نوع مقاله : مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دکتری تخصصی، سازمان جنگل ها، مراتع و آبخیزداری کشور

2 کارشناسی ارشد، سازمان جنگل ها، مراتع و آبخیزداری

3 کارشناس ارشد، سازمان جنگل ها، مراتع و آبخیزداری

10.22034/gp.2021.42751.2739

چکیده

در کشور ایران با توجه به شرایط بیابانی همواره وجود کانون‌های گردوغبار موجب آلودگی هوا و کاهش کیفیت زندگی ساکنین در مجاور این کانون‌ها شده است. در سال‌های اخیر در خصوص برخی از کانون‌ها ابهاماتی در خصوص افزایش شدت تولید گردوغبار به وجود آمده است. در این پژوهش با استفاده از محصول عمق اپتیکی سنجنده MODIS که غلظت گردوغبار معلق در اتمسفر را نشان می‌دهد و براساس فراوانی و میانگین‌های سالانه، موقعیت کانون‌های گردوغبار در داخل کشور شناسایی شد و سپس روند تغییرات زمانی هر یک از کانو‌ن‌ها به تفکیک مورد بررسی قرار گرفت.براساس نتایج به دست آمده از میانگین فراوانی‌های سالانه گردوغبار در سه دوره مطالعاتی 2000-2006، 2007-2012 و 2013-2018 در سطح کشور ایران حدود 33 کانون گردوغبار شناسایی شد که با در نظر گرفتن کانون‌های مجاور هم روند تغییرات 24 کانون مورد بررسی قرار گرفت. براساس نتایج حدود نیمی از مساحت مناطق بدون گردوغبار به مناطق دارای گردوغبار با فراوانی‌های مختلف و همچنین حدود نیمی از مساحت کانون‌های با فراوانی خیلی زیاد نیز به سایر کانون‌های با شدت کمتر تبدیل شده‌اند. همچنین بیشترین نوسانات در شدت گردوغبار در منطقه سیستان، جازموریان، جنوب شرق سمنان، آذربایجان شرقی، زنجان و استان خوزستان صورت گرفته است. نتایج تحقیق نشان می‌دهد علی رغم وضعیت اقلیمی نسبتا یکسان، روند تغییرات در این کانون‌ها از الگوی مشابهی تبعیت نمی‌کند و روند تغییرات غبارخیزی در کانو‌های داخلی کشور تحت تاثیر عوامل پیچیده انسانی و غیر انسانی متغیر می-باشد. با استفاده از نتایج این تحقیق این امکان فراهم می‌گردد اطلاعات نسبتا جامعی از روند تغییرات کانون‌های داخلی فراهم آید و وضعیت غبارخیزی کانون‌ها در آینده قابل پیش‌بینی گردد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Analysis of changes in Iran's Dust hotspots in the last twenty years

نویسندگان [English]

  • Soodabheh Namdari 1
  • Ali Hajibaglou 2
  • GholamReza Abazari 3

1 Ph.D., Forests, Range and Watershed Management Organization

2 M.Sc. Forests, Range and Watershed Management Organization

3 M.Sc. Forests, Range and Watershed Management Organization

چکیده [English]

Introduction
Atmospheric mineral dust particles play a key role in the radiation budget of the atmosphere and the hydrological cycle, and have an important effect on public health by disrupting climate systems and air pollution. Due to Iran’s location in the arid and semi-arid belt of the world, Iran is constantly exposed to local and regional dust systems. Considering the importance of the negative effects of dust storms and their increasing trend in some dust sources, the study of these changes in the last two decades show the importance of the dust storms in recent years. Moreover, spatial-temporal identification and analysis of the properties of these dust particles is very important in order to manage this crisis and prevent the harmful effects of dust particles. In Iran, due to desert conditions, the presence of dust hotspots has always caused air pollution and reduced the quality of life of people. In recent years, some dust hotspots have been ambiguous about increasing the intensity of dust emission. In this study, using the AOD product of MODIS, which compute the dust intensity, and based on the annual frequency and averages of dusty days, the location of dust hotspots were identified and then the trend of dust intensity in each hotspots were examine. The results showed that despite the relatively similar climate, the trend of changes in these dust hotspots does not follow the same pattern and complex human activities and natural changes.
Data and Method
 In this study AOD product from MODIS with the resolution of 10 km was used to extract dust information then the frequencies of days with AOD greater than 0.6 per year were extracted. In addition to correctly calculating the average of AODs, calculating the number of days without data is also important in the results. The spatial and temporal distribution of the study period, were identified in three periods, 2000-2006, 2007-2012 and 2013-2018. The percentage of changes in each of the dust sources compared in different periods. The standard deviation was extracted to identify the areas most vulnerable to dust storms. Finally, to detect the quantitative distribution, the trend of AOD changes in the extracted dust hotspots was used to investigate the changes in the dust intensity trends.
Results and Discussion
The map of dust hotspots in the first period shows the main dust sources are in the north of Sistan and Baluchestan (Zabol) and south of Sistan and Baluchestan (Chahbahar), in the southeast of Semnan (Dasht Kavir), Damghan, Garmsar, Jazmourian, southwest of Hormozgan, (Bandar Lengeh area), south and southwest of Khuzestan, southwest of Yazd (Nayer), as well as parts of Qom, Ilam (Mehran), Isfahan, and south of Fars provinces. In the second period of study, many dust centers have become more intense and extensive. According to the map of dust centers in the third period of studies, compared to the first and second periods, the area of dust centers has decreased.
According to the results, about half of the areas without emission has been turned into areas with dust with different frequencies in second period, and also about half of the area of ​​very high-frequency hotspots has been turned into other dust sources with less intensity in the third period. Also, the most fluctuations in dust intensity have occurred in Sistan, Jazmorian, southeast of Semnan, East Azerbaijan, Zanjan and Khuzestan provinces. The results of trend analysis of dust intensity in different dust hotspots show that despite the relatively uniform climate, the dust sources trends in different dust sources do not follow the same pattern.
Conclusion
