تحلیل غبارآلودگی هوا در مناطق خشک با استفاده از یک شاخص مبتنی بر رویدادهای محلی و فرامحلی

ابراهیمی خوسفی, زهره; ابرهیمی خوسفی, محسن; میراکبری, مریم

doi:10.22034/jargs.2023.425069.1071

تحلیل غبارآلودگی هوا در مناطق خشک با استفاده از یک شاخص مبتنی بر رویدادهای محلی و فرامحلی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

زهره ابراهیمی خوسفی ¹

محسن ابرهیمی خوسفی ²

مریم میراکبری ³

¹ گروه علوم و مهندسی محیط‌زیست، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه جیرفت، جیرفت، ایـران

² گروه جغرافیا، پردیس علوم انسانی و اجتماعی ، دانشگاه یزد، یزد، ایران

³ گروه مدیریت مناطق خشک و کوهستانی، دانشکده منابع طبیعی ، دانشگاه تهران ، تهران، ایـران

10.22034/jargs.2023.425069.1071

چکیده

هدف: هدف اصلی پژوهش حاضر، تحلیل تغییرات زمانی کیفیت هوای این مناطق بر اساس شاخصی مبتنی بر هر دو نوع رویداد به نام شاخص آلودگی توفان گرد و غبار (PDSI) هست.
روش و داده: در این مطالعه، از فراوانی رویدادهای محلی و فرامحلی برای محاسبه شاخص آلودگی توفان گرد و غبار و از آزمون من - کندال جهت ارزیابی روند تغییرات زمانی این شاخص در مقیاس‌های زمانی مختلف استفاده شد.
یافته‌ها: بیشترین غبارآلودگی هوا در دوره آماری مورد بررسی متعلق به شهرهای زاهدان، چابهار، نهبندان و یزد و کمترین غبارآلودگی در ایستگاه‌های بافت، شاهرود و شهربابک بوده است. تغییرات افزایشی معنی‌داری برای اکثر ایستگاه‌ها در خردادماه به وقوع پیوسته است. در مقیاس فصلی، حداکثر و حداقل غبار آلودگی به ترتیب در فصل بهار و پائیز رخ ‌داده است. روند افزایشی رخدادهای گرد و غبار در فصل بهار، و روند کاهشی آن‌ها در فصل تابستان برای اغلب ایستگاه‌ها مشاهده شد.
نتیجه‌گیری: یافته‌های حاصل از ارزیابی روند تغییرات رخدادهای گرد و غبار بر مبنای شاخص PDSI در مناطق خشک کشور به‌عنوان یکی از مناطقی که در طول سال تحت تأثیر پدیده گرد و غبار با فراوانی و شدت‌های مختلف قرار می‌گیرد، می‌تواند جهت شناسایی مناطق حساس و ارائه اقدامات لازم جهت جلوگیری و کاهش اثرات نامطلوب ناشی از آلودگی‌های ایجاد شده توسط وقایع گرد و غبار به کار گرفته شود.
نوآوری، کاربرد نتایج: علاوه بر رویدادهای گرد و غبار محلی، رویدادهای فرا محلی نیز بر کیفیت هوای مناطق خشک تأثیر می‌گذارد. تجزیه و تحلیل تغییرات PDSI بر اساس هر دو نوع رویداد می‌تواند درک ما را از کیفیت هوا در این مناطق افزایش دهد. این مطالعه با هدف تحلیل تغییرات آلودگی هوا با استفاده از این شاخص انجام شده که تاکنون برای مناطق خشک انجام نشده است. این یافته‌ها می‌تواند به شناسایی مناطق با سطح آلودگی هوای بیشتر کمک کند و به راه‌حل‌های مؤثرتری برای بهبود کیفیت هوا در مناطق خشک منجر شود.

