل اولاصلي مراكز مقدماتي پهنه بندي

22

Earth ميالدي اين سنجنده روي ماهوارة1996در سال . ميالدي ادامه داد1994عمليات سنجش را تا سال

Probe (EP) نصب گرديد .

در تشخيص انواع ذرات معلق در هوا بر ، عالوه بر كنترل و سنجش اوزونتوان مي TOMSاز اطالعات

ميالدي تا 1979 هاي سال مربوط به TOMSاطالعات . د استفاده نموها آناساس خواص جذب و اندازة

هر چند كه .باشد مي ميالدي قابل دسترسي 2002 ميالدي تا 1996 هاي سال چنين هم ميالدي و 1993

از دقت ، به علت مسالة كنترل درجه بندي سيستم, ميالدي1990 ميالدي تا 1983 هاي سالاطالعات مربوط به

به ارتفاع ذرات از سطح زمين و چرخة TOMSبه علت وابستگي اطالعات . اشندمي ب باال تري بر خوردار

ميانگين ماهانة دورة فصلي مربوط به ، عمده اي كه در ارتفاع تودة ذرات معلق در فصول مختلف وجود دارد

TOMS اگرچه ميزان خطاي ميانگين ماهانة . به طور خطي با ميانگين ماهانة غبار وابسته نخواهد بودTOMS

برابر با خطاي , زمينييها ايستگاهگيري شدة تفاوت ميانگين ماهانه و ميانگين ماهانة اندازه، به عنوان مثال(

و اين به معني عدم تا حدودي به افزايش و يا كاهش ميزان تودة غبار بستگي دارد.) مورد نظر خواهد بود

.]23[ شدبا مي مختلف هاي سالنوسان قابل توجه در اختالط قائم در

TERRA روي دو ماهوارهر بة مستقريكي از پنج سنجند، MODIS,سنجندة مورد استفادة ديگر

مي 4 ميالدي و 1999 دسامبر سال 18 به ترتيب در TERRA و AQUAفضاپيماهاي .دباش مي AQUAو

توسط . گرفت در مدار زمين قرار MODIS با موفقيت به فضا پرتاب شدند و بدين ترتيب سنجندة 2002سال

واتمسفر افزايش ها اقيانوسهاي جهاني بر روي خشكي، فرآيندسنجنده درك ما از اتفاقات، تغييرات و اين

مي از لحاظ تغييرات ارائه نقش حياتي در ارائه مدلهاي سيستمي كره زمين MODIS يابد و در نتيجه مي

جهت نگهداري محيط زيست جلوگيري در) غبارمثالً (د بسياري از آالينده هاتولي از توان مي در نتيجه .نمايد

اطالعات توان مي وجود دارد MODISبه دليل تنوعي كه در نوع و كاربري باندهاي مورد استفاده در .كرد

توليد غبار كشور با استفاده از فناوري سنجش از دور فصل اولاصلي مراكز مقدماتي پهنه بندي

23

غلظت كه درصورتي. آورددست به ها آني مرتبط با ها طوفانبسيار با ارزشي را در ارتباط با منشأ غبار و

پرداخت و ها آنوا در حدي باشد كه نتوان توسط باندهاي مرئي به پايش و رديابي غبارها و ذرات معلق در ه

تعداد متنوعي از باندهاي حرارتي و مادون ، در پايشهاي خود عالوه بر باندهاي مرئيMODIS آنجايكهاز

د مطلوبي از تا حتوان مي مستور نمانده و MODISطيف وسيعي از غبارها از ديد ، قرمز را نيز به كار مي گيرد

از جمله مطالعات و .]24[ اطمينان حاصل نمود MODIS آمده از دست بهصحت نتايج مبتني بر اطالعات

به عنوان نمونه به موارد زير اشاره توان مي داده هاي اين سنجنده انجام شده با استفاده ازي كه موردتحقيقات

:نمود

لق در سرزمينهاي آفريقاي جنوبي كه در انجام شده در مورد ذرات معهاي پژوهشمطالعات و .1

انجام پذيرفت و ) SAFARI( اتمسفر آفريقاي جنوبي-چهارچوب مطالعات مركز تحقيقات آتش

. ]25 [ منتشر گرديدIchoku ميالدي توسط 2003گزارش آن در سال

كارائيب نحوة انتقال آن به منطقة و1حراصمطالعات دقيق ديگري در ارتباط با غبارهاي برخاسته از .2

آمده از سنجندة دست بهسينوپتيكي و اطالعات يها ايستگاه، بر اساس اطالعات و مشاهدات زميني