Due to the geographical location of Iran and the existence of vast deserts, the wethear has always affected by dust sources of inside and outside of the country. In this study, using satellite data with appropriate resolution, the location of dust sources in three time periods were extracted. The changes of each dust intensity class in the second and third periods were compared with the first period so that regardless of location, changes in dust intensity can be evaluated in general. Then, using the standard deviation method, the dust hotspots with the highest percentage of changes were identified. Finally, the trend of changes was calculated by examining the trends of changes in 24 main dust centers. According to the results of the present study, many changes have been observed in some dust sources and the intensity of dust in many dust sources has decreased. While some sources such as Isfahan, and Khuzestan province due to the role of human factors such as agricultural activities as well as the reduction of surface and ground water and as a result of drought and changes in soil texture have an increasing in trend of dust intensity. Since a decreasing trend is observed in most of dust sources, eastern and southern parts of Iran, the results of this study indicate the key role of climatic factors in changes and fluctuations in dust emission in Iran. Because climatic factor can be the only factor which has a relatively uniform effect on the dust emission on a large scale of Iran.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Dust Sources
  • Satellite images
  • AOD
  • Frequency
  • standard deviation
  • ارجمند، مریم؛ راشکی، علیرضا؛ سرگزی، حسین. (1397). پایش زمانی و مکانی پدیده گردوغبار با استفاده از داده­های ماهواره­ای در جنوب شرق ایران، با تاکید بر منطقه جازموریان. اطلاعات جغرافیایی. تابستان 1397 - شماره 106. صص 168-153.
  • ایرانمنش، فاضل؛ عرب خدری، محمود؛ مجتبی، اکرم. (1384). بررسی مناطق برداشت ذرات گردوغبار و ویژگی­های انتشار آنها در طوفان­های منطقه سیستان با استفاده از پردازش تصاویر ماهواره­ای. پژوهش و سازندگی در منابع طبیعی، دور 18 شمار 2 (پی آیند 67) . صص 33-25.
  • جهانبخش، سعید؛ ولی­زاده کامران، خلیل؛ خسروی، محمود؛ زینالی، بتول؛ اصغری، صیاد. (1393). شناسایی و آشکار سازی طوفان فراگیر 1 ژوئیه 2008 ایران با استفاده از سنجنده مودیس. فصلنامه علمی-پژوهشی فضای جغرافیایی. سال چهاردهم. شماره 46. صص 50-31.
  • حیدریان، پیمان؛ اژدری، علی؛ جودکی، محمد؛ درویشی خاتونی، جواد؛ شهبازی، رضا. (1396). شناسایی منشأهای داخلی توفان های گردوغبار با استفاده از سنجش از دور، GIS و زمین‌شناسی (مطالعه موردی: استان خوزستان). فصلنامه علمی-پژوهشی علوم زمین. دوره27، شماره 105. صص 46-33.
  • خسروی، محمود. (1387). تحلیل فضایی آلایندگی توفان­های گردوغباری ناشی از بادهای 120 روزه سیستان با استفاده از داده­های سنجش از دور 2001-2008، یازدهمین همایش ملی بهداشت محیط، دانشکده علوم پزشکی زاهدان، صص 11-1.
  • خوش سیما، مسعود؛ علی اکبری بیدختی، عباسعلی؛ احمدی گیوی، فرهنگ. (1392). تعیین عمق نوری هواویزها با استفاده از داده­های دید افقی و سنجش از دور در دو منطقه شهری در ایران. مجله فیزیک زمین و فضا، دوره 39، شماره 1، صص 174-163.
  • خوشحال دستجردی، جواد؛ موسوی، حجت؛ کاشکی، عبالرضا. (1391). تحلیل همدید طوفان­های گردوغبار ایلام (1987-2005). جغرافیا و برنامه ریزی محیطی.سال 23، پیاپی 46، شماره
  • ذوالفقاری، حسن؛ عابدزاده، حیدر. (1384). تحلیل سینوپتیک سیستم­های گردوغبار غرب در ایران. مجله جغرافیا و توسعه. صص173-188.
  • رایگانی، بهزاد؛ براتی قهفرخی، سوسن؛ خوش نوا، احمد. (1398). شناسایی کانون‌های تولید گردوغبار به کمک داده‌های دورسنجی: یک رویکرد جامع. مرتع و آبخیزداری دوره 72. شماره 1. صص 105-83.
  • رسولی، علی­اکبر؛ ساری صراف، بهروز؛ محمدی، غلام حسن. (1389). تحلیل روند وقوع پدیده اقلیمی گردوغبار در غرب کشور در 55 سال اخیر، فصلنامه جغرافیای طبیعی، سال سوم، شماره 9، صص 28-15.
  • رنجبر، هاجر؛ بازگیر، مسعود؛ نامدارخجسته، داود؛ رستمی نیا، محمود. (1394). شناسایی مناطق و کانون­های تولید ریزگرد در استان ایلام. اولین کنفرانس بین المللی گردوغبار. اهواز.
  • رئیس پور، کوهزاد؛ خسروی، محمود. (1398). تحلیل رفتار بلندمدت عمق اپتیکی آئروسل (AOD) در دشت سیستان با استفاده از مدل MERRA-2. کنفرانس بین المللی گردوغبار در جنوب غرب آسیا. زابل.
  • رئیس پور، کوهزاد؛ طاوسی، تقی؛ خسروی، محمود. (1389). بررسی علل شکل­گیری گردوغبارهای عربی و گسترش آن بر ایران، مجموعه مقالات چهارمین کنگره بین­المللی جغرافیادانان، ایران-زاهدان، دانشگاه سیستان و بلوچستان.
  • شمسی پور، علی اکبر؛ و صفرراد، طاهر. (1391)، تحلیل ماهواره­ای همدیدی پدیده­ی گردوغبار ( گردوغبار تیرماه). پژوهش­های جغرافیای طبیعی، دوره 44، شماره 79، صص 111-126.