کلیدواژه‌ها

روند تغییرات

غبارآلودگی

من-کندال

مناطق خشک

موضوعات

علوم مرتع- منابع طبیعی- آبخیزداری- بیابان‌زدایی

عنوان مقاله English

Analysis of dust pollution in arid regions using an index based on local and extra-local events

نویسندگان English

Zohra Ebrahimi -Khusfi ¹

Mohsen Ebrahimi -Khusfi ²

Maryam Mirakbari ³

¹ Department of Environmental Science and Engineering

² 2. Department of Geography, Faculty of Humanities and Social Sciences, Yazd University, Yazd, Iran. mohsen.ebrahimi@yazd.ac.ir

³ Department of reclamation of arid and mountains regions, Faculty of Natural Resources, Tehran University, Tehran, Iran

چکیده English

Aim: The main goal of the current research is to analyze the temporal changes in air quality in these areas based on an index of both types of events called the Pollution Dust Storm Index.
Material & Method: This study calculated the PDSI using the frequency of local and extra-local dust events. The Mann-Kendall test was used to evaluate the trend of temporal changes in this index at different time scales.
Finding: The highest dust pollution in the analyzed statistical period belonged to the cities of Zahedan, Chabahar, Nehbandan, and Yazd, and the lowest air pollution was in Baft, Shahrood, and Shahrbabak stations. The significant incremental changes in dust events occurred for most of the stations in June. On a seasonal scale, maximum and minimum dust pollution occurred in spring and autumn, respectively. The increasing trend of dust occurrences in the spring season and their decreasing trend in the summer season was observed for most of the stations.
Conclusion: The findings of evaluating the trend of changes in dust occurrences based on the PDSI index in dry areas of the country, which are affected by dust with different frequencies and intensities throughout the year, can be used to identify sensitive areas and provide necessary measures to prevent and reduce adverse effects caused by dust events.
Innovation: In addition to local dust events, extra-local events also impact the air quality of dry areas. Analyzing changes in the PDSI based on both types of events can enhance our understanding of air quality in these regions. This study aims to analyze air pollution changes using this index, which has not been done before for dry areas. The findings can help identify areas with higher air pollution levels and lead to more effective solutions to improve air quality in arid regions.

کلیدواژه‌ها English

Changes trend

dust pollution

Mann-Kendall

Arid regions

ابراهیمی خوسفی، زهره و ابراهیمی خوسفی، محسن. (1400). تحلیل زمانی و مکانی غبارآلودگی ناشی از رخدادهای فرسایش بادی در استان فارس. پژوهش های فرسایش محیطی، 3(43)، 179-160. 160-179. 20.1001.1.22517812.1400.11.3.5.7.

امیدوار، کمال و امیدی زهرا. (1392). تحلیل پدیده گرد و غبار در جنوب و مرکز استان فارس. کاوش های جغرافیایی مناطق خشک، 1(1)، 114-85. 20.1001.1.2345332.1392.1.1.4..

بروغنی، مهدی. (1401). بررسی روند تغییرات و همبستگی تعداد وقوع گرد و غبار در ایران. تحقیقات کاربردی خاک، 10(1)، 81-69. https://asr.urmia.ac.ir/article_121197.html.

بهرامی، حسین‌علی، جلالی، محبوبه، درویشی بلورانی، علی و عزیزی، رسول. (1392). مدلسازی مکانی-زمانی وقوع توفان‌های گرد و غبار در استان خوزستان. سنجش از دور و GIS ایران، 5(2)، 114-95. https://gisj.sbu.ac.ir/article_95627.html

جعفری، مهدی، زهتابیان، غلامرضا، احمدی، حسن، مصباح زاده، طیبه، نوروزی، علی اکبر. (1399). آشکارسازی و مسیریابی رخدادهای گرد و غبار با استفاده از سنجش از دور و مدل عددی در استان اصفهان. علوم محیطی، 1، 116-105. https://doi.org/10.29252/envs.18.1.105.

چوبین، بهرام، ساجدی‌حسینی، فرزانه، رحمتی، امید، مهدیزاده یوