بخشی از مقاله
چکیده
دمای هوا یکی از مهمترین پارامترها برای مطالعات هیدرولوژیکی و هواشناسی است و در بسیاری از فرایندهای سطح زمین مانند فتوسنتز، تولیدات گیاهی و تبخیر و تعرق نقش اساسی دارد. این پارامتر در ایستگاههای هواشناسی بهطور مستقیم اندازهگیری شده و معرف دمای هوا در پیرامون ایستگاه است ولی قابلتعمیم به مناطق دوردست نیست.
دادههای تصاویر ماهوارهای به دلیل دید وسیع و یکپارچه بهعنوان گزینه مناسب برای پهنهبندی پارامترهای هواشناسی در سالهای اخیر مورداستفاده قرار میگیرند. ولی سنجنده ماهوارههامستقیماً دمای هوا را اندازهگیری نمیکند و برای تبدیل دادههای آنها باید از مدلهای ریاضی استفاده کرد. در این تحقیق مدل رگرسیون خطی برای تبدیل دادههای دمای سطح زمین محصولات A 11MOD 2سنجنده مودیس مربوط به ماهواره ترا به دمای هوا مورد ارزیابی قرار گرفت.
برای این منظور پارامترهای دمای هوای اندازهگیری شده در 15 ایستگاه هواشناسی استان مازندران بین سالهای 1385تا1394 برای تدوین و ارزیابی مدل رگرسیون خطی مورداستفاده قرار گرفت. نتایج نشان داد میانگین دمای هوای برآورد شده ضریب تعیین، ریشه میانگین مربعات خطا و قدر مطلق خطا1،0,89، 0,78درجه سانتیگراد برآورد میشود.
مقدمه
دما از محسوسترین عناصر اقلیمی است که ارتباط تنگاتنگ با سایر عناصر اقلیمی دارد و تغییرات آن باعث یک سلسله واکنشهای زنجیرهای زیستمحیطی دامنهدار میگردد
داده وابسته به دمای هوا میتواند تنها محدود به داده دمای پوسته زمین شود و یا همراه با دادههایی هم چون ارتفاع و پوشش گیاهی شود. روشهای رگرسیونی مناسب مناطقی با چشمانداز پیچیده است
. در مناطق بسیاری تعداد ایستگاههای هواشناسی در واحد سطح برای پوشش پهنه وسیع و درنتیجه امکان استفاده از دادههای اندازهگیری کم میباشد. دمای هوا در ارتفاع 2 متری دمای هوا در بسیاری از پژوهشهای هواشناسی و کشاورزی هم چون محاسبه تبخیر - تعرق - Wang and Dickinson، - 2012 و محاسبه توازن انرژی در سطح House and Peters - ،2011 - کاربرد فراوان دارد.
در بسیاری از مطالعات هواشناسی، اقلیمی هیدرو اقلیمی، هیدرولوژیکی و همچنین برنامهریزیهای آبیاری وجود دادههای دما و بهویژه توزیع مکانی آن از اهمیت ویژهای برخوردار است. دما در کنار بارش از مهمترین عناصر اقلیمی محسوب میگردد که در تعیین نقش و پراکندگی دیگر عناصر اقلیمی نیز مؤثر است همچنین دما از عوامل اصلی و اساسی در پهنهبندی و طبقهبندی اقلیمی محسوب میگردد این افزایش دما بهنوبه خود اثر قابلتوجهی بر روی شرایط اتمسفری، زیستی و اقتصادی دارد
درحالیکه دمای هوا دمای ترمودینامیکی هست که در پناهگاه ایستگاههای هواشناسی در ارتفاع 2 متری اندازه میشود - Mildrexler ، . - 2011 تصاویر سنجش از راه دور به دلیل پوشش وسیع، بهنگام بودن و توانایی کسب اطلاعات در برآورد دمای هوا، منبع اطلاعاتی مناسبی در تهیه نقشههای دمایی و تخمین دمای هوا است. در این مطالعه از تولیدات سنجنده MODIS ماهوارهTerra ، ارتباط پوششهای سطح زمین تبدیل به دمای هوا مورداستفاده قرارمی گیرد.
امامیفر و همکاران - 1392 - ، به مدلسازی و برآورد پارامترهای دمای هوا با استفاده از دادههای سنجنده MODIS ، مدل شبکه درختی M5 پرداختند؛ نتایج نشان داد ضریب تعیین مدل بیش از %96 است .واعظ موسوی وهمکاران - - 1394، با استفاده از داده سنجندهMODIS با مدل رگرسیون خطی به براورد دمای هواپرداختند ونتایج فوق نشان می دهد تصاویر مودیس دمای هوارو با دقت قابل قبول برآورد می کند.رحیمی وهمکاران - - 1393، به مدلسازی و برآورد پارامترهای دمای هوا با استفاده از دادههای سنجنده MODIS ، مدل شبکه عصبی مصنوعی مدل شبکه درختی M5 پرداختند
نتایج نشان داد ضریب تعیین هردو مدل مدل بیش از %96 است. Zeng - وهمکاران - 2015 برای تخمین دمای هوا، ازمدل رگرسون خطی وسنجنده مودیس درآمریکارا مورد مطالعه قرار دادند ونتایج نشان دادکه با استفاده ازاین مدل به ضریب همبستگی 0,93درصدرسیدند. - Rhee and Im، - 2014 روش تخمین دمای هوادر ارتفاع 2متری با استفاده سنجنده MODISرا مورد مطالعه قراردادند آنها به نتایجR2 =0,84و=RMSE 1,54برای منطقه کم ارتفاع مطالعاتیشان دست یافتند.ژنو وهمکاران - 2013 - برای برآورد دمای هوابا استفاده از سنجنده مودیس، از روش - TVXشاخص دمای گیاه - ، در رودخانه زینگرید چین پرداختند .که بااستفاده ازرگرسیون خطی به ضریب ارتباط 0,83درصد رسیدند.
مواد و روش ها
-1 منطقه موردمطالعه
استان مازندران با حدود 756،23هزار کیلومترمربع مساحت بین عرضهای جغرافیایی47درجه و35دقیقه تا58درجه و38دقیقه شمالی و16درجه و50دقیقه تا09درجه و54دقیقه طول شرقینصفالنهار گرینویچ قرارگرفته است. دریای مازندران در شمال، استان تهران و سمنان در جنوب و استانهای گیلان و گلستان به ترتیب در غرب و شرق آن قرارگرفته است. بر اساس آخرین سرشماری در سال 1395استان مازندران دارای 3/283/582 نفر جمعیت ازاستانهای سرسبز شمال فلات ایران است.
شکل -1- منطقه مورد مطالعه
سنجنده ی مودیس - اسپکترورادیومتر تصویربردار باقدرت تفکیک متوسط - یکی از سنجنده های اصلی ماهوارههای ترا1 است که تصویربرداری آن مارس 2000 شروع شد . سنجنده مودیس ماهواره ترا، هر دو روز یکبار از تمام سطح زمین تصویربرداری می کندودادههادر36باند طیفی اخذ میشوند. هست و دامنه طیفی آن از طولموجهای 0,4 تا 14,4 میکرومتر است که این امر میتواند نیازهای کاربران مختلف را برطرف سازد سنجنده در 2 باند طیفی تصاویر باقدرت تفکیک اسمی 250 متر، در 4 باند طیفی تصاویری باقدرت تفکیک اسمی 500 متر و در 29 باند دیگر نیز تصاویری باقدرت تفکیک 1000 متر برداشت میکند.
