پیوندها
ورود
نام کاربری :   
کلمه عبور :   
 
متن تصویر:
[عضویت]
صفحه اصلی > کاربردهای فضایی - صفحه داخلی 
کاربرد فناوری سنجش در پایش گردوخاک1395/04/05

کاربرد فناوری سنجش در پایش گردوخاک

طی چند سال اخیر مناطق وسیعی از ایران (۲۳ استان) هر از گاهی با پدیده مخرب ریزگردها مواجه بوده که بروز مشکلاتی را از جمله در بخش های سلامت، محیط زیست و نیز معیشت روزانه به همراه داشته است. تقریبا منشاء تمامی گرد و غبارها به سمت ایران از کشورهای سوریه، اردن، عراق، کویت و شمال شرق عربستان است (شکل ۱). با مطالعات انجام گرفته در این زمینه، در زمان حاضر شش منبع اصلی این پدیده  شناسایی شده و مهم ترین این منابع، تالاب‌های خشک شده در استان کربلا-عراق می‌باشد.

ریزگرد که در اصطلاح هواشناسی به آن Haze یا Dust گفته می‌شود، ذرات خاک معلق در فضای نزدیک زمین است. با توجه به نحوه بررسی، نقطه نظر و همچنین روشهای تجزیه و تحلیل این پدیده، تعاریف متعددی در ارتباط با ریزگرد ارائه شده است. طوفان‌های گرد و خاک و ماسه‌ای در مناطق مختلف تعاریف متفاوتی دارند، زیرا در مکان‌های گوناگون و در شرایط مختلف به وجود می‌آیند. براساس توافق سازمان هواشناسی جهانی هرگاه در ایستگاهی سرعت باد از ۱۵ متر بر ثانیه تجاوز کند و دید افقی به علت گردوغبار به کمتر از یک کیلومتر ( ۱۰۰۰ متر ) برسد، طوفان خاک گزارش می‌شود. طوفان ما‌سه‌ای نیز به بادی اطلاق می‌گردد که بتواند ذرات با قطر ۱۵/۰ تا ۳۰/۰ میلیمتر را تا ارتفاع ۱۵ متر جا بجا کند. طوفان های خاک مشابه طوفان های ماسه‌ای هستند با این تفاوت که در طوفان خاک، ذرات ریزتر بوده و جریان های رو به بالا می‌تواند این ذرات را به صورت معلق در هوا نگه دارد. با این حال این پدیده پس از بلایایی نظیر وقوع آتش سوزی های گسترده، زلزله، رانش زمین، سونامی، آتش فشان ها، خشکسالی و از بین رفتن پوشش های گیاهی، به نوبه‌ی خود اثرات نامطلوب بسیاری بر زندگی و حیات انسان ها گذاشته و زندگی عادی را مختل می‌سازد.


شکل 1 - پهنه پدیده ریزگرد در منطقه خاورمیانه بر روی تصویر ماهواره‌ای سنجنده MODIS

پدیده ریزگرد در حال حاضر یکی از مهمترین مخاطرات طبیعی چند سال اخیر کشور ما می‌باشد که بسیاری از مکانیزم های اجتماعی،‌ اقتصادی و حتی اداری مناطق مختلف را دچار اختلال نموده است. در مناطق غربی و جنوب غربی کشور که در مسیر ورود سیکلون ها و سیستم های آورنده‌ی ریز گرد قرار گرفته است که در مجاورت بیابان های بزرگ می باشند روزهای ریزگرد قابل ملاحظه بوده و از نظر نوع و عملکرد دارای تفاوت کلی با غبارهای محلی وارد شده از سایر نواحی است، زیرا غبار و طوفان‌های وارد شده از مرزهای غربی و جنوب غربی کشور به ‌صورت ستون های عظیم و در مقیاس صدها کیلومتر که در تصاویر ماهواره‌ای به ‌وضوح مشاهده می‌شوند هستند. این پدیده که مساحت عمده‌ای از کشور را در بر می‌گیرد به علت گستردگی جغرافیایی، تاثیر و دخالت مستقیم در نحوه زندگی و فعالیت های اقتصادی عده کثیری از جمعیت کشور و پیامدهای سیاسی، امنیتی و دفاعی از اهمیت استراتژیکی برخوردار است. در ادامه به بررسی نقش تصاویر ماهواره‌ای و فناوری سنجش از دور در پایش کانون‌های مستعد پدیده ریز گرد پرداخته می‌شود (شکل ۲).


شکل ۲ - استخراج کانون‌های اصلی گردوغبار ورودی به کشور و تهیه نقشه مربوطه
با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای (ALI D BOLOORANI, EHSE, SPRINGER, 2014)

فناوری فضایی و سنجش از دور در پایش طوفان‌های گردوخاک

امروزه تصاویر ماهواره‌ای و علم سنجش از دور، اطلاعات ارزنده‌ای را در حوزه های مختلف علوم ارائه‌ می‌نمایند. یکی از اساسی ترین کاربردهای این داده‌ها، استخراج و کسب اطلاعات از مناطق مختلف سطح زمین و شناسائی عوارض و پدیده‌های مورد نظر می‌باشد. به طور کلی سنجش از دور (Remote Sensing) تکنیک، علم، هنر و دانش کسب اطلاعات از فاصله دور و بدون تماس فیزیکی است. سنجنده‌ها یا سنسورهای مورد استفاده در سنجش از دور شامل انواع دوربین های هوائی و سیستم های اسکن کننده فضائی نظیر اسکنرهای اپتیکی-مکانیکی می‌باشند (شکل ۳). این سنسورها با دریافت امواج الکترومغناطیس بازتابی پدیده‌های سطح زمین و تبدیل آن ها به اعداد، اطلاعات موجود درباره پدیده‌ها را جمع آوری می‌نمایند. در یک سیستم سنجش از دور سه بخش اصلی در نظر گرفته می‌شود، بخش فضائی شامل انواع ماهواره، بخش ایستگاه های دریافت فضائی که در حال حاضر تصاویر ماهواره‌ای توسط این ایستگاه‌ها دریافت و تولید می‌گردند و همچنین بخش کاربران که وظیفه آنها انجام مطالعات و جمع آوری اطلاعات دریافتی تصاویر ماهواره ای در جهت بهره برداری بهینه این اطلاعات در پیشبرد علوم مختلف با به کارگیری پتانسیل موجود در این تصاویر می‌باشد. در همین راستا سنجش از دور به عنوان یک صنعت اطلاع رسانی، جایگاه خود را در بسیاری از علوم و کاربردهای دانش پایه در کشورهای مختلف دنیا و از جمله کشور جمهوری اسلامی ایران باز نموده است، چرا که با پیشرفت علم سنجش از دور و استفاده از تصاویر ماهواره ای به منظور بررسی عوارض سطح زمین، دسترسی به اطلاعات تا حد چشمگیری تسریع و تسهیل یافته است تا جایی که بیشترین میزان داده های تولیدی از طریق ارسال ماهواره‌ها با ماموریت‌های مختلف به فضا در حداقل زمان ممکن حاصل می‌گردد.


شکل ۳ - سامانه سنجش از دور و اجزای آن

ماهواره های سنجش از دور و هواشناسی جهت بررسی پدیده ریزگرد

در حال حاضر عرصه فضا و چگونگی بهره برداری و استفاده از آن، از مهمترین منابع قدرت در کشورها تلقی می‌شود که فرصت ها و امتیازات زیادی را در ابعاد اقتصادی، علمی، پژوهشی، سیاسی و دفاعی فراهم می کند. در این میان یکی از مهمترین ماموریت های فضائی ماهواره‌ها، تهیه و تولید داده‌های هواشناسی به کمک ماهواره‌های هواشناسی و تا حدودی برخی ماهواره‌های سنجش از دوری است. بطور کلی ماهواره‌های منابع زمینی مورد استفاده در امر هواشناسی عمدتا مشتمل بر ماهواره‌هایTERRA (EOS/AM-1) ،METOP ،سری NOAA ،ماهواره AQUA و سری های مختلف ماهواره‌های IRS می‌باشد. داده های این گروه عمدتا با دقت زمانی بالا و دقت مکانی کم تولید می‌گردد که در نتیجه با توجه به در اختیار داشتن توان تفکیک زمانی مطلوب امکان پایش و تجزیه و تحلیل منطقه از حیث میزان تراکم توده گرد و غبار در زمان های مختلف به راحتی فراهم می‌گردد. در جدول ۱ نمونه‌ای از این ماهواره ها به همراه سنجنده ها و ویژگی های آنها به تفکیک ذکر شده است:

جدول ۱ - برخی ماهواره‌های سنجش از دور و هواشناسی جهت پایش ریزگردها

نام ماهواره کشور سازنده/بکارگیرنده نام سنجنده قدرت تفکیک مکانی (متر) وضعیت دسترسی به داده
Aqua ایالات متحده MODIS ۲۵۰ و ۵۰۰ و ۱۰۰۰ آزاد
Landsat-۷&۸ ایالات متحده ETM+OLI-TIRS ۱۵ و ۳۰ و ۶۰ آزاد
TERRA ایالات متحده ASTER-MODIS ۱۵ و ۲۵۰ و ۵۰۰ و ۱۰۰۰ آزاد
Metop-A اتحادیه اروپایی AVHRR ۱۰۹۰ آزاد
NOAA17-18 ایالات متحده AVHRR ۱۱۰۰ آزاد
IRS-2B-Oceansat-2 هند OCM ۳۶۰ تجاری
IRS-P3 هند WiFS ۱۸۸ تجاری
IRS-P4 هند OCM-MSMR ۳۰۰ تجاری
IRS-P6 هند AWiFS-LISS III, LISS IV ۵.۸ و ۲۳ و ۵۶ تجاری

نتیجه گیری

امروزه با بهره‌گیری از تصاویر ماهواره‌ای و پردازش این تصاویر، کانون های مستعد پدیده گرد و غبار به راحتی شناسایی می‌گردند. با توجه به مزایای بالای این تصاویر به خصوص از حیث داشتن پوشش وسیع و قابلیت تکرار در زمان های مختلف، به عنوان یک منبع اطلاعاتی و بانک جامع در جهت کشف مناطق تحت سیطره پدیده مذکور، منشاءیابی ماسه های روان و به شکل جامع تر بر روی طوفان ها می‌توان مطالعات کاربردی به انجام رساند.

خوشبختانه این فناوری توسط محققان در کشور به خوبی مورد استفاده قرار گرفته و در قالب مطالعات پژوهشی نتایج ارزشمندی حاصل شده است. بر مبنای تحقیقات صورت گرفته، منبع این ریزگردها مناطق جنوبی عراق، سوریه، اردن، کویت و شمال شرق عربستان است. این ریزگردها پس از بر خاستن از زمین از طریق جریانات هوایی و بادهای موجود پس از درنوردیدن خوزستان در جهت جنوب به شمال گسترش یافته و استان های ایلام، کرمانشاه، ‌کردستان، زنجان و جنوب آذربایجان غربی را تحت تاثیر عمده قرار داده و زبانه های آن تا استان های شمالی و آذربایجان شرقی و اردبیل هم می رسد. بروز پدیده گرد و غبار طی سالیان اخیر در مناطق جنوب و جنوب غرب کشور که با مشکلات فراوانی برای ساکنان این خطه از کشور همراه بوده است، سر انجام دامنه گسترده تری یافته و بیش از ۲۰ استان کشور را از جمله پایتخت ایران، و پهنه‌ای با جمعیتی بالغ بر ۵۲ میلیون نفر و گستره ای به مساحت بیش از یک میلیون کیلومتر مربع از کشور تحت تاثیر قرار داد. 

علاوه بر استخراج مناطق مستعد ایجاد گرد و خاک در اطراف کشور از نتایج طرح‌های تحقیقاتی، می توان یک سامانه عملیاتی هشدار نیز بر مبنای داده‌های بهنگام سنجش از دور و با بهره‌گیری از انواع ماهواره‌های زمین آهنگ (چینی، هندی و اروپایی) و مدار قطبی ایجاد نمود و با استفاده عملیاتی از نتایج و نقشه‌های حاصل، در جهت رفع و کاهش تولید ریزگردها در سطح ملی و فراملی اقدام نمود.

نمایش: 1304بازگشت به صفحه کاربردهای فضایی >>