MODIS كه به منطقة پورتوريكو و سرزمينهاي مجاور آن محدود مي شد توسط Levy انجام

. ]25 [پذيرفت

و ذرات معلق حاصل از مطالعات و تحقيقات فراواني كه در رابطه با غبارها هاي گزارش در .3

در MODISبه اهميت وجود اطالعات دريافتي از سنجندة ، انجام شدهKaufmanدراتمسفر توسط

. ]24 [ اشاره شده استبه دفعاتشناخت بهتر رفتار غبارها و ذرات معلق در اتمسفر

1 Sahara

توليد غبار كشور با استفاده از فناوري سنجش از دور فصل اولاصلي مراكز مقدماتي پهنه بندي

24

اين امكان حاصل شد ، AQUA و TERRA روي ماهواره هاي MODISبا نصب سنجندة ، در حقيقت

البته اين امكان در مورد مناطقي كه داراي . مختلف را در روز مشاهده و پايش نموديها Ĥنمك كه بتوان

به دليل ، به عالوه. با تعداد دفعات بيشتري در روز انجام مي پذيرد، عرض جغرافيايي بيشتري هستند

از توان مي را MODISتجهيزات ,گستردگي و پهناي منطقه اي كه تحت پوشش اين سنجنده قرار مي گيرد

جمله اولين سنجنده هاي ماهواره اي قلمداد نمود كه قادر به شناسايي و رديابي ذرات ريز دانه و درشت دانة

.]25[است ها اقيانوسغبارهاي پراكنده بر فراز

به استفاده از اطالعات آن براي بررسي مواردي چون قطع درختانتوان مي MODIS ديگركاربردهاي از

رطوبت و بندي صحراها و مناطق خشك زمين، بررسي تغييرات آب و هوايي سطح زمين مانندجنگلي، مرز

.دما و مقدار برف و يخ سطح زمين اشاره نمود

زدگي يخمقدار صدمات يا . باشد ميقابل بررسي MODIS طريق سطح پوشش گياهي ازچنين هم

و 1 آبيةچرخمين و تاثير آن برروي نحوه آب شدن يخها، گرم شدن ز محصوالت و منابع غذايي، بررسي

از ديگر آبياريهاي روشني بر سيل و مديريت ترودخانه ها و هشدارهايي مب بررسي تغييراتچنين هم

اي از آب و هواي سطحي و هاي روزانه گيري ندازه اMODIS سنجندة .هاي ديگر اين سنجنده است توانايي

از ها اقيانوس مطالعه ر دتوان مينيز را MODISسنجندة .كند مي شرايط اتمسفري مانند دما و رطوبت ارائه

دانشمندانچنين هم. بكاربرد ,ها اقيانوسها در اثر نوسانات محيطي نكتنبر فيتوپال هصدمات وارد قبيل ارزيابي

در . بيني نمايند پيش) محصوالت دريايي(را بر چرخه غذايي ELNINO ند اثرات پديدهتوان مي آن از طريق

].14[ شود ميشاياني كمك گيران جهت صيد نتيجه با اين اطالعات به سرمايه گذاري دريايي و ماهي

1 Hyrologic Cycle

توليد غبار كشور با استفاده از فناوري سنجش از دور فصل اولاصلي مراكز مقدماتي پهنه بندي

25

ف مشخص براي نيل به هدروش و تعيين مسئلهطرح - 4- 1

پيش از اين مطالعاتي از اين قبيل به ندرت در كه اين در كشور و ها بررسي گونه اين به جوان بودن نظر

مانند ايران در كشوري، كشور ما انجام گرفته است و نيز با توجه به اهميت موضوع غبار و مسائل مرتبط با آن

متولي امر يها ناسازم كه باشد مي كه در يكي از مناطق خشك جهان واقع شده است، بسيار واضح و روشن

محيط زيست چاره اي جز پرداختن به اين بحث در جهت شناخت هر چه بيشتر اين پديده و رفع مشكالت

نامه را اين پايان، لذا با توجه به پيشرو بودن دانشگاه در مطالعاتي از اين قبيل. مرتبط با آن نخواهند داشت

سعي ، بررسي اين پديده در كشور تلقي نمود كه با توجه به اهميت غبار مقدمه اي در راه شناخت و توان مي

زايي و خشكسالي در كشور را مورد بياباندر منشا يابي آن در كشور داشته و تاثيرات آن بر روند رو به رشد

. بررسي قرار مي دهد

از اطالعات ماهواره اي و نامه تا حد امكان سعي در استفاده به مطالبي كه ذكر شد، در اين پايانتوجهبا

