استفاده از داده‌های دورسنجی و روش‌های غیرخطی برای تحلیل خطر ریزگردهای خاورمیانه

نوع مقاله : یاداشت پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار گروه زمین‌شناسی، دانشگاه پیام نور قزوین

2 کارشناس ارشد مهندسی اکتشاف معدن، دانشگاه بین‌المللی امام خمینی (ره) قزوین

چکیده

ریزگردها از مهم‌ترین آلاینده‌های جوی زمین به‌شمار می‌روند و به‌صورت ذرات معلق میکروسکوپی (جامد و مایع) در بخش‌های پایینی تروپوسفر مشاهده می‌شوند. از دیدگاه زیست‌محیطی، بررسی مخاطرات ناشی از توزیع ریزگردها و پیش‌بینی سازوکار حرکتی آنها اولویت دارد و با تأکید بر منطقة خاورمیانه مطالعه می‌شود. هدف اصلی این پژوهش، معرفی روش جدیدی مبتنی بر نتایج دورسنجی و تحلیل آماره‌های فرکتالی است تا ضمن بررسی منشأ پیدایش ریزگردها، سازوکار حرکتی و الگوی پراکندگی آنها در مناطق وسیعی از شمال آفریقا و خاورمیانه بررسی شود. نتایج تحقیق مؤید آن است که الگوی توزیع ریزگردهای خاورمیانه از معیارهای غیرخطی با روند آشوبناک تبعیت می‌کند. برای اثبات این امر از تصاویر سنجندة MODIS متعلق به سازمان فضایی آمریکا [NASA] استفاده شد تا عکس نقشه‌های مورد نیاز متشکل از لایه‌های ضخامت اپتیکی ریزگردها (AOT)، تغییرات گاز دی‌اکسید نیتروژن (NO2) و مونواکسید کربن (CO) تهیه شوند. تحلیل مکانی داده‌ها و مقایسة فصلی- سالیانة آنها با یکدیگر، بیانگر وجود روابط نسبی نمایی در الگوی پراکندگی ریزگردهاست. بنابراین با استفاده از معادلة پراش- مسافت مارک و آرونسون (1984)، ضمن اثبات ارتباط آلاینده‌های جوی ایران، عراق و عربستان با تحولات اقلیمی شمال آفریقا، دو رژیم آب‌وهوایی سرد و گرم، با توجه به محتوای انرژی و ترکیبات شیمیایی فصول مختلف مقایسه شد. در عمل، همیافتی ریزگردها با آلاینده‌های صنعتی منطقه تابعی از تغییرات فصلی بوده و رفتار آشوبناک آنها در ماه‌های سرد بیشتر از ماه‌های گرم است. ازاین‌رو مخاطرات زیست‌محیطی رژیم‌های زمستانی بیش از رژیم‌های تابستانی است. همچنین تغییرات بعد فرکتال (به‌ویژه در سطح توزیع براونی ضخامت‌های اپتیکی)، امکان بررسی معیارهای دورسنجی را براساس مبانی هندسة فرکتال فراهم کرده که به موجب آن، رهیافت جدیدی برای پیش‌بینی رفتار تجمعی و الگوی حرکتی ریزگردهای خاورمیانه معرفی شده است.
 
 

کلیدواژه‌ها


 
]1[. رضایی، خلیل؛ ایرانمنش، سارا (1392). تحلیلی بر رفتار رسوب‌شناسی ریزگردها. همایش تخصصی ریزگردها، اثرات و راهکارهای مقابله با آن، تهران: سازمان زمین‌شناسی و اکتشافات معدنی کشور.
]2[. سلیمانی، آرزو؛ محمدعسگری، حسین؛ دادالهی سهراب، علی؛ علمی‌زاده، هیوا؛ خزاعی، سید حسین (1394). ارزیابی عمق اپتیکی حاصل از تصاویر ماهوارۀ MODIS در خلیج فارس، مجلۀ علوم و فنون دریایی، دورۀ 14، شمارۀ 4، زمستان 1394: 83-75.
]3[. کرمانی، مجید؛ طاهریان، الهام؛ ایزانلو، مریم (1395). تحلیل تصاویر ماهواره‌ای ریزگردها و طوفان‌های گرد‌و‌غباری در ایران به‌منظور بررسی منشأهای داخلی و خارجی و روش‌های کنترل آنها، مجلۀ ره‌آورد سلامت. دورۀ 2، شمارۀ 1، بهار 1395: 51-39.
]4[. محمدی‌زاده، مریم؛ آقابابایی، حمید؛ اخضری، اسرین (1391). توزیع فرکتال و کاربرد آن در ارزیابی و اکتشاف ذخایر معدنی، سی‌و‌یکمین همایش علوم زمین، سازمان زمین‌شناسی و اکتشافات معدنی کشور، تهران.
]5[. ملکی، سعید؛ مودت، الیاس (1392). بررسی منشأ ریزگردها و تأثیر آن بر آسایش جسمی و روحی انسان، همایش تخصصی ریزگردها، اثرات و راهکارهای مقابله با آن، تهران: سازمان زمین‌شناسی و اکتشافات معدنی کشور.
]6[. منصور، غیاث‌الدین (1385). آلودگی هوا: منابع، اثرات و کنترل، تهران: انتشارات دانشگاه تهران.

