دوره 13، شماره 25 - ( بهار و تابستان 1401 1401 )
جلد 13 شماره 25 صفحات 61-50 |
برگشت به فهرست نسخه ها
Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
bahrami Pichaghchi H, Norooz Valashedi R, Raeini-sarjaz M. (2022). Statistical Analysis of Time Series of Snow-Covered Area Obtained from Satellite Images in Mazandaran Province. J Watershed Manage Res. 13(25), 50-61. doi:10.52547/jwmr.13.25.50
URL: http://jwmr.sanru.ac.ir/article-1-1067-fa.html
URL: http://jwmr.sanru.ac.ir/article-1-1067-fa.html
بهرامی پیچاقچی حدیقه، نوروز ولاشدی رضا، رائینی سرجاز محمود. تحلیل آماری سری زمانی مساحت پوشیده از برف حاصل از تصاویر ماهواره‌ای در استان مازندران پژوهشنامه مديريت حوزه آبخيز 1401; 13 (25) :61-50 10.52547/jwmr.13.25.50
1- گروه مهندسی آب، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری
چکیده: (2002 مشاهده)
مقدمه و هدف: متغیر برف نقش مهمی در چرخه‌های هیدرولوژی بر عهده دارد. لذا برف یکی از اجزای ضروری سامانه اقلیم به شمار می‌رود. به‌طوری که یکی از کاربست‌های بنیادی درزمینه‌ی مدیریت منابع آب برف است، به‌ویژه در پهنه‌هایی که بارشِ آن سهم زیادی در ریزش‌های جوی دارد. بنابراین هدف اصلی این تحقیق بررسی روند این تغییرات در حوضه آبخیز دامنه شمالی رشته‌کوه البرز در استان مازندران در شرایط نابه‌هنجار اقلیمی در دهه اخیر است.
مواد و روش‌ها: نخست داده‌های سنجنده MODIS به‌صورت روزانه با توان جاسازی مکانی ۵۰۰ ×۵۰۰ متر از پایگاه ملی داده‌های برف و یخ ناسا (NSIDC) دریافت شد. تصاویر دریافتی مربوط به بازه‌ی زمانی 2000-2018 است. برای پردازش تصاویر، نخست عملیات پیش‌پردازش بر روی آن‌ها در محیط نرم‌افزار ENVI 5.3 اعمال شد. از نمایه NDSI، جهت برآورد پهنه پوشش برف استفاده شد. برای بررسی روند تغییرات پوشش برف از آزمون من-کندال و روش تخمین گر شیب‌خط سن استفاده شد. همچنین برای بررسی همبستگی بین سطح پوشش برف با پارامترهای اقلیمی از ضریب همبستگی پیرسون استفاده شد.
یافته‌ها: بررسی روند سطح پوشش برف به‌صورت فصلی و سالانه نشان داد که پوشش برف در فصل زمستان، حدود 41/50- کیلومترمربع در هر سال کاهش یافته است. ازنظر طبقات ارتفاعی، پوشش برف در حال پس‌روی است، زیرا روند آن در همه طبقات ارتفاعی به‌ویژه ارتفاعات 1600 تا 2500 متر حدود 03/57- کیلومترمربع در هر سال رو به کاهش است. نتیجه این پژوهش نشان می‌دهد، همبستگی منفی بین پوشش برف و تابش خالص و همبستگی مثبت با رطوبت نسبی در سطح اعتماد 95 درصد وجود دارد. مقایسه همبستگی وضعیت پوشش برف هم ازنظر زمانی و طبقات ارتفاعی مختلف با شرایط دما و بارش نشان می‌دهد در بیشتر مواقع ناهنجاری‌های منفی پوشش برف با ناهنجاری مثبت دما و منفی بارش همخوانی دارد، به‌طوری‌که در سطح 95 درصد معنی‌دار است. نتایج این پژوهش ضمن تأیید کاهش ذخایر برفی در دامنه شمالی و افزایش روزافزون دماهای فرین، نشان داد تجدیدنظر در مدیریت منابع آب حوضه پایین‌دست امری ضروری است.
نتیجه گیری: در مجموع نتایج نشان می‌دهد که روند پوشش برف به‌صورت فصلی و سالانه، دارای روند کاهشی است. همچنین می‌توان نتیجه گرفت روند پوشش برفی طبقات ارتفاعی مختلف در دامنه‌های شمالی البرز مرکزی کاهشی و پس‌روی کرده است. بیشترین تأثیر افزایش دما در فصل بهار مشاهده شده است. چراکه در اوایل بهار انرژی موردنیاز برای ذوب برف معمولاً از تابش موج‌کوتاه تأمین می‌شود و همین‌طور که شدت‌جریان تابشی خالص به دلیل افزایش تابش ورودی موج‌کوتاه افزایش و سپیدی ناشی از کاهش ارتفاع و گستره‌ی پوشیده از برف رخ می‌دهد، سرعت ذوب برف افزایش می‌یابد. ازاین‌رو با افزایش دما و تغییر شرایط اقلیمی، بارش‌های زمستانه که به انباشت برف تبدیل خواهند شد، کاهش‌یافته است و می‌تواند بر رواناب ناشی از این بارش‌ها در فصل بهار تأثیرگذار باشد.
مواد و روش‌ها: نخست داده‌های سنجنده MODIS به‌صورت روزانه با توان جاسازی مکانی ۵۰۰ ×۵۰۰ متر از پایگاه ملی داده‌های برف و یخ ناسا (NSIDC) دریافت شد. تصاویر دریافتی مربوط به بازه‌ی زمانی 2000-2018 است. برای پردازش تصاویر، نخست عملیات پیش‌پردازش بر روی آن‌ها در محیط نرم‌افزار ENVI 5.3 اعمال شد. از نمایه NDSI، جهت برآورد پهنه پوشش برف استفاده شد. برای بررسی روند تغییرات پوشش برف از آزمون من-کندال و روش تخمین گر شیب‌خط سن استفاده شد. همچنین برای بررسی همبستگی بین سطح پوشش برف با پارامترهای اقلیمی از ضریب همبستگی پیرسون استفاده شد.
یافته‌ها: بررسی روند سطح پوشش برف به‌صورت فصلی و سالانه نشان داد که پوشش برف در فصل زمستان، حدود 41/50- کیلومترمربع در هر سال کاهش یافته است. ازنظر طبقات ارتفاعی، پوشش برف در حال پس‌روی است، زیرا روند آن در همه طبقات ارتفاعی به‌ویژه ارتفاعات 1600 تا 2500 متر حدود 03/57- کیلومترمربع در هر سال رو به کاهش است. نتیجه این پژوهش نشان می‌دهد، همبستگی منفی بین پوشش برف و تابش خالص و همبستگی مثبت با رطوبت نسبی در سطح اعتماد 95 درصد وجود دارد. مقایسه همبستگی وضعیت پوشش برف هم ازنظر زمانی و طبقات ارتفاعی مختلف با شرایط دما و بارش نشان می‌دهد در بیشتر مواقع ناهنجاری‌های منفی پوشش برف با ناهنجاری مثبت دما و منفی بارش همخوانی دارد، به‌طوری‌که در سطح 95 درصد معنی‌دار است. نتایج این پژوهش ضمن تأیید کاهش ذخایر برفی در دامنه شمالی و افزایش روزافزون دماهای فرین، نشان داد تجدیدنظر در مدیریت منابع آب حوضه پایین‌دست امری ضروری است.
نتیجه گیری: در مجموع نتایج نشان می‌دهد که روند پوشش برف به‌صورت فصلی و سالانه، دارای روند کاهشی است. همچنین می‌توان نتیجه گرفت روند پوشش برفی طبقات ارتفاعی مختلف در دامنه‌های شمالی البرز مرکزی کاهشی و پس‌روی کرده است. بیشترین تأثیر افزایش دما در فصل بهار مشاهده شده است. چراکه در اوایل بهار انرژی موردنیاز برای ذوب برف معمولاً از تابش موج‌کوتاه تأمین می‌شود و همین‌طور که شدت‌جریان تابشی خالص به دلیل افزایش تابش ورودی موج‌کوتاه افزایش و سپیدی ناشی از کاهش ارتفاع و گستره‌ی پوشیده از برف رخ می‌دهد، سرعت ذوب برف افزایش می‌یابد. ازاین‌رو با افزایش دما و تغییر شرایط اقلیمی، بارش‌های زمستانه که به انباشت برف تبدیل خواهند شد، کاهش‌یافته است و می‌تواند بر رواناب ناشی از این بارش‌ها در فصل بهار تأثیرگذار باشد.
فهرست منابع
1. Khadka, D., M.S. Babel, S. Shrestha and N.K.Tripathi. 2014. Climate change impact on glacier and snow melt and runoff in Tamakoshi basin in the Hindu Kush Himalayan (HKH) region. Journal of Hydrology. 511:49-60. [DOI:10.1016/j.jhydrol.2014.01.005]
2. DeWalle, D.R. and A. Rango. 2008. Principles of snow hydrology: Cambridge University Press. [DOI:10.1017/CBO9780511535673]
3. Lindsay, C., J. Zhu, A. Miller, P. Kirchner and T. Wilson. 2015. Deriving snow cover metrics for Alaska from MODIS. Remote Sensing, 7(10): 12961-85. [DOI:10.3390/rs71012961]
4. Dietz, A. 2014. Central Asian snow cover characteristics between 1986 and 2012 derived from time series of medium resolution remote sensing data.
5. Warren, S.G. 1982. Optical properties of snow. Reviews of Geophysics, 20(1): 67-89. [DOI:10.1029/RG020i001p00067]
6. Fassnacht, S., M. Cherry, N. Venable and F. Saavedra. 2016. Snow and albedo climate change impacts across the United States Northern Great Plains. The Cryosphere, 10(1): 329-39. [DOI:10.5194/tc-10-329-2016]
7. Karimi, H., H. Zeinivand and N.A.H.Tahmasebipour. 2018. Simulation of snow cover area and its runoff in Horo-Dehno watershed in Lorestan Province. journal of watershed management research, 8(16): 77-89. [DOI:10.29252/jwmr.8.16.77]
8. Sedighi, F., M. Vafakhah, M.R. Javadi. 2016. Application of Artificial Neural Network for Snowmelt-Runoff (Case Study: Latyan Dam Watershed). Journal of Watershed Management Research, 6(12): 43-54.
9. Wu, S., X. Zhang, J. Du, X. Zhou, Y. Tuo, R. Li and et al. 2019. The vertical influence of temperature and precipitation on snow cover variability in the Central Tianshan Mountains, Northwest China. Hydrological Processes, 33(12): 1686-97. [DOI:10.1002/hyp.13431]
10. Huang, X., J. Deng, W. Wang, Q. Feng and T. Liang. 2017. Impact of climate and elevation on snow cover using integrated remote sensing snow products in Tibetan Plateau. Remote sensing of environment, 190: 274-88. [DOI:10.1016/j.rse.2016.12.028]
11. Maskey, S., S. Uhlenbrook and S. Ojha. 2011. An analysis of snow cover changes in the Himalayan region using MODIS snow products and in-situ temperature data. Climatic Change, 108(1-2): 391. [DOI:10.1007/s10584-011-0181-y]
12. Hajihoseini, H., M. Hajihosseini, A. Najafi, S. Morid and M. Delavar. 2015. Assessment of changes in hydro-meteorological variables upstream of Helmand Basin during the last century using CRU data and SWAT model.
13. Higgins, R., V. Kousky, V. Silva, E. Becker and P. Xie. 2010. Intercomparison of daily precipitation statistics over the United States in observations and in NCEP reanalysis products. Journal of climate, 23(17): 4637-50. [DOI:10.1175/2010JCLI3638.1]
14. Salomonson, V.V. and I. Appel. 2004. Estimating fractional snow cover from MODIS using the normalized difference snow index. Remote sensing of environment, 89(3): 351-60. [DOI:10.1016/j.rse.2003.10.016]
15. Dozier, J. 1991. editor Remote sensing of alpine snow cover invisible and near-infrared wavelengths. Proceedings from the Centre for Snow Science at Alta 1991 Symposium: Online at: http://www avalanche org/~ moonstone/cssa91' htm.
16. Hall, D.K., G.A. Riggs, V.V. Salomonson, N.E. DiGirolamo and K.J. Bayr. 2002. MODIS snow-cover products. Remote sensing of Environment, 83(1-2): 181-94. [DOI:10.1016/S0034-4257(02)00095-0]
17. Klein, A.G., D.K. Hall and A.W. Nolin. 2000. Development of a prototype snow albedo algorithm for the NASA MODIS instrument. Proceedings of the 57th Eastern Snow Conference, 15-7.
18. Bashir, F. and G. Rasul. 2010. Estimation of average snow cover over northern Pakistan. Pakistan Journal of Meteorology, 7(13): 63-9.
19. Mohammadi Ahmadmahmoudi, P. and A. Khoorani. 2019. Snow Cover Changes of Zagros Range in 2001-2016 Using Daily Data of MODIS. Journal of the Earth and Space Physics, 45(2): 355-71.
20. Singh, D.K., H.S. Gusain, V. Mishra and N. Gupta. 2018. Snow cover variability in North-West Himalaya during last decade. Arabian Journal of Geosciences, 11(19): 579. [DOI:10.1007/s12517-018-3926-3]
21. Aguirre, F., J. Carrasco, T. Sauter, C. Schneider, K. Gaete, E. Garin and et al. 2018. Snow cover change as a climate indicator in Brunswick Peninsula, Patagonia. Frontiers in Earth Science, 6:130. [DOI:10.3389/feart.2018.00130]
22. Sirguey, P., R. Mathieu and Y. Arnaud. 2009. Subpixel monitoring of the seasonal snow cover with MODIS at 250 m spatial resolution in the Southern Alps of New Zealand: Methodology and accuracy assessment. Remote Sensing of Environment, 113(1): 160-81. [DOI:10.1016/j.rse.2008.09.008]
23. Azizi, G., M. Rahimi, H. Mohammadi and F. Khoshakhlagh. 2017. Spatio-temporal variations of snow cover in the southern slope of central Alborz. Physical Geography Research Quarterly, 49(3): 381-93.
24. Malmros, J.K., S.H. Mernild, R. Wilson, T. Tagesson and R. Fensholt. 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: 240-52. [DOI:10.1016/j.rse.2018.02.072]
25. Hernández-Henríquez, M.A., S.J. Déry and C. Derksen. 2015. Polar amplification and elevation-dependence in trends of Northern Hemisphere snow cover extent, 1971-2014. Environmental Research Letters, 10(4): 044010. [DOI:10.1088/1748-9326/10/4/044010]
26. Flerchinger, G. and C. Hanson. 1989. Modeling soil freezing and thawing on a rangeland watershed. Transactions of the ASAE, 32(5): 1551-4. [DOI:10.13031/2013.31188]
ارسال پیام به نویسنده مسئول
| بازنشر اطلاعات | |
 |
این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است. |
