بخشی از مقاله
چکیده
آب شیرین از مولفه های اصلی محیط زیست است و آب حاصل از ذوب برف از مهمترین منابع آب شیرین است و در بسیاری از نقاط جهان، تنها منبع آب شیرین است، از این رو شناسایی این منابع و برآورد آب معادل ذوب برف نقش موثری در مدیریت و برنامهریزی محیط زیست سالم ایفا میکند. مدلهای زیادی برای برآورد آب معادل ذوب برف وجود دارد، مدل ها به دو دسته تجمعی و گسترده مکانی تقسیم می شوند که گروه اول مقدار آب معادل ذوب برف کل سطح حوضه را فقط در خروجی محاسبه می کند و گروه دوم آب معادل ذوب برف را به صورت توزیعی در سطح حوضه برآورد میکند.
مدل SRM یکی از پرکاربردترین مدلهای برآورد آب معادل ذوب برف است. قسمت اعظم پوشش برف در نقاط کوهستانی و صعب العبور واقع است و مطالعه و پایش نقطه به نقطه برف با روش های سنتی و استفاده از ایستگاه های برف سنجی تقریبا غیرممکن است. از این رو از داده های سنجش از دور با هدف کسب اطلاعات دقیق از پوشش برف استفاده می شود و با ترکیب سنجش از دور با مدل های ذوب برف میتوان آب معادل ذوب برف را تعیین کرد. در این مطالعه، مدل های مختلف برآورد آب معادل ذوب برف و کاربرد داده های سنجش از دور در برف سنجی بررسی می شود. علاوه بر این، مدل SRM و ماهواره مودیس به ترتیب به عنوان مدل مناسب برای برآورد آب معادل ذوب برف و ماهواره مناسب برای برفسنجی توصیه میگردند.
-1 مقدمه
آب شیرین از مولفههای اصلی محیط زیست است و آب حاصل از ذوب برف از مهمترین منابع آب شیرین است و در بسیاری از نقاط جهان، تنها منبع آب شیرین است، از این رو شناسایی این منابع و برآورد آب معادل ذوب برف نقش موثری در مدیریت و برنامهریزی محیط زیست سالم ایفا میکند. اگر چه بخش کوچکی ازسطح کره زمین را مناطق کوهستانی در بر میگیرد، لیکن همین مقدار اندک در چشم انداز هیدرولوژیکی حوضههای آبریز تأثیر شگرفی داشته و در بسیاری از مناطق، پوشش برف واقع در کوهستانها منبع اصلی تأمین آبهای سطحی و زیرزمینی محسوب میگردد.
بهطور متوسط 60 درصد نیمکره شمالی در اواسط زمستان پوشیده از برف است، بیش از 30 درصد سطح زمین بارش فصلی برف دارد و حدود 10 درصد از سطح زمین به طور دائم از برف و یخ پوشیده شده است. ریزش برف در مناطق کوهستانی سبب تشکیل تودههای برف و ذوب آن موجب ایجاد جریانهای سطحی و زیرسطحی شده و بدین ترتیب سفرههای آب زیرزمینی، مخازن سدها و دریاچهها تغذیه میگردد. پوشش برف تنها بخش کوچکی - حدود 5 درصد - از بارش سالیانه را شامل میشود، اما بدلیل وسعت مناطق در برگیرنده و اختلاف زمانی بارش، ذوب و تبخیر آن، چرخه آب را تحت تاثیر قرار میدهد - ونگ، . - 2003 طبق برآوردهای موجود حدود یک سوم آب مورد نیاز برای کشاورزی در جهان از ذوب برفهای باریده شده در زمستان ناشی میشود.
علاوه بر کشاورزی، برف در تأمین آب مورد نیاز برای شرب نیز نقش بسیار مهمی را ایفا مینماید. بدیهی است رشد جمعیت در بسیاری از شهرها نیز تابعی از میزان دسترسی به منابع آب است. تحقیقات نشان میدهد آب شرب مورد نیاز بیش از یک میلیارد نفر از ساکنان دنیا از رواناب ناشی از ذوب برفها تأمین میشود - شمس، . - 1390 همچنین مدیریت صحیح کشاورزی، مدیریت منابع آب، پیشبینی و کنترل حوادث ناشی از ذوب برف، نقش برف در مسائل هیدرولوژیکی و اهمیت برآورد صحیح برف را جهت برنامهریزیهای محلی، منطقهای و ملی آشکار میسازد .
رواناب ناشی از ذوب برف در مناطق کوهستانی، یک پارامتر ورودی در مدلهای رواناب و پیشبینی سیلاب محسوب شده و یک فاکتور مهم اقتصادی به شمار میرود، میزان آب ذخیره شده در توده برف، منبعی برای تولید نیرو بوده و مدیران سدهای مخزنی و نیروگاههای تولید برق، همواره به اطلاعاتی از قبیل حجم آب ناشی از ذوب برف نیاز دارند - داداشی خوانقاه، . - 1387 از دیگر مزایای مطالعات برفسنجی، کنترل سیلاب و پیشبینی خطر خشکسالی است. بنابراین داشتن اطلاعاتی درباره سطوح پوشیده از برف، عملکردی بهتر در مدیریت منابع آب، پیشبینی و مدیریت بحران و طراحی سازههای مربوطه را در بر خواهد داشت .
بارش برف نسبت به باران، به پدیده نفوذ در حوضهها کمک بیشتری نموده و باعث تقویت و تغذیه آبهای زیرزمینیمخصوصاً چشمهها شده که این امر میتواند موجب رونق اقتصادی گردد - تکلی، - 2005 و ریزش برف در حوضهها کمتر به ایجاد سیلابهای ویرانگر منجر میشود و بارش برف با توجه به تداوم ماندگاری آن در سطح حوضهها میتواند میزان ذخیره جریان پایه رودخانهها را در طول سال تضمین نماید - نادری، . - 1389 جهت برآورد سطح پوشش برف روشهای تجربی و سنتی متفاوتی وجود دارد، اندازهگیریهای زمینی برف به وسیله ایستگاههای هواشناسی، به دلیل تعداد محدود ایستگاهها و ماهیت نقطهای بودن اندازهگیری آنها ، برای مطالعه پدیده پیوستهای همچون برف مناسب نیستند.
از طرف دیگر اکثر ایستگاههای هواشناسی در مناطق قابل دسترس مانند کوهپایهها قرار دارند، در حالی که قسمت اعظم پوشش برف در ارتفاعات و نقاط صعبالعبور هستند و ایستگاههای هواشناسی بهندرت آنها را پوشش میدهند - تقویکیش،. - 1384 اندازهگیریها و نمونهبرداریهای میدانی برف نیز بدلیل زمانبر بودن و هزینه بالا مقرون به صرفه نبوده و به صورت محدود قابل اجرا هستند. ماهوارهها ابزاری قوی جهت بررسی مناطق غیرقابل دسترس هستند.
پوشش سطح وسیعی از زمین توسط هر تصویر ماهوارهای و قابلیت تصویربرداری مجدد از یک منطقه توسط سنجندهها - قدرت تفکیک زمانی - ، دادههای ماهوارهای را جهت بررسی پدیدههای متغییر مانند برف مناسب میسازد . سنجش از دور در مقایسه با روشهای فوق، در مجموع دارای هزینه کمتر بوده، چرا که استفاده از این فنآوری به نیروی انسانی کم، البته متخصص و عملیات زمینی بسیار محدود نیاز دارد و سطوح برفی دارای تغییرات زیادی نسبت به زمان بوده و در نتیجه پایش آنها نیازمند استفاده از تصاویری با قدرت تفکیک زمانی و مکانی مناسب است. بدین معنی که در برخی از فصول، کسب اطلاعات روزانه از پهنه برف مورد نیاز است.در سالهای اخیر با توجه به اهمیت مساله آب، فعالیتهایی جهت تخمین دقیقتر میزان ذخایر برف آغازگردیده و استفاده از فنآوریهای جدید از جمله سنجش از دور ماهوارهای، مورد توجه سیاستگزاران و مدیران اجرایی قرار گرفته است.
بهعنوان مثال وزارت نیرو در اسفند 1384 به تعیین سطح پوشش برف با استفاده از تصاویر نوآ در حوضههای آبریز مختلف پرداخته است - داداشی خوانقاه، . - 1387 رسولی و ادهمی - 1386 - ، در محدوده حوضه آبریز آجیچای به منظور طراحی نقشه برف، تصاویر ماهوارهای سنجنده مودیس و دادههای نقطهای ثبت شده توسط ایستگاههای برفسنجی برای سال آبی 1383-1384 را مورد مطالعه قرار دادند و نتایج نهایی نشان دهنده قابلیت پردازش تصاویر مودیس در روند مطالعه پوشش برفی میباشدنجفی ایگدیر و همکاران - 1386 - ، برای محاسبه رواناب برف در حوضه شهر چائی ارومیه از مدل SRM استفاده کردند. سطح پوشش برف منطقه را به عنوان مهمترین متغییر هیدرولوژیکی لازم از تصاویر ماهواره AVHRR سنجنده نوآ بدست آوردند، برای ارزیابی دقت مدل مقادیر مشاهداتی و محاسباتی رواناب مقایسه شدند، که نتایج شبیهسازی موفق و قابل قبولی را نشان داد که ضریب تعیین در آن0/81و تفاضل حجمی برابر 2/75 میباشد.
این مقادیر دقت بالای مدل را در برآورد رواناب ذوب برف برای حوضه مذکور نشان میدهد که نشانگر قابلیت کاربرد مدل برای حوضههای دیگر این منطقه میباشد چاوشیان و همکاران - 2007 - ، به بررسی این موضوع پرداختند که آیا کمبود اطلاعات برفسنجی برای تعیین آب معادل ذوب برف را میتوان با دیگر اطلاعات هواشناسی جبران کرد. در این راستا دو مدل را برای حوضه کرج مورد مطالعه قرار دادند. مدل اول، یک مدل گسترده مکانی مبتنی بر دادههای دما و دبی خروجی رودخانه است و مدل دوم، مدلی گسترده مکانی مبتنی بر دادههای بارش و دما است. ضریب همبستگی برای مدل اول %89 و برای مدل دوم %96 است ، نتایج حاصله نشان دهنده دقت هر دو مدل و قابلیت آنها برای پیشبینی رواناب ذوب برف است.
