بخشی از مقاله
چکیده
شوری سطح دریاٌیک پارامتر ژئوفیزیکی مهم در مطالعه تغییرات جوی زمین و عاملی بنیادی برای درک دینامیک دریا، تغییرات جوی، تبادل انرژی با اتمسفر وچرخه جهانی آب است. در این پژوهش، نظارت ویافتن روند مربوط به شوری سطح دریا با استفاده از داده های سنجنده آکواریسٍ در خلیج مکزیک بررسی شد . برای اینکار، داده های شوری از سال 2012 تا 2014 با قدرت تفکیک مکانی نیم درجه ودر سطح سه - L3-V4 - با دوره زمانی ماهانه از سایت ناسا فراهم گردید. از طرفی دیگر، عوامل متعددی همچون دمای سطح آبَ، تبخیر، رسوب، بارندگی وکلروفیل روی پارامتر شوری تاثیر دارند. با تهیه ی داده های مربوطه در بازه زمانی یکسان با دقت های مکانی بالا از سنجنده هایی همچون مودیس - MODISُ - ارتباط این پارامترها با یکدیگر را تحلیل و در ادامه با تعیین شیب این کمیتها همبستگی آنها را بررسی می کنیم. ضریب همبستگی-0.3221 و -0.3231 نشان از تاثیر بالای دو متغیر SST و EVP روی SSS دارد.
واژههای کلیدی: شوری سطح دریا، آکواریس، سنجش از دور شوری، دمای سطح آب، ضریب همبستگی
-1 مقدمه
شوری سطح دریا - - SSS،که به صورت غلظت نمک محلول در آب تعریف می شود - با واحدPSU5 - ، یک پارامتر ژئوفیزیکی مهم در مطالعه تغییرات جوی زمین ا ست. بنا به دلایل مختلفی برر سی شوری سطح دریا دارای اهمیت ا ست. شوری عامل مهمی در برر سی چرخه جهانی آب ا ست و با اندازه گیری تغییرات شوری حاصل از ذوب یخ، رسوب - باران وبرف - ورواناب رودخانه ها، می توان اطلاعاتی را راجع به چگونگی نحوه انتقال آب اطراف سیاره، بین زمین ، اقیانوس واتمسفر جمع آوری کرد. شوری برای فهم گردش ترموهالین در مقیاس بزرگ، منتج شده ازنیروی ارشمیدس، که جرم های انبوهی از آب را حمل می کند و اطراف کره را گرم می سازد نیز مورد نیاز ا ست.
از دو متغیری که نیروی ار شمیدس را م شخص می کنند - شوری ودما - ، دما در حال حاضردر حال بررسی است. شوری متغیر نامعلوم مورد نیاز برای درک این گردش است. از طرف دیگر، شوری نقش مهمی را در تبادل انرژی بین اقیانوس واتمسفر ایفا می کند.[1]این عوامل انگیزه اصلی سازمان ناسا برای شروع ماموریت آکواریس در سال 2011 بود که هدف آن فراهم کردن جهانی شوری وتهیه نق شه های هفتگی شوری کل سطح اقیانوس بر ا ساس یک دوره زمانی ماهانه با میانگین دقت 0.2 psu و با رزولوشن مکانی 150کیلومتر است.
1-1 پیشینه تحقیق
شوری سطح دریا در ابتدا ب صورت محلی و با ا ستفاده از ک شتی ودرادامه تو سط رادیومتر های مایکرویو همچون SLFMRّهای هوابرد برای تهیه نقشه شوری از مصب رودها وآب های ساحلی به کار گرفته شدند.[2]نحوه کارکرد آنها بر اساس اثر شوری روی رسانایی وبنابراین روی انتشار مایکرویو آب شور است. SLFMR دمای فیزیکی وروشنایی مایکرویو سطح آب را اندازه می گیرد که از آن ضریب گذردهی خلاء - - emissivity تعیین می شود.emissivity تابعی از رسانایی آب شور است که مرتبط با دما وشوری سطح است. از طریق ارتباط بین شوری، دما و دمای روشنایی و پردازش داده SLFMR می توان نقشه های SSS را تولید نمود.[3]
از نمونه کارهایی که تو سط این و سیله انجام گرفته می توان به پروژه تالاب صخره های مرجانی بزرگ7 - یک سد آب سنگی - در ا سترالیا ا شاره نمود. در این پروژه، SLFMR با م شاهدات محلی ترکیب شدند تا به ترتیب از پراکندگی شوری سطح وزیرسطح نقشه تهیه کنند.[4]وسیله پیشرفته تری که برای تهیه نقشه های SST و SSS استفاده می شود STARRS َ است که توسط آزمایشگاه تحقیقاتی نوال - - NRL9 به کار گرفته شد. STARRS یک ورژن ارتقا یافته ی SLFMR است. هر دو دستگاه یک رادیومتر باند L را برای اندازه گیری دمای روشنایی اولیه ویک رادیومتر مادون قرمز را برای SST استفاده می کنند.
علاوه بر آن، STARRS یک فرکانس چندگانه دارد، شامل رادیومتر باند C برای اندازه گیری زبریًٌ سطح دریا که روی دمای روشنایی در باند L اثر می گذارد و یک رادیومتر مادون قرمز، یک گیرنده جی پی اس - - GPS و یک ژیروسکوپ فیبر نوری است.در سال 2003 و2004 ، یک پروژه بین المللی، توسط کنسرسیوم تغییرات جوی در آمریکای جنوبی برای مطالعه رفتار فصلی رودخانه ریو دلاپلاتاٌٌ با بهره گیری از اندازه گیری های وسیع فیزیکی، شیمیایی وزی ست محیطی در زم ستان وتاب ستان انجام شد. STAARS ابزاری بود که برای تهیه نق شه SSS وSST ا ستفاده شد [2] وبا ا ستفاده از م شاهدات حا صل از آن و داده های محلی حا صل ازک شتی نتایج مختلف مورد آنالیز قرار گرفت.
از معایب سنجنده های مایکرویو هوابرد این ست که بدلیل رنج کارکرد شان - ا ستفاده از هواپیما - ، تنها می توانند از مصب رودها وآب های ساحلی ونه مناطق اقیانوسی بزرگ نقشه شوری تهیه کنند. در واقع داده های شوری که در دسترس هستند تنها الگوهای شوری در مقیاس آبریز رودخانه را فراهم می کنند چرا که تغییرپذیریشان در رزولوشن مکانی وزمانی بالاتر اندازه گیری نشده است.[5]روش دیگر ا ستفاده از مدل سازی غیرم ستقیم تو سط سنجنده هایی همچون مودیس ا ست که شوری از داده های بازتاب - - - reflectance - 1B وترکیب باندهای مربوطه بدست می آید.از کارهای صورت گرفته در زمینه برر سی شوری می توان به کار آقایان نیک، ژانگ کینگ لی وامر سون در سال 2007 اشاره نمود که با استفاده از تصاویر ماهواره های مودیس-آکوا - - Aqua به مدلسازی شوری سطح آب در هنگ کنگ پرداختند.
این اولین مطالعه مدل سازی SSS در جنوب شرقی آ سیا با ا ستفاده از م شاهدات تصاویر ماهواره ای است. روش مورد استفاده رگرسیون و PCAٌٍ بود. برای اعتبارسنجی مدل از داده های محلی - in situ - استفاده گردید.از دیگر نمونه کارهای انجام گرفته در این را ستا می توان به برر سی شوری در آب های ساحلی جوهور - Johor - مالزی اشاره نمود. داده اولیه ای که در این منطقه مورد استفاده قرار گرفت از ایستگاه دریافت زمینی - MGRSٌَ - که از تاریخ 26 مارس 2008 تاکنون در حال دریافت داده از سنجنده مودیس روی ماهواره ترا - - terra است تهیه شد. همچنین داده های شوری محلی منطقه توسط سه دستگاه هیدرولب جمع آوری شد. - سه دستگاه در سه منطقه: نزدیک ساحل، ساحلی ودور از ساحل - . روش به کار رفته در آن پردازش تصاویر و مدل رگرسیون - خطی وچندجمله ای - بود.[6]
با ماهواره های سنجش از دور، امکان دستیابی به داده های با رزولوشن مکانی بالاتر وجود دارد وهمچنین می توان مشاهدات را در عرض های جغرافیایی بالا انجام داد چرا که جمع آوری داده های زمینی در فصل زمستان مشکل خواهد بود.[7] چون شوری سطح باید بارادیومترهای مایکرویو غیرفعال با طول موج های بلند - 20 تا 30 سانتی متر - اندازه گیری شود، اندازه گیری SSS با صحت بالا برای رزولوشن 50 کیلومتر از ارتفاع های ماهواره نیاز به یک آنتن بسیار بزرگ دارد که بسیاری از ماهواره ها نمی توانند به همراه داشته باشند. مشکل اندازه آنتن با تکنولوژی جدید تداخل سنجی حل شده است.[8]
برای مثال،ماهواره اروپایی SMOSٌُ در سال 2009 به فضا پرتاب شد تا شوری را با صحت 0.5psu ویک رزولوشن درحدود 50 کیلومتر بدست آوردو برای اینکار از یک آنتن تداخل سنج دوبعدی استفاده کرد. چون دستگاه جدید روی رنج زوایای تابش عمل می کند با تصویربرداری مایکرویو غیرفعال قبلی متفاوت است. از اواسط جولای 2010 تابحال، SMOS در حال ارسال تصاویر دمای روشنایی - - Brightness Temperature است که می تواند در تولید نقشه های جهانی شوری در بازه زمانی سی روزه استفاده شود. با استفاده از ترکیب داده ها ودرونیابی آماری بهینه می توان نقشه هایی با دقت حدود 0.2psu تولید کرد.
1-2 آکواریس
آکواریس یک ماموریت ماهواره ای جدید برای اندازه گیری SSS است که درسال 2010 آغاز شد. آکواریس یک سنجنده شوری برای بررسی سنجش از دور شوری از فضا جهت فراهم نمودن داده - شوری - لازم برای درک دینامیک وشرایط آب وهوایی اقیانوس می باشد. ماموریت Aquarius/SAC-D با همکاری آژانس فضایی ایالات متحده آمریکا، سازمان فضایی ناسا وآژانس فضایی آرژانتین - - CONAE15 است که سفینه فضایی - SAC-D - وچندین وسیله مرتبط را توسعه داده اند. آکواریس برای تهیه نقشه از شوری در اقیانوس با صحت بالای موردنیاز برای علوم اقیانوسی اختصاص یافت. وسیله اولیه یک رادیومتر باند L است اما بسته وسیله شامل یک کانال
