آشکارسازی اثر تغییر اقلیم بر پهنه‌های برفی آبخیز البرز شمالی به روش CPA
مقدمه در مناطق کوهستانی ایران، بخش قابل توجهی از بارش به‌صورت برف است که منبع مهم جریان رودخانه‌ای محسوب می‌شود. شناخت دقیق کمیت این منابع، به لحاظ ارزش روزافزون آب شیرین و هم به‌واسطه بهره‌برداری بهینه از منابع آب ضروری است. از نظر جهانی، پایش برف و داشتن اطلاعات دقیق از توزیع فضایی پهنه برفی برای...
Saved in:
| Main Authors: | , |
|---|---|
| Format: | Article |
| Language: | fas |
| Published: |
Soil Conservation and Watershed Management Research Institute (SCWMRI)
2023-09-01
|
| Series: | Muhandisī va mudirīyyat-i ābkhīz |
| Subjects: | |
| Online Access: | https://jwem.areeo.ac.ir/article_129470_34350ffaf6907ab130b82ae4c465e45f.pdf |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| _version_ | 1832539837682417664 |
|---|---|
| author | رضا نوروز ولاشدی حدیقه بهرامی پیچاقچی |
| author_facet | رضا نوروز ولاشدی حدیقه بهرامی پیچاقچی |
| author_sort | رضا نوروز ولاشدی |
| collection | DOAJ |
| description | مقدمه
در مناطق کوهستانی ایران، بخش قابل توجهی از بارش به‌صورت برف است که منبع مهم جریان رودخانه‌ای محسوب می‌شود. شناخت دقیق کمیت این منابع، به لحاظ ارزش روزافزون آب شیرین و هم به‌واسطه بهره‌برداری بهینه از منابع آب ضروری است. از نظر جهانی، پایش برف و داشتن اطلاعات دقیق از توزیع فضایی پهنه برفی برای پیش‌بینی وضع هوا و مدلسازی هیدرولوژیکی و آب و هواشناسی لازم است. یک ویژگی مهم مناطق کوهستانی پوشش برف است که با داشتن بازتاب بالا، تاثیر زیادی بر آب و هوای محلی، کاهش تابش خالص در سطح و در نتیجه، انتقال انرژی دارد. پوشش برف، علاوه‌بر این‌که یک عامل مهم برای توسعه اکوسیستم است، برای فعالیت‌های انسانی اهمیت زیادی دارد. برآورد دقیق سطح پوشش، به‌عنوان یکی از عملیات‌های محوری و اساسی در زمینه مدیریت منابع آب، به‌ویژه در مناطقی که بارش برف سهم زیادی در نزولات جوی دارد، محسوب می‌شود. آشکارسازی و تعیین ویژگی‌های مختلف برف و یخ، با استفاده از داده‌های سنجش از دور که در هیدرولوژی کاربرد وسیعی دارد، روش نوینی را در به‌دست آوردن پارامترهای مورد نیاز هیدرولوژی پدید آورده است.
مواد و روش‌ها
رشته کوه‌های البرز که منطقه مورد مطالعاتی این پژوهش است، جلگه‌های ساحلی استان مازندران را از قسمت داخلی ایران جدا کرده است. نیمه شرقی البرز غربی و تمام البرز مرکزی و قسمتی از البرز شرقی، در محدوده استان مازندران قرار دارند، بدین ترتیب، همراه با سایر عوامل طبیعی، شرایط جغرافیایی خاصی پدید آمده است. در این منطقه، برف نقش کلیدی در چرخه هیدرولوژیکی و هیدرو اقلیم دارد و بخش قابل توجهی از کل رواناب سالانه در این منطقه حاصل ذوب برف است. به‌طوری که گرمایش جهانی بر مدیریت حوزه‌های آبخیز و نیاز آبی پایین‌دست زیرحوضه‌های آن تاثیرگذار است. برای انجام پژوهش، نخست داده‌های سنجنده MODIS به‌صورت روزانه با قدرت تفکیک مکانی ۵۰۰×۵۰۰ متر از پایگاه ملی داده‌های برف و یخ ناسا (NSIDC) دریافت شد. تصاویر دریافتی مربوط به بازه زمانی 2018-2000 است. برای پردازش تصاویر، نخست عملیات پیش پردازش بر روی آن‌ها در محیط نرم‌افزار ENVI 5.3 اعمال شد. از نمایه NDSI، برای برآورد پهنه پوشش برف استفاده شد. برای بررسی روند تغییرات پوشش برف از آزمون من-کندال، روش تخمین‌گر شیب‌سن و آزمون همگنی پتیت استفاده شد. همچنین، ناهنجاری فصلی و سالانه پوشش برف، دما و بارش در منطقه مطالعاتی بر اساس نمره استاندارد Z بررسی شد.
نتایج و بحث
نتایج آزمون من-کندال و روش تخمین‌گر شیب‌سن در منطقه شمالی البرز مرکزی نشان می‌دهد، بیشترین کاهش پهنه پوشیده از برف در ماه ژانویه و فصل زمستان به‌ترتیب برابر 220.39 و 50.41 کیلومتر مربع در هر سال رخ داده است. نتایج آزمون همگنی پتیت، به روش تحلیل نقطه تغییر (CPA) در سال 2010، ماه ژانویه برای پهنه پوشیده از برف و ماه می 2014 و ژوئن 2010، برای میانگین دمای ماهانه، جهش اقلیمی را در سطح معنی‌داری 0.05 نشان داد. همچنین، نقطه تغییر در سری زمانی پهنه پوشیده از برف، در ماه ژانویه به‌صورت نزولی اتفاق افتاده است، ولی نقطه تغییر در سری زمانی میانگین دما در ماه می و ژوئن به‌صورت صعودی بوده است. مقایسه وضعیت پوشش برف با شرایط دما و بارش، نشان می‌دهد در بیشتر مواقع ناهنجاری‌های منفی پوشش برف، با ناهنجاری مثبت دما و منفی بارش، همخوانی دارد. نتایج حاصل، هشداری است در رابطه با تحول آب و هوا در این منطقه که تحت عنوان پدیده گرمایش جهانی و خشکسالی هواشناسی شناخته شده است. به یقین این تغییرات، تاثیری مستقیم بر کاهش منابع آب برای بخش کشاورزی و شرب دارد.
نتیجه‌گیری
در مجموع بررسی روند تغییرات پهنه پوشیده از برف در ماه ژانویه طی 19 سال آماری نشان می‌دهد که به ازای افزایش میانگین دما به میزان 0.13 درجه سانتی‌گراد، پهنه پوشیده از برف در این ماه به میزان 220.39 کیلومتر مربع در هر سال کاهش یافته است. همچنین، با توجه به نتایج آزمون همگنی پتیت، تغییرات ناگهانی در سال 2010 و 2014 نشان می‌دهد که گرمایش جهانی و خشکسالی هواشناسی موجب تغییر ناگهانی در پهنه پوشیده از برف و دما در این سال‌ها و ماه‌ها شده است. مقایسه شرایط بارش و دما با وضعیت پوشش برف نشان داد، در بیشتر سال‌ها ناهنجاری منفی پوشش برف با ناهنجاری مثبت دما و ناهنجاری منفی بارش هم‌زمان بوده است که بیشترین تاثیر افزایش دما در فصل بهار مشاهده شده است. از این رو، با افزایش دما و تغییر شرایط اقلیمی، بارش‌های زمستانه که به انباشت برف تبدیل خواهند شد، کاهش یافته است و می‌توانند روی رواناب ناشی از این بارش‌ها در فصل بهار تاثیرگذار باشند. از آنجایی که این منطقه قابلیت ریزش برف از اواسط پاییز تا اوایل بهار را دارا است، بنابراین، اطلاعات درباره پهنه پوشیده از برف در این منطقه برای کاربرد آن‌ها در زمینه هیدرولوژی، هواشناسی، اقلیم‌شناسی، تولید برق‌آبی و همچنین، پیش‌بینی سیلاب ضروری است. |
| format | Article |
| id | doaj-art-a0f24b51f1214a2ba029efa2de3f7e27 |
| institution | Kabale University |
| issn | 2251-9300 2322-536X |
| language | fas |
| publishDate | 2023-09-01 |
| publisher | Soil Conservation and Watershed Management Research Institute (SCWMRI) |
| record_format | Article |
| series | Muhandisī va mudirīyyat-i ābkhīz |
| spelling | doaj-art-a0f24b51f1214a2ba029efa2de3f7e272025-02-05T08:25:08ZfasSoil Conservation and Watershed Management Research Institute (SCWMRI)Muhandisī va mudirīyyat-i ābkhīz2251-93002322-536X2023-09-0115338640310.22092/ijwmse.2022.357000.1937129470آشکارسازی اثر تغییر اقلیم بر پهنه‌های برفی آبخیز البرز شمالی به روش CPAرضا نوروز ولاشدی0حدیقه بهرامی پیچاقچی1استادیار هواشناسی کشاورزی، گروه مهندسی آب، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایراندانشجوی دکتری هواشناسی کشاورزی، گروه مهندسی آب، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایرانمقدمه در مناطق کوهستانی ایران، بخش قابل توجهی از بارش به‌صورت برف است که منبع مهم جریان رودخانه‌ای محسوب می‌شود. شناخت دقیق کمیت این منابع، به لحاظ ارزش روزافزون آب شیرین و هم به‌واسطه بهره‌برداری بهینه از منابع آب ضروری است. از نظر جهانی، پایش برف و داشتن اطلاعات دقیق از توزیع فضایی پهنه برفی برای پیش‌بینی وضع هوا و مدلسازی هیدرولوژیکی و آب و هواشناسی لازم است. یک ویژگی مهم مناطق کوهستانی پوشش برف است که با داشتن بازتاب بالا، تاثیر زیادی بر آب و هوای محلی، کاهش تابش خالص در سطح و در نتیجه، انتقال انرژی دارد. پوشش برف، علاوه‌بر این‌که یک عامل مهم برای توسعه اکوسیستم است، برای فعالیت‌های انسانی اهمیت زیادی دارد. برآورد دقیق سطح پوشش، به‌عنوان یکی از عملیات‌های محوری و اساسی در زمینه مدیریت منابع آب، به‌ویژه در مناطقی که بارش برف سهم زیادی در نزولات جوی دارد، محسوب می‌شود. آشکارسازی و تعیین ویژگی‌های مختلف برف و یخ، با استفاده از داده‌های سنجش از دور که در هیدرولوژی کاربرد وسیعی دارد، روش نوینی را در به‌دست آوردن پارامترهای مورد نیاز هیدرولوژی پدید آورده است. مواد و روش‌ها رشته کوه‌های البرز که منطقه مورد مطالعاتی این پژوهش است، جلگه‌های ساحلی استان مازندران را از قسمت داخلی ایران جدا کرده است. نیمه شرقی البرز غربی و تمام البرز مرکزی و قسمتی از البرز شرقی، در محدوده استان مازندران قرار دارند، بدین ترتیب، همراه با سایر عوامل طبیعی، شرایط جغرافیایی خاصی پدید آمده است. در این منطقه، برف نقش کلیدی در چرخه هیدرولوژیکی و هیدرو اقلیم دارد و بخش قابل توجهی از کل رواناب سالانه در این منطقه حاصل ذوب برف است. به‌طوری که گرمایش جهانی بر مدیریت حوزه‌های آبخیز و نیاز آبی پایین‌دست زیرحوضه‌های آن تاثیرگذار است. برای انجام پژوهش، نخست داده‌های سنجنده MODIS به‌صورت روزانه با قدرت تفکیک مکانی ۵۰۰×۵۰۰ متر از پایگاه ملی داده‌های برف و یخ ناسا (NSIDC) دریافت شد. تصاویر دریافتی مربوط به بازه زمانی 2018-2000 است. برای پردازش تصاویر، نخست عملیات پیش پردازش بر روی آن‌ها در محیط نرم‌افزار ENVI 5.3 اعمال شد. از نمایه NDSI، برای برآورد پهنه پوشش برف استفاده شد. برای بررسی روند تغییرات پوشش برف از آزمون من-کندال، روش تخمین‌گر شیب‌سن و آزمون همگنی پتیت استفاده شد. همچنین، ناهنجاری فصلی و سالانه پوشش برف، دما و بارش در منطقه مطالعاتی بر اساس نمره استاندارد Z بررسی شد. نتایج و بحث نتایج آزمون من-کندال و روش تخمین‌گر شیب‌سن در منطقه شمالی البرز مرکزی نشان می‌دهد، بیشترین کاهش پهنه پوشیده از برف در ماه ژانویه و فصل زمستان به‌ترتیب برابر 220.39 و 50.41 کیلومتر مربع در هر سال رخ داده است. نتایج آزمون همگنی پتیت، به روش تحلیل نقطه تغییر (CPA) در سال 2010، ماه ژانویه برای پهنه پوشیده از برف و ماه می 2014 و ژوئن 2010، برای میانگین دمای ماهانه، جهش اقلیمی را در سطح معنی‌داری 0.05 نشان داد. همچنین، نقطه تغییر در سری زمانی پهنه پوشیده از برف، در ماه ژانویه به‌صورت نزولی