بکارگیری محصولات سنجنده مدیس باهدف کمک به اجرای باروری ابرها

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد هواشناسی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات، تهران، ایران

2 دانشیار دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات تهران، ایران

3 استادیار دانشگاه گیلان، ایران

چکیده

بررسی مشخصههای فیزیکی ابر با هدف سنجش وقوع بارش به مطالعه امکان اجرای باروری ابر در زمان و مکان مناسب و کاهش خطاهای تصمیم‌گیری در اجرای عملیات افزایش بارش و در نتیجه کاهش هزینه‌های اجرای پروژه‌ها کمک می‌کند. یکی از بهترین گزینه‌ها برای دستیابی به خصوصیات فیزیکی و میکروفیزیکی ابرها بویژه در شرایط نبود داده‌های رادار هواشناسی، استفاده از محصولات و داده‌های ماهواره‌های هواشناسی از جمله سنجنده مدیس است. قدرت تفکیک طیفی بالای سنجنده مدیس با 36 باند طیفی و همچنین حساسه‌های نصب شده مختص مطالعات ابر محقق را در شناسایی انواع ابرها توانمند می‌نماید که از این میان 26 باند برای اهداف مطالعات مشخصات اتمسفر از قبیل پوشش ابری، نیمرخ جو، مشخصه‌های هواویزها، آب قابل بارش مجموع و ویژگیهای ابر اختصاص دارد. از اساسی‌ترین مراحل کسب موفقیت در بارورسازی ابرها، تشخیص بموقع و دقیق شرایط و ابر مناسب برای باروری است. در کشورهای توسعه یافته جهان با استفاده از ابزار سنجش از دور مانند ماهواره و بخصوص رادار هواشناسی، همچنین هواپیماهای مجهز به آزمایشگاه فیزیک ابر این کار انجام می‌گردد (خطیبی، 1390 و شیواجی، 2005). در ایران به دلیل نبود چنین امکاناتی مانند پوشش گسترده رادار هواشناسی و آزمایشگاه هوابرد، ناگزیر باید با انجام برخی روشهای ابتکاری، با استفاده از داده‌های ماهواره‌ای موجود به این اهداف دست یافت. بنابراین جنبه مجهول و مبهم قضیه، تشخیص موقعیت ابرهای بارانزا از غیر بارانزا در گستره وسیع و متنوع جغرافیایی و در کوتاه‌ترین زمان می‌باشد. در سنجش غیر مستقیم یا دور ابر، از مشخصه‌های فیزیکی ابر برای تشخیص بارش و پیش‌بینی آن استفاده می‌شود.پژوهش حاضر در طول ماه فوریه سال 2009 میلادی در استان فارس انجام گردیده است. در این ماه بیشترین پروازهای ماهیانه باروری سال 2009 (13 پرواز در 8 روز عملیات باروری ابر) انجام شده و منطقه فاقد اطلاعات رادار هواشناسی است. برای انجام تحقیق بر روی صحت انجام پروازهای باروری در این بازه زمانی علاوه بر استفاده از داده‌های سنجنده مدیس شامل محصولات فیزیک و میکروفیزیک ابر اخذ شده از طریق تارنمای سازمان ناسا، از نقشه‌های هواشناسی مورد نیاز تهیه شده از تارنمای نوا (نقشه‌های بازتحلیل شده NCEP-NCAR) نیز استفاده گردید. نتیجه کاربردی بدست آمده از این تحقیق نشان می‌دهد در صورتی که در زمان اجرای پروژه باروری ابرها از محصولات مد 06 استفاده می‌گردید، می‌توانست تعداد روزهای اجرای باروری ابر از 8 روز ابری با وضعیت نامشخص از دید وجود شرایط مناسب برای باروری ابرها به 3 روز مفید و بارانی کاهش یافته و از اجرای 6 پرواز باروری ابر بی‌اثر یا اثر، اجتناب نمود. بنابراین علاوه بر کاهش هزینه‌ها، امکان افزایش دقت اجرای پروژه و استفاده از فرصتهای باروری در دیگر مناطق کشور فراهم می‌شد.

 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Use of MODIS Products to Help Cloud Seeding Operation

نویسندگان [English]

  • Farid Golkar 1
  • S Hejam 2
  • Majid Vazidedost 3
چکیده [English]

Introduction

Study of the physical characteristics of cloud with the aim of estimate of precipitation occurence helps to study the possibility of performing cloud seeding project in the appropriate time and place and reduce errors in making decisions in execution of increased precipitation operations and thus reduce the costs of projects. One of the best options to achieve physical and microphysical properties of clouds, especially in the absence of weather radar data, is the use of meteorological satellites products and data, such as MODIS.

MODIS high spectral resolution with 36 spectral bands and also installed sensors for cloud studies will enable researchers to identify different types of clouds among which 26 bands are allocated for purposes of investigation of atmospheric characteristics such as cloud cover, atmospheric profiles, characteristics of aerosols and total precipitable water and cloud properties.

Also, the findings of Seemann and his colleagues in MODIS high spatial resolution imagery (1 km and less) makes it very suitable for meteorological applications.

The purpose of this research is the use of cloud physics level-2 products (mode 06) of MODIS to identify and separate raining from non-raining cloud regions in order to increase accuracy and reduce operation costs of precipitation enhancement project and to investigate the precipitation conditions and forecast using cloud physical and microphysical characteristics. Due to lack of extensive coverage in weather radar and airborne laboratory in Iran, inevitably must do some innovative methods using available satellite data to detect the position of the rain clouds in the broad and diverse geographic extent in the shortest time.

 

Materials and methods

 

Rosenfeld et al., (1994) investigated Relationship between precipitation and effective particle diameter in the top of cloud and showed that in clouds that the average of effective droplets radius is  over 14 microns, the probability of precipitation is very high so that the results mentioned above are also used in this study.

On the other hand the results of the study conducted by Nauss  and Kokhanovsky (2006) about a description of precipitation using cloud properties derived from optical satellite data for mid latitude front clouds were used.

Therefore, this article attempts to separate the raining and non-raining clouds using the results of research conducted, also the optical depth of clouds over a maximum of 40 units from 60 units with a high probability of precipitation were analyzed. On indirect or remote sensing is used physical characteristics of clouds for detection and prediction of precipitation. Present study was conducted in February 2009 in the Fars province. In this month the most cloud seeding flights of the year 2009 was performed (13 flights in 8 days cloud seeding operations) and local weather radar information is lacking.  

To do a research on accuracy of flights during this time, in addition to MODIS satellite data including Physics and cloud microphysics products obtained through the NASA Web site, required weather maps produced by NOAA website (reanalysis maps from NCEP-NCAR) were used. Timely implementation of cloud seeding operations requires instantaneous information of weather conditions and cloud physics in the area. So that the country has access to MODIS sensor data through satellite receivers, it is possible to use these products for operational purposes and cloud seeding. For research purposes of available data of MODIS products on the NASA Website can also be used. MOD06 products which contains information on the characteristics of the cloud such as cloud phase, cloud top temperature, cloud top pressure, effective droplets diameter in the top of cloud and cloud optical depth or optical thickness have been used in the MOD06 algorithms and the results of it.

 

Results and conclusion

 

Due to the large number of days and performed cloud seeding flights on February 2009 and also pictures and maps of flights, was decided to discuss as an example, two different and chosen days regarding to appropriate cloud systems or inappropriate  for seeding is discussed. Therefore, the general conditions for cloud seeding operation is available if these conditions are occurred simultaneously, optical depth is greater than 35 units, cloud top temperature more than - 30 ° C, height of top of middle clouds is higher than 500 mb, diameter of inside middle cloud droplets is more than 19 mm and cloud fraction is as a unit in designed area.

