پایش تغییرات زمانی- مکانی پوشش برف با استفاده از تصاویرMODIS (مطالعه موردی: استان کردستان)

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری

2 دانشکده علوم محیطی، موسسه آموزش عالی هراز، آمل

چکیده

برف، یک منبع عمده جریان آب در هر منطقه است. از این رو، آگاهی از توزیع زمانی و مکانی برف برای مدیریت مناسب منابع آب محدود در منطقه ضروری است. با توجه به شرایط سخت فیزیکی محیط‌های کوهستانی، امکان اندازه‌گیری دائم زمینی جهت تخمین منابع برفابی و تشکیل پایگاه داده‌ها وجود ندارد. به همین جهت استفاده از داده‌های سنجش از دور به منظور پایش تغییرات سطح برف بسیار موثر است. هدف مطالعه حاضر نیز بررسی تغییرات زمانی- مکانی پوشش برف استان کردستان با استفاده از محصولات سنجنده‌ی MODIS (MOD10A1، MOD10A2) در بازه‌ی زمانی 17 ساله (1396-1379) است. همچنین به منظور ارزیابی دقت تصاویر و تحلیل رابطه بین تغییرات برف با داده‌های بارش و دما از داده‌های ایستگاه سینوپتیک منطقه مورد مطالعه استفاده شد. نتایج ارزیابی تصاویر با داده‌های ایستگاه هواشناسی نشان می‌هد که این تصاویر از دقت مناسبی در استخراج سطوح برفی برخوردار است. همچنین نتایج بررسی تغیرات پوشش برف استان کردستان حاکی از آن است که بیشترین مساحت پوشیده از برف در سال‌های 1379، 1380، 1383، 1385، 1386، 1387، 1389، 1390، 1391، 1392 و 1394 و کمترین آن در سال‎های 1384، 1388، 1395 و 1396 اتفاق افتاده است. بیشترین مساحت پوشیده از برف در دی‌ ماه 1386 با 2/28914 کیلومتر مربع بوده است. بررسی تغییرات ریزش برف در سطح استان نشان‌ می‌دهد بیشترین ریزش برف در سطح استان از آبان تا اسفند در شهرستان دیواندره (آبان 1383، 57/59 درصد)، شهرستان بیجار (بهمن 1379، 93/25 درصد) و شهرستان قروه (دی ماه 1396، 38/25 درصد) اتفاق افتاده ‌است. همچنین تحلیل ارتباط بین ذوب برف با داده‌های اقلیمی نشان می‌دهد که در ماه‌های فروردین و اردیبهشت افزایش بارندگی و در خرداد ماه با کاهش باندگی، روند افزایشی دما موجب آب شدن سطوح برفی در سطح استان شده‌ است. 

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Monitoring of temporal-spatial variations of snow cover using the MODIS image (Case Study: Kurdistan Province)

نویسندگان [English]

  • Karim Solaimani 1
  • Shadman Darvishi 2
  • Fatemeh Shokrian 1
  • mostafa rashidpour 2
1 Professor of Watershed Management Engineering group, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources university, Iran
2 M.Sc. Student, Faculty of Environmental Sciences, Haraz Institute of Higher Education, Amol, Iran
چکیده [English]

Snow is a major source of water flow in each region. Therefore, knowledge of the spatial and temporal distribution of snow is essential for proper management of water resources in the region. Due to the severe physical conditions of mountainous environments, there is no permanent ground measurement for estimating snowfall resources and the establishment of a database. So, using remote sensing data to monitor snow level changes is very effective.  Therefore, the aim of this study was to investigate the temporal and spatial variations of snow cover in Kurdistan province using MODIS (MOD10A1, MOD10A2) snowstorm products in the 17-year period (2000-2017). Also, to evaluate the accuracy of the images and to analyze the relationship between snow changes with rainfall and temperature data, the synoptic station data of the study area was used. The results of the evaluation of the images with the weather station data show that these images have the appropriate accuracy in extracting snow surfaces. Also, the results of snow cover variations in Kurdistan province indicate that the highest snow cover area was in 2000, 2001, 2004, 2006, 2007, 2008, 2010, 2011, 2012, 2013, and 2015, respectively, and the lowest in the years 2005, 2009, 2016 and 2017, with the largest snow cover area in December 2007 with a 2.8914 square km area. The study of snowfall variations in the province shows that the highest snowfall in the province from November to March was in the city of Diwandareh (November 2004, 59.57%) in Bijar (Feb. 2000, 25.93%) and Qorveh city (January 2017, 25.38%). Also, the analysis of the relationship between snow melting and climatic data shows that in the months of April and May rainfall increased and in June, with decreasing rainfall, the increasing trend of temperature caused the snow depths to melt in the province.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Kurdistan province
  • snow cover
  • MODIS

مراجع

  1. ابراهیمی، ه.، غیبی، ا. ح.، ملکوتی، ح.، 1391، روند تغییرات پوشش برف در مناطق برف‌خیز ایران با استفاده از داده‌های سنجنده MODIS، مجله علمی و فنی نیوار، (79-78):12-3.
  2. داداشی، م.، مختاری، م.، طیبا، ع.، 1393، محاسبه سطح برف با تصاویرMODIS، (مطالعه موردی: استان تهران)، اولین همایش ملی کاربرد مدل های پیشرفته مکانی، دانشگاه آزاد یزد.
  3. رایگانی، ب.، خواجه الدین، س.ج.، سلطانی کوپایی، س.، براتی، س.، 1387، محاسبه تغییرات نقشه‌های پوشش برفی تهیه شده از تصاویر ماهواره‌ای MODIS در دوره‎های فاقد تصویر، نشریه علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، 12(44): 331-315.
  4. سایت هواشناسی کشور، http://www.irimo.ir
  5. شریفی، م.‌ر.، آخوندعلی، ع.‌م.، پرهمت، ج.، ۱۳۸۵، بررسی تغییرات آب معادل برف با ارتفاع در مقیاس حوضه‌های کوچک (مطالعه‌موردی: حوضه صمصامی از سرشاخه‌های‌ کارون)، هفتمین سمینار بین المللی مهندسی رودخانه.
  6. شفیع‌زاده مقدم، ح.، مباشری، م.، ر.، شایان، س.، 1389، ارتقای دقت برآورد شاخص NDSI و کسر پوشش برف سنجنده MODIS با بکارگیری همزمان سنجنده ASTER، همایش ژئوماتیک 1389، سازمان نقشه برداری کشور.
  7. طاهری شهرآئینی، ح.، تجرشی، م.، جلالی، ن.، ابریشمچی آ.،۱۳۸۰، استخراج مدل تجربی ارتباط مساحت آب هامون‌ها با مساحت پوشش برف حوزه‌ی آبریز هیرمند با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای، سومین کنفرانس هیدرولیک ایران، 15 تا ۱۷ آبان ماه، دانشکده فنی دانشگاه تهران، 444- 437.
  8. طاهری، ح.، ارکیان، ف.، 1392، بررسی تغییر پذیری تعداد روزهای برفی و عمق برف در ایران، مجله علمی و فنی نیوار، 82-83: 58-47.
  9. عادلی، آ.، ۱۳۸۴، کلیماتولوژی بارش برف در شمال‌غرب ایران، پایان نامه کارشناسی ارشد، مرکز GIS و سنجش از دور دانشگاه تبریز.
  10. عزیزی، ق.، رحیمی، م.، محمدی، ح.، خوش اخلاق، ف.، 1395، تغییرات زمانی‌- مکانی پوشش برف دامنه‌های جنوبی البرز مرکزی، پژوهش‌های جغرافیای طبیعی، 3: 393-381.
  11. فتاحی، ا.، وظیفه دوست، م.، 1390، برآورد دمای سطح برف و گستره پوشش برف با استفاده از تصاویر سنجنده MODIS (مطالعه موردی حوضه‌های استان گلستان(، فصلنامه تحقیقات جغرافیایی، 26(3):168-149.
  12. محمد پور، آ.، محمدپور، ر.، 1395، بررسی تغییرات سطح پوشش برف استان اردبیل با استفاده از تصاویر سنجنده MODIS در سال زراعی(1388-1387)، دومین کنفرانس بین المللی ایده های نوین در کشاورزی، محیط زیست و گردشگری، دانشگاه آزاد اسلامی واحد اردبیل.
  13. میرموسوی، س. ح.، صبور، ل.، ۱۳۹۳، پایش تغییرات پوشش برف با استفاده از تصاویرسنجنده مودیس در منطقه شمال غرب ایران، فصلنامه جغرافیا و توسعه،12(۳۵) 200-181.
  14. مرکز آمار ایران، ۱۳۹۵، نتایج سرشماری عمومی نفوس و مسکن، منتشر شده در تاریخ ۲۳ اسفند ۱۳۹۵. سازمان آمار ایران.
  15. نجفی، ا.، قدوسی، ح.، ثقفیان، ب.، پرهمت، ج.، 1386، برآورد رواناب ذوب برف با استفاده از سنجش از دور و سیستم اطلاعات جغرافیایی در حوضه شهر‌چای ارومیه، فصلنامه پژوهش و زندگی، 20: 177-185.
  16. نجفزاده، ر.، ابریشمی، ا.، تجریشی، م.، طاهری شهرآئینی، ح.،۱۳۸۳، شبیه‌سازی جریان رودخانه با مدل ذوب برف، مجله آب و فاضلاب، 15(4) 11-2.
  17. Bashir, F., Ghulam, R., 2010, Estimation of Average Snow Cover over Northern Pakistan, Pakistan Journal of Meteorology, 7(13): 63-69.
  18. Dariane, A.B., Khoramian, A., Santi, E., 2017, Investigating spatiotemporal snow cover variability via cloud-free MODIS snow cover product in Central Alborz Region, Remote Sensing of Environment (2017), http://dx.doi.org/10.1016/j.rse.2017.05.042.
  19. Dong, Ch., Menzel, L., 2016, Producing cloud-free MODIS snow cover products with conditional probability interpolation and meteorological data, Remote Sensing of Environment, 186(2016): 439-451.
  20. Gerland, S., Winther, J.G., Orbak, J.B., Liston, G.E., Oritsland, N.E., Blanco, A., Ivanov, B., 1999, Physical and Optical Properties of Snow Covering Arctic Tundra on Svalbard and Its Impact on Biota. International Conference on Snow Hydrology, US Army Corps of Engineers, Cold Regions Research & Engineering Laboratory, 13(1999): 2331-2343.
  21. Goodinson, B.E., Rango, A., Walker, A.E., 2000, Snow and Ice, Remote Sensing in Hydrology and Water Management, Springer Pub, Berlin, 539- 540
  22. Gray, D.M., Zhaoi, L., 1998, Estimating Snowmelt Infiltration into Frozen Soils, International Conference on Snow Hydrology, US Army Corps of Engineers, Cold Regions Research & Engineering Laboratory, 13(12-13):1827–1842.
  23. Hall, D.K., Riggs, G.A., Salomonson, V.V., DiGirolamo, N.E., and Bayr, K.J., 2002, MODIS snow-cover products, Remote Sensing of Environment, 83: 181-194.
  24. Hall, D.K., Klein, A.G., Riggs, G.A., 2002, Global Snow Cover Monitoring Using MODIS, Remote Sensing of Environment 83 (2002):181–194.
  25. Klein, A.G., Lee, S., Over, T.M., 2001, A Comparison of MODIS and NOHRSC snow cover products for simulating stream flow using the Snowmelt Runoff Model, Journal of Hydrological processes, 19(15): 2951–2972.
  26. Kuter, S., Akyurek, Z., Weber, G.W., 2018, Retrieval of fractional snow covered area from MODIS data by multivariate adaptive regression splines, Remote Sensing of Environment 205 (2018) 236–252.
  27. Lope, P., Sirgue. P., Arnaud, Y., Pouyaud, B., Chevallier, P., 2008, Snow cover monitoring in the Northern Patagonia Ice field using MODIS satellite images (2000–2006), Global and Planetary Change, 61 (3- 4):103-116.
  28. Marchane, A., Jarlan, L., Hanich, Boudhar, A., Gascoin, S., Tavernier, A., Filal, N., LePage, M., Hagolle, O., Berjamy, B., 2015, Assessment of daily MODIS snow cover products to monitor snow cover Dynamics over the Moroccan Atlas Mountain range, Remote Sensing of Environment, http://dx.doi.org/10.1016/j.rse.2015.01.002.
  29. Malmros, j., k, Mernild, S., H, Wilson, R., Tagesson, T., 2018, Snow cover and snow albedo changes in the central Andes of Chile and Argentina from daily MODIS observations (2000 – 2016), Remote Sensing of Environment, 209(2018):240-252
  30. Marchane, A., Jarlan, L., Hanich, L., Boudhar, A., Gascoin, A., Tavernier, A., Filali, N., Le Page, M., Hagolle, O., Berjamy, B., 2015, Assessment of daily MODIS snow cover products to monitor snow cover dynamics over the Moroccan Atlas mountain range, Remote Sensing of Environment(2015) http://dx.doi.org/10.1016/j.rse.2015.01.002.
  31. Malcher, P., Floricioiu, D. and Rott, H., 2003, Snow mapping in Alpine areas using medium resolution spectrometric sensors, International Geoscience and Remote Sensing Symposium, 2835-2837.
  32. Parajka, J., Bloschl, G., 2006, Validation of MODIS snow cover images over Austria, Hydrol, Earth Syst. Sci,
  33. : 679-689.
  34. Stansalie, G., Catana, S., Flueraru, C., 2006, Evaluation and monitoring of snow cover water resources in Carpathian basins using geographic information, National Meteorological Administration (NMA), 8(4):125-135.
  35. Tang, B., Shrestha, B., Li, Z., Liu, G., Ouyang, H., Gurung, D., Giriraj, A., Aung, KH., 2013, Determination of snow cover from MODIS data for the Tibetan Plateau region, International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation, 21 (2013): 356–365.
  36. Williamson, S.N., Hik, D.S., Gamon, J.A., Jarosch, A.J., Anslow, F.S., Clarke, G., Scott Rupp, T., 2017, Spring and summer monthly MODIS LST is inherently biased compared to air temperature in snow covered sub-Arctic mountains, Remote Sensing of Environment 189 (2017) 14–24.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار