Study of regional and seasonal changes (spring, summer) of dust phenomena using MODIS satellite images in the western and southwestern half of Iran

Document Type : Research Paper

Authors

1 Ph.D. student of Climatology, Department of Physical Geography, Faculty of Social Sciences, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran

2 -Professor of Climatology, Department of Physical Geography, Faculty of Social Sciences, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran

3 -Professor of Geomorphology, Department of Physical Geography, Faculty of Social Sciences, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran

10.22034/gp.2025.65843.3363

Abstract

The dust cycle is an integral part of the earth system, which produces about 2000 tons of dust every year, of which 75% settles on the surface of the earth and 25% on the surface of the oceans.in this research, In this study, to study the occurrence of dust in the northwest, west, and southwest regions of the country, hourly dust data including horizontal visibility (vv) and precipitation in the 2000-2020 statistical period were obtained from the National Meteorological Organization. Also, to calculate the aerosol optical depth (AOD), data from the MODIS sensor with a spatial resolution of one kilometer for the years 2000 to 2020 for the two spring and summer seasons with an average of 6 months were prepared and processed on the Google Earth Engine platform.

The results showed that there is a negative correlation between horizontal visibility and aerosol optical depth (AOD), such that horizontal visibility decreases with increasing aerosol optical depth. Also, MODIS sensor studies on precipitation and AOD showed that the dust trend has decreased with a relatively steep slope from the southern station to the northwestern station. And stations located in the northwest of the country recorded lower levels of dust than stations in the west and southwest. However, this trend was not true for western stations. Also, the areas that experienced more rainfall had the lowest AOD, so it can be concluded that the source of dust input is the southern regions, which, with the increase in dust in the deserts and plains of the neighboring country, the amount of dust also increases in the western and southwestern provinces. Strengthening vegetation can be considered as one of the key strategies for controlling and reducing dust in arid and semi-arid areas.

Keywords

Main Subjects

Full Text

چرخه‌ی گرد و غبار بخش جدایی ناپذیری از سیستم زمین است که هرساله حدود 2000 تن گرد و غبار تولید می‌کند که از این مقدار 75درصد در سطح زمین و 25درصد در سطح اقیانوس‌ها فرو می‌نشیند.در این پژوهش ، جهت مطالعه رخداد گرد و غبار در منطقه شمال غرب ،غرب و جنوب غرب کشور، داده‌‌های ساعتی گرد و غبار شامل قدرت دید افقی (vv) و بارش در دوره آماری 2000-2020 از سازمان هواشناسی کشور اخذ گردید ، همچنین برای محاسبه عمق اپتیکی آئروسل (AOD)، و یارش از سنجنده مودیس (MODIS) با قدرت تفکیک مکانی یک کیلومتر متر برای سال ۲۰۰۰ تا ۲۰20 برای دو فصل بهار و تابستان با میانگین 6 ماه در پلتفرم گوگل ارث انجین تهیه و مورد پردازش قرار گرفت. نتایج نشان داد که میان دید افقی و عمق اپتیکی ریز گرد (AOD) همبستگی منفی وجود دارد، بدین صورت که با افزایش عمق اپتیکی آئروسل، دید افقی کم می‌شود،همچنین مطالعات سنجنده مودیس در مورد بارش و AOD نشان داد که از سمت ایستگاه جنوبی به سمت ایستگاه شمال غربی روند گرد و غبار با شیب نسبتاً زیادی کاهشی شده است؛ و ایستگاه‌هایی که در شمال غرب کشور قرارگرفته‌اند، میزان گرد و غبار کمتری را نسبت به ایستگاه غربی و جنوب غربی ثبت کرده‌اند. اما این روند برای ایستگاه‌های غربی صادق نبوده است. همچنین قسمت‌هایی که میزان بارش بیشتری را تجربه کرده‌اند؛ کم‌ترین میزان AOD را دارا بوده‌اند. پس می‌توان نتیجه گرفت منشأ ورودی گرد و غبارها ، مناطق جنوبی می‌باشد که با افزایش گرد و غبار در بیابان‌ها و دشت‌های کشور همسایه میزان گرد و غبار نیز در استان‌های غربی و جنوب غربی افزایشی می‌باشد. تقویت پوشش گیاهی می‌تواند به عنوان یکی از راهکار‌های کلیدی برای کنترل و کاهش گرد غبار در مناطق خشک و نیمه خشک قرار گیرد.

