بخشی از مقاله
مقدمه
ماهوارههاي ثابت در مدار زمین ( ( GEO براي تصاویري ارائه شده که در هر 15 تا 20 دقیقه در باندهاي مختلف با الگوهاي ابري و تکامل در طول زمان، بسیار مناسب و مفید است . GEO مادون قرمز (IR) بر اساس الگوریتم هایی در شناسایی سیستم هاي همرفتی گرمسیري در هر دو مورد روز و شب قابل توجه هستند؛ اما نقش در IR، بر اساس الگوریتم ها با دقت کمتري در ابرهاي گرم و سیروس مرتفع سرد، ابرهاي بدون بارش، سنسورهاي بالا و فعال و منفعل (PMW) در کنار ماهوارههاي مدار پایین زمین ( (LEO است؛ اما می تواند با توزیع هیدرولوژي در ابرهاي بارش زا، به صورت مستقیم نسبت به GEO و نیز، نسبت به سنسورها ارزیابی گردد. این نمونه هاي کم به تناوب در ماهوارهاي LEO هستند؛ هر چند، این محدودیت ها در بازیابی داده هاي بارش بر اساس PMW در مقیاسهاي کوتاهمدت اثرگذار
1 دانشگاه آزاد اسلامی، واحد اسلامشهر، باشگاه پژوهشگران جوان و نخبگان، اسلامشهر، ایران
2 دانشگاه آزاد اسلامی، واحد اسلامشهر، باشگاه پژوهشگران جوان و نخبگان، اسلامشهر، ایران
هستند. این یگپارچکی در ماهواهاي LEO مختلف، می تواند با محدودیت نمونه پیشرفت کند؛ همان گونه که این نتایح در تخمین بارش با مقیاس هاي کوتاه مدت و به طور قابل توجهی بهبود یافته است .
توسعه و رشد ماهواره جهانی بر اساس داده هاي بارش با حوزه تحقیقی در سه دهه گذشته، ظهور یافته است. در واقع، از سال 1997 ماموریت ارزیابی بارش گرمسیري (TRMM ) بر روي مناطق گرمسیري مورد نظر بوده است ارزیابی بارش جهانی (GPM) ، در 27 ژانویه 2014 راهاندازي شده و با مشاهدات در سنسورهاي الکترومغناطیسهاي مختلف در ماهوارههاي LEO، براي ارائه اطلاعات در توزیع بارش جهانی 3 ساعته در طول 6 سال در دوره زمانی همراه بوده است پروژه آب وهوایی بارش جهانی و مرکز بارش آب وهوایی ( (CPC، تحلیل هاي در بارش ارائه دادهاند . داده هاي دیگر با ثبت هاي طولانی مدت همراه است. این داد ه ها با پوشش جهانیشان ( بالاي اقیانوسهاو زمین ) و دوره هاي طولانی مدت البته با 2.5 درجه سانتی گراد و وضوح بالاي فضایی ماهانه در مطالعات تغییر آب وهوایی به طور وسیع کمک می کند.هر چند، این فضاهاي بزرگ و محدودیت وضوح قدرت تفکیکی زمانی، توانایی براي به دست گرفتن جزئیات فضایی و تحولات و پویایی حوادث بارندگی، به خصوص بیشتر در طوفان ها و بادهاي همرفتی هستند؛ میزان چرخه هاي زندگی از ساعتهاتا روزها همراه است. در جدول شماره1، پوشش زمانی و وضوح زمانی و فضایی، در ماهواره هاي اصلی بر اساس داده هاي بارش است ( در ردیف آخر با مشخصات توسعه یافته و در این مطالعه نشان داده شده است.
به طور کلی ، در سازمان هواشناسی جهانی (WMO)، براي مطالعات آب وهوایی ، حداقل 30 سال داده هاي آب و هوایی زمانی، نیازمند بوده است. همان گونه که در جدول شماره 1 ، نشان داده شده است .این ماهواره، براساس داده هاي بارش دقیق خواه براي مطالعات آب و هوایی مناسب وکافی نباشد؛ و یا خواه این وضوح فضایی و زمانی، براي تحلیلهاي آب هوایی تنظیم شده باشد. بنابراین، توسعه جهانی با وضوح خیلی بالا، و با ماهواره هایی بر اساس داد هاي بارش مورد نیاز است. بر اساس ارزیابی تولیدات بارش جهانی، برنامه تحقیقی آب وهواي جهانی ( (WCRP ، انرژي جهانی و تغییرات آبی( (GEWEX ، بهبود یافته و در حال حاضر، بارش جهانی به عنوان چالش بزرگتر در برابر این موارد توسعه یافته است به علاوه، تلاش هاي پیگیري در مورد داده هاي بارش و با وضوح بالاتر زمانی و فضایی به عنوان یک اهمیت بیشتر، شناخته شده است .
