تحلیل تغییرات بیشینه ماندگاری متوالی برف‌پوش در شمال غرب ایران

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 استاد، گروه جغرافیای طبیعی، دانشکده علوم اجتماعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران.

2 دانشیار، گروه جغرافیا، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران

3 دانشجوی دکتری آب و هواشناسی، گروه جغرافیای طبیعی، دانشکده علوم اجتماعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران

چکیده

در این پژوهش با هدف شناسایی و واکاوی تغییرات فضایی- زمانی بیشینة ماندگاری متوالی برف‌پوش در شمال غربی ایران از فرآورده‌های روزانه برف مادیس (MOD10A1 و MYD10A1) در دورة 2020-2003 استفاده شد. ابتدا، داده‌ها بر اساس آستانة حداقل 1/0 باینری شد. در گام بعدی اثر ابرناکی با استفاده از ترکیب داده‌ها، فیلتر مکانی و زمانی کاهش داده شد. سپس، بیشینة ماندگاری برف‌پوش (MaxSCDur) در هر یاخته در شبکة رستری در بازظ ماهانه، فصلی و سالانه محاسبه و نقشه‌های پهنه‌ای ترسیم شد. نتایج نشان می‌دهد که پهنه‌های با ماندگاری بالا در فوریه نسبت به ژانویه گسترش و افزایش یافته است. در این ماه بیشینة میزان MaxSCDur با مقادیر 28-20 روز متعلق به قلل کوهستانی و کمینة آن با 3-0 روز مربوط به نواحی پست شمال شرقی کوه‌های طارم است. الگوی مارس کاهش گستره پهنه‌های با ماندگاری بالا و گسترش مناطق با ماندگاری کم را نشان می‌دهد. الگوی آوریل نشان از کاهش چشم‌گیر ماندگاری برف و تمرکز برف در قلل مرتفع دارد. الگوهای ماه‌های می تا سپتامبر کاهش مقادیر این نمایه را نشان می‌دهد. بر اساس الگوهای اکتبر تا دسامبر، بیشینه میزان MaxSCDur در قلل ارتفاعات از 23-84/20روز به 31-30 روز افزایش یافته است. کمینة میزان آن در این دورة مربوط به نواحی پست با 3-0 روز است. الگوی زمستانه، بیشینة میزان MaxSCDur را در قلل سبلان و سهند با مقادیر 6/29-25 روز و کمینة آن را در نواحی پست با مقادیر 20-0 روز نشان می‌دهد. الگوی بهاره نسبت به زمستانه نشان از افت MaxSCDur از جنوب به‌طرف شمال در پهنه مطالعاتی دارد. بر اساس الگوی تابستانه، MaxSCDur فقط در قله سبلان با 20-4 روز، در سهند و قلل ارتفاعات غربی منطقه با 24-2 روز نمودی آشکار دارد. بیشینة ماندگاری برف‌پوش پاییزه نسبت به الگوی تابستانه فقط در سرزمین‌های مرتفع کوهستانی افزایش نشان می‌دهد و همچنان خط‌الرأس سبلان با 20-4 روز از بیش‌ترین مقدار برخوردار است. بر اساس الگوهای سالانه MaxSCDur سال‌های 2010 و 2018 در فاز کمینه و سال‌های 2008، 2012 و 2017 در فاز بیشینه قرار داشته است. یافته‌های این پژوهش می‌تواند در مقولة منابع آبی، توان‌های اکولوژیکی و مدیریت نواحی کوهستانی مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


منابع:
آصفی، مصطفی، و فتح‌زاده، علی (1401). شبیه‌سازی توزیع مکانی عمق برف با استفاده از هوش مصنوعی و رگرسیون خطی مبتنی بر کاهش ویژگی‌ها (مطالعه موردی: حوزه آبخیز چلگرد). مدل‌سازی و مدیریت آب و خاک، 3(4)، 29-43. doi: 10.22098/mmws.2022.11560.1141
الحسینی المدرسی، سیدعلی، حاتمی، جواد، و سرکارگر، علی (1395). محاسبه خصوصیات فیزیکی برف با استفاده از تکنیک تداخل سنجی تفاضلی راداری و تصاویر سنجنده ترا سارایکس باند (TerraSAR-X) و مادیس (MODIS). سنجش از دور و سیستم اطلاعات جغرافیایی در منابع طبیعی، 2، 59-76. https://sanad.iau.ir/fa/Journal/girs/Article/901956/FullText.
