ارتباط تغییرات مکانی- زمانی پوشش برف و دمای سطح زمین در البرز میانی

جغرافیای طبیعی

مقاله 4، دوره 13، شماره 47، خرداد 1399، صفحه 53-75   

نوع مقاله: مقاله علمی - پژوهشی

نویسندگان

امیرحسین حلبیان^{* 1}؛ سینا صلحی²

¹دانشیار، گروه جغرافیا، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران. Email: [e-mail]

²دکتری ژئومورفولوژی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد لنجان، اصفهان، ایران Email: [e-mail]

چکیده

پهنه­های پوشیده از برف و نوسانات آن یکی از مولفه­های مهم در بررسی­های اقلیمی و هیدرولوژیک می­باشد که البته در ترکیب با توپوگرافی زمین و مشخصات ناهمواری­ها می­تواند در منابع آب و شناخت نسبت­ها و روابط بین مولفه­های محیطی مورد استفاده قرار گیرد. در این راستا وضعیت دمای سطح زمین و ارتباط آن با مولفة محیطی برف-پوش موردتوجه قرار گرفت. ارتباط این مولفه­های محیطی با جهت شیب زمین که نقش بسزایی در ماندگاری و حفظ برف-پوش دارد، در ارتفاعات البرز مرکزی واقع در شمال ایران مد نظر قرار گرفت. بدین منظور از داده­های پوش-برف و دمای سطح زمین ماهواره ترا و آکوا سنجندة مادیس در بازة زمانی 2003 تا 2018 استفاده شد. داده­هایپوششبرفباقدرتتفکیکمکانی 500 متربااستفادهازبرنامهنویسیپایتوندرارتباطبامولفةتوپوگرافیکجهتشیبدرفضایمدلسازیرقومیزمینباتکنیکپردازشرستریپنجرةمتحرک و تکنیک آنالیز سلول به سلول،تحلیلگردید.ارتباط واضحی بین جهت شیب زمین و درصد برف-پوش مشاهده شد. دمای سطح زمین و برف-پوش دارای روند معکوس، خصوصاً در فصول زمستان و پائیز هستند. اختلاف بارزی بین دمای سطح زمین در دامنه­های جنوبی و شمالی البرز مرکزی مشاهده می­شود که علاوه بر جهت شیب، رطوبت دریای خزر و نیز پوشش گیاهی و جنگلی در دامنه­های رو به شمال در این وضعیت تاثیر گذار است. در تمامی ماه­ها نرخ دمای سطح زمین دردامنه­های جنوبی بالاتر از دامنه­های شمالی است. تحلیل جهتی دمای سطح زمین نشان دهندة مقادیر حداکثر در جهات جنوبی و خصوصاً جنوب شرقی و مقادیر حداقل در جهات شمال شرقی و خصوصاً شمالی در تمامی ماه­های سال است.دامنه­های جنوبی با عرض جغرافیایی 36 درجه، زاویة برخورد بالایی با تشعشع خورشیدی داشته که این عامل نقش موثری در بالا بردن مقدار دمای سطح زمین در جهات جنوبی و جنوب شرقی است. در تمامی بازه­های زمانی ماهانه، فصلی و سالانه جهات طیف جنوبی (S,SE,SE) دارای نرخ دمای سطح زمین بیشتری از جهات طیف شمالی (N,NE,NW) بودند.

کلیدواژه‌ها

البرز مرکزی؛ برف-پوش؛ تغییرات زمانی-مکانی؛ دمای سطح زمین

مراجع

- فتاحی، ابراهیم، مقیمی، شوکت، (1398): اثرتغییراتاقلیمیبرروندبرفشمال غربایران، نشریهتحقیقاتکاربردیعلومجغرافیایی،سالنوزدهم،شماره 45،پاییز98.

2- محمدی، پیمان، محمودی، احمد و خورانی، اسد ا...، (1398): تغییرات پوشش برف در رشته‌کوه زاگرس با استفاده از داده‌هایروزانه سنجندة مادیس، فیزیک زمین و فضا، دوره 45، تابستان 1398، صص 355 – 371.

3- مسعودیان سید ابوالفضل، کیخسروی کیانی محمدصادق (1396):ارزیابی تغییرات روزهای همراه با پوشش برف در گروه­های ارتفاعی حوضه زاینده رود، مخاطرات محیط طبیعی، بهار، دوره 6، شماره 11.

4-وفاخواه، مهدی، محسنی ساروی، محسن مهدوی محمد، علوی پناه، کاظم، (1392): مقایسه سطح پوشش برف در تصاویر ماهواره‌ای نوآ و سنجنده مودیس (مطالعه موردی: حوضه آبخیز طالقان). مجله پژوهش‌های آبخیزداری، شماره 92.

 

5-Aizen, E. M.Aizen, V. B.Melack, J. M.&Krenke, A. N. (2000):Heat Exchange During Snow Ablation In Plains And Mountains Of Eurasia. Journal Of Geophysical Esearch,105, 013–027.

6-Aizen, V. B.&Aizen, E. M. (1995):Characteristics Of Runoff Formation At The Kirgizskiy Alatoo, Tien Shan. Proceedings Of A Boulder Symposium, 228. (Pp. 413–430): IAHS Publ.

7-Aizen, V. B.Aizen, E. M.&Melack, J. M. (1996):Precipitation, Melt And Runoff In The Northern Tien Shan. Journal OfHydrology, 186, 229–251.

8-Aizen, V. B.Aizen, E. M.Melack, J.Nakamura, T.&Kobayashi, S. (2002):Estimation Of The Energy Used To Melt Snow In The Tien Shan Mountains And Japanese Slands.Global And Planetary Change, 32, 349–359.

9-Akyürek, Z. And Sorman, A.Ü. (2002), Monitoring Snow-Covered Areas Using NOAA-AVHRR Data In The Eastern Part Of Turkey. Hydrological Sciences, 47, Pp. 243–252.

10-Armstrong, R. L.&Brun, E. (2010):Snow And Climate: Physical Processes, Surface Energy Exchange And Modeling [Paperback] (1st Ed.): Cambridge University Press.

11-Bales, R. C.Molotch, N. P.Painter, T. H.Dettinger, M. D.Rice, R.&Dozier, J. (2006).Mountain Hydrology Of The Western United States. Water Resources Research, 42, 1–13.

12-Barnett, T. P.Adam, J. C.&Lettenmaier, D. P. (2005):Potential Impacts Of A Warming Climate On Water Availability In Snow-Dominated Regions. Nature, 438, 303–309.

13-Barnett, T. P.Dümenil, L.Schlese, U.Roeckner, E.&Latif, M. (1989):The Effect Of Eurasian Snow Cover On Regional And Global Climate Variations. Journal Of The Atmospheric Sciences, 46, 661–686.

14-Bednorz, E. (2004):Snow Cover In Eastern Europe In Relation To Temperature, Precipitation And Circulation. International Journal OfClimatology, 24, 591–601.

15-Bormann, K.J.Brown, R.D.Derksen, C.Painter, T.H. (2018):Estimating Snow-Cover Trends From Space. Nat. Clim. Chang. 8, 924–928.

16-Brown, R.D. (2000):Northern Hemisphere Snow Cover Variability And Change, 1915–97:Journal Of Climate, 13, Pp. 2339–2355.

17-Butt, M.J. And Bilal, M. (2011):Application Of Snowmelt Runoff Model For Water Resource Management. Hydrological Processes, 25, Pp. 3735–3747.

18-Cao, Y. G.&Liu, C. (2005):The Development Of Snow-Cover Mapping From AVHRR To MODIS. Geography AndGeo-Information Science, 21(5), 15−19.

19-Che, T.Li,X.Jin,R.Armstrong, R. Andzhang, T. (2008):Snow Depth Derived Frompassive Microwave Remote Sensing Data In China. Annals OfGlaciology, 49, Pp. 145–154.

20-Dozier, J. (1987):Recent Research In Snow Hydrology. Review OfGeophysics, 25, 153–161.

21-Foster, J.Sun, C.Walker, J.P.Kelly, R.Chang, A.Dong, J. And Powell, H. (2005): Quantifying The Uncertainty In Passive Microwave Snow Water Equivalent Observations. Remote Sensing Of Environment, 94, Pp. 187–203.

22-Ghasemifar E.Mohammadi Ch.Farajzadeh F. (2018):Spatiotemporal Analysis Of Snow Cover In Iran Based On Topographic Characteristics, Theoretical And Applied Climatology, Https://Doi.Org/10.1007/S00704-018-2690-3.

23-Gong, G. (2004):Sensitivity Of Atmospheric Response To Modeled Snow Anomaly Characteristics. Journal OfGeophysical Research, 109 D06107.

24-Groisman, P. Y.Karl, T. R.Knight, R. W.&Stenchikov, G. L. (1994):Changes Of Snow Cover, Temperature, And Radiative Heat Balance Over The Northern Hemisphere.

25-Hall, D. K.Riggs, G. A.Salomonson, V. V. Et Al. (2002):MODIS Snow-Cover Products. Remote Sensing Of Environment, 83, 181−194.

26-Hall, D.K.Riggs, G.A. And Salomonson, V.V. (1995):Development Of Methods For Mapping Global Snow Cover Using Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer Data. Remote Sensing Of Environment, 54, Pp. 127–140.

27-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.

28-Harshburger, B. Humes, K. Waldon, V. Blandford, T. Moore, B. Dezzani, R. (2010):Spatial Interpolation Of Snow Water Equivalency Using Surface Observations And Remotely Sensed Images Of Snow- Covered Areas. Hydrological Processes, 24: 1285-1295.

29-Immerzeel, W. Droogers, P. Jong, S. Bierkens, M (2009):Large-Scale Monitoring Of Snow Cover And Runoff Simulation In Himalayan River Basins Using Remote Sensing; Remote Sensing Of Environment, 113: 40-49

30-Jain, S.K.Goswami, A. And Saraf, A.K.(2008):Accuracy Assessment Ofmodis, NOAA And IRS Data In Snow Cover Mapping Under Himalayan Conditions. International Journal OfRemote Sensing, 29, Pp. 5863–5878.

31-Jin, X. Ke, C. Xu, Y. Li, X. (2014):Spatial And Temporal Variations Of Snow Cover In The Loess Plateau, China. International Journal OfClimatology, 35, Pp. 1721-1731.

32-Klein, A.G.Hall, D.K. And Nolin, A.W. (2000):Development Of A Prototype Snow Albedo Algorithm For The NASA MODIS Instrument. In 57th Eastern Snow Conference, 17–19 May 2000, Sysacuse, NY, USA, Pp. 143–158.

33-Kukla, G. J.&Kukla, H. J. (1974):Increased Surface Albedo In The Northern Hemisphere:DidSatellites Warn Of The Weather Troubles Of 1972 And 1973? Science, 183,709–714.

34-Kumar, O. B. (1988):Eurasian Snow Cover And Seasonal Forecast Of Indian Summer Monsoon Rainfall. Hydrological Sciences Journal, 33, 515–525.

35- Lemke, P.Ren, J.Alley, R.B.Allison, I.Carrasco, J.Flato, G.Fujii, Y.Kaser, G.Mote, P.Thomas, R.H. And Zang, T. (2007):Observations: Changes InSnow, Ice And Frozen Ground. In Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Pp. 337–384.

36-Lettenmaier, D. P.Wood, A. W.Palmer, R. N.Wood, E. F.&Stakhiv, E. Z. (1999):Water Resources Implications Of Global Warming: A US Regional Perspective. Climatic Change, 43, 537–579.

37-Marchane A, Jarlan L, Hanich L, Boudhar A, Gascoin S, Tavernier A, Filali N, Le Page M, Hagolle O, Berjamy B (2015):Assessment Of Dailymodis Snow Cover Products Tomonitor Snow Cover Dynamics Over Themoroccan Atlas Mountain Range. Remote Sens Environ 160:72–86.

38-Marks, D.&Dozier, J. (1992):Climate And Energy Exchange At The Snow Surface In The Alpine Region Of The Sierra-Nevada. 2. Snow Cover Energy-Balance. Water Resources Research, 28, 3043–3054.

39-Mote, P.W.Li, S.Lettenmaier, D.P.Xiao, M.Engel, R. (2018):Dramatic Declines In Snowpack In The Western US. Climate AndAtmospheric Science 1, 2.

40-Notarnicola C. (2020):Hotspots Of Snow Cover Changes In Global Mountain Regions Over 2000–2018, Remote Sensing Of Environment 243 (2020) 111-781.

41-Peng, S.Piao, S.Ciais, P. And Fang, J. (2010):Change In Winter Snow Depth And Its Impacts On Vegetation In China. Global Change Biology, 16, Pp. 3004–3013.

42-Pepe,M.Brivio, P.A.Rampini, A.Rota Nodari, F. And Boschetti,M. (2005):Snow Cover Monitoring In Alpine Regions Using ENVISAT Optical Data. International Journal OfRemote Sensing, 26, Pp. 4661–4667.

43-Pu, Z. Xu, L. (2009):MODIS/Terra Observed Snow Cover Over The Tibet Plateau: Distribution, Variation And Possible Connection With The East Asian Summer Monsoon. Theological AndApplied Climatology, 97: 265-278.

44-Robinson, D. A.&Kukla, G. (1985):Maximum Surface Albedo Of Seasonally Snow-Covered Lands In The Northern Hemisphere. Journal OfClimate And Applied.

45-Robinson, D. A.Scharfen, G.Serreze, M. C. M.Kukla, G.&Barry, R. G. (1986):Snow Melt And Surface Albedo In The Arctic Basin. Geophysical Research Letters, 13, 945–948.

46-Saavedra, F.A.Kampf, S.K.Fassnacht, S.R.Sibold, J.S. (2018):Changes In Andes Mountains Snow Cover From MODIS Data 2000–2016. Cryosphere 12, 1027–1046.

47-She J, Zhang Y, Li X, Feng X (2015):Spatial And Temporal Characteristics Of Snow Cover In The Tizinafu Watershed Of The Western Kunlun Mountains. Remote Sens 7:3426–3445. Https://Doi.Org/10.3390/Rs70403426.

48-Shrestha M, Wang L, Koike T, Tsutsui H, Xue Y, Hirabayashi Y (2014):Correcting Basin-Scale Snowfall In A Mountainous Basin Using A Distributed Snowmelt Model And Remote-Sensing Data. Hydrol Earth Syst Sci 18:747–761

49-Shrestha M, Wang SL, Koike T, Xue Y, Hirabayashi Y (2012):Modeling The Spatial Distribution Of Snow Cover In The Dudhkoshi Region Of The Nepal Himalayas. J Hydrometeorol 13:204–222.

50-Soulsby, C.Helliwell, R. C.Ferrier, R. C.Jenkins, A.&Harriman, R. (1997):Seasonal Snowpack Influence On The Hydrology Of A Sub-Arctic Catchment In Scotland. Journal OfHydrology, 192, 17–32.

51-Verbunt, M.Gurtz, J.Jasper, K.Lang, H.Warmerdam, P.&Zappa, M. (2003):The Hydrological Role Of Snow And Glaciers In Alpine River Basins And Their Distributed Modeling, Journal Of Hydrology, 282:1-4, Pp 36-55.

52-Vikhamar, D. And Solberg, R. (2003):Snow-Cover Mapping In Forests By Constrained Linear Spectral Unmixing Of MODIS Data. Remote Sensing Of Environment, 88, Pp. 309–323.

53-Walsh, J. E.Jasperson, W. H.&Ross, B. (1985):Influences Of Snow Cover And Soil Moisture On Monthly Air Temperature. Monthly Weather Review, 113, 756–768.

54-Willmott, C. J. C. J.Rowe, C. M. C. M.&Mintz, Y. (1985):Climatology Of The Terrestrial Seasonal Water Cycle. Journal OfClimatology, 5, 589–606.

55-Xiao, X.Zhang, Q.Boles, S. Et Al. (2004):Mapping Snowcover In The Pan-Arctic Zone Using Multi-Year (1998–2001) Images From Optical VEGETATION Sensor. International Journal OfRemote Sensing, 25(24), 5731−5744.

56-Zhao, H. And Fernandes, R. (2009):Daily Snow Cover Estimation FromAdvanced Very High Resolution Radiometer Polar Pathfinder Data Over Northern Hemisphere Land Surfaces During 1982–2004. Journal OfGeophysical Research, 114, Pp. 1–14.