References

احدی، پریسا؛ خالدی، شهریار و احمدی، محمود (1400). پایش آماری پدیده‌ی گردوغبار در استان خوزستان با رویکرد ساعتی. نشریه تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، 60(21)، 277-259. http://dx.doi.org/10.52547/jgs.21.60.259
اعتمادفر، حسین و کرمی، رامین (1404). شناسایی منشأ گردوغبار با استفاده از تنسور مکانی-زمانی عمق اپتیکی آئروسل در محدوده شهرستان ایلام. نشریه علمی جغرافیا و محیط طبیعی  انتشار آنلاین.
 https://doi.org/10.22067/geoeh.2023.82988.1383
بارونیان، ایرج؛ برنا، رضا؛ ظهوریان منیژه و مرشدی، جعفر (1400). آشکارسازی تأثیرگذاری تغییرات کاربری زمین‌ها در توزیع فضایی غلظت گردوغبار استان خوزستان با استفاده از محصولات سنجنده MODIS. جغرافیا و پایداری محیط، 11(3)،114-97. https://doi.org/10.22126/ges.2021.6935.2452
پوراحمد، مهدی؛ کرم‌پور، مصطفی و نصیری، بهروز (1402). تغییرات عمق اپتیکی گردوغبار در ارتباط با تغییرات کاربری اراضی در زاگرس مرکزی. نشریه علمی جغرافیا و برنامه‌ریزی، 27(85)، 13-25.
 https://doi.org/10.22034/gp.2022.51303.2994
صلاحی، برومند؛ عالی جهان، مهدی و مرادی، مسعود (1394). واکاوی شرایط همدید- سنجش‌ازدور رخداد توفان گرد و خاک در شمال غرب ایران (مهر 1392). جغرافیا (فصلنامه علمی ـ پژوهشی و بین‌المللی انجمن جغرافیای ایران)، 42(13)، 93-73.
شمسی‌پور، علی‌اکبر و صفرراد، طاهره (1391). تحلیلِ ماهواره‌ای همدیدی پدیده‌ی گردوغبار تیرماه 1388. پژوهش‌های جغرافیای طبیعی، 79، 126-111. https://doi.org/10.22059/jphgr.2012.24737
جهانبخش اصل، سعید؛ رضایی بنفشه، مجید؛ خورشید دوست، علی‌محمّد و فرهمند، هاجر (1403). توزیع زمانی مکانی فصلی گردوغبار در شرق و جنوب شرق ایران بر اساس داده‌های ایستگاهی مسنجش از دوری. جغرافیا و برنامه‌ریزی، 28(87)، 119-130. https://doi.org/10.22034/gp.2024.17732
چمن پیرا، رضا؛ کریمی سنگچینی، ابراهیم و نوروزی، علی‌اکبر (1400). تحلیل زمانی و مکانی وقوع گردوغبار در استان لرستان. مجله علوم و تکنولوژی محیط زیست، 6(23)، 70-57. https://doi.org/10.30495/jest.2021.53171.5086
حسین آبادی، سعیده؛ یعقوب‌زاده، مصطفی و فروزان مهر، مهدیه (1399). شناسایی گردوغبار و تحلیل آن بر روی تصاویر ماهواره‌ای مودیس مطالعه موردی: شهرستان زابل. مجله کاوش‌های جغرافیایی مناطق بیابانی، 1 (8)، 167-186. https://dor.isc.ac/dor/20.1001.1.2345332.1399.8.1.7.2
دانیالی، محمد؛ محمدنژاد، بایرام علی و کریمی، نعمت الله (1397). تحلیل مکانی گردوغبار استان خوزستان به کمک تصاویر ماهواره‌ای. مجله سنجش از دور و سامانه اطلاعات جغرافیایی در منابع طبیعی، 1(9)، 73-58. https://dorl.net/dor/http://dorl.net/dor/20.1001.1.26767082.1397.9.1.4.4
درگاهیان، فاطمه؛ لطفی نسب اصل، سکینه؛ خسروشاهی، محمد و گوهردوست، آزاده (1396). تعیین سهم منابع داخلی و خارجی گردوغبار در خوزستان. طبیعت ایران، 2(5)، 41-36. https://doi.org/10.22092/irn.2018.117218
زینالی، بتول؛ صفریان زنگیر، وحید و جعفرزاده علی آباد، لیلا (1397). بررسی گردوغبار و امکان پیش بینی آن در استان اردبیل با استفاده از مدل ANFIS. نشریه تحلیل فضای مخاطرات محیطی، 2(5)، 142-125.
 http://dx.doi.org/10.29252/jsaeh.5.2.107
علیجانی، بهلول (1376). آب و هوای ایران، تهران: انتشارات پیام نور.
