شناسایی بازتاب ذرات معلق با استفاده از مدل های انتقال تابش در زاویه‌های مختلف بازتابندگی در خلیج فارس

Document Type: Research Paper

Authors

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده منابع طبیعی دریا، دانشگاه علوم و فنون دریایی خرمشهر

2 استادیار دانشکده منابع طبیعی دریا، دانشگاه علوم و فنون دریایی خرمشهر

3 دانشیار دانشکده منابع طبیعی دریا، دانشگاه علوم و فنون دریایی خرمشهر

4 استاد دانشکده کشاورزی، دانشگاه شیراز

5 مربی دانشکده منابع طبیعی دریا، دانشگاه علوم و فنون دریایی خرمشهر

Abstract

روش­های اندازه‌گیری زمینی و فناوری سنجش از دور از مهم‌ترین روش­های ردیابی و توزیع ریزگردها در محیط قلمداد می‌گردند. با استفاده از معادله دیفرانسیل انعکاس طیفی و شاخص جذب هواویز می‎توان اطلاعات زیادی را در مورد غبار در مقیاس وسیع به‌دست آورد. هدف از این مطالعه، تحلیل تغییرات میزان بازتاب در عمق­های نوری ریزگردها برای شعاع‌های موثر مختلف باند 4 (553 میکرومتر) سنجنده مودیس می‌باشد. دامنه عمق نوری ریزگردها،در جو خالص با میزان AOD( 15د„a=0.2"> ) تا یک فضای بسیار تیره با AOD ( 15د„a=3.0"> ) برای شعاع موثرهای 9726/0، 459/1، 945/1، 460/1 و 36/2 میکرون در ترکیبی از 9 زاویه سرسوی خورشیدی، 16 زاویه سرسوی ماهواره‌ای و 16 زاویه آزیموت خورشید / ماهواره‌ای نسبی می‌باشد. نتایج نشان داد که میزان بازتاب در شعاع موثرهای مختلف برای عمق‌های نوری متفاوت می‌باشد که در اینجا بازتاب بالای جو در زاویه‌های مختلف سرسوی خورشیدی، زاویه‌های مختلف دید سنجنده و زاویه‌های مختلف آزیموت بازتابندگی برای ذرات با شعاع موثرهای 9726/0، 459/1، 945/1، 460/1 و 36/2 میکرون در عمق نوری 3 دارای کمترین مقدار (به ترتیب: 18/0-06/0، 18/0-06/0، 17/0-06/0، 17/0-09/0و 15/0-09/0 میکرون) و در عمق نوری 2/0 میکرون دارای بیشترین مقدار (به ترتیب: 24/0-03/0، 21/0-03/0، 21/0-03/0، 18/0-03/0 و 18/0-03/0 میکرون) محاسبه شد. همچنین نتایج نشان داد که در جداول LUT با افزایش میزان عمق نوری ذرات معلق میزان بازتاب رسیده به سنجنده کاهش می‌یابد و با کاهش این میزان، عمق نوری میزان بازتاب رسیده به سنجنده افزایش می‌یابد.در نهایت، مدل با استفاده از دامنه‌ای از شعاع‌ موثرها بهتر خواهد شد، زیرا ذرات غباری که در جو پخش شده‌اند دارای شعاع‌های گوناگونی هستند.
 

- خوش‌سیما، م.، ثابت قدم، س. س. و علی اکبری بیدختی، ع. ع.، (1394) "تخمین تمرکز ذرات PM10 در جو با استفاده از داده‌های سنجش از دور ماهواره‌ای و زمین‌پایه و پراسنج‌های هواشناختی: کاربست شبکه عصبی مصنوعی"، مجله فیزیک زمین و فضا، 41 (3)،510-499.

 

- سلیمانی، آ.، محمدعسگری، ح.، دادالهی سهراب، ع.، علمی زاده.، ه. و خزاعی. ح.، (1394) "ارزیابی عمق اپتیکی حاصل از تصاویر ماهواره MODIS در خلیج فارس"، مجله علوم و فنون دریایی خرمشهر، 14(4)،    83 -75.

 

- مباشری، م.، قربانی سالخورد، ر. و رحیم زادگان، م.، (1389) "توانایی سنجنده مودیس در تحلیل های کیفی و کمی کیفیت هوا در مناطق شهری"، نشریه پژوهش­های اقلیم شناسی، 3(1)، 72-59.

- محمد‌عسگری، ح.، خلیقی سیگاوردی، ش.، ایران نژاد، پ.، احمدی، ح. و ملکیان، آ.، (1391) "ارزیابی کارایی مدل عددیGOCART و داده‌های سنجش از دور در پیش‌بینی و برآورد غلظت ذرات PM10"، رساله دکتری، دانشگاه تهران.

 

- محمدی نژاد، ش.، علی محمدی سراب، ع. و فرج زاده اصل، م.، (1393) "تجزیه و تحلیل و تهیه نقشه توزیع مکانی ذرات کمتر از ده میکرون استان خوزستان با استفاده از محصولات سنجنده مودیس"، فصلنامه برنامه ریزی و آمایش فضا، 18(3): 98-79.

 

- موقتی، س.، (1382) "بررسی امکان سنجش آلودگی هوای تهران با استفاده از تصاویر سنجنده MODIS"  کارشناسی ارشد، دانشگاه تهران.[F E1]  [F E1]منابع مطابق با فرمت مجله تنظیم نشده اند

 

- Ackermann, I. J., Hass, H., Memmesheimer, M., Ebel, A., Binkowski, F. S. and Shankar, U., (1998) “Modal aerosol dynamics model for Europe: Development and first applications”, Atmos. Env., 32, 2981–2999.

 

- Ahmad, Z. and Fraser, R. S., (1981) “An Iterative Radiative Transfer Code for Ocean-Atmosphere Systems”, Atmospheric Sciences. J., 39, 656-665.

 

- Chervenkov, H., Jakobs, H., (2011) “Dust storm simulation with regional air quality model: Problems and results”, Atmos. Env., 45, 3965-3976.

 

- Dave, J. V. (1970) “Intensity and Polarization of Radiation Emerging from a Plane- Parallel Atmosphere Containing Mono-dispersed Aerosols”, App. Optics, 9(12), 2673-&.

 

- Dubovik, O. and King, M. D., (2000) “A flexible inversion algorithm for retrieval of aerosol optical properties from Sun and sky radiance measurements”, Geophysical Research- Atmospheres. J., 105(16), 20673-20696.

- Fraser, R. H., Ferrare, R. A., Kaufman, Y. J., Mattoo, S. (1989) “Algorithm for Atmospheric Corrections of Aircraft

andSatellite Imagery”, NASA Technical Memorandum 100751, Greenbelt, MD USA, NASA Goddard Space Flight Center.

 

- Ginoux, P., M. Chin, I. Tegen, M. Prospero, B. Holben, O. Dubovik, S. Lin., (2001) “Source and distribution of dust aerosols simulated with the godard model”, J. Geophys. Res., 106, 255-273.

 

- Holben, B., Vermote, E., Kaufman, Y. J. and Tanre, D., (1992) “Aerosol retrieval over land from AVHRR data-application for atmospheric correction”. Geoscience and Remote Sensing, IEEE Transactions on, 30(2): 212-222.

 

- Holben, B. N., Eck, T. F., Slutsker, I., Tanré, D., Buis, J. P., Setzer, A., Vermote, E., Reagan, J. A., Kaufman, Y. J., Nakajima, T., Lavenu, F., Jankowiak, I. and Smirnov, A., (1998) “AERONET - A federated instrument network and data archive for aerosol characterization”, Remote Sensing of Environment 66(1), 1-16.

 

- Jung, Y. K., (2011) “Implementation of dust emission schem into WRF/Chem: An evaluation of dust emission parameterizations”, Ph.D. Thesis, Seoul National University.

- Katsnelson, J., (1970) “Frequency of dust storms at Be’er Sheva”. J. Earth Sci., 19: 69–76.

 

- Kaufman, Y. J., Tanre, D. and Boucher, O. (2002) “A satellite view of aerosols in the climate system”. Nature, 419, 215-223.

 

- Kaufman, Y. J. and Remer, L. A., (1994) “Detection of forests using mid-IR reflectance: an application for aerosol studies”. Geoscience and Remote Sensing, IEEE Transactions on, 32(3): 672-683.

 

- Koepke, P., Bais, A., Balis, D., Buchwitz, M., Backer, H.D., Cabo, X.D., Eckert, P., Eriksen, P., Gillotay, D., Heikkilä, A., Koskela, T., Lapeta, B., Litynska, Z., Lorente, J., Mayer, B., Renaud, A., Ruggaber, A., Schauberger, G., Seckmeyer, G., Seifert, P., Schmalwieser, A., Schwander, H. and Vanicek, K. (1998) “Comparison of Models Used for UV Index Calculations”. Journal of photochemistry and photobiology, 67(6), 657–662.

 

- Levy, R.C., Remer, L.A. and Kaufman, Y.J., (2004) “Effect of neglecting polarization on the MODIS aerosol retrieval over land”, IEEE Trans, Geosci. Remote. Sens., 42(11), 2576- 2583.

 

- Levy. R.c., Munchak. L.A., Mattoo. S., Patadia. F., Remer. L. A., and Kolz. R. E. (2015) “Towards a long-term global aerosol optical depth record: applying a consistent aerosol retrieval algorithm to MODIS and VIIRS-observed reflectance”, Atmosphere Measurement Tech Journal, (8): 4083–4110.

 

- Myhre, G., Stordal1, F., Johnsrud1, M., Diner, D. J., Geogdzhayev, I. V., Haywood, J. M., Holben, B. N., Holzer-Popp, T., Ignatov, A., Kahn, R, A., Kaufman, Y. J., Loeb, N., Martonchik, J. V., Mishchenko, M. I., Nalli, N. R., Remer, L. A., Schroedter-Homscheidt, M., Tanré, D., Torres, O. and Wang, M., (2005) “Intercomparison of satellite retrieved aerosol optical depth over ocean during the period September 1997 to December 2000”, Atmos. Chem. Phys., 5, 1697-1719.

 

- Remer, L. A., Kaufman, Y. J., Tanre, D., Mattoo, S., Chu, D. A., Martins, J V. and et al., (2005) “The MODIS aerosol algorithm, products, and validation”, Journal of atmospheric sciences, 62(4), 947-973

 

- Remer, L. A., Tanré, D., Kaufman, Y. J., (2006) “Algoritm for remote sensing of tropospheric aerosol from modis”, Collection 5 Product ID: MOD04/MYD04, NASA.

 

- Smirnov, A., Holben, B, N., Dubovik, O., O'Neill, N, T., Eck, T. F., Westphal, D. L., Goroch, A. K., Pietras, C. and Slutsker, I., (2002 (“Atmospheric Aerosol Optical Properties in the Persian Gulf", J. Atmos. Sci., 59: 620–634.

- Shao, Y., (2004) “Simplification of a dust emission scheme and comparison with data”, J.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Geophys. Res., 109, 359- 372.

- Stamnes, K., S. C. Tsay, W. Wiscombe, K. Jayaweera, (1988) “Numerically stable algorithm for discrete-ordinate-method radiative transfer in multiple scattering and emitting layered medi”a, Appl. Opt., 27, 2502–2509.

- Tanré, D., (1997) “Remote sensing of aerosol over oceans from EOS-MODIS”. J. Geophys. Res., 102:16971–16988.

- Veefkind, J, P., Leeuw, G, D., Durkee, P, A., Russell, P, B., Hobbs, P, V. and Livingston J, M., (1999) “Aerosol optical depth retrieval using ATSR-2 and AVHRR data during TARFOX”, geophysical reaserch. J., 104, 2253–2260.

- Wang, J. and Sunder, A. C., (2003) “Inter comparison between satellite derived aerosol optical thickness and PM2.5 mass: Implications for air quality studies”, Geophysical Research Latters, 30(21).

- Zhang-An, Q., Ying, C., Jing-Tao, L., Chung- Ming, L., Dong-Liang, L. and Min-Hong, S., (2006) “Some advances in dust storm over China-Mongolia areas”, Chinese Journal of Geophysics, 49(1), 68-78.

- Zhao, C., X. Liu, L. R. Leung, B. Johnson, S. A. McFarlane, W. I. Gustafson, J. D. Fast, R. Easter, (2010) “The spatial distribution of mineral dust and its shortwave radiative forcing over North Africa: modeling sensitivities to dust emissions and aerosol size treatments”, Atmos. Chem. Phys., 10: 8821–8838.