جدول .1 مشخصات و وضوح محصولات ماهواره هاي بارش
به طور کلی ، به همراه الگوریتم هاي تخمین بارش بر اساس ماهواره هاي با وضوح بالاتر ، بر روي کیفیت تکیه می کند و هنور این مشاهدات نادر در LEO PMW ، با نرخ نمونه گیري بالاتر در مشاهدات IR در ماهوارههاي GEOهمراه بوده است. نمونه هایی این الگوریتم با داده ها به همراه تکنیک MORPHING CP همراه بوده است. تخمین بارش با اطلاعات سنجش از راه دور با استفاده از شبکه هاي وابسته مصنوعی میباشد. تحلیلهاي بارش چند ماهواره هاي TRMM و ماهواره بر پایه NRL، براي تحقیق و تخیمن بارش در آزمایشگاه مورد استفاده قرار می گیرد.
.2 داده
تولید بارش مرحله IV به همراه مرکز مدلسازي جوي (EMC) NCEP از طریق رادارهاي با وضوح بالا در نسل بعدي داپلر (NEXRADS) و نیز، داده هاي اندازه گیري بارش ساعتی در قاره ایالت متحده امریکا در مراحل IV بالاي 4 کیلومتر در پروژه تحلیل بارش هیدرولوژي (HRAP ) و سیستم شبکه ملی حدود 6 ساعته با مقیاسهاي 24 ساعته، قابل دسترس است. پیش بینی مراکز 12 رودخانه با مرکز آب وهوایی ( (NWS براي کنترل کیفیت دستی و نیز، مراحل بعديNCEP در کل داده از RFCS دریافت شده است. مطالعات مختلف با ابهاماتی در مورد داده هاي مرحله IV همراه است وتلاش هاي بیشتري براي بهبود کیفیت براي این گونه داده انجام گرفته شده استاطلاعات بیشتر درباره داده هاي مرحله IV، می تواند از نظرات فولنت و همکاران در سال 1998 و نیز، از لینک صفحه در www.emc.ncep .noaa.gov/mmb/pcpanl/stage4 به دست آورد . مجموعه این داده هاي وسیع در مورد تحولات مادون قرمز بر
اساس تخمین هاي ماهوارهاي ارزیابی شده است.این مطالعه با داده هاي رادار iv ، براي آموزش اولیه در مدل شبکه
دستی و نیز ارزیابی در عملکردPERSIANN –CDR کاربرد داشته است.
داده مادون قرمز در شبکه ماهوارهاي ( (GRID SAT-B1 همان گونه که در مجموعه آب وهوایی اصلی نگهداري
میشود ؛ NCDC( در آرشیو زمانی دادهها از ماهوارههاي GEO به عنوان ورود به پروژه اقلیم شناسی ماهواره بین
المللی (ISCCP)، در مرکز داده هاي آب وهوایی ملی NOAA نگهداري میشود. در تمام مشاهدات اقلیمشناسی
جهانی ISCCP B1، تمامی کانالها با تعدادي از ماهوارههاي GEO بینالمللی،با مجموعهاي از ماهواره محیطی
وجوي عملکردي، ثابت شده است.( .(GOES ماهواره هاي هواشناسی ( (METEOSAT، مجموعه ( (GMS
ماهوارههاي هواشناسی ثابت زمین در ژاپن و سريهاي ( FEN –YUNG (FY2ژاپنی است. داده هاي جوي B1 IR
از منابع GEO، با دوره هاي زمانی از 1979 تا به حال، با وضوح هاي زمانی و فضایی در حدود 10 کیلومتر و با فواصل
3 ساعته انجام گرفته است. این پوشش جهانی با فاصلهاي در روي اقیانوس هند انجام گرفته که ناشی از کمبود
داده هاي GEO است ، از سال 1983شروع شد است.
اندازهگیري دادههایی ماهواره با دادههاي یکپارچه B1 IR ISCCP است داده هاي جهانی gridsat. b1 با سه کانال
شامل قابل روئت بودن ، پنجره مادون قرمز ، 9IRWIN و بخار آب مادون قرمز ( ( IRWVP داده IRWIN در
GRIDSAT-B1 ارائه شده است. ورودي اصلی داده براي مدل PERSIANN B، با استفاده از ادغام نادرترین
مشاهدات در هر نقطه شبکه و تنظیمات مختلف در سنسورهاي ماهوارهاي در نظر گرفته شده . پنجره مادون قرمز با
درجه حرارت داده در دماي مورد نظر در GRIDSAT-B1 CDR میباشد. که از اول ژانویه 1980 با زمان واقعی و با
پوشش دهی 70 درجه جنوبی به سمت 70 درجه شمالی و با 180 درجه غربی به سمت 180 شرقی پوشش داده شده
است. GRID-SAT –B1IRWIN، با داده حرارت در حدود 7 درجه در عرض جغرافیایی – شبکه طول جغرافیایی
در حدود مقیاس 3 ساعته، اندازه گیري شده است. براي ساخت داده GRIDSAT، با ساختار ورودي در مدل PERSIANN ، این داده در مدل میانگین تا حدود 25 درجه وضوح بالا و با مقیاس بندي بالا انجام گرفته است و به حذف ارزش هاي داده در میزان متعادل براي دادهIR انجام گرفته است.
