بخشی از مقاله
چکیده
گرد و غبار یکی از فرآیندهای جوی است که عمدتاً در مناطق خشک و نیمهخشک جهان رخ میدهد و به همین دلیل یکی از معضلات اصلی کشور ایران نیز به شمار میرود. استان البرز یکی از مناطقی است که در سالهای اخیر به شدت تحت تاثیر رویداد گرد و غبار و مشکلات مرتبط با آن قرار گرفته است. به منظور کاهش اثرات مربوط به این پدیده، به مجموعه اقداماتی برای شناسایی کانونهای گرد و غبار نیاز است که طی آن یک منطقهکاملاً مورد پایش قرار گیرد تا منبع اصلی گردوغبارهای آزاد شده در منطقه مشخص گردد. در این پژوهش به منظور شناسایی کانونهای گرد و غبار در استان البرز، مسیر جریان هوا با استفاده از مدل عددی HYSPLIT شبیهسازی شد.
برای این منظور، از اطلاعات دیدهبانی رویدادهای گرد و غباروغلظت ذرات معلق ایستگاههای پایش آلودگی هوا از فروردین 1392 تا شهریور 1394 استفاده گردید. سپس مسیر عبور گردو غبار با استفاده از مجموعه داده gdas0.5degree مدل HYSPLIT در ارتفاع 50 متری تعیین و رویدادهای محلی بر اساس نمودارهای غلظت ذرات معلق و مسیر عبور جریان هوا تعیین گردید. همچنین برای رویدادهایی که در تماس با سطح زمین بودند، مدل 0/5 MATRIX درجه HYSPLIT اجرا گردید و مناطقی که رویداد در آنها دقیقا بر روی سطح زمین قرار داشت، به صورت چندضلعیهایی جدا و به تصاویر رستری تبدیل شد. در نهایت با مشخص کردن مناطق فرسایشناپذیر به صورت ماسک بر روی این تصاویر، کانونهای تولید گرد و غبار شناسایی گردید.
کلید واژهها: کانون گرد و غبار، گرد و غبار، مدل HYSPLIT ، GDAS، MATRIX
.1 مقدمه
پدیدهی گرد و غبار یکی از فرآیندهای جوی است که درنتیجهی بادهای آشفته ایجاد میشود و آثار و پیامدهای زیست محیطی نامطلوبی بر جای میگذارد واخیراً از مهمترین چالشهای زیستمحیطی به حساب میآید. این پدیده ناشی از فرآیندهای فرسایش بادی و بیابانزایی بوده و به طور عمده در مناطق خشک و نیمهخشک جهان رخ میدهد . - Waggoner et al., 2010 - از آن جایی که کشور ایران نیز در کمربند خشک و نیمهخشک جهان قرار گرفته است، گرد و غبار از معضلات اصلی آن به شمار میآید . - Shahraiyni et al., 2014 - این مهم اثرات مضری بر سلامت، اقتصاد، جامعه و سیستم آب و هوایی دارد . - Waggoner et al., 2010 -
از جمله آثار گردوغبار میتوان به انعکاس نور خورشید به سمت فضا، ایجاد مشکلات به خاطر کاهش دید افقی و بروز تصادفات جادهای و اختلال درحمل و نقل هوایی، تاثیر بر سلامتی انسان از نظر قلبی، عروقی، تنفسی، گوارشی و ... اشاره کرد. از اینرو شناسایی منشأ گرد و غبار میتواند کمک کند تا با استفاده از اقدامات کنترل کننده، میزان نرخ انتشار پایین آورده شود - کریمی و همکاران، . - 1393 شناسایی کانونهای گرد و غبار مجموعه اقداماتی است که در طی آن یک منطقهکاملاً مورد پایش قرار میگیرد تا منبع اصلی گرد و غبارهای آزاد شده در منطقه مشخص گردد. این گونه اقدامات ما را قادر خواهد ساخت تا بر مناطق بحرانی متمرکز شویم و استراتژیهای موثر در کنترل و مقابله با این پدیده را پیدا کنیم همچنین به نظارت و پیشبینی طوفان گرد و غبار کمک خواهد کرد که در نتیجه، تاثیرات منفی این پدیده را کاهش خواهد داد - . - El-ossta, et al., 2013
طی سالهای گذشته شناسایی مناطق منبع گرد و غبار در تحقیقات بیشماری مورد توجه محققان قرار گرفته است. در این پژوهشها از روشهای متداولی از جمله سنجش از دور، مدلسازی عددی هواشناسی و مشاهدات زمینی گرد و غبار، برای شناسایی مناطق گرد و غبار استفاده شده است. مدل سازی عددی یکی از روشهایی است که به طور گسترده در این قبیل از مطالعات مورد استفاده قرار میگیرد. مدل HYSPLIT یکی از مدلهای پراکندگی جوی و یک سیستم کامل برای محاسبه مسیر هوا است که توسعه آن نتیجهی تلاش مشترک اولیه بین سازمان ملی اقیانوسی و جوی ایالات متحده آمریکا - NOAA1 - و اداره هواشناسی استرالیا است.
