پیش بینی، مسیریابی و پهنه بندی توفان گرد و غبار با استفاده از مدل های WRF و HYSPLIT و تصاویر ماهواره ای

STUDENT

DEGREE

YEAR

Study of temporal and spatial distribution of highly variable dust storms through numerical models can help us to forecast these events at regional and global scales and also improve timely decision making in this field. The purpose of this study was to assess and forecast dust storms in Khozestan province using WRF atmospheric mesoscale model and HYSPLIT simulation model of motion and dispersion particles and satellite dust imagehy;. For this purpose, MODIS satellite images and horizontal visibility data were obtained from 2 to 7 July 2009 . After coupling WRF and HYSPLIT models two-part of HYSPLIT model was used including emission and trajectory simulatiohy;. Then, for evaluating HYSPLIT model, the outputs of WRF atmospheric model, thermal-infrared dust index (TDI), MODIS Deep Blue AOD and OMI AI Products were used. According to the HYSPLIT model, the first dust plume arrived Khuzestan province 27 and 12 hours after entraining from the first and second points on the third of July 2009, respectively. The area of dust plume was gradually increased from 2 to 5 July moving towards the north-west, south- east, south-west and central parts of Iran. The longitudinal and latitudinal dust profiles of HYSPLIT model indicated that dust particles can reach the high levels of atmosphere (up to 8,500 m above ground level) and with help of Jetstreams can traort to the furthest eastern point of Iran and the Persian Gulf. The map of atmospheric parameters indicated an increase of wind speed in the Shamal Wind from 2 to 5 July as a factor for particle entrainment and traorting dust from the Tigris- Euphrates basin. The results of TDI algorithm and also Deep Blue AOD and OMI AI Products confirmed the appropriateness of the HYSPLIT model in forecasting dust storms in the region. Overall, the results of this study showed that the integration of numerical models (WRF and HYSPLIT) and satellite dust images can be used as an effective system in assessment and early warning of dust crisis. Key words : Dust Storm, WRF Model, HYSPLIT Model, Satellite Images

مطالعه توزیع زمانی و مکانی بسیار متغیر توفان های گرد و غبار از طریق مدل های عددی با مقیاس منطقه ای و جهانی می تواند ما را در پیش بینی این وقایع در مقیاس منطقه ای و جهانی و همچنین بهبود تصمیم گیری به موقع در این زمینه کمک کند . هدف از مطالعه حاضر ارزیابی و پیش بینی گرد و غبار در استان خوزستان با استفاده از مدل میان مقیاس جوی WRF و مدل حرکت و پراکندگی ذرات HYSPLIT و تصاویر ماهواره ای بود . برای این منظور تصاویر ماهواره ای MODIS و داده های دید افقی از 2 تا 7 جولای سال 2009 به کار گرفته شد . بعد از جفت نمودن مدل های WRF و HYSPLIT، دو بخش از مدل HYSPLIT شامل شبیه سازی انتشار و شبیه سازی مسیریابی مورد استفاده قرار گرفت . سپس برای ارزیابی مدل HYSPLIT، خروجی های مدل جوی WRF، شاخص گرد و غبار حرارتی- مادون قرمز (TDI) و محصولات MODIS Deep Blue AOD و OMI AI مورد استفاده قرار گرفتند . با توجه به مدل HYSPLIT اولین توده گرد و غبار به ترتیب 27 و 12 ساعت پس از انتشار از نقطه اول و دوم در سوم جولای 2009 به استان خوزستان رسیده اند . مطابق با نتایج گستره توده گرد و غبار به تدریج از 2 تا 5 جولای با حرکت از شمال غرب به جنوب شرق و غرب به شرق عراق به غرب، جنوب غرب و مرکز ایران می رسند . پروفیل های طولی و عرضی مدل HYSPLIT نشان می دهد که ذرات گرد و غبار توانسته اند تا سطوح بالایی جو (تا تراز 8500 متری از سطح زمین) و توسط رودبادها می توانند تا دورترین نقطه شرقی ایران و خلیج فارس منتقل شوند . نقشه پارامترهای جوی نشان داد که افزایش سرعت باد شمال از 2 تا 5 جولای، فاکتوری برای انتشار و انتقال گرد و غبار از حوزه دجله و فرات است . نتایج الگوریتم TDI و همچنین محصولات MODIS Deep Blue AOD و OMI AI متناسب بودن مدل HYSPLIT را در پیش بینی توفان های گرد و غبار تأیید می کنند . به طور کلی نتایج این مطالعه حاکی از آن است که مدل های عددی (WRF and HYSPLIT) و تصاویر ماهواره ای گرد و غبار می توانند به عنوان یک سامانه مؤثر در ارزیابی و هشدار سریع بحران گرد و غبار استفاده شوند . واژگان کلیدی : توفان گرد و غبار، مدل WRF ، مدل HYSPLIT، تصاویر ماهواره ای