پروژه آب وهوایی بارش جهانی( (gpcp، در سال 1986 توسط برنامه تحقیقی جوي و آب وهوایی جهانی براي اسناد توزیع فضایی و زمانی بارش با مقیاس آب وهواي ( (gpcp انجام گرفته است. در حال حاضر، سه داده بارش جهانی gpcp در دسترس است که ماهانه حدود 2.5 درجه از این تحلیل ها را نشان دادهاند ( از سال 1979 تا حال ) و .2حدود
2.5 درجه از تحلیل ها از سال 1979 تا حال و با 1 : 3 درجه در روز ( (1DD که این تحلیل هانشان داده شده است( از اکتبر 199 تا به حال)
GPCP، ماهانه حدود 2.5درجه از تحلیل ها را با استفاده از ماهواره هاي مختلف براي تخیمن هاي بارش ایجاد کرده است ( (ssm/ir که براي تحلیل و با استفاده از تجزیه و تحلیل اندازه گیري بارش و نیز، براي حذف مقیاس بزرگ و ظهور ماهواره و تحلیل هاي اندازه گیري براي تولید نهایی صورت گرفته است . بارش ماهانه GPCP ، شامل تحلیل سنجش بارش در مرکز آب وهوایی بارش جهانی و وجود تولید GPCP ، ماهانه به صورت طولانی مدت و به طور گسترده، براي مطالعات آب وهوایی در مقیاس جهانی کاربرد دارد. این مطالعه در نسخه اخیر در حدود 2.5 درجه مولد به صورت ماهانه ) GPCP نسخه دوم) براي اصلاح این شیب ها در تخمین نرخ بارش PERSIAAN کاربرد داشته است. نسخهGPCP 2.2 در سایت http:// precip.gsfc.nasa.gov موجود است و در حال حاضر، از ماه ژانویه 1979 تا نوامبر 2012 ارائه شده است . مستندات در نسخه 2.2 در GPCP در سایت www1.ncdc.noaa.gov/pub/data/gpcp/gpcp.v2.2/doc نیز، ارائه شده است.
به علاوه، براي تولید ماهانه GPCP با 25 درجه تولید بارش به طور روزانه براي ارزیابی کاربرد داشته است .مستندات
GPCP 1DDدر سایت: http:/www1.ncdc.noaa.gov/pub/data/gpcp/1dd.v1.1/1dd.v1.1.doc.pd
ارائه شده است
.3 روش
توسعه و رشد تولید بارش PERSIANN CDR، با هدف راه حل مورد نیاز و با موارد طولانی مدت، با وضوح بالا در مجموعه داده هاي جهانی و با براي ویژگی هاي زمانی و فضایی بارش در مقیاس مرتبط با مطالعات آب وهوایی در نظر گرفته شده است. این مطالعه با الگوریتم PERSIANN ، براي آرشیو زمانی در GRID SAT B1 با مشاهدات
پنجره مادون قرمز در ماهوارههاي GEO براي تخمین تولید نرخ بارش باران 3 ساعته 1980) تا (2012 و با 0.25
درجه براي مناطقی بین 60 درجه جنوبی و 0 درجه شمالی، کاربرد دارد. کل این مقاله با خروجی مدل
PERSIANN با استفاده از داده GRIDSAT B1 ، بدون هیچ گونه برنامه PMW و بدون هیج ضریب تعصب به
عنوانPERSIANN B1 در نظر گرفته شده است. بنابراین، تولید ماهانه GPCP براي حذف این شیب دربارش
PERSIANN B1 با نرخ هاي بارش شامل تولید ماهانه GPCPاست
در حال حاضر ، در این مقاله، نتایجی از تنظیم نرخ بارش PERSIANN B1 به عنوان ADJ.PERSIANN B1 تخمین زده شده است. در نهایت، این بارش سه ساعته به همراه مقیاس روزانه همراه بوده است. اطلاعت جزئی تر با توجه به الگوریتم PERSIAN CDR و فرایند تنظیم شیب بر اساس زیر می باشد:
الگوریتم تخمین بارش . PERSIANN CDR وجود الگوریتم PERSIANN با استفاده از تخیمن هاي بارش جهانی و با اطلاعات IR و PMW با ماهواره هاي GEO وLEO ترکیب شده است. این الگوریتم ، به عنوان مدل
شبکه مصنوعی ( (ANN براي استخراج پیکسل ابرهاي سرد و ویژگی هاي همسایگی با موج هاي بلند GEO و با
تصاویر مادون قرمز ( 10.2 تا (M M11.2 و تغییرات و نیز، با ویژگی روشنایی پیکسل ها براي تخمین نرخ بارش
سطحی در نظر گرفته شده است. اطلاعات PW از ماهواره هاي LEO و CPC، با هم ادغام شدهاند؛ اما کیفیت بالاي
این وضوح ( 4 کیلومتر و 1 تا 2 ساعته ) با داده IR از ماهوارههاي GEO در حدود 25 در 25 درجه طول وعرضی
جعرافیایی و با وضوح فضایی براي تخیمن بارش به همراه مدل PERSIANN پردازش میشود.