شاهسونی، عباس؛ یاراحمدی، مریم؛ حقیقی فرد، نعمت‌الله؛ نعیم‌آبادی، ابوالفضل؛ محمدیان، محمدحسن؛ صاکی، محمد؛ صولت، محمدحسن؛ سلیمانی، زهرا و ندافی، کاظم (1389). اثرات توفان‌های گردوغباری بر سلامت و محیط زیست. مجله دانشگاه علوم پزشکی خراسان شمالی، 4(2)، 45-56.  http://dx.doi.org/10.29252/jnkums.2.4.45
عبدی‌نژاد، غلام‌عباس (1389). شرحی بر عوامل وقوع آثار زیان‌بار پدیده گردوغبار و چگونگی کنترل آن. ماهنامه خبری، تحلیلی، پژوهشی سبزینه. (5)43. 54-42
کرمانی، مجید؛ طاهریان، الهام و ایزانلو، مریم (1395). تحلیل تصاویر ماهواره‌ای ریزگردها و طوفان‌های گرد و غباری در ایران به منظور بررسی منشاءهای داخلی و خارجی و روش‌های کنترل آن‌ها. مجله ره‌آورد سلامت، 1(2)، 51-39.
http://rsj.iums.ac.ir/article-1-39-fa.html
نامداری، سودابه (1395). تحلیل روند زمانی مکانی طوفان‌های گردوغبار در غرب و جنوب غرب ایران با پردازش تصاویر ماهواره‌ای، رساله دکتری در رشته آب و هواشناسی، دانشگاه تبریز
نامداری؛ سودابه؛ حاجیبگلو، علی و اباذری، غلامرضا (1400). تحلیل تغییرات کانون‌های گردوغبار داخلی ایران در بیست سال اخیر. نشریه علمی جغرافیا برنامه‌ریزی، 25(78)، 345-361. https://doi.org/10.22034/gp.2021.42751.2739
نگهبان، سعید؛ گنجائیان، حمید؛ قیصریان، سیدسعد و ابراهیمی، عطریان (1403). شناسایی کانون‌های گردوغبار و تحلیل عوامل مؤثر در وقوع آن بر مبنای داده‌های سنجش ازدوری (مطالعه موردی: جنوب غرب ایران). نشریه علمی جغرافیا و محیط طبیعی، 13(4)، 376-405. https://doi.org/10.22067/geoeh.2024.89088.1504
Alijani, B. (1997). Climate of Iran, Payam Noor Publishing House, Tehran. [In Persian]
Ahadi, P; Khalidi, Sh; Ahmadi, M.2021. Statistical monitoring of the dust phenomenon in Khuzestan province hourly. Applied Research Journal of Geographical Sciences, (21)60, 259-277. [In Persian] http://dx.doi.org/10.52547/jgs.21.60.259
Abbas, Sh; Yar Ahmadi, M.2010. Effects of dust storms on health and environment, Journal of North Khorasan University of Medical Sciences, 4(2), 46-56 [In Persian] http://dx.doi.org/10.29252/jnkums.2.4.45
Abdinejad, G. (2010). A description of the causes of the harmful effects of the dust phenomenon and how to control it, Sabzineh news, analytical, research monthly, (5)43, 42-54. [In Persian]
Barounian, Iraj; Borna, Reza; Zohorian, Manijeh; Morshedi, Jafar. (1400). Revealing the impact of land use changes on the spatial distribution of dust concentration in Khuzestan province using MODIS sensor products. Geography and Environmental Sustainability, 11(3), 114-97. [In Persian] https://doi.org/10.22126/ges.2021.6935.2452
Bo Xue, y.; zhang, x, Lie, j.; Li, sh.; Lie, L.; wang, z.; tian, w.; tang, x.; chen, z. (2025). East Asian in march 2021 perspective views from ground observation satellite measurement and numerical simulation, Atmospheric Environment, 350, 1-23. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2025.121152