سينوپتيكي مستقر در سراسر يها ايستگاه آمده از دست بهتدقيق آن با استفاده از داده ها و مشاهدات زميني

. خواهد بود، كشور

اهداف مطالعه -1-4-1

: قابل انتظار از مطالعات انجام شده عبارتند ازاهدافلذا

غبار كشور با استفاده از تصاوير و اطالعات تهية نقشة مقدماتي پهنه بندي مكاني مراكز توليد .1

سينوپتيكي يها ايستگاه آمده از دست به و كاليبراسيون آن به كمك اطالعات TOMSسنجندة

. سازمان هواشناسي كل كشور و مشاهدات زميني

شناخته شده درفعال از نظر غبارزايي مناطق كردن مطالعات انجام شده در ايبررسي دقيق تر و منطقه .2

. MODIS آمده از سنجندة دست بهبا استفاده از تصاوير و اطالعات , گام پيش

توليد غبار كشور با استفاده از فناوري سنجش از دور فصل اولاصلي مراكز مقدماتي پهنه بندي

26

اثرات خشكسالي در كشورترين مهم زايي به عنوان يكي از بيابان روند پيشرفت پديدة بررسي .3

آمده از سنجندة دست به غبارزاي كشور با استفاده از تصاوير و اطالعات هاي كانونترين درمهم

NOAA-AVHRR ، پيشينهاي گامبا نتايج حاصل از مقايسه در .

محورهاي مطالب فصول آينده - 1-4-2

: در قالب موارد زير عنوان نمودتوان مي و چگونگي رسيدن به اهداف پيشنهاد شده در باال را متدولوژي

هواشناسي يها ايستگاهبررسي منابع و گردآوري اطالعات مورد نياز اعم از اطالعات سينوپتيكي .1

، بعد ديد، مانند داده هاي ماهانه و ساالنه روزهاي غبار آلود، زمان هواشناسي كشورسينوپتيك سا

.بارش و ميزان حداكثر سرعت باددر كنارط باد سرعت متوس، دماي حداقل و حداكثر روزانه

.TOMSبررسي منابع و گردآوري تصاوير ماهانة شاخص غبار آلودگي و تصاوير سنجندة .2

معتبر و در صورت لزوم تبديل ساختار داده ها به هاي روشده ها به بررسي كفايت و كيفيت دا .3

.بازسازي و ترميم سري زماني اطالعات به روش هاي معتبر و اطالعات قابل استفاده

.تعيين دورة پاية آماري مشترك و استخراج نرمال هاي اقليمي درازمدت در هر ايستگاه .4

. ايستگاه غبار در هرطوفانتحليل فراواني وقوع و شدت .5

.بررسي همبستگي مكاني اطالعات ايستگاهي و انتخاب روش مناسب درونيابي .6

.استخراج شاخص غبار آلودگي، جداسازي مرز ايران، پردازش تصاوير شامل زمين مرجع بودن .7

.تجزيه و تحليل نتايج حاصل از مطالعات انجام شده .8

.ودگيتهية نقشة هم مقدار متغيرهاي فراواني وقوع و شدت غبارآل .9

. فعال غبارزاكانونشناسايي مناطق حساس و انتخاب دو .10

توليد غبار كشور با استفاده از فناوري سنجش از دور فصل اولاصلي مراكز مقدماتي پهنه بندي

27

فعال غبارزايكانون براي دو MODISبررسي منابع و گردآوري اطالعات مورد نياز از سنجندة .11

.تعيين شده با توجه به سري زماني مشخص شده براي وقوع پديدة غبارزايي

ق مورد بررسي و انجام بررسي هاي جداسازي مرز مناط، پردازش تصاوير شامل زمين مرجع بودن .12

.ين شدهتعي فعال غبارزايكانوندقيق تر در دو

ترين اثرات خشكسالي در كشور زايي به عنوان يكي از مهمبيابانبررسي روند پيشرفت پديدة .13

آمده از سنجندة دست به غبارزاي كشور با استفاده از تصاوير و اطالعات هاي كانونترين درمهم

NOAA-AVHRR،هاي پيشين در مقايسه با نتايج حاصل از گام.

. صورت فعال خواهند بود هي كه در آينده داراي پتانسيل غبارزايي بيها Ĥنمكپيش بيني .14

توليد غبار كشور با استفاده از فناوري سنجش از دور فصل اولاصلي مراكز مقدماتي پهنه بندي

28

:منابع و مراجع - 5- 1

:مراجع اينترنتي مرتبط

1. http://iridl.ldeo.columbia.edu

2. http://www.ogp.noaa.gov/ace-asia/aerosols/index.htm

3. http://www.doc.mmu.ac.uk/aric/eae/Global_Warming/Older/Aerosols.html

4. http://www-sage3.larc.nasa.gov/solar/learning-volcano.html

5. http://earthobservatory.nasa.gov/Library/Aerosols/Images/

6. http://www.parstimes.com/MODIS/

7. http://earthobservatory.nasa.gov/NaturalHazards/Archive/

8. http://aeronet.gsfc.nasa.gov

9. http://earthobservatory.nasa.gov/cgi-bin/texis/webinator

10. http://www.weather.ir ) سازمان هواشناسي كل كشور(

11. ftp://toms.gsfc.nasa.gov/

12. http://www.atmos.washington.edu/~cheeka/TOMS/

13. http://modis-atmos.gsfc.nasa.gov/

14. http://www.ngdir.com/ ) اده هاي علوم زمين كشور پايگاه ملي د (

:مقاالت مرتبط

15. Prospero, J., Ginoux, P., Torres, O., Nicholson, S.N. and Thomas E. Gill, 2002, “Environmental

Characterization of Global Sources of Atmospheric Soil Dust Identified with the NIMBUS 7

Total Ozone Mapping Spectrometer (TOMS) Absorbing Aerosol Product”, Journal of American

Geophysical Union.

16. Ginoux, P., Torres, O., 2002, “Empirical TOMS index for dust aerosol: Applications to model validation and source characterization”, Journal of Geophysical Research, Vol.108, No. D17.

17. Gillette, A., 1998, “A Qualitative Geophysical Explanation for “Hot Spot” Dust Emitting Source

Regions”, Journal of Desert Research, Vol.25, No.1 P.134-136.

18. Li, Z., 2003, “A perspective over East Asia”. Journal of Aerosol and Climate, Vol.18, No.11 P.114-

126.

توليد غبار كشور با استفاده از فناوري سنجش از دور فصل اولاصلي مراكز مقدماتي پهنه بندي

29

19. Bhartia, P.K. and Charles W.Wellemyer, 2001, “TOMS-V8 Total O3 Algorithm”, McGrawHill,

(Chapters 1, 2, 3 and 8).

20. Murayama, T., 1999, “Lidar Network Observation of Asian Dust over Japan in spring”.

21. GENTRY, B.M., 2001, “Tropospheric wind measurements obtained with the Goddard Lidar

Observatory for Winds (GLOW): Validation and Performance”, Journal of Aerosol and Climate, Vol.8, No.9 P.104-116.

22. Chu, D.A., 2000, “Validation of MODIS aerosol optical depth retrieved over land”, Journal of

Aerosol and Climate, Vol.12 No.11 P.94-106.

23. Mahowald, N.M., Bryant, R.G., Corral, J.D., 2003, “Ephemeral lakes and desert dust sources”,

Journal of Desert Research, Vol.23, No.1 P.114-126. 24. Kaufman, Y.J., Koren, I., Remer, L.A., Tanre, D., Ginoux, P., and S. Fan, 2001, “Dust transport and

deposition observed from the TERRA-Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer

(MODIS) spacecraft over the Atlantic Ocean”, Journal of Aerosol and Climate, Vol.8, No.9 P.75-

96. 25. Ichoku, C., Kaufman, Y.J., Remer, L.A. and R. Levy, 2003, “Global aerosol remote sensing from

MODIS”, Journal of Science Systems and Applications, Inc.

26. Legrand, M. and A. Plana-Fattori, 2001, “Satellite detection of dust using the IR imagery of

Meteosat 1.Infrared difference dust index”, Journal of Aerosol and Climate, Vol.8, No.9 P.35-46.

27. Chung, C.E. and V. Ramanathan, 2002, “South Asian Haze Forcing: Remote Impacts with

Implications to ENSO and AO”, Journal of Remote Sensing, Vol. 6, No.3 P.65-76.

28. Gonzalez, C., Schaap, M., Leeuw, G. And M. van Loon, 2003, “Spatial variation of aerosol

properties derived from satellite observations”, Journal of Aerosol and Climate, Vol.8, No.9 P.85-

95.

29. Omar, A.H., Winker, D and Jae-Gwang Won, 2002, “Aerosol models for the CALIPSO Lidar

inversion algorithms”, Journal of Remote Sensing, Vol. 6, No.3 P.35-46.

30. Barnum, B.H., 2002, “Forecasting dust storms using CARMA-dust model and MM5 weather

data”, Journal of Remote Sensing, Vol. 6, No.3 P.76-96.