بهرامی پیچاقچی، حدیقه، رائینی سرجاز، محمود، و نوروز ولاشدی، رضا (1399). بررسی اثرگذاری گرمایش فراگیر بر تغییرات زمانی و مکانی پوشش برف و ماندگاری آن در گستره‌ی دامنه شمالی البرز مرکزی. هواشناسی کشاورزی، 8(15)، 15-25. doi: 10.22125/agmj.2020.200876.1071
شاهزیدی، سمیه سادات (1402). بررسی ارتباط مؤلفه‌های ژئومورفولوژیک (ارتفاع، شیب و جهت شیب) با ماکزیمم ماندگاری برف‌پوش در ارتفاعات تالش. جغرافیا و توسعه، 21(73)، 166-198. doi: 10.22111/gdij.2023.44795.3497
قنبرپور، محمدرضا، محسنی ساروی، محسن، ثقفیان، بهرام، احمدی، حسن، و عباس‌پور، کریم (1384). تعیین مناطق مؤثر در انباشت و ماندگاری سطح پوشش برف و سهم ذوب برف در رواناب. منابع طبیعی ایران، 58(3)، 503-515. https://ijnr.ut.ac.ir/article_25249.html?lang=en.
کاشانی، عباس، صلاحی، برومند، حلبیان، امیرحسین، و زینالی، بتول (1403). وردش‌های فضایی- زمانی روزهای برف‌پوشان در پهنه شمال غرب ایران با استفاده از داده‌های دورسنجی. سنجش از دور و سامانه اطلاعات جغرافیایی در منابع طبیعی، 1، 94-117. doi:10.30495/girs.2022.697117.
کاشانی، عباس، صلاحی، برومند، حلبیان، امیرحسین و زینالی، بتول. (1404). واکاوی روزهای برف‌پوشان در ارتباط با سنجه توپوگرافیکی ارتفاع در شمال غرب ایران. جغرافیا و روابط انسانی، (1)8: 31-45. doi: 10.22034/gahr.2024.435665.2035
مرشدی، علی، و حسینی بروجنی، بهروز (1400). پایش و مقایسه تغییرات NDSI با استفاده از داده‌های سنجنده‌های MODIS و ETM+ به‌منظور برآورد پوشش برفی در حوضۀ آبریز کارون شمالی. مدل‌سازی و مدیریت آب و خاک، 1(4)، 68-82. doi: 10.22098/mmws.2021.9453.1045
یغمایی، لیلا، جعفری، رضا، سلطانی، سعید، و جهانبازی، حسن (1400). اثر تغییرات سطح و ماندگاری پوشش برف بر پوشش گیاهی در استان چهارمحال و بختیاری. مرتع و آبخیزداری، 74(4)، 917-938. doi:10.22059/jrwm.2022.317220.1559
 
 
References
Alhossaini Almodaresi, S. A., Hatami, J., & Sarkargar, A. (2016). Calculating the physical properties of snow, using differential radar interferometry and TerraSAR-X and MODIS images. Journal of RS and GIS for Natural Resources, 2, 59-76. [In Persian]
Asefi, M., & Fathzadeh, A. (2022). Simulating spatial distribution of snow depth using artificial intelligence and linear regression based on feature reduction (Case study: Chalgerd watershed). Water and Soil Management and Modelling, 3(4), 29-43. doi: 10.22098/mmws.2022.11560.1141. [In Persian]
Bahrami Pichaghchi, H., Raeini-Sarjaz, M., & Norooz Valashedi, R. (2020). Investigation of the effect of global warming on temporal and spatial changes of snow cover and its durability in the northern slope of Central Alborz. Journal of Agricultural Meteorology, 8(1), 15-25. doi: 10.22125/agmj.2020.200876.1071. [In Persian]
Balk, B., & Elder, K. (2000). Combining binary decision tree and geostatistical methods to estimate snow distribution in a mountain watershed. Water Resources Research, 36(1), 13–26. doi:10.1029/1999WR900251.
Barnett, T. P., Adam, J. C., & Lettenmaier, D. P. (2005). Potential impact of a warming climate on water availability in snow-dominated regions. Nature, 438, 303–309. doi:10.1038/nature04141.
Beniston, M., Farinotti, D., Stoffel, M., Andreassen, L.M., Coppola, E., Eckert, N., Fantini, A., Giacona, F., Hauck, C., Huss, M., Huwald, H., Lehning, M., López-Moreno, J.-I., Magnusson, J., Marty, C., Morán-Tejéda, E., Morin, S., Naaim, M., Provenzale, A., Rabatel, A., Six, D., Stötter, J., Strasser, U., Terzago, S., & Vincent, C. (2018). The European Mountain cryosphere: a review of its current state, trends, and future challenges. Cryosphere 12, 759–794. doi: 10.5194/tc-12-759-2018.
Bormann, K. J., Brown, R. D., Derksen, C., & Painter, T. H.(2018). Estimating snow-cover trends from space. Nature Clim Change, 8, 924–928. doi: 10.1038/s41558-018-0318-3
Brown R., & Armstrong R. L. (2010). Snow-cover data measurement, products and sources in snow and climate. In Physical Processes, Surface Energy Exchange and Modeling, Armstrong RL, Brun E (eds). Cambridge University Press: Cambridge, UK.
Brown, R., Derksen, C., & Wang, L. (2007). Assessment of spring snow cover duration variability over northern Canada from satellite datasets, Remote Sensing of Environment, 111(3), 367-381. doi: 10.1016/j.rse.2006.09.035.
Chen, W., Wu, Y., Wu, N., & Luo, P. (2008). Effect of snow-cover duration on plant species diversity of alpine meadows on the eastern Qinghai-Tibetan Plateau. Journal of Mountain Science, 5, 327-339. doi: 10.1007/s11629-008-0182-0.
Chen, X., Liang, S., Cao, Y., He, T., & Wang, D. (2015). Observed contrast changes in snow cover phenology in northern middle and high latitudes from 2001-2014. Scientific reports, 5(1), 1-9. doi.org/10.1038/srep16820.
Cui, C., Yang, Q., & Wang, S. (2005). Comparison analysis of long-term variations of snow cover between mountain and plain areas in Xinjiang region from 1960 to 2003. Journal of Glaciology and Geocryology, 27(4), 486–490. doi: 10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0072
Dietz, A. J., Conrad, C., Kuenzer, C., Gesell, G., & Dech, S. (2014). Identifying changing snow cover characteristics in Central Asia between 1986 and 2014 from remote sensing data. Remote Sensing, 6(12), 12752-12775.
Foster, J. L., Hall, D. K., & Chang, A. T. C. (1999). Effects of snow crystal shape on the scattering of passive microwave radiation. Geoscience & Remote Sensing IEEE Transactions on Selected Topics, 37(2): 1165–1168. doi:10.1109/36.752235.
Ghanbarpour, M. R., Mohseni Saravi, M., Saghafian, B., Ahmadi, H., & Abbaspour, K. (2005). An Evaluation of Regions Effective in Accumulation and Persistence of Snow Cover and Snowmelt Contribution in Runoff. Iranian Journal of Natural Resources (Not Publish), 58(3), 503-515. [In Persian]
Hammond, J. C., Saavedra, F.A., & Kampf, S. K. (2018). Global snow zone maps and trends in snow persistence 2001–2016. Int. J. Climatol. 38, 4369–4383. https://rmets.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/joc.5674
Huss, M., Bookhagen, B., Huggel, C., Jacobsen, D., Bradley, R. S., Clague, J. J., Vuille, M., Buytaert, W., Cayan, D. R., Greenwood, G., Mark, B. G., Milner, A. M., Weingartner, R., & Winder, M. (2017). Toward mountains without permanent snow and ice. Earth’s Future, 5, 418–435.ISSN 0034-4257, doi: 10.1016/j.rse.2006.09.035.
Kashani, A., Salahi, B., Halabian, A., & Zeinali, B. (2024). Spatio-temporal variations of snow-covered days in the Northwest of Iran using remote sensing data. Journal of RS and GIS for Natural Resources, 1: 94-117. doi:10.30495/girs.2022.697117. [In Persian]
Kashani, A., Salahi, B., Halabian, A., & Zeinali, B. (2024). Analysis of the relationship between snow-covered days and topographic elevation in Northwestern Iran. Geography and Human Relationships, 29: 31-45. doi: 10.22034/gahr.2024.435665.2035 [In Persian]
Ke, C., & Liu, X. (2014). MODIS-observed spatial and temporal variation in snow cover in Xinjiang, China. Climate Research, 59, 15-26. doi: 10.3354/cr01206
Keikhosravi Kiani, M. S., Masoodian, S. A. (2021). Climatology of snow cover accumulation and melting in Iran using MODIS data, Physical Geography Research, 53(1), 109-121. doi: 10.22059/jphgr.2021.290500.1007446
Klein, G., Vitasse, Y., Rixen, C., Marty, C., & Rebetez, M. (2016). Shorter snow cover duration since 1970 in the Swiss Alps due to earlier snowmelt more than to later snow onset. Climatic Change, 139, 637-649. doi: 10.1007/s10584-016-1806-y.
Kohler, T., Wehrli, A., & Jurek, M. (2014). Mountains and climate change: A global concern. In: Centre for Development and Environment (CDE) (Ed.), Sustainable Mountain Development Series. Swiss Agency for Development and Cooperation (SDC) and Geographica Bernensia, Bern, Switzerland (136 pp).
Li, D., Wrzesien, M.L., Durand, M., Adam, J., & Lettenmaier, D.P. (2017). How much runoff originates as snow in the western United States, and how will that change in the future? Geophys. Res. Lett. 44, 6163–6172. doi: pdfdirect/10.1002/2017GL073551
Li, H., Zhong, X., Zheng, L., Hao, X., Wang, J., & Zhang, J. (2022). Classification of snow cover persistence across China. Water, 14, 6: 933. doi: 10.3390/w14060933.
Morshedi, A., & Hoseini Boroujeni, B. (2021). Monitoring and comparing NDSI changes using MODIS and ETM+ sensor data to estimate snow cover in North Karun Basin. Water and Soil Management and Modelling, 1(4), 68-82. doi: 10.22098/mmws.2021.9453.1045. [In Persian]
Mote, P. W., Li, S., Lettenmaier, D. P., Xiao, M., & Engel, R. (2018). Dramatic declines in snowpack in the western US. Npj Climate and Atmospheric Science, 1(1), 2.doi: 10.1038/s41612-018-0012-1
Notarnicola, C. (2020). Hotspots of snow cover changes in global mountain regions over 2000–2018, Remote Sensing of Environment, 243, 111781, doi: 10.1016/j.rse.2020.111781.
Olefs, M., Koch, R., Schöner, W., & Marke, T. (2020). Changes in Snow Depth, Snow Cover Duration, and Potential Snowmaking Conditions in Austria, 1961–2020—A Model Based Approach. Atmosphere, 11(12), 1330. doi: 10.3390/atmos11121330
Liang, T., Zhang, X., Xie, H., Wu, C., Feng, Q., Huang, X., & Chen, Q. (2008). Toward improved daily snow cover mapping with advanced combination of MODIS and AMSR-E measurements. Remote Sensing of Environment, 112(10): 3750-3761. doi: 10.1016/j.rse.2008.05.010
Pepin, N., Bradley, R. S., Diaz, H. F., Baraer, M., Caceres, E. B., Forsythe, N., Fowler, H., Greenwood, G., Hashmi, M. Z., Liu, X. D., Miller, J. R., Ning, L., Ohmura, A., Palazzi, E., Rangwala, I., Schöner, W., Severskiy, I., Shahgedanova, M., Wang, M. B., Williamson, S. N., & Yang, D. Q. (2015). Elevation-dependent warming in mountain regions of the world. Nat. Clim. Chang, 5, 424:430.
Pu, Z., Xu, L., & Salomonson, V. V. (2007). MODIS/Terra observed seasonal variations of snow cover over the Tibetan Plateau. Geophysical Research Letters, 34(6). doi: 10.1029/2007GL029262
Ramage, J. M., & Isacks, B. L. (2003). Interannual variations of snowmelt and refreeze timing in southeast Alaskan icefields, USA. Journal of Glaciology, 49(164), 102–116. doi:10.3189/172756503781830908
Shahzeidi, S. (2023). Investigating the Relationship between Geomorphological Components (Elevation, Slope and Aspect) and the Maximum Snow-Cover Duration in Talesh Mountains. Geography and Development, 21(73), 166-198. doi: 10.22111/gdij.2023.44795.3497. [In Persian]
She, J., Zhang, Y., Li, X., & Chen, Y. (2014). Changes in snow and glacier cover in an arid watershed of the western Kunlun Mountains using multisource remote-sensing data‚ International journal of remote sensing, 35(1), 234- 252. doi:10.1080/01431161.2013.866296
Simpson, J.J., Stitt, J.R., & Sienko, M. (2001). Improved Estimates of the Areal Extent of Snow Cover from AVHRR Data, Journal of Hydrology, 204(1-4), 1-23. doi: 10.1016/S0022-1694(97)00087-5.
Stocker T., Qin D. H., & Plattner, G. K. (2014). Climate change, 2013: The Physical Science Basis. Cambridge and New York: Cambridge University Press.
Udnaes, H., Alfnes, C. E., & Andreassen, L. M. (2007). Improving runoff modeling using satellite-derived snow cover area. Nord. Hydrol. 38, 21–32. doi:10.2166/nh.2007.032
Yaghamei, L., Jafari, R., Soltani, S., & Jahanbazi, H. (2022). The effect of snow cover area and duration changes on vegetation cover in Chaharmal and Bakhtiari Province. Journal of Range and Watershed Managment, 74(4), 917-938. doi:10.22059/jrwm.2022.317220.1559. [In Persian]
Yang, K., Guyennon, N., Ouyang, L., Tian, L., Tartari, G., & Salerno, F. (2018). Impact of summer monsoon on the elevation-dependence of meteorological variables in the south of central Himalaya. Int. J. Climatol. 38, 1748–1759. doi: 10.1002/joc.5293
Yang, Q., Song, K., Hao, X., Chen, S., & Zhu, B. (2018). An assessment of snow cover duration variability among three basins of Songhua River in Northeast China using binary decision tree. Chinese Geographical Science, 28, 946-956. doi: 10.1007/s11769-018-1004-0
Ye, B., Yang, D.K., Jiao, T., Han, Z., Jin, H., Yang, H., & Li, Z. (2005). The Urumqi River source glacier No. 1, Tianshan, China: changes over the past 45 years. Geophysical Research Letters, 32: 1-4. doi: 10.1029/2005GL024178
Zhang, H., Immerzeel, W. W., Zhang, F., De Kok, R. J., Chen, D., & Yan, W. (2022). Snow cover persistence reverses the altitudinal patterns of warming above and below 5000 m on the Tibetan Plateau. Science of the Total Environment, 803, 149889. doi: 10.1016/j.scitotenv.2021.149889.
Zhang, H., Zhang, F., Zhang, G., Che, T., Yan, W., Ye, M., & Ma, N. (2019). Ground-based evaluation of MODIS snow cover product V6 across China: Implications for the selection of NDSI threshold, Science of the Total Environment, 651: 2712–2726. doi: 10.1016/j.scitotenv.2018.10.128.
Zhong, X., Zhang, T., Kang, S., & Wang, J. (2021). Spatiotemporal variability of snow cover timing and duration over the Eurasian continent during 1966-2012. Science of the Total Environment, 750, 141670. doi: 10.1016/j.scitotenv.2020.141670