Otherwise if don't establish two or more of the criteria listed, the cloud seeding operation should be avoided .This study determined if cloud seeding project in Fars province on February 2009 was used products from MOD06, the number of cloud seeding operation days can be reduced from 8 of cloudy day (in uncertain conditions of existence of appropriate measures for cloud seeding) to 3 useful and rainy days and consequently can be avoided of 6 completely ineffective cloud seeding flights.

So, in addition to reduce costs the possibility of increasing project accuracy and using of other seeding opportunities in other talented areas of the country was provided.

 

 

کلیدواژه‌ها [English]

  • MOD06
  • Cloud physics products
  • MODIS
  • Cloud Seeding

مقدمه

بیش از 50 سال است که فناوری باروری ابرها جهت کمک به حل موضوعات اجتماعی مرتبط با آب و هوا به کار می‌رود،کاهن و همکاران (Kahan et al.,2006). پیشرفتهای فنی و علمی اخیر همراه با مشکلات اقتصادی معاصر، انگیزه جستجوی کاربردهای فناوری جدید باروری ابرها را تقویت کرده است و برای مناطقی که به بارش اضافی بعنوان یک سرمایه اقتصادی نگاه می‌شود، می‌تواند مفید باشد. چنانکه شواهد نشان می‌دهد به گفته یکی از محققین، احتمال افزایش بارش در حالت مطلوب ممکن است بین 5 تا 20 درصد باشد، الیوت و همکاران (Elliott et al.,1995) با این وجود، همین مقدار آب باران اضافی می‌تواند برای کشاورزی در مناطق کشاورزی، برای صنعت نیروی برقابی در مناطق کوهستانی، تامین آب شهری و امور آبیاری مفید باشد. از آنجائیکه این فناوری بدون محدودیت نیست، بنابراین می‌بایست این محدودیتها به درستی شناسایی شده و بسته به کاربری آن در تصمیم‌گیری انجام پروژه باروری ابر دخالت داده شوند.

بررسی و مطالعه مشخصه‌های ابر برای سنجش وقوع بارش و تعیین خصوصیات بارش نیز امری بسیار حساس و پر اهمیت می­باشد. البته تاکنون در کشور تحقیقات بسیاری  بر روی تخمین میزان بارش با استفاده از داده‌های تولیدی ماهواره‌های زمین ثابت، مانند محصولات پرشین انجام شده است ولی تقریباً در تمامی آنها مشخصات میکروفیزیکی ابر در نظر گرفته نشده‌اند (به طور مثال بارانی‌زاده و همکاران 1390، جوانمرد و همکاران 2010 با استفاده از محصول ماهواره‌ای تی‌آر ‌ام ‌ام و غضنفری مقدم و همکاران 1389) .

سجادی (1385) جهت تحقیق پایان‌نامه دکتری خود اقدام به بررسی آب قابل بارش ابر با استفاده از داده‌های سنجنده مدیس با بکارگیری الگوریتم بخارآب محصول مد 05 و همچنین داده‌های رادیوسوند با هدف تعیین آستانه بارورسازی و همچنین استفاده از یک روش ترمودینامیکی در تعیین آستانه بارورسازی در ابرهای همرفتی غرب و شمال غرب کشور نمود. در نهایت محقق نسبت به امکان‌سنجی باروری ابر در استانهای غربی کشور اقدام نموده و به محدوده زمانی و مکانی باروری رسیده است.

    ناووس و کوخانوفسکی، (T. Nauss  and A. A. Kokhanovsky, 2006) با استفاده از یک روش جدید برای توصیف بارش با استفاده از مشخصه‌های ابر استنتاج شده از داده‌های اپتیکی ماهواره که برای ابرهای جبهه‌ای عرضهای میانی مناسب است، اقدام به تفکیک ابرهای باران زا از غیرباران زا در عرضهای میانی با کمک داده‌های چند طیفی یا طیف ترکیبی ماهواره نموده اند.در این مقاله با توجه به مشکلات هر یک از روشهای بازیابی و شناسایی ابرهای باران‌زا از غیرباران‌زا و محدودیتهای مکانی هریک، نویسندگان پیشنهاد استفاده از شعاع موثر قطرات ابر و ضخامت اپتیکی را به جای دمای درخشندگی داده‌اند. دستیابی به مشخصه‌های ابر بوسیله الگوریتم شبه تحلیلی بازیابی ابر ساکورا، ناووس و کوخانوفسکی (and A. A. Kokhanovsky et al., 2003، Kokhanovsky and Nauss, 2003-4، Nauss et al. 2005) با استفاده از داده‌های مدیس با قدرت تفکیک‌پذیری یک کیلومترمربع بازیابی شده است. این الگوریتم که برای هم سطوح خشکی و هم سطوح دریایی معتبرسازی و تهیه شده است در مقایسه با مشخصات ابری تولید شده توسط الگوریتم مد 06 ، طبق نظر پلاتنیک(Platnick et al, 2003) توافق خوبی را برای ضخامت اپتیکی سیستمهای ابری نشان می‌دهد. توسط ناووس و کوخانوفسکی (and A. A. Kokhanovsky et al., 2003،  Nauss et al. 2005) دیده شد که بررسی­های متعدد و مقالات متنوع چاپ شده در این زمینه نشان از کارآمد بودن تصاویر فیزیک و میکروفیزیک ابر در بررسی فرآیند بارش و حتی پیش‌یابی بارش دارد. بطورکلی و به عنوان جمع‌بندی از منابع مورد اشاره، (میشل کینگ و همکاران، 2003، فرجزاده، 1385، بوریس تیس و همکاران، 2010) و سجادی (1385) و کمالی (1390) می‌توان گفت که با توجه به تنوع نسبتاً زیاد ماهواره‌های هواشناسی و تعداد باندهای هر ماهواره و الگوریتمهای متعددی که برای اهداف مختلف تهیه شده‌اند، امکان بهره‌گیری از این اطلاعات و داده‌های ماهواره‌ای با توجه به اهداف محقق بسیار متنوع و وسیع و گسترده می‌باشد. در این بین از یک طرف به الف: قدرت تفکیک طیفی بالای سنجنده مدیس با 36 باند طیفی و همچنین حساسه‌های نصب شده روی ماهواره‌های زمینگرد مدار پایین مختص مطالعات ابر که محقق را در شناسایی انواع ابرها توانمند می‌نماید، آکرمن (Akermann et al. 2006)، ب: قدرت تفکیک مکانی بالای تصاویر مدیس(1 کیلومتر وکمتر) که آن را برای کاربردهای هواشناسی بسیار مناسب می‌کند که توسط سیمن(Seemann et al. 2003) اشاره گردیده است و از طرف دیگر بر خصوصیات الگوریتمهای طراحی شده جهت تحقیقات فیزیک و میکروفیزیک ابر و ترکیب باندهای مختلف در بازیابی بهتر مشخصات ابر و بارش(مانند تصاویر حاصل از باند مریی و مادون قرمز نزدیک ذکر شده در مقاله لبسوک،(Lebsouk, 2011) و امکان بهره‌گیری از بهترین و دقیقترین الگوریتم که توسط ناسا تهیه شده است( مد 06 مختص خصوصیات ابر و بارش) تاکید گردیده است و نتایج بدست آمده از دیگر الگوریتمها را که طراحی گردیده‌اند با الگوریتم برگزیده شده در این تحقیق (مد 06) مورد سنجش قرار داده‌اند و به این نتیجه رسیده‌اند که از تصاویر ماهواره مدیس به خوبی می‌توان با دستیابی به برخی مشخصات میکروفیزیکی ابر مانند شعاع موثر قطرکها و ضخامت اپتیکی ابر و مشخصه فیزیکی ابر مانند دمای تاج ابر و سطح پوشش ابر که در کانالهای 29 و 36-31  قابل دست‌یابیند به نتایج دلخواه در مورد برداشت اطلاعات از ابرهای بارانزا و غیر بارانزا دست یافت، جواکستا، ناکاجیما و بوریتیس (buristiss et al.,2010)(nakajima,1995) (jovakosta et al.,2004).

یکی از این محدودیتهای مهم در اختیار نداشتن اطلاعات از وضعیت و شرایط فیزیکی و میکروفیزیکی ابرها در کل محدوده اجرای پروژه در زمانی مناسب است. از این رو برای دستیابی به این داده‌ها بویژه در شرایطی که اطلاعات رادار هواشناسی وجود ندارد، بهترین گزینه استفاده از داده‌های ماهواره‌های هواشناسی است. یکی از ماهواره‌های مناسب در این امر سنجنده مدیس متصل بر روی سکوهای ترا و آکوا می‌باشد. با استفاده از داده‌های میکروفیزیک ابر بدست آمده از این سنجنده، امکان مشاهده دقیق‌تر شرایط ابرهای مورد مطالعه جهت اجرای باروری ابر در زمان و مکان مناسب و کاهش خطاهای تصمیم‌گیری در اجرای عملیات باروری فراهم می‌شود، شیواجی (Shivaji, 2005).

در کشور ایران با توجه به عدم وجود پوشش گسترده رادارهای هواشناسی و دیگر تجهیزات زمینی فرستنده و گیرنده رادیویی مانند لیدار از یک طرف و عدم وجود هواپیمای مجهز به سنجنده‌های پیشرفته میکروفیزیک ابر، بهترین راه استفاده از داده‌های موجود ماهواره‌های هواشناسی است.در طی آخرین فرآیندهای مورد تایید جهت تشخیص منطقه تحت تاثیر ابرهای بارانزا از ابرهای غیربارانزا (چه ابرهای از نوع پوششی و چه ابرهای جوششی) توسط ناووس و کوخانوفسکی (Nauss And Kokhanovsky, 2006) شیوه جدید بهره‌گیری از شعاع موثر قطرات ابر[1]و ضخامت اپتیکی ابر به جای دمای درخشندگی توصیه گردیده است.

در این تحقیق نیز با تکیه بر مشخصه‌های ذکر شده در بالا و کاربرد تصاویر میکروفیزیک ابر با استفاده از سنجنده مدیس در سنجش بارش، نسبت به بررسی منطقه تحت تاثیر ابرهای بارانزا و غیر بارانزا و کنترل صحت آن با استفاده از داده‌های ثبت شده در ایستگاه‌های باران سنجی پرداخته می‌شود.

 

مواد و روشهای تحقیق

با استفاده از برخی خصوصیات میکروفیزیکی ابر که توسط داده‌های بدست آمده از سنجنده مدیس در دسترس هستند، مانند شعاع موثر قطرکهای درون ابر و ضخامت اپتیکی ابر، می توان وقوع بارش یا عدم ریزش بارش را مورد مطالعه قرار داد. از آنجایی که بدست آوردن بهترین نتیجه در بارورسازی ابرها، تشخیص بموقع و دقیق شرایط مناسب ابر برای بارورسازی است، بنابراین تشخیص موقعیت ابرهای باران زا از غیر باران‌زا در گستره وسیع و متنوع جغرافیایی و در کوتاه ترین زمان بسیار اهمیت دارد. به همین دلیل برای داشتن نمونه عملی و تجربه شده از اطلاعات موجود، اجرای یکی از پروژه‌های باروری ابر در استان فارس انتخاب گردیده است.

محدوده مورد مطالعه

بر پایه گزارش مصوب مرکز ملی بارورسازی ابرها در سال 1387 منطقه هدف (مناطق بارورشده که در شکل 1 با هاشورهای آبی رنگ مشخص گردیده است) در فوریه 2009 به شرح شکل (1) می­باشد. همچنین در جدول (1) مساحت تحت پوشش عملیات در استان ارائه شده است. شایان ذکر است محدوده بارورشده و مساحت تحت پوشش معرفی شده در جدول با روی هم‌اندازی مناطق هدف طی یک ماه حاصل شده است و نشانگر مساحت منطقه بارورشده در تک تک پروازها نمی‌باشد.

 

 

شکل 1- منطقه هدف در ماه فوریه در استانهای یزد، کرمان و فارس(مهاب قدس- گزارش ارزیابی باروری ابرها ،1387)

 

جدول1- مساحت منطقه هدف در استان فارس (مساحت استان فارس122608 کیلومترمربع می‌باشد)

(مهاب قدس- گزارش ارزیابی باروری ابرها ،1387)

ماه

مساحت منطقه هدف (کیلومتر مربع)

نسبت مساحت تحت پوشش به مساحت استان

ژانویه

88/10625

09/0

فوریه

42/47465

39/0

مارس

77/16570

14/0

آوریل

95/20221

16/0


داده­های مورد استفاده

برای دستیابی به اهداف در نظر گرفته شده در این پژوهش و انجام مقایسه بین مناطقی که در آنجا بارش رخ داده است و مناطقی که در تحلیل تصاویر ماهواره به عنوان ابرهای بارش‌زا تشخیص داده شده است، آمار بارندگی ماه فوریه سال 2009 میلادی کلیه ایستگاه‌های مورد نظر و مناطق مورد مطالعه از اداره کل هواشناسی و شرکت آب منطقه‌ای استان فارس بصورت روزانه دریافت گردید.از طرف دیگر برای کسب اطلاعات از برخی پارامترهای جوی بخصوص باد، ابرناکی، دمای قله ابر و آب قابل بارش در روزهای مورد نظر با استفاده از سایت اینترنتی نوآ امکان دریافت داده‌های مورد نیاز و رسم نمودن داده‌های ترکیبی NCEP وجود دارد که در این تحقیق ازآنها استفاده گردیده است.

همچنین با در نظر داشتن اهداف این تحقیق و اطلاعات قابل دسترس، در این پژوهش داده‌های ثبت شده توسط هواپیمای باروری ابرها، یادداشتهای ثبت اطلاعات وضعیت جوی و ابرها در حین پروازها توسط کارشناس هواشناسی، مناطق بارور شده همراه با نقشه‌های ترسیمی مناطق تحت تاثیر مواد باروری ابر یا مناطق هدف و مسیر پروازها مورد استفاده قرار گرفته است. این اطلاعات و داده‌ها مربوط به فوریه سال 2009 (معادل 12 بهمن تا 10 اسفند 1387) می­باشد. برگزیدن این بازه زمانی برای انجام بررسی­ها،  بدین دلیل است که در این بازه زمانی، 8 روز عملیات بارورسازی در استان انجام گرفته است. این تعداد، بیشینه تکرار عملیات در یک ماه مشخص در سال منتخب، 2009 می­باشد. این روزها شامل 1، 11، 15، 20، 21، 24، 27 و 28 فوریه 2009 است. انتخاب سال آبی 88-1387 (2009) نیز مشابه موارد بالا به دلیل انجام شدن حداکثر تعداد عملیات باروری در استان و همچنین در دسترس بودن اطلاعات برداشت شده حین پرواز و انجام ارزیابی آماری در این سال می­باشد.

داده‌های هواپیما در بهترین شرایط و در صورت سالم بودن کلیه سنجنده‌های نصب شده در هواپیما شامل سرعت و جهت باد، دما و دمای نقطه شبنم، محتوای آب درون ابر، مجموع آب و یخ ، مختصات جغرافیایی، اطلاعات مسیر حرکت هواپیما، ارتفاع نسبت به سطح دریا و زمین می‌باشد. در این تحقیق با توجه به اهداف پژوهش و داده‌های در دسترس از هواپیما، بیشتر داده‌های سرعت و جهت باد و دمای ابر مورد استفاده قرار گرفته است.

تصاویر سنجنده مدیس حاصل تصویر­برداری دو ماهواره ترا و آکوا بوده که در شبانه روز حداقل 4 بار گستره کشور را پایش می­نماید. داده­های این سنجنده در 36 باند نوری فراهم گردیده و ابزاری مناسب در پایش ابر، ریزگردها و دیگر نمایه­های زیست محیطی و آب و هوایی می­باشد. همچنین این تصاویر دارای قدرت تفکیک 1000 متر برای شناسایی ابر می‌باشد و قابلیت حداقل چهار بار رصد ایران در شبانه‌روز را دارد. داده‌های بکار گرفته شده و مورد نیاز سنجنده مدیس در این تحقیق مربوط به روزهای  1، 11، 15، 20، 21، 24، 27 و 28 فوریه 2009 است. محصولات مُد ‌06 یکی از محصولات سنجنده مدیس در سطح 2 می‌باشد که اطلاعات ارزنده­ای در مورد فیزیک  ابر به دست  می‌دهد. البته اطلاعات این مد به صورت آماده توسط الگوریتم‌های معتبر تهیه شده توسط ناسا تولید می‌گردد و در دسترس کاربران قرار دارد. محصولات مد 06 که حاوی اطلاعاتی از مشخصات ابر می‌باشد، شامل مشخصه‌های فاز ابر، دمای تاج ابر، فشار تاج ابر، قطر ذرات موثر در تاج ابر و ژرفای نوری یا ضخامت اپتیکی ابر می‌باشد که در الگوریتمهای مورد استفاده در محصولات این مد و نتایج بدست آمده از آن، لحاظ گردیده‌اند. در اینجا به معرفی مختصر محصولات مد 06، مورد استفاده در این پژوهش می‌پردازیم.

پوشش ابر: مشخصات پوشش ابری مشخص کننده نهایی تمام پیکسلهای بدون ابر در چشم‌انداز ماهواره‌ای است. الگوریتم آن بر اساس تکنیک آستانه چند طیفی بنا گردیده است که مشخص کننده هر یک از پیکسلهای تصویر ماهواره‌ای است.

ضخامت اپتیکی ابر: این تصویر مربوط به ژرفای نوری ابر است که با حرف (τ) نشان داده می‌شود. این مشخصه ابر بدون بعد بوده و دامنه ای بین 0 تا 100 را دارا می باشد. ژرفای نوری ابر تابعی از چگالی مایع در ابر و ضخامت ابر است که در واقع نشان دهنده گذر نور در ابر است. هرچه ضخامت ابر و چگالی آب موجود در ابر بیشتر باشد، انتظار ما از وقوع بارش و میزان آن نیز بیشتر خواهد بود.

شعاع موثر ابر: این تصویر مربوط به شناسایی قطر ذرات در تاج ابر در مقیاس میکرون و در دامنه 0 تا 40 میکرون است. این مشخصه ابر با حرف (re) نشان داده می­شود. شعاع موثر ذرات ابر از مشخصه­های بنیادین ابر است  که در اندازه‌گیری­های از راه دور بارش یک ابر، کاربرد فراوان دارد. همانگونه که در مرور منابع نیز ذکر گردیده است شماری از دانشمندان (مانند روزنفلد و همکارانش، 2000) قطر ذرات بیش از 14 میکرومتر را موثر در ریزش بارش ذکر نموده‌اند و احتمال ریزش بارش با ذرات کوچکتر را بسیار کمتر می‌دانند. بنابراین در اختیار داشتن این پارامتر میکروفیزیکی ابر از عوامل مهم و تاثیرگذار بر نتایج کار است.

فشار و دمای تاج ابر:این مشخصه ویژگی­های مربوط به دما و فشار را در تاج ابر بیان می‌کند. دمای تاج ابر از مشخصه­های مهم در تشخیص پتانسیل باران‌زایی ابر است. از سویی فشار تاج ابر، فاکتوری برای بیان ارتفاع تاج ابر می­باشد. از آنجایی که ارتفاع بر دمای ابر و دما نیز بر تعداد و شکل کریستالهای درون ابر و فاز ابر موثر است، همچنین همگی این عوامل بر بارانزا یا غیربارانزایی ابر تاثیر گذارند، این دو مشخصه در میان محصولات فیزیک ابر مد 06 از اهمیت زیادی برخوردار است.

 

روش تحقیق

طی مطالعات و آزمایشات انجام شده مشخص‌گردیده است، قبل از هرگونه برنامه­ریزی برای انجام عملیات باروری ابرها، ضمن انجام مطالعات امکان سنجی و توجه به سوابق اقلیمی و هواشناسی منطقه، بررسیهای موردی مرتبط با فیزیک ابر نیز انجام می‌گردد و در صورت اثبات مناسب بودن ابرهای منطقه برای انجام بارورسازی، اقدام به عملیات اجرایی می­شود (گزارش تعدیل آب و هوا سازمان جهانی هواشناسی، 2010).

در این پژوهش لازم بود قبل از  بررسی هر یک از نقشه‌های پرواز باروری ابرها، جهت داشتن دید بهتر از شرایط جوی در شرایط فرضی عدم اطلاع از داده‌های ماهواره، تا حد ممکن از وضعیت ابر گزارش شده در حین پرواز (گزارش میدانی کارشناسان مرکز ملی باروری ابرها) و برخی مشخصات ابرها در سطوح مختلف جو نظیر مشخصه‌های بردار باد، حرکت عمودی در جو(فراسنج اُمگا: اصطلاح امگا برای توضیح حرکت عمودی )، ابرناکی(شاخص اُ‌ ال آر )، دمای ابر، آب قابل بارش و شدت بارش رخ داده در منطقه مورد مطالعه، اطلاع حاصل گردد. بدین منظورکلیه نقشه‌های مورد استفاده در این بخش از سایت نوآ و داده‌های بازتحلیلNCEP/NCAR استخراج گردیده است. 

در مرحله نخست نقشه پرواز شامل: اطلاعات مسیر پرواز هواپیمای باروری، نقاط شلیک مواد باروری ابر (پیروپاترونهای یدیدنقره) به شکل مربعهای کوچک قرمز رنگ، منطقه تحت تاثیر مواد باروری با خطوط آبی رنگ در پس زمینه نقشه مرزهای استانی، زمان برخاست و نشست هواپیما، تعداد پیروپاترونهای مصرفی، تاریخ و شماره پرواز  برای هر روز عملیاتی با بهره­گیری از داده­های ثبت شده در حین پروازهای باروری مرکز ملی باروری ابرها مورد استفاده قرار گرفته است (گزارش اجرای پروژه باروری ابرها در استان فارس، سال آبی 88-87).

در ادامه نتایج مشاهدات ثبت شده توسط هواشناس مستقر در هواپیماها در حین اجرای عملیات باروری ابر از شرایط جوی و ابرهای منطقه مورد نظر آورده شده است (گزارش هواشناسی پروازهای باروری ابرها در پروژه سال آبی 88-87 ، مرکز ملی تحقیقات و مطالعات باروری ابرها). سپس نقشه­های مربوط به مشخصه­های هواشناسی (باد در سطوح فوقانی جو  و...) در روزهای انجام عملیات باروری ابرها در بهمن ماه 1387 و تحلیل و بررسی اطلاعات آن، به صورت مجزا برای هر روز اجرای عملیات باروری ابرها ارائه ­گردیده است. سپس کلیه محصولات اخذ شده مدیس در مد 06 برای همان روز عملیات همراه با تحلیل و بحث آورده شده است. لازم به توضیح است که تصاویر محصولات مورد اشاره با توجه به زمان گذر ماهواره از منطقه مورد مطالعه و نزدیکترین زمان به پرواز باروری همان روز و قبل از زمان اجرای باروری انتخاب گردیده‌اند و اگر گذری در آن منطقه حاوی اطلاعات کامل از منطقه مورد مطالعه نباشد مانند اول فوریه 2009، اگر از نظر در دسترس بودن تصاویر ممکن‌پذیر بوده، در دو زمان متفاوت از این تصاویر استفاده شده است.

بحث و نتایج

با توجه به تعداد زیاد روزها و پروازهای باروری ابر انجام شده در ماه فوریه 2009 و در نتیجه تصاویر و نقشه‌های فراوان این پروازها، تصمیم گرفته شد بعنوان نمونه دو روز منتخب و متفاوت یکی از نظر مناسب بودن سامانه ابری برای بارورسازی و دیگری نامناسب بارورسازی مورد بحث قرار گیرد و در نهایت در جدول، نتایج اخذ شده ذکر می‌گردد.

 

پرواز شماره 17 ، 13 بهمن 1387 (1 فوریه 2009)

گزارش هواشناس مستقر در هواپیما: مطابق محدوده پروازی شکل1، حدود ساعت 12 به وقت محلی، ارتفاع پایه ابر 2932 متر از سطح دریا می­باشد. ایزوترمهای صفر، 10- و 20- درجه سلسیوس نیز به ترتیب در ارتفاعات 3821، 4288 و 6035 متر از سطح دریا مشاهده شدند. هواپیما در داخل ابر در معرض یخزدگی ضعیف و توربولانس­های آرام قرار داشت.

 

 

 

شکل 2: مسیر پرواز، نقاط تزریق مواد باروری و منطقه هدف در پرواز شماره 17، اول فوریه 2009

 

 

شکل 3 - نقشه میانگین روزانه بردار باد(m/s) در سطح 300 میلی‌بار

شکل 4- نقشه میانگین روزانه بردار باد(m/s) در سطح 500 میلی‌بار

 

شکل 5 : نقشه میانگین روزانه بردار باد(m/s) در سطح 700 میلی‌بار

 

شکل 6 : نقشه میانگین روزانه مقدار امگا  (pa/s)در سطح 500 میلی‌بار

شکل7 : نقشه میانگین روزانه شاخص OLR (w/m2)

شکل 8 : نقشه میانگین روزانه آب قابل بارش (kg/m2)

 

 

بررسی نقشه‌ها: شکلهای 3، 4 و5 نشان می‌دهند جهت باد در سطوح مختلف جو، جنوب غربی است. شکل 8  وجود منبع رطوبتی مناسب     (kg/m3 24 و کمتر) بر روی خلیج فارس را بیان می‌کند. از طرفی شکل6 مشخصه وجود شرایط مناسب تشکیل ابر مانند جریانات بالا رونده و  شکل7 نشاندهنده ابرناکی مناسب در مناطق مرکزی و شمالی استان فارس و استانهای همجوار یزد و اصفهان است. داده‌های ثبت شده حین پرواز توسط سنسور هواپیما دمای ابر را در ارتفاع حدود 6 کیلومتر20- درجه سلسیوس نشان می‌دهدکه با اطلاعات دمای قله ابر ماهواره مدیس مطابقت دارد و این دما برای بارورسازی ابرها بسیار مناسب است.

پس از بررسی نقشه‌ها و داده‌های واقعی در دسترس، مطابق با هدف انجام این تحقیق با استفاده از  محصولات مد 06 سنجنده مدیس در تاریخ1/2/2009 در ساعتهای قابل استخراج در محدوده مورد مطالعه، تصاویر ماهواره بررسی و مقایسه آنها با دیگر اطلاعات انجام شده است.

 

شکل 9- تصویر شعاع موثر قطرکهای قله ابر ساعت 7:25 قبل از ظهر گرینویچ

شکل 10- تصویر کسر ابر ساعت 7:25 قبل از ظهر گرینویچ

شکل 11- تصویر فشار  قله ابر ساعت 7:25 قبل از ظهر گرینویچ

شکل 12- تصویر دمای قله ابر ساعت 7:25 قبل از ظهر گرینویچ

شکل 13- تصویر شعاع موثر قطرکهای قله ابر ساعت 9:05 قبل از ظهر

شکل 14: تصویر کسر ابر ساعت 9:05 قبل از ظهر گرینویچ

شکل 15- تصویر ضخامت نوری ابر ساعت 9:05 قبل از ظهر گرینویچ

شکل 16- تصویر فشار  قله ابر ساعت 9:05 قبل از ظهر گرینویچ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

شکل 17- تصویر دمای قله ابر ساعت 9:05 قبل از ظهر گرینویچ

 

بحث و بررسی: شعاع موثر ذرات قله ابر در شکل شماره 9 و 13 در پهنه استان به جز نیمه شمالی استان کمتر از ۱4 میکرون است. در شمال استان قطر ذرات تا 19 میکرون و بیشتر رشد نموده است. کسر ابر در شکل شماره 10 و 14 تقریباً در بیش از ۹۰ درصد از گستره استان یک می‌باشد که معرف ابرناکی کامل منطقه است. 

دمای سطح فوقانی ابر در اشکال شماره 12 و 17، حدود 252 درجه کلوین می­باشد و در اشکال شماره 11 و16 فشار سطح بالایی ابر نیز حدود 350  تا 550  میلی‌بار است که نشان‌دهنده وجود  ابرهای میانی و بالا در بخشهای زیادی از منطقه است. در بخشهای کوچکی از شمال غرب استان فارس نیز ارتفاع قله ابر 750 میلی‌بار است و در این مناطق احتمال وجود ابرهای کومولوس و استراتوکومولوس وجود دارد. ژرفای نوری ابر در شکل شماره 15 بین 48 تا 60 که بیش از مقدار متوسط است، می‌باشد. این شاخص به نوعی ضخامت ابر و چگالی آب موجود در ابر را نشان می‌دهد.

 

پرواز شماره 35، 3 اسفند 1387 (21 فوریه 2009)

گزارش هواشناس مستقر در هواپیما: مطابق محدوده پروازی شکل 18، حدود ساعت 15:30 به وقت محلی، ایزوترمهای صفر ، 10- و 20- درجه سلسیوس نیز به ترتیب در ارتفاعات 3176،4409 و 5853 متر از سطح دریا مشاهده شدند. هواپیما در داخل ابر در معرض توربولانس های آرام و متوسط قرار داشت. یخزدگی متوسط و شدید نیز در طول پرواز مشاهده گردید.

 

 

 

شکل 18- مسیر پرواز، نقاط تزریق مواد باروری و منطقه هدف در پرواز شماره 35، بیست و یکم فوریه 2009

 

 

 

شکل 19- نقشه روزانه بردار باد(m/s) در سطح 300 میلی‌بار

 

شکل 20- نقشه روزانه بردار باد(m/s) در سطح 500 میلی‌بار

شکل 21- نقشه روزانه بردار باد(m/s) در سطح 700 میلی‌بار

شکل 22- نقشه میانگین روزانه مقدار امگا  (pa/s)در سطح 500

شکل 23- نقشه میانگین روزانه شاخص OLR (w/m2)

شکل 24- نقشه میانگین روزانه آب قابل بارش (kg/m2)

 


بررسی نقشه‌ها: شکلهای 19، 20 و 21  نشان می‌دهند جهت باد در سطوح مختلف جو، جنوبغربی است. شکل 24 وجود منبع رطوبتی متوسط(کمتر ازkg/m3 18)  بر روی خلیج فارس را بیان می‌کند. از طرفی شکل 22 بعنوان مشخصه وجود شرایط تشکیل ابر مانند جریانات بالا رونده، در مناطق دارای رطوبت ضعیف است و مقدار امگا بر روی غرب ایران و کشور عراق متمرکز گردیده است و بر روی کل استان در حد ضعیف می‌باشد. شکل 23بیان کننده شاخص ابرناکی متوسط در استان فارس است. با توجه به با اطلاعات حاصل از ماهواره مدیس دمای قله ابر به طور میانگین دارای دمای قله ابر نامناسب باروری ابر، حدود220 درجه کلوین است. همچنین داده‌های ثبت شده در هواپیما در سطح 400 میلی‌بار، دماهای بیشتر یعنی حدود20- درجه سلسیوس را نشان می‌دهد.

در تاریخ 21 فوریه دو پرواز باروری ابر در ساعتهای بعد از ظهر انجام شده است و با توجه به زمان گذر ماهواره از ایران، محصولات مدیس در دو ساعت 7 و 10:15 قبل از ظهر در دسترس بود که زمان دوم علی‌رغم نزدیکتر بودن آن به پروازهای باروری، چون فقط بخش کوچکی از جنوب غرب ایران را پوشش می‌داد، ناگزیر از تصاویرساعت 7:00 گرینویچ در تاریخ 21/2/2009 که از لحاظ مقادیر کمّی تغییرات تاثیرگذاری با  تصاویر گذر بعدی ندارد، استفاده گردید.

 

شکل 25- تصویر شعاع موثر قطرکهای قله ابر ساعت 7 قبل ازظهر

شکل 26- تصویر کسر ابر ساعت 7 قبل از ظهر گرینویچ

شکل 27-تصویر ضخامت نوری ابر ساعت 7 قبل از ظهر

شکل 28- تصویر فشار  قله ابر ساعت 7 قبل از ظهر به

شکل 29- تصویر دمای قله ابر ساعت 7 گرینویچ

شکل 30- تصویر شعاع موثر قطرکهای قله ابر ساعت 10:15

 

بحث و بررسی: شعاع موثر ذرات قله ابر در شکل شماره 25 در کل استان از 20 تا 30 میکرون است و با توجه به محصول کسر ابر در شکل شماره 26، به استثنای بخشی از جنوب استان گستره ابر در کل منطقه یک می‌باشد که معرف ابرناکی تقریبا پیوسته‌ در کل استان است. دمای سطح فوقانی ابر در شکل شماره 29، 250 درجه کلوین و کمتر در سطح استان است. در شکل شماره 28  فشار سطح بالایی ابر در کل بخشهای ابری استان350 میلی‌بار و کمتر است که نشان‌دهنده نفوذ ابرهای بالا درکل استان است. ژرفای نوری ابر در شکل شماره 27 در بیشتر مناطق استان به صورت ناپیوسته کمتر از 24 می‌باشد که بسیار کمتر از میانگین این شاخص است. مقدار این شاخص بستگی به ضخامت ابر و چگالی آب موجود در ابر دارد. در کل با بررسی تصاویر ماهواره به طور قطع بدلیل ضخامت بسیار کم و چگالی آب پایین ابر، همچنین ارتفاع زیاد ابرها که همراه با دمای بسیار پایین است، نشان می‌دهد که نباید در این مقطع زمانی پرواز باروری صورت گیرد.

در مناطقی که به هر دلیل فاقد اطلاعات با ارزش راداری است به طور معمول تصمیم‌گیری جهت انجام پرواز با هدف باروری ابرها، با مشکل و تردید مواجه می‌گردد. (تصمیم‌گیری در مورد اجرای پروازهای باروری ابرها در ایران با کمک نقشه‌های پیش‌بینی حاصل از مدلهای هواشناسی، داده‌های هوای حاضر ایستگاههای زمینی و جو بالا (در صورت امکان و وجود) از قبیل دما، رطوبت نسبی، شدت بارش، ارتفاع پایه و قله ابر و.... و تصاویر ماهواره متئوست 7 و9 و همچنین در صورت وجود تصاویر رادار هواشناسی در مناطق تحت پوشش کشور انجام می‌گردد(خطیبی،1390).) بنابراین در مناطقی که به هر دلیل فاقد اطلاعات با ارزش راداری است به طور معمول تصمیم‌گیری جهت انجام پرواز با هدف باروری ابرها، با مشکل و تردید مواجه می‌گردد. یکی از ابزارها برای کمک به روند اجرای پروژه در کنار دیگر اطلاعات جهت کاهش خطای تصمیم‌گیری اجرای باروری ابرها، استفاده از تصاویر ماهواره مدیس است. در این بخش با توجه به اطلاعات بدست آمده از محصولات مد 06 و نقشه‌های هواشناسی به بررسی احتمال وقوع بارش و یا عدم وقوع آن در روزهایی که بدون وجود این اطلاعات تصمیم به اجرای پروازهای باروری ابر در فوریه 2009 گرفته شده است، پرداخته می‌شود. جهت اطمینان از صحت تحلیل انجام شده با استفاده از داده‌های ثبت بارش در ایستگاه‌های زمینی استان فارس، وقوع بارش و یا عدم ریزش بارش بر روی سطح زمین، کنترل شده است.بررسی بارش­های روزانه ایستگاه‌های زمینی نشان می‌دهد روزهایی که در تحلیل‌ها به لحاظ ویژگی­های فیزیکی ابر مناسب بارش تشخیص داده نشده‌اند، بارشی در ایستگاهها گزارش نشده است، به عبارتی بارش در ایستگاه­های منطقه بارور شده و محدوده اطراف آن صفر بوده ­است. بنابراین به جز روزهای 1، 11 و 28 فوریه بقیه روزها بدون بارش روزانه گزارش گردیده است. این ایستگاه‌ها که بارش روزانه صفر داشته­اند و در منطقه مورد بررسی هدف و اطراف منطقه هدف واقع هستند (منطقه هدف به ناحیه‌ای گفته می‌شود که تحت تاثیر مواد باروری قرار گرفته‌اند و با هاشور آبی رنگ در نقشه‌های پروازی مشخص شده‌اند (سیدحسنی، 1391)) در جدول 2 آورده شده­اند:

 

 

جدول 2- ایستگاه‌های محدوده منطقه باروری در 15، 20، 21، 24 و 27 فوریه 2009 که در آنها بارش صفر گزارش شده است.

 

 

 

بمنظور نشان دادن نحوه تحلیل و برداشت از تصاویر ماهواره با هدف کمک به تصمیم‌گیری در اجرا یا عدم اجرای پرواز باروری ابر، با توجه به کمبود فضای ارایه کلیه مطالب و صفحات زیاد مورد نیاز بیان خصوصیات تمامی پروازهای باروری انجام شده، اطلاعات دریافتی از محصولات ماهواره در دو روز منتخب  1 و 21 فوریه در زیر بعنوان نمونه ارایه گردیده است.

 تحلیل پرواز باروری ابر در اول فوریه 2009: مطابق اطلاعات و نقشه‌های اول فوریه با توجه به جریانات همرفت و حرکت عمودی جو(شکل 4-6)، جهت مناسب باد (شکل4-3، 4-4و4-5)، وجود ذخیره رطوبتی مناسب در اتمسفر(شکل 4-9) و ابرناکی خوب منطقه (شکل 4-7و 4-12)، همچنین با توجه به اندازه مناسب قطرکهای درون ابر(شکل 4-11)، ژرفای نوری بیش از 48 (شکل 4-17) و دمای مناسب تاج ابرهای میانی در نیمه شمالی استان (شکل 4-14)، به نظر می‌رسد شرایط هواشناسی و فیزیکی ابرها برای انجام پرواز باروری ابرها فراهم است. در تایید این برداشت از تصاویر ماهواره با عنایت به بارشهای ثبت شده در ایستگاه‌های بند بهمن و جوکان در منطقه هدف و خرقه در مناطق اطراف مربوط به پرواز شماره 17 و ایستگاه‌های مادر سلیمان، امامزاده سلیمان و دشتک در منطقه هدف و گشنکان، چمریز و سده در مناطق اطراف مربوط به پرواز شماره 18، می‌توان اظهار نمود که تصمیم به انجام پرواز باروری ابر در بخشهای پوشیده از ابر صحیح بوده است.

تحلیل پرواز باروری ابر در21 فوریه 2009: مطابق اطلاعات و نقشه‌های 21 فوریه با توجه به جریانات همرفت و حرکت عمودی جو(شکل 4-68)، وجود ذخیره رطوبتی کم در اتمسفر(شکل 4-71)، ابرناکی پیوسته منطقه(شکل 4-69و 4-74)، همچنین با توجه به اندازه نامناسب قطرکهای درون ابر ابرهای میانی(شکل 4-73) ( ابرهای سطوح بالا دارای شعاع موثر بزرگتری هستند که بدلیل دمای پایین و ارتفاع زیاد قابلیت باروری ندارند)، ژرفای نوری کمتر از 24 در بیشتر استان(شکل 4-75) و دمای پایین تاج ابرهای استان(شکل 4-77) بدلیل ارتفاع زیاد ابرها(شکل 4-76)، شرایط هواشناسی و فیزیکی ابرها برای انجام پرواز باروری ابرها به طور قطع فراهم نبوده است. از تصاویر ماهواره می‌توان نتیجه گرفت که در این روز شرایط برای اجرای باروری ابرها مناسب نمی‌باشد. تصاویر 21 فوریه که همراه با انجام دو پرواز باروری در زمان بعد از ظهر بوده است نمونه خوبی برای نشان دادن نتایج بهره نبردن از این محصولات در تصمیم‌گیری بارورسازی ابر است. ثبت نشدن ریزش بارش در ایستگاه‌های منطقه هدف و مناطق اطراف مربوط به پرواز شماره32 و تطابق آن با اطلاعات نقشه شدت بارش همین روز(شکل 4-70)، تایید کننده تفسیر تصاویر ماهواره است.

در این جا پس از بررسی دو نمونه از روزهایی که در آنها پرواز باروری ابر صورت گرفته است، بر اساس معیارهایی که در این تحقیق جهت تشخیص مناسب بودن شرایط فیزیکی ابر برای باروری تعیین شده است، جدول شماره 1 که حاوی اطلاعات کلیه روزهای مورد بررسی است تهیه گردید. در این جدول Tنشاندهنده دمای قله ابر برحسب درجه کلوین، H ارتفاع قله ابر برحسب میلی‌بار، re شعاع موثر قطرکهای درون ابر بر حسب میکرومتر، τ ژرفای نوری ابر  در بازه صفر تا 60 واحد و CF کسر ابر در بازه صفر تا یک واحد می‌باشد.

نکات مهمی را از دسته‌بندی اطلاعات و گنجاندن نتایج در جدول 3 از جمله تایید معیارهای تعیین شده می‌توان استخراج نمود. همانگونه که در مطالعه موردی این تحقیق نیز مشخص می‌گردد بر اساس معیارهای بدست آمده از مقالات مورد استناد این تحقیق در مورد شرایط فیزیکی و میکروفیزیکی ابرها، حاصل از محصولات سنجنده مدیس در مد 06، ابرهایی که دارای مشخصات فیزیکی خارج از مقادیر تعیین شده برای ابرهای بارانزا و مناسب باروری می‌باشند، بارورسازی روی آنها موثر نبوده و در نتیجه هیچ بارشی نیز در ایستگاه‌های واقع در مناطق تحت تاثیر مواد باروری ثبت نشده است. نتیجه اینکه اگر به طور همزمان شرطهای ژرفای نوری بیش از 35 واحد، دمای قله ابر بیش از 30- درجه سلسیوس، ارتفاع قله ابرهای میانی بیش از 500 میلی‌بار، قطرکهای درون ابرهای میانی دارای قطر بیش از 19 میکرومتر و کسر ابر در حد یک واحد در منطقه مورد نظر برای باروری ابر برقرار باشد آنگاه شرایط کلی برای اجرای پروازهای بارورسازی فراهم است. در غیر اینصورت همانگونه که در جدول زیر نیز نمایان است( فراسنجهایی‌که به صورت زیرخط‌دار و درشتتر مشخص شده‌اند و فاقد مشخصه‌ها یا مقادیر لازم جهت وقوع بارش می‌باشند) در صورت عدم برقراری همزمان دو و یا بیشتر این فراسنجها مطابق معیارهای مشخص شده، می‌بایست از انجام عملیات باروری ابر اجتناب نمود.

 

 

جدول 3- خصوصیات فیزیکی و میکروفیزیکی ابرها در روزهای بارورسازی ابر در استان فارس(فوریه 2009)

روز باروری

-------    تعداد پرواز

شرایط فیزیکی ابرها بدست آمده از محصولات مد06 سنجنده مدیس]به ترتیب از راست به چپ بر حسب K˚,mb,میکرومتر،مقدار‌ واحد،مقدار واحد[

تحلیل‌ شرایط کلی و وضعیت فیزیک ابرها با استفاده از محصولات مد 06 سنجنده مدیس                                   (ناووس و کوخانوفسکی، 2006) (روزنفلد،2010)

ثبت وقوع بارش در ایستگاه‌ها

1 فوریه

3 سورتی

252T=،350-550H=، 19 re>

48> τ، 1-8/0CF=

مجموعه فراسنجها نشان دهنده شرایط مناسب برای باروری است

+

11 فوریه

3 سورتی

276-226T=،680H=، 24-12 re>

36،1CF≈،(252T=در مناطق شمالی استان)

مجموعه فراسنجها نشان دهنده شرایط مناسب برای باروری است

+

15 فوریه

1 سورتی

250T<،300H=، 26-19 re>

35-5=τ،1CF<

مجموعه فراسنجها نشان دهنده شرایط کاملا نامناسب برای باروری است.

-

 

20 فوریه

1 سورتی

 

250T<،300H=، 26-19 re>

60-36=τ در شمال استان،1CF<، 20<τ برای دیگر مناطق استان

در کل شرایط برای باروری ابر در استان نامناسب است اما تحت شرایطی در استانهای شمال فارس امکان باروری ابر بوده است.

 

-

 

21 فوریه

2 سورتی

250T<،350H<،30-20 re=

24<τ،1CF≈

مجموعه فراسنجها نشان دهنده شرایط کاملا نامناسب برای باروری است

-

24 فوریه

1 سورتی

237T<،500H<،26 re>

20<τ،1CF<

مجموعه فراسنجها نشان دهنده شرایط کاملا نامناسب برای باروری است

-

27 فوریه

1 سورتی

252T<،350H=، 26-15 re=

60-36=τ در شمال استان،1CF<، 20<τ برای دیگر مناطق استان

مجموعه فراسنجها نشان دهنده شرایط کاملا نامناسب برای باروری است

-

   28 فوریه

  3 سورتی

252T=،500-700H=، 19 re>

60-24=τ ، 1CF≈ برای ابرهای متوسط بارانزا،(برای ‌ابرهای‌ بالا 228T<،300H<)

مجموعه فراسنجها نشان دهنده شرایط مناسب برای باروری است

+

 

در این تحقیق مشخص گردید چنانچه در زمان اجرای پروژه باروری ابرهای استان فارس در فوریه 2009 از محصولات مد 06 استفاده شده بود، می‌توانست تعداد روزهای عملیات باروری ابر از مجموع 8 روز ابری(در شرایط نامشخص وجود معیارهای مناسب برای باروری ابرها)، به 3 روز مفید و بارانی کاهش یافته و درنتیجه از اجرای 6 پرواز باروری ابر کاملا بی‌اثر، اجتناب نمود. بنابراین علاوه بر کاهش هزینه‌ها، امکان افزایش دقت اجرای پروژه و استفاده از فرصتهای باروری در دیگر مناطق مستعد بارورسازی ابر در کشور فراهم می‌گردید. نتایج بدست آمده در این پژوهش به خوبی نشان‌دهنده امکان کاربردی نمودن نتایج تحقیقات دانشگاهی برای بخشهای اجرایی کشور و صنعت و برآوردن بخشی از نیازهای دستگاه‌های مجری طرح‌های عمرانی است.



[1]. Radius Effective

  1. Ba, Mamoudou B., Arnold Gruber, 2001, “GOES Multispectral Rainfall Algorithm (GMSRA).” J. Appl. Meteor., 40, 1500–1514.
  2. Boris Thies, Meike Kühnlein, Thomas Nauß, and Jörg  Bendix, 2010,” Rainfall-Rate Assignment Using MSG SEVIRI Data—A Promising Approach to Spaceborne Rainfall-Rate Retrieval for Midlatitudes”,journal of applied meteorology and climatology., 49, 1477–1495.
  3. C. Kidd and V. Levizzani., 2003, “Status of satellite precipitation retrievals”. Hydrol. Earth Syst. Sci., 15, 1109–1116.
  4. Daniel Rosenfeld, Duncan Axisa, William L., Woodley, Ronen L., 2009, ” A Quest for Effective Hygroscopic Cloud Seeding”, journal of  applied  meteorology and climatology. 49, 1548–1562.
  5. Daniel Rosenfeld, Khain  A., Pokrovsky  A., Blahak U., Ryzhkov A.,2010, ”The role of CCN in precipitation and hail in a mid-latitude storm as seen in simulations using a spectral (bin) microphysics model in a 2D dynamic frame.”, Atmospheric Research. 99, 129–146.
  6. Daniel Rosenfeld,  Assaf  Zipori, Jacob Shpund, David M. Steinberg, Yigal  Erel, 2003,” Targeting and impacts of AgI cloud seeding based on rain chemical composition and cloud top phase characterization.” Atmospheric Research 114-115 , 119–130.
  7. Daniel Rosenfeld, Hailong Wang, and  Philip J. Rasch , 2012.,” The roles of cloud drop effective radius and LWP in determining rain properties in marine stratocumulus”. Geophysical research letter, VOL. 39.
  8. Daniel Rosenfeld , et. al., 2003. “An Innovative Satellite Mission Concept to Measure the

Effects of Aerosols on Clouds and Climate”. Geophysical Research Vol. 14.

  1. Daniel Rosenfeld , et. al., 2000. “Aerosol-cloud  interaction  inferred  from  MODIS satellite data and global aerosol models”. Atmospheric Chemistry and Physics journal. 7, 3081–3101. 2007.
  2. Daniel Rosenfeld, M. Pinsky, A. Khain,  A. Pokrovsky.,1996,  “Comparison  of  collision velocity differences of  drops and graupel particles in a very turbulent cloud”.  Atmospheric Research 49. 99–113.
  3. E. Cattani1, M. J. Costa, V. Levizzani1 and Ana Maria Silva, 2003, “satellite observation and radiative modeling of the influence of aerosol particles from biomass burning on cloud microphysical properties”. Atmospheric Research 82 310-327.
  4. Han, Q., W. B. Rossow, and A. A. Lacis, 1994,” Nearglobal survey of effective droplet radii in liquid water clouds using ISCCP data”, J. Climate, 7, 465-497.
  5. John T. Turk, David W. Clow*, George P. Ingersoll, M. Alisa Mast, Donald H. Campbell, 2000, “Comparison of snowpack and winter wet-deposition chemistry in the RockyMountains, USA: implications for winter dry deposition”. Atmospheric Environment 36 (2002) 2337–2348.
  6. Kentaroh Suzuki and Teruyuki Nakajima, Takashi Y. Nakajima, Hirohiko Masunaga and Toshihisa Matsui, Alexander P. Khain,1995,” CHARACTERISTICS OF WATER CLOUD OPTICAL PROPERTY AS SIMULATED BY A NON-HYDROSTATIC SPECTRAL MICROPHYSICS CLOUD MODEL”,
  7. Kokhanovsky A. A., T. Nauss, J. Bendix , 2005,  “A novel technique for the detection of rain using visible and near-infrared satellite imagery”, Journal of Geophysical Research Volume 110, Issue D19 .
  8. Kokhanovsky, A.A., Rozanov, V.V., Zege, E.P., Bovensmann, H. and Burrows, J.P. (2003). “A semianalytical cloud retrieval algorithm using backscattered radiation spectral region.” Journal of Geophysical Research, V.108.
  9. Kawamoto, K., T. Nakajima, and T. Y. Nakajima, 2001,” A global determination of cloud microphysics with AVHRR remote sensing”, J. Climate, 14, 2054-2068.
  10. Kokhanovsky A. A. and T. Nauss, 2006, “Reflection and transmission of solar light by clouds: asymptotic theory”, Atmos. Chem. Phys., 6, 5537–5545.
  11. Maria João Costa, Elsa Cattani, Vincenzo Levizzani and Ana Maria Silva, 2004, “CLOUD PROPERTIES DERIVED FROM SEVIRI AND MODIS: A COMPARISON STUDY”. Atmospheric Sciences and Climate, 15.
  12. Michael D. King , et. al., 2003.” Cloud and Aerosol Properties, Perceptible Water,
 

and Profiles of Temperature and Water Vapor from MODIS”. IEEE TRANSACTIONS ON GEOSCIENCE AND REMOTE SENSING, VOL. 41, NO. 2.

  1. Nauß, T; Bendix, J: An operational MODIS processing scheme for PC dedicated to direct broadcasting applications in meteorology and earth sciences, Computers & Geosciences, 31, 804-808.
  2. Seemann, S.W., J. Li, W.P. Menzel, and L.E. Gumley, 2003: Operational retrieval of atmospheric temperature, moisture, and ozone from MODIS infrared radiances. J. Appl. Meteor., 42, 1072-1091.
  3. Steven Platnick et. al., 2003,” The MODIS Cloud Products: Algorithms and Examples from Terra”, Remote Sens., 41, 459-473.
  4. Teruyuki Nakajima  and  Michael D. King, 1990,” Determination of the Optical Thickness and Effective Particle Radius of Clouds from Reflected Solar Radiation Measurements.”. journal of the atmospheric sciences, Vol. 47, No. 15.
  5. Vincenzo Levizzani, and Alberto Mugnai. 2004, “RAINFALL MEASUREMENTS FROM SPACE: WHERE ARE WE?”, Atmospheric Sciences and Climate, Vol. 15.
  6. Majid Rahimzadegan  M. Reza Mobasheri.1390"A simple method to derive profiles of atmospheric moisture MODIS images ". The 5th  Geomatics conference Tehran, Iran.
  7. M. Reza Mobasheri et al.1385," Detection of fog and cloud cover short st, using satellite imagery MSG -1". Journal of Technical Faculty of Tehran University, Vol. 1107-1119, No. 40.