این مدل یکی از پرکاربردترین مدلهای هواشناسی در تعیین مسیر حرکت گرد و غبار است و میتواند در نسخهی تحت وب و یا در سیستم کامپیوتری قابلیت اجرا داشته باشد - . - Air Resources .Laboratory, 2016 وانگ و همکاران - 2011 - ، با استفاده از مدل HYSPLIT طوفانهای شن و گرد و غبار سال 2008 را بررسی کردند و چهار منطقه آفریقای شمالی، خاورمیانه، مغلوستان، و شمال غرب چین را با فراوانی بالای رخداد گرد و غبار بیان کردند. عزیزی و همکاران - 1391 - ، برای شناسایی منشأ گرد و غبار در نیمه غربی ایران و ردیابی مسیر حرکت آنها از مدل پسگرد HYSPLIT استفاده کردند. نتایج دو مسیر اصلی شمال غربی-جنوب شرقی و غربی-شرقی را برای انتقال گرد و غبار در نیمه غربی ایران نشان داد.
خیراندیش - 1394 - ، از مدل HYSPLIT و مجموعه داده GDAS2 به منظور مقایسه روشهای تعیین مسیر به کاربرده شده بر روی تصویر DUST RGB و انتخاب مناسبترین روش، استفاده کرد. همچنین در این تحقیق برای تعیین دقیقتر مسیرهای گرد و غبار در جنوب غرب ایران و تکمیل تحلیلهای مسیر حاصل از تصاویر مودیس، از مدل HYSPLIT در تمامی رویدادهای سال 2012 استفاده گردید.در سالهای اخیر وقوع طوفانهای گرد و غبار در استان البرز به شدت افزایش یافته است و از آنجایی که این پدیده خطرات و آسیبهای محیط زیستی بسیاری را ایجاد میکند، در این پژوهش به شناسایی کانونهای تولید گرد و غبار در این استان پرداخته میشود.
.2 مواد و روشها
استان البرز بین عرض جغرافیایی 35 درجه و 40 دقیقه تا 36 درجه و 22 دقیقه شمالی و طول جغرافیایی 50 درجه و 14 دقیقه تا 51 درجه و 30 دقیقه شرقی واقع شده است. این استان در نیمه شمال ایران قرار گرفته است و از شمال به استان مازندران، از جنوب به استان مرکزی، از شرق به استان تهران و از غرب و شمال غرب به استان قزوین محدود می شود - شکل . - 1در این پژوهش به منظور شناسایی کانونهای گرد و غبار، مراحل زیر انجام شد:
ابتدا دادههای مربوط به دیدهبانی رخدادهای گرد و غبار در سه سال اخیر - فروردین ماه 1392 تا شهریور ماه - 1394 که در مجموع 261 رویداد بود از سازمان هواشناسی دریافت شد. سپس دادههای غلظت ساعتی مربوط به ذرات معلق ایستگاههای سنجش و پایش کیفیت هوای سازمان حفاظت محیط زیست در همان سه سال دریافت و نمودار خطی ذرات معلق تمامی رویدادها برای تعیین رخدادهای محلی ترسیم گردید.برای تعیین مسیر محلی گرد و غبار از روش پسگرد1 مجموعه دادههای نرمال 0/5 درجه GDAS مدل HYSPLIT تحت وب، در تراز 50 متری، مختصات شهر کرج و در 24 ساعت قبل از وقوع رویداد گرد و غبار استفاده شد . - http://ready.arl.noaa.gov/hypub-bin/trajasrc.pl - از اطﻻعات هواشناسی GDAS جهت مسیریابی استفاده