اتفاق افتاده است، ولی نقطه تغییر در سری زمانی میانگین دما در ماه می و ژوئن به‌صورت صعودی بوده است. مقایسه وضعیت پوشش برف با شرایط دما و بارش، نشان می‌دهد در بیشتر مواقع ناهنجاری‌های منفی پوشش برف، با ناهنجاری مثبت دما و منفی بارش، همخوانی دارد. نتایج حاصل، هشداری است در رابطه با تحول آب و هوا در این منطقه که تحت عنوان پدیده گرمایش جهانی و خشکسالی هواشناسی شناخته شده است. به یقین این تغییرات، تاثیری مستقیم بر کاهش منابع آب برای بخش کشاورزی و شرب دارد. نتیجه‌گیری در مجموع بررسی روند تغییرات پهنه پوشیده از برف در ماه ژانویه طی 19 سال آماری نشان می‌دهد که به ازای افزایش میانگین دما به میزان 0.13 درجه سانتی‌گراد، پهنه پوشیده از برف در این ماه به میزان 220.39 کیلومتر مربع در هر سال کاهش یافته است. همچنین، با توجه به نتایج آزمون همگنی پتیت، تغییرات ناگهانی در سال 2010 و 2014 نشان می‌دهد که گرمایش جهانی و خشکسالی هواشناسی موجب تغییر ناگهانی در پهنه پوشیده از برف و دما در این سال‌ها و ماه‌ها شده است. مقایسه شرایط بارش و دما با وضعیت پوشش برف نشان داد، در بیشتر سال‌ها ناهنجاری منفی پوشش برف با ناهنجاری مثبت دما و ناهنجاری منفی بارش هم‌زمان بوده است که بیشترین تاثیر افزایش دما در فصل بهار مشاهده شده است. از این رو، با افزایش دما و تغییر شرایط اقلیمی، بارش‌های زمستانه که به انباشت برف تبدیل خواهند شد، کاهش یافته است و می‌توانند روی رواناب ناشی از این بارش‌ها در فصل بهار تاثیرگذار باشند. از آنجایی که این منطقه قابلیت ریزش برف از اواسط پاییز تا اوایل بهار را دارا است، بنابراین، اطلاعات درباره پهنه پوشیده از برف در این منطقه برای کاربرد آن‌ها در زمینه هیدرولوژی، هواشناسی، اقلیم‌شناسی، تولید برق‌آبی و همچنین، پیش‌بینی سیلاب ضروری است.https://jwem.areeo.ac.ir/article_129470_34350ffaf6907ab130b82ae4c465e45f.pdfسنجش از دورمازندرانمنابع آبینوسانات اقلیمیndsi |
| spellingShingle | رضا نوروز ولاشدی حدیقه بهرامی پیچاقچی آشکارسازی اثر تغییر اقلیم بر پهنه‌های برفی آبخیز البرز شمالی به روش CPA Muhandisī va mudirīyyat-i ābkhīz سنجش از دور مازندران منابع آبی نوسانات اقلیمی ndsi |
| title | آشکارسازی اثر تغییر اقلیم بر پهنه‌های برفی آبخیز البرز شمالی به روش CPA |
| title_full | آشکارسازی اثر تغییر اقلیم بر پهنه‌های برفی آبخیز البرز شمالی به روش CPA |
| title_fullStr | آشکارسازی اثر تغییر اقلیم بر پهنه‌های برفی آبخیز البرز شمالی به روش CPA |
| title_full_unstemmed | آشکارسازی اثر تغییر اقلیم بر پهنه‌های برفی آبخیز البرز شمالی به روش CPA |
| title_short | آشکارسازی اثر تغییر اقلیم بر پهنه‌های برفی آبخیز البرز شمالی به روش CPA |
| title_sort | آشکارسازی اثر تغییر اقلیم بر پهنه‌های برفی آبخیز البرز شمالی به روش cpa |
| topic | سنجش از دور مازندران منابع آبی نوسانات اقلیمی ndsi |
| url | https://jwem.areeo.ac.ir/article_129470_34350ffaf6907ab130b82ae4c465e45f.pdf |
| work_keys_str_mv | AT rḍạnwrwzwlạsẖdy ậsẖḵạrsạzyạtẖrtgẖyyrạqlymbrphnhhạybrfyậbkẖyzạlbrzsẖmạlybhrwsẖcpa AT ḥdyqhbhrạmypycẖạqcẖy ậsẖḵạrsạzyạtẖrtgẖyyrạqlymbrphnhhạybrfyậbkẖyzạlbrzsẖmạlybhrwsẖcpa |