Chaman Pira, R.; Karimi Sengchini, E.; Nowrozi, A. (2021). Temporal and spatial analysis of dust occurrence in Lorestan province, Journal of Environmental Science and Technology, 6(23), 57-70. [In Persian] https://doi.org/10.30495/jest.2021.53171.5086
Daniyali, M; Mohammadnejad, B; Karimi, N. (2018). Spatial analysis of dust in Khuzestan province with the help of satellite images, Journal of remote sensing and geographic information system in natural resources, (9)1,58-73. [In Persian] https://dorl.net/dor/http://dorl.net/dor/20.1001.1.26767082.1397.9.1.4.4
Dargahian, F.; Lotfi Nasab Asl, S.; Khosrowshahi, M.; Gohardoost, A., (2017). Determining the share of domestic and foreign sources of dust in Khuzestan, The nature of Iran, (2)5, 36-41. [In Persian]  https://doi.org/10.22092/irn.2018.117218
Ebrahimi-Khusfi, Zohre ., Taghizadeh-Mehrjardi, Ruhollah., Roustaei, Fatemeh., Ebrahimi-Khusfi, Mohsen., Mosavi, Amir Hosein., Heung, Brandon ., Soleimani-Sardo, Mojtaba ., Scholten, Thomas, (2021). Determining the contribution of environmental factors in controlling dustpollution during cold and warm months of western Iran using different datamining algorithms and game theory. Ecological Indicators, 132, 1-9. https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2021.108287
Etemadfar, Hossein, Karami, Ramin, (2015). Identifying the origin of dust using the spatiotemporal aerosol optical depth tensor in Ilam city. Scientific Journal of Geography and Natural Environment. [In Persian] https://doi.org/10.22067/geoeh.2023.82988.1383
Goudie, A. S. and Middleton, N. J (2006), Desert Dust in the Global System, Springer, 1-287
Hongzi, P.; zhiyuan, H.; feng, T.; huang, Z.; Liu, Q.; feng, G. (2025). Distribution characterisics and air-quality effects of intercontinental transport dust an unexpected dust storm case study in china, 350, 1-19. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2025.121177
Hanqing, Kang., Bin, Zhu., Gerritd, e Leeuw., Ronald, J., van de, r A., Wen,Lu., Xiaojing, Shen., Zhaobing, Guo. (2024). Source contributions to two super dust storms over Northern China in March 2021 and the impact of soil moisture, 10, 188-198. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.175289
Hosseinabadi, Sa.; Yaqubzadeh, M; Forozan Mehr, M. (2020). Identification of dust and its analysis on MODIS satellite images, case study: Zabul city, 1(8), 167-186. [In Persian] https://dor.isc.ac/dor/20.1001.1.2345332.1399.8.1.7.2
Jahanbakhsh Asl, Saeed Rezaei, Banafsheh, Majid, Khorshid Doost, Ali Mohammad, Farhanmad, Hajar. (1403) Seasonal spatial and temporal distribution of dust in the east and southeast of Iran based on station data and remote sensing, Geography and Planning, 28(87), 119-130. [In Persian] https://doi.org/10.22034/gp.2024.17732
Kermani, M; Taherian, E; Izanlou, M. (2016). Analysis of satellite images of fine dust and dust storms in Iran in order to investigate domestic and foreign origins and their control methods, Rahevard Salamat magazine. (2)1, 39-51. [In Persian] http://rsj.iums.ac.ir/article-1-39-fa.html
