بخشی از مقاله
چکیده
در پژوهش ها و پروژههاي مختلف، استفاده از دادههاي بارش ماهوارهاي به عنوان اطلاعاتی مکمل در کنار دادههاي استگاهیها ي سینوپتیک، امريکاملاً معمول و ضروري میباشد. اما موضوع مورد چالش، دقت این دادههاي ماهواراي است. در این پژوهش که در اقلیم کوهستانی استان لرستان در 3 ماه پربارش ابتدایی سال 2006صورت پذ یرفت، دقت محصول بارش ماهانه 3B43 ماهواره TRMM با داده هاي ثبت شده توسط ایستگاه هاي سینوپتیک در 9 ایستگاه مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان میدهد که اولاً پراکندگی داده هاي بدست آمده توسط ماهواره و ایستگاه ها به طور متوسط داراي همبستگی %82 هستند و ثانبهیا جز دو ایستگاه، در مجموع میتوان گفت ماهواره TRMM با اختلاف مقادیر مختلف در ماه هاي مورد بررسی، داده هایی با مقادیر بیشتر از ایستگاه ها ثبت کرده است.
همچنین مشخص گردید با کاهش میزان شدت بارش در ماه مارس و همچنین افزایش شدت بارش در ماه فوریه، دقت ثبت داده ها توسط ماهواره نسبت به ماه ژانویه افزایش پیدا کرد. میزان اختلاف بارش تجمعی ماهانه در ماه پربارش فوریه و ماه کم بارش مارس به ترتیب 18 و 14 میلیمتر بدست آمد که در مقایسه با مقدار 55 میلیمتر در ماه ژانوی ه رقم ناچیزي میباشد. از این رو به طور کلی میتوان گفت از داده هاي ماهواره TRMM هم در شرایط کم بارش و هم در شرا یط پربارش با قابلیت اعتماد بالایی میتوان استفاده نمود. همچنین پیشنهاد میگردد این پژوهش در مناطق کوهستانی مختلف در بازه هاي زمانی طولانی تر مورد بررسی قرار گیرد.
-1 مقدمه
استفاده از ایستگاه هاي باران سنجی قدیمی ترین روش برآورد میزان شدت بارش میباشد، اما در کمتر از دو دهه اخیر استفاده از رادارهاي زمینی و ماهواره هاي فضایی نیز به عنوان ابزارهاي پایش میزان بارندگی در نزدیکی سطح زمین مورد توجه قرار گرفته اند. یکی از عیوب استفاده از ایستگاه هاي باران سنجی می توان به تعداد محدود آنها در هر منطقه و در نتیجه گسسته بودن شبکه برداشت اطلاعات اشاره کرد که نتیجه آن پایین آمدن دقت در فواصل بین ایستگاه ها می باشد. از دیگر معایب آن نیز می توان به هزینه بالاي راه اندازي و نگهداري این ایستگاه ها اشاره کرد اما در کنار این معایب، دقت بالاي اطلاعات برداشت شده توسط این ایستگاه ها باعث شده تا به عنوان روشی کارآمد هنوز مورد استفاده قرار گیرند.
از طرفی با وجود آنکه شبکه ایستگاههاي هواشناسی در مناطق مختلف گسترده شده اند اما هنوز مناطق وسیعی باقی ماندهاند که اطلاعاتی از بارش و شدت آن از دست میرود. اندازه گیريهاي بارندگی به روشهاي معمول با توجه به محدودیتهاي مکانی نمی تواند نتایج قابل اعتمادي براي ما تهیه کند [1] برآوردهاي رادارهاي هواشناسی و سنجندهها ي ماهواره اي ممکن است بتوانند این خلا را پر نمایند و اطلاعات کاملتري از رخداد و شدتب ارش در اختی ار پژوهشگران قرار دهند .[3] [2]
بر خلاف ایستگاه هاي باران سنجی، استفاده از راداري هاي زمینی و سنجنده هاي ماهواره اي میتوانند تخمینی پیوسته اما با دقتی کمتر نسبت به ایستگاه هاي سینوپتیک ارائه دهند. در کنار این پیوستگی شبکه برداشت می توان به سرعت بالاي تولید نقشه هاي بارش به صورت آنی، گستردگی سطح مورد پایش تا چندین هزار کیلومتر و هزینه هاي عملیاتی کمتر در دراز مدت اشاره نمود. در مورد رادارهاي زمینی میتوان به برد کوتاه - در حد چند ده کیلومتر - و دقت پایین آن به دلیل وضعیت توپوگرافی سطح زمین نسبت به سنجنده هاي ماهواره اي اشاره نمود.
