ارائه و ارزیابی مدل جدید مکانی‌ـ زمانی انتشار ریزگردها در مقیاس منطقه‌ای(DustEM)

الهام خدابنده‌لو, عباس علیمحمدی سراب, ابوالقاسم صادقی نیارکی, علی درویشی بلورانی, علی‌اصغر آل‌شیخ

چکیده


طوفان‌های گردوغبار یکی از مهم‌ترین چالش‌های اخیر در منطقۀ غرب آسیا محسوب می­شود. این پدیده به‌علت خشکسالی شدت بیشتری یافته و آثار منفی فراوانی در زندگی مردم منطقه گذاشته است. ازآنجاکه این منطقه در کمربند خشک و گردوغباری جهان قرار گرفته، ضروری است تا ابعاد گوناگون ریزگردها به‌خوبی واکاوی شود. پیش‌بینی و مدلسازی این پدیده می‌تواند از به خطر افتادن جان میلیون‌ها انسان جلوگیری کند. بنابراین، ارائۀ مدلی منطقه‌ای برای بررسی ابعاد گوناگون این پدیده ضروری است. المان‌های هواشناسی و اقلیمی مؤثر در پدیدۀ ریزگرد همواره درحال تغییرند بنابراین، باید از مدل‌های مکانی- زمانی برای مدلسازی و بصری‌سازی آن بهره برد. بدین منظور، در این مطالعه با استفاده از قابلیت‌های مدلسازی مکانی- زمانی سیستم اطلاعات مکانی (GIS) و داده‌های به‌دست‌آمده از سنجش از دور (RS) همچون سرعت باد، رطوبت خاک، بافت خاک و مدل ارتفاعی زمین مدلی برای برآورد میزان گردوغبار برخاسته از سطح زمین طراحی و توسعه داده شد. مدل طراحی‌شده که DustEM (Dust Emission Model) نامیده شده است، میزان انتشار جریان‌های افقی ریزگرد را محاسبه می‌کند. در این مطالعه مدلسازی برای بازۀ زمانی سال 2001 تا 2007 صورت گرفت و نتایج به‌دست‌آمده از آن با داده‌های AOD سنجندۀ MODIS ارزیابی شد. به‌منظور شناسایی مناطق با فعالیت ریزگرد بالا، خروجی مدل در سه طبقۀ مناطق با فعالیت کم، متوسط و زیاد با استفاده از حد آستانه‌های 3/0 و 6/0 برای شاخص AOD طبقه‌بندی شد و این مدل به‌صورت مکانی- زمانی مناطق بحرانی را شناسایی می­کند. میانگین شاخص صحت برای دورۀ مورد مطالعه % 6/73 به‌دست آمد که بیانگر دقت بالای مدل در شناسایی مناطق بحرانی است.

واژگان کلیدی


مدلسازی مکانی‌ـ زمانی، کانون‌های ریزگرد، سیستم اطلاعات مکانی

تمام متن:

PDF

منابع و مآخذ مقاله


Alfaro, S.C. & Gomes, L.,2001, Modeling Mineral Aerosol Production by Wind Erosion: Emission Intensities and Aerosol Size Distributions in Source Areas, Journal of Geophysical Research: Atmospheres (1984–2012), 106(D16),18075-18084.

Asproth, V., Hakansson, A & .Revay, P., 1995, Dynamic Information in GIS Systems, Computers, environment and urban systems, 107-115.

Bagnold, R.A., 1941, The Physics of Blown Sand and Desert Dunes, Courier Dover Publications.

Basart, S. et al., 2012, Development and Evaluation of the BSC-DREAM8b Dust Regional Model over Northern Africa, the Mediterranean and the Middle East, Tellus B., 64 , v64i0.18539,1-23.

Bergametti, G. et al, 2007, Key Processes for Dust Emissions and their Modeling. Regional Climate Variability and its Impacts in The Mediterranean Area, Springer. 63-81.

Change, I.P.O.C.,2007, Climate Change 2007: The Physical Sciencebasis, Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, PP.996.

Darvishi, a. et al., 1392, Theoretical Analysis of Criteria for the Identification and Modeling of Dust Storms (with a Focus on West Asia), University of Tehran- Geoinformatics Research Institut. UNEP Repart.

Fecen, F. et al, 1999, Parametrization of the Increase of the Aeolian Erosion Threshold Wind Friction Velocity due to Soil Moisture for Arid and Semi-Arid Areas, Paper presented at the Annales Geophysicae. , 17, 149-157, 149-157.

Ginoux, P. et al, 2001a, Sources and Distributions of Dust Aerosols Simulated With the GOCART Model, Journal of Geophysical Research, 106(D17), 20255-20220,20273.

Ginoux, P. et al, 2001b, Sources and Distributions of Dust Aerosols Simulated with the GOCART Model, Journal of Geophysical Research, 20255-20220,20273.

Grini, A. et al, 2005, Model Simulations of Dust Sources and Ttransport in the Global Atmosphere: Effects of Soil Erodibility and Wind Speed Variability, Journal of Geophysical Research, 10.1029/2004 JD005037, D02205.

Grini, A., Tulet, P. & Gomes, L.,2006, Dusty Weather Forecasts Using the MesoNH Mesoscale Atmospheric Model, Journal of Geophysical Research: Atmospheres (1984-2012). 10.1029/2004JD005037.

Guelle, W., Balkanski, Y., Schulz, M., Marticorena, B., Bergametti, G., Moulin, C. & Perry, K., 2000, Modeling the Atmospheric Distri-bution of Mineral Aerosol: Comparison with Ground Measurements and Satellite Observations for Yearly and Synoptic Timescales over the North Atlantic, Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 1997-2012.

Gyorgy, V.A.,2012, Spatio-Temporal Distri-bution of Dust Storms- A Global Coverage Using NASA TOMS Aerosol Measurements, Hungarian Geographical Bulletin, 61(4), 275–298.

Haywood, J.M., Allan, R.P., Culverwell, I., Slingo, T., Milton, S., Edwards, J. & Clerbaux, N.,2005, Can Desert Dust Explain the Outgoing Longwave Radiation Anomaly Over the Sahara During July 2003, Journal of Geophysical Research: Atmospheres (1984-2012). 108(D18), 8577.

Helgren, D.M., & Prospero, J.M.,1987, Wind Velocities Associated with Dust Deflation Events in the Western Sahara, J. Climate Appl. Meteor, 1147-1151.

Hillel, D.,1982, Introduction to Soil Physics, Academic press New York.

Iranian Society of Consulting Engineers, 1391, Review Causes Dust Mitigation Solutions to the Harmful Effects of this Phenomenon, Iranian Society of Consulting Engineers.

Iversen, J.D., & White, B.R.,1982, Saltation Threshold on Earth, Mars and Venus, Sedimentology, 29(1), 111-119.

Janjic, Z.I.,1994, The Step-Mountain Eta Coordinate Model: Further Developments of the Convection, Viscous Sublayer, and Turbulence Closure Schemes, Monthly Weather Review, 927-945.

Laurent, B., Marticorena, B., Bergametti, G., Leon, J.F. & Mahowald, N.M.,2008, Modeling Mineral Dust Emissions from the Sahara Desert Using New Surface Properties and Soil Database, Journal of Geophysical Research: Atmospheres (1984-2012).

Marticorena, B., & Bergametti, G.,1995a, Modeling the Atmospheric Dust Cycle: 1. Design of a Soil-Derived Dust Emission Scheme, Journal of Geophysical Research, 100(D8), 16415-16416,16430.

Marticorena, B., & Bergametti, G.,1995b, Modeling the Atmospheric Dust Cycle: 1. Design of a Soil-Derived Dust Emission Scheme, Journal of Geophysical Research, 16415-16416,16430.

Menut, L., Schmechtig, C. & Marticorena, B.,2005, Sensitivity of the Sandblasting Flux Calculations to the Soil Size Distribution Accuracy, Journal of Atmospheric and Oceanic Technology, 1875-1884.

Miller, R.L. & Tegen, I.,1998, Climate Response to Soil Dust Aerosols, Journal of Climate, 10.1175/1520-0442(1998)011, 3247-3267.

Morcrette, J.-J., Beljaars, A., Benedetti, A., Jones, L. & Boucher, O.,2008, Sea-Salt and Dust Aerosols in the ECMWF IFS Mmodel, Geophysical Research Letters, 114(D6), D06206.

Morcrette, J.J., Boucher, O., Jones, L., Salmond, D., Bechtold, P., Beljaars, A., . . . Razinger, M.,2009a, Aerosol Analysis and Forecast in the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts Integrated Forecast System: Forward Modeling, Journal of Geophysical Research, D06206.

Morcrette, J.J., Boucher, O., Jones, L., Salmond, D., Bechtold, P., Beljaars, A., . . . Razinger, M. ,2009b, Aerosol Analysis and Forecast in the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts Integrated Forecast System: Forward Modeling, Journal of Geophysical Research, 114(D6), D06206.

Perez, C., Haustein, K., Janjic, Z., Jorba, O., Huneeus, N., Baldasano, J.M., . . . Miller, R.L,2011, Atmospheric Dust Modeling From Meso to Global Scales with the Online NMMB/BSC-Dust Mode-Part 1: Model Description, Annual Simulations and Evaluation, Atmospheric Chemistry and Physics, 10.5194, 13001-13027.

Perez, C., Nickovic, S., Baldasano, J.M., Sicard, M.l., Rocadenbosch, F. & Cachorro, V.E. ,2006, A Long Saharan Dust Event over the Western Mediterranean: Lidar, Sun Photometer Observations, and Regional Dust Modeling, Journal of Geophysical Research: Atmospheres (1984-2012). 111(D15).

Prospero, J.M., Ginoux, P., Torres, O., Nicholson, S.E., & Gill, T.E.,2002, Environmental Characterization of Global Sources of Atmospheric Soil Dust Identified with the Nimbus 7 Total Ozone Mapping Spectro-meter (TOMS) Absorbing Aerosol Product, Reviews of Geophysics, 40(1), 2-1-2-31.

Rodwell, M.J. & Jung, T.,2008, Understanding the Local and Global Impacts of Model Physics Changes: An Aerosol Example, Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, 10.1002/qj.298,1479-1497.

Schepanski, K.,2009, Characterising Saharan Dust Sources and Export using Remote Sensing and Regional Modelling, Christian-Albrechts-University.

Schepanski, K., Tegen, I., Laurent, B., Heinold, B. & Macke, A.,2007, A New Saharan Dust Source Activation Frequency Map Derived from MSG-SEVIRI IR-Channels, Geophysical Research Letters, 34(18), L18803.

Schulz, M., Balkanski, Y. J., Guelle, W. & Dulac, F.,1998, Role of Aerosol Size Distribution and Source Location in a Three‐Dimensional Simulation of a Saharan Dust Episode Tested Against Satellite‐Derived Optical Thickness, Journal of Geophysical Research: Atmospheres (1984–2012), 10579-10592.

Shao, Y., Raupach, M. & Findlater, P.,1993, Effect of Saltation Bombardment on the Entrainment of Dust by Wind, Journal of Geophysical Research: Atmospheres (1984–2012), 12719-12726.

Steppeler, J., Doms, G., Schttler, U., Bitzer, H.W., Gassmann, A., Damrath, U. & Gregoric, G.,2003, Meso-Gamma Scale Forecasts Using the Nonhydrostatic Model LM, Meteorology and Atmospheric Physics, 82(1-4), 75-96.

Tegen, I. & Fung, I.,1995, Contribution to the Atmospheric Mineral Aerosol Load from Land Surface Modification, Journal of Geophysical Research, 100(D9), 18707-18718, 18726.

Tegen, I., Harrison, S.P., Kohfeld, K., Prentice, I.C., Coe, M. & Heimann, M.,2002, Impact of Vegetation and Preferential Source Areas on Global Dust Aerosol: Results from a Model Study, Journal of Geophysical Research, 107(D21), 4576.

Washington, R., Todd, M., Middleton, N.J., & Goudie, A.S.,2003, Dust-Storm Source Areas Determined by the Total Ozone Monitoring Spectrometer and Surface Observations, Annals of the Association of American Geographers, 93(2), 297-313.

White, B.R. ,1979, Soil Transport by Winds on Mars, Journal of Geophysical Research: Solid Earth (1978-2012), 84(B9),4643-4651.

WHO, W.H., Organization,2005, WHO Air Quality Guidelines Global Update 2005, Report on a Working Group Meeting, Bonn, Germany, 18-20 October 2005: WHO Regional Office for Europe.

Wolke, R., Hellmuth, O., Knoth, O., Schrder, W., Heinrich, B. & Renner, E.,2004, The Chemistry-Transport Modeling System LM-MUSCAT: Description and CityDelta Applications Air Pollution Modeling and Its Application XVI, Springer, 978-1-4613-4697-5, 427-439.

Woodward, S.,2001, Modeling the Atmospheric Life Cycle and Radiative Impact of Mineral Dust in the Hadley Centre Climate Model, Journal of Geophysical Research: Atmospheres (1984–2012), 18155-18166.

Woodward, S., 2011, Mineral Dust in HadGEM2, Hadley Centre Technical Note.

Zender, C.S., Newman, D. & Torres. O, 2003, Spatial Heterogeneity in Aeolian Erodibility: Uniform, Topographic, Geomorphic, and Hydrologic Hypotheses, Journal of Geo-physical Research: Atmospheres (1984-2012). 108(D14), 4416.


ارجاعات

  • در حال حاضر ارجاعی نیست.