NASA – National Aeronautics and Space Administration, (2013), MODIS product description. http://modis-atmos.gsfc.nasa.gov/MOD04_L2/ (last accessed 8 August 2013).
Namdari, Sudabeh. (2016). Analysis of the temporal and spatial trends of dust storms in the west and southwest of Iran by processing satellite images, PhD thesis in the field of meteorology, University of Tabriz. [In Persian]
Negahban, Saeed, Ganjaian, Hamid, Qaysarian, Seyed Saad, Ebrahimi, Atrian, (2014). Identification of dust centers and analysis of factors affecting their occurrence based on remote sensing data (case study: southwest Iran), Scientific Journal of Geography and Natural Environment, 13(4) 376-405. [In Persian] https://doi.org/10.22067/geoeh.2024.89088.1504
Pourahmad, Mehdi, Karampour, Mostafa; Nasiri, Behrouz (2013). Changes in dust optical depth in relation to land use changes in the Central Zagros. Scientific Journal of Geography and Planning, 27(85), 13-25. [In Persian] https://doi.org/10.22034/gp.2022.51303.2994
Rafah R. Ismail, Saadiyah H. Halos, Bushra Q. Al-Abudi, (2025). Detection of the most frequent sources of dust storms in Iraq during 2020–2023 using space tools, Kuwait Journal of Science, 1(52), 1-9. https://doi.org/10.1016/j.kjs.2024.100328
Shamsipour, A.; Safarrad, T. (2012). Colloquial satellite analysis of dust phenomenon in July 2009. Natural geography research, 79, 111-126. [In Persian]
Shao Y, Wyrwoll K-H., Chappell A, Huang, J., Lin, Z., McTainsh, GH., Mikam,i M., Tanaka, TY., Wang, X., Yoon., S, (2011). Dust cycle: An emerging core themein Earth system science. Aeolian Research, 2(4), 181-204. https://doi.org/10.1016/j.aeolia.2011.02.001
Soudabeh Namdari, Soudabeh. Hajibegloo, Ali, Abazari, Gholamreza, (1400). Analysis of changes in dust centers in Iran in the last twenty years, Scientific Journal of Geography. Planning, 25(78). 345-361. [In Persian]
Salahi, B.; Aali Jahan, Mi; Moradi, M. (2015). Observation of simultaneous conditions - remote sensing of the occurrence of dust storm in the northwest of Iran (October 2012), eography (scientific-research and international quarterly of the Iranian Geography Association (13) 22.
Zhang, d; huang, y; dai, j; zhou, b; yin, z; wang, h. (2025). How the unparalleled dust storm over the Arabian peninsula in may 2022 exacerbated the record-breaking heatwave in chine in the ensuing summer, Atmospheric Research, 320, 1-9. https://doi.org/10.1016/j.atmosres.2025.108054
Zinali, B.; Safrian Zangir, V; Jafarzadeh Aliabad, L. (2018). Investigation of dust and its prediction location in Ardabil province using ANFIS model, Journal of environmental risk analysis, (5)2, 125-142. [In Persian] http://dx.doi.org/10.29252/jsaeh.5.2.107

Files

Share

How to cite

Statistics