همچنین این ابزار سنجش نیز سامانههاي خرد و میان مقیاس را تحت پوشش قرار داده و برآورد بارش آن تحت تاثیر خطاي کالیبراسیون، خطاي فاصله از رادار و پارازی ت است .[4] از طرف دیگر سنجندههاي ماهوارهاي در مورد سامانههاي بزرگ مقیاس به خوبی عمل میکنند و اندازهگیريهاي آنها حساسیت کمتري به خطاهاي منظم نسبت به باران سنج و رادار هواشناسی دارد .[5] اما به طور قطعی می توان گفت ترکیب نتایج بدست آمده از ماهواره و اندازه گیري ها زمینی می تواند دقت نتایج را بطور چشمگیري بالا ببرد . [8] [7] [6]
با این مقدمه، پرواضح است که نیاز به استفاده از داده هاي ماهوارهاي باران سنجی در کنار داده هاي بدست آمده از ایستگاه سینوپتیک در پروژه هاي پایش اتمسفر، مدیریت بحران، پیش بینی سیل، برنامه ریزي منابع آب و غیره بسیار ضروري به نظر می رسد. اما دغدغه مهم، دقت این نوع داده ها می باشد. اگر استفاده از داده هاي ماهواره اي را به عنوان یک ابزار مکمل در کنار دادههاي زمینی به عنوان یک نگرش جدید در علوم محیطی محسوب کنیم، باید با اطلاع کافی از دقت این داده ها از آنها استفاده شود. خطاي سنجنده هاي مستقر روي ماهوارهها در برداشت اطلاعات، جزئی از خطاهاي ذاتی این فناوري محسوب می شود.
بنابراین در مبحث برداشت داده هاي بارش نیز باید این خطا را در نظر گرفت و با علم به وجود آن اقدام به استفاده از آنها کرد. اما دقت داده هاي بارش ثبت شده توسط ماهواره در شرایط اقلیمی مختلف، متفاوت می باشد به طوریکه کمترین دقت این دادهها در مناطق کوهستانی مانند دامنه هاي هیمالیا، سواحل Burma در میانمار و شمالغربی آمریکاي جنوبی گزارش شده است .[9] در این تحقیق دقت محصول بارش ماهانه ماهواره TRMM در مقایسه با داده هاي ایستگاه هاي زمینی در استان لرستان به عنوان یک منطقه کوهستانی در ماههاي پربارش ژانویه، فوریه و مارس 2006 مورد بررسی قرار گرفت.
عسگري و همکاران 1386 - - ، در آذر ماه 1386 درجه همبستگی 70 درصد را در برآورد آمار ایستگاه هاي سینوپتیک کل کشور در مقایسه با داده هاي ماهوارهاي TRMM بدست آوردند .[10] همچنین میررحیمی و فیضی زاده - 1387 - از واژه نسبتاً خوب براي بیان میزان همبستگی محصول بارش رادارهاي زمینی و داده هاي ماهواره اي در روز 27 دسامبر 2006 استفاده کردند .[11] در پژوهشی مشابه، ورکودن و همکاران - - 2010 از دادههاي بارندگی ماهواره TRMM با قدرت تفکیک زمانی 3 ساعته، به منظور آنالیز توزی ع مکانی بارندگی روزانه، تغییرات روزانه، توزیع کلاسهاي مختلف شدت بارندگی و سهمشان در بارندگی کل در فصول مختلف در شبه جزیره مالزي استفاده کردند.
علاوه بر این، دادههاي بارندگی ایستگاههاي زمینی را براي اعتبارسنجی دادههاي بارندگی TRMM استفاده کرده و همبستگی معناداري بین دادههاي ماهوارهاي و مشاهدات زمینی را نشان دادند .[12] المزوري - 2010 - کلیماتولوژي بارندگیهاي کوتاه مدت در سراسر عربستان سعودي را با استفاده از دادههاي TRMM بدست آورد. وي پس از مقایسه بارندگی روزانه ماهواره TRMMبا دادههاي زمینی، مقادیر فصلی، ماهانه و سالانه حاصل از هر دو منبع اطلاعاتی نیز مقایسه و توزیع مکانی و زمانی آنها مورد بررسی قرار داد .
مقایسات بارندگی روزانه نشان داد که روند بارندگیهاي TRMM بسیار شب یه به روند داده هاي مشاهدهاي است .[13] لی و همکاران - 2012 - دادههاي TRMM را با داده هاي بارانسنجها در مقیاسهاي زمانی مختلف مقایسه و سودمندي بارندگی TRMM را براي شبیه سازي فرآیندهاي هیدرولوژیکی و آنالیز تعادل آب در حوزه آبخیز زنجینگ، واقع در رودخانه ینگتزيدر چ ین ارزی ابی کردند. آنها در مقیاس زمانی ماهانه، روابط خطی خوبی بین مقادیر بارندگی TRMM و مقادیر اندازهگیري شده توسط باران سنجها را بدست آوردند .[14] محمدیها و همکاران - 1392 - در پژوهشی اقدام به مقایسه داده هاي بارش ماهواره TRMM و رادار زمینی با مقادیر ایستگاههاي بارانسنجی زمینی در 14 نقطه تهران نمودند .
نتایج تحقیق آنها نشان داد که میزان همبستگی مقادیر بارش تجمعی در ایستگاهها ي باران سنج ی و رادار تهران 0,52 می باشد که مقدار کمی می باشد. اما در مورد ماهواره TRMM یا ن مق دار کمتر ین ز بوده و ضریب همبستگی میان داده ها 0,356 می باشد .[15] پراکاش و همکاران - - 2014 دقت دادههاي TRMM را منطقهاي اقیانوسی در هند بررسی کردند که آنها مقادیر 0,4 تا 0,9 همبستگی بین مقادیر اندازه گیري شده توسط ماهواره و داده هاي چک را گزارش دادند .[16]
با بررسی پیشینه تحقیقات در این زمینه به نظر می رسد شرایط اقلیمی حاکم بر منطقه مورد مطالعه، نوع و شدت بارش ثبت شده، عرض جغرافیایی منطقه و بازه زمانی محصول بارش ماهواره اي مورد تحلیل، از اصلی ترین عوامل موثر بر دقت محصولات بارش ماهواره TRMM میباشند . تحقیق پیش رو، با هدف صحتسنجی محصول بارش ماهانه 3B43 ماهواره TRMM در شرایط پربارش در یک منطقه کوهستانی - استان لرستان - صورت پذیرفت.
-1-1 منطقه مورد مطالعه
استان لرستان یکی از استانهاي کوهستانی کشور است که داراي گسترش شرقی - غربیم یباشد . با وسعتی برابر 28064 کیلومتر مربع بیش از 8 درصد مساحت کل کشور را در خود جاي داده است. این اس تان داراي تنوع آب و هوایی قابل توجهی است که به سبب فاکتورهاي اصلی تاثیرگذار بر اقلیمهاي استان بوجود آمده است. این استان در جنوب غربی ایران در محدوده میانی سلسله جبال زاگرس بین 46 درجه و 51 دقیقه تا 50 درجه و 30 دقیقه شرقی از نصف النهار گرنوی یچ و 32 درجه و 37 دقیقه تا 34 درجه و 22 دقیقه عرض شمالی قرار دارد - شکل- - .1
پست ترین نقطه استان با ارتفا ع 239 متر در جنوب استان و بلندترین قله آن اشترانکوه با ارتفاع 4080 متر از سطح دریا در میان رشته کوههاي زاگرس قرار دارد. آب و هواي این استان متنوع است و تنوع آب و هوا در آن از شمال شرق به جنوب غرب کاملا مشهود است. استان لرستان سومین استان پر آب کشور است و 12 درصد آبهاي کشور را در اختیار دارد. اختلاف ثبت شده در شهرهاي استان لرستان بین حداکثر و حداقل مطلق دما بیش از 80 درجه سانتیگراد است. حداکثر دماي ثبت شده 47,4 و حداقل دماي مطلق ثبت شده -35 است. میزان بارش سالانه در استان لرستان به طور متوسط بین 400 تا 450 میلی متر در نوسان است.