]7[. مهرنیا، سید رضا (1394). تحلیل فرکتالی توزیع ریزگردها و آلاینده‌های جوی در خاورمیانه، دومین کنگرۀ بین‌المللی تخصصی علوم زمین، سازمان زمین‌شناسی و اکتشافات معدنی: 189-185.

]8[. ندافی، کاظم (1392). آلودگی هوا، منشأ و کنترل آن، تهران: مؤسسة علمی و فرهنگی نص.
 [9]. Kaufman, Y.J., Tanre, D., Remer, L.A., Vermote, E.F., Chu, A. & Holben, B.N. (1997). Operational remote  sensing  of  tropospheric  aerosol  over  land from  EOS  moderate  resolution  imaging  spectroradiometer. Journal Of Geophysical  Research,  Vol. 102,  No. D14,  Pages  17051-17067. DOI: 10.1029/96JD03988.  
[10]. Kaufman, Y.J., Tanre, D.,  Gordon, H.R.,  Nakajima,T., Lenoble, J., Frouins, R.,  Grassl, H., Herman, B.M., King, M.D.  &  Teillet, P.M. (1997). Passive  remote  sensing  of  tropospheric  aerosol  and  atmospheric correction  for  the  aerosol  effect. Journal Of Geophysical  Research,  Vol.  102,  No.  D14,  Pages  16815-16830. DOI: 10.1029/97JD01496.
[11]. Kutiel. H. & Furman. H. (2003). Dust Storms in the Middle East: Sources of Origin and their Temporal Characteristics Indoor Built Environ. Vol. 12, pp 419-426. DOI: 10.1177/1420326X03037110.
[12]. Mandelbrot,  B.  (2002).  The  Fractal  Geometry of Nature:  21st Printing,  W.  H. Freeman  and Company, New York, 468pp. ISBN-13: 978-0910321648.
[13]. Mark, D. & Aronson, P. (1984). Scale-dependent fractal dimension of topographic surfaces: An empirical investigation, with application in geomorphology and computer mapping. Mathematical Geology, Vol.16, No. 7, 671-683. DOI:10.1007/BF01033029.
 
[14]. Tegen, I. & Schepanski, K.. (2009). The global distribution of mineral dust. IOP Conference  Series,  Earth  and  Environmental  Science, 7: 012001, 6 pp., DOI:10.1088/1755-1307/7/1/012001.
[15]. Teymoorian, A., E. Ardestani, V., & Mehnria, R. (2012). Fractal method for determining the density of stone tablet in Charak region, South of Iran. Life Science Journal, Vol.9, No.4, 1913-1923. (ISSN:1097-8135). DOI:10.7537/marslsj090412.290.
[16]. Thorarinsson, F. &  Magnusson, G. (1990). Bouguer density determination by fractal analysis, Geophysics. Vol. 55, No. 7, 932- 935. DOI: 10.1190/1.1442909.
[17]. Turcotte, D. (1997). Fractals and Chaos in geology and geophysics. 2nd edition, Cambridge University Press., 398pp. ISBN: 9780521567336.
[18]. Wang, Z., Chen, L., Tao, J., Zhang, Y. & Su, L. (2010). Satellite-based stimation of regional particulate  matter  (PM)  in  Beijing  using vertical-and-RH  correcting  method.  Remote Sensing of Environment, 114, 50–63. DOI:10.1016/j.rse.2009.08.009.
[19]. Wang,  J.  &  Sundar,  C.A.  (2003). Intercomparison  between  satellite-derived aerosol  optical  thickness  and  PM2.5  mass: Implications  for  air  quality  studies. Geophysical Research Letters, Vol. 30, No.21, 2095, 4-1 – 4-4. DOI:10.1029/2003GL018174.
[20]. http://neo.sci.gsfc.nasa.gov.
 
Databases:
-          HTTP://NEO.SCI.GSFC.NASA.GOV, 2015, TERRA / MODIS, Vegetation Index (VI) Maps.
-          HTTP://NEO.SCI.GSFC.NASA.GOV, 2014, AQUA /MODIS, Aerosol Optical Thickness (AOT) Maps.
-          HTTP://NEO.SCI.GSFC.NASA.GOV, 2014, AQUA / MODIS, NO2 & CO Concentration Maps.