  • ناصرپور، سمیه؛ علیجانی، بهلول؛ ضیائیان، پرویز. (1394). منشایابی توفان­های گردوغبار در جنوب غرب ایران با استفاده از تصاویر ماهواره­ایی و نقشه­های هوا، پژوهش­های جغرافیای طبیعی، دوره 47، شماره 1. صص 36-21.
  • نامداری، سودابه. (1395). تحلیل روند زمانی و مکانی توفانهای گردوغبار در غرب و جنوبغرب ایران با پردازش تصاویر ماهواره­ای. پایان نامه دکتری. دانشگاه تبریز. دانشکده جغرافیا و برنامه ریزی.
  • نامداری، سودابه؛ کریمی، نعمت­اله. (1397). مطالعه توزیع مکانی طوفان­های گردوغبار منطقه سیستان در بلند­مدت با استفاده از تصاویر ماهواره­ایی، دومین همایش بین المللی گردوغبار،ایلام.
  • ولی، عباسعلی؛ خاموشی، سجاد؛ موسوی، حجت؛ پناهی، فاطمه؛ تمسکی، احسان. (1393). تحلیل اقلیمی و ردیابی توفان‌های گردوغبار فراگیر در جنوب و مرکز ایران. محیط­شناسی، دورة 40، شمارة 4، صص 961-972.
  • Athanassiou, G., Hatzianastassiou, N., Gkikas, A., Papadimas, C. D. 2012. Estimating Aerosol Optical Depth over the Broader Greek area from MODIS satellite. Water, Air, & Soil Pollution. 224 (7). 1-14.
  • Baghbanan, P., Ghavidel, Y. & Farajzadeh, M. Temporal long-term variations in the occurrence of dust storm days in Iran. Meteorol Atmos Phys 132, 885–898 (2020). https://doi.org/10.1007/s00703-020-00728-3
  • Hsu, N. C., S. C. Tsay, M. D. King, and J. R. Herman. 2004. Aerosol properties over bright-reflecting source regions, IEEE Trans. Geosci. and Remote Sensing, 42 (3).
  • Hsu, N. C., S. C. Tsay, M. D. King, and J. R. Herman. 2006. Deep blue retrievals of Asian aerosol properties during ACE-Asia, IEEE Trans.
  • Kim, H.S., Chung, Y.S., Kim, J.T. 2014. Spatio-temporal variations of optical properties of aerosols in East Asia measured by MODIS and relation to the ground-based mass concentrations observed in central Korea during 2001∼ Asia-Pac J Atmos Sci 50(2).191–200.
  • Levy, R., Remer, L., Kleidman, R., Mattoo, S., Ichoku, C., Kahn, R. and Eck, T. 2010. Global Evaluation of the Collection 5 MODIS Dark-target Aerosol Products over Land. Atmos. Chem. Phys. 10: 10399–10420.
  • Middleton, N. Variability and Trends in Dust Storm Frequency on Decadal Timescales: Climatic Drivers and Human Impacts. Geosciences 2019, 9, 261.
  • Miller, S. D. 2003. A consolidated technique for enhancing desert dust storms with MODIS. Geophysical Research Letters, 30. NO. 20, doi:10.1029/2003GL018279,2003
  • Namdari, S., Karimi, N., Sorooshian, A., Mohammadi, Gh. Sehatkashani, S. 2018. Impacts of climate and synoptic fluctuations on dust storm activity overthe Middle East. Atmospheric Environment. 173.https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2017.11.016.
  • Namdari, S., Valizade, K.K., Rasuly, A.A., Sarraf, B. Sari, 2016. Spatio-temporal analysis of MODIS AOD over western part of Iran. Arabian J. Geosciences. 9. 191. https://doi.org/10.1007/s12517-015-2029-7.
  • Notaro, M., Yu, Y. Kalashnikova O. V. 2015. Regime shift in Arabian dust activity, triggered by persistent Fertile Crescent drought, J. Geophys. Res. Atmos. 120 (10). 229–,249.
  • Rashki, A., Kaskaoutis, D. G., Goudie, A. S., & Kahn, R. A. 2013. Dryness of ephemeral lakes and consequences for dust activity: the case of the Hamoun drAAInage basin, southeaster in Iran. Science of the Total Environment, 463, 552-564.
  • Rashki, D., Kaskaoutis, G., Eriksson, P. G., de W., Rautenbach, C. J., Flamant, C., Abdi Vishkaee, F. 2014. "Spatio-temporal variability of dust aerosols over the Sistan region in Iran based on satellite observations". Nat Hazards. Vol:71:563–585. DOI 10.1007/s11069-013-0927-0 Remote Sens., 42, 557–569.
  • WHO (World Health Organization). 2000. "Air quality guidelines for Europe (2nd Ed.)", Chapter 7 WHO regional publications, European series. 91.
  • Yu, Y., 842 Notaro, M., Liu, Z., Wang, F., Alkolibi, F., Fadda, E., Bakhrjy, F. 2015. Climatic controls on the interannual to decadal variability in Saudi Arabian dust activity: Toward the development of a seasonal dust prediction model. American Geophysical Union, Fall Meeting 2013, abstract #A41G-0148.
  • ZiPeng, D., Xing, Y., XingMin, L., Jin, DAI. 2013. Analysis of variation trends and causes of aerosol optical depth in Shaanxi Province using MODIS data. Chin Sci Bull. 58 (35). 4486-4496. doi: 10.1007/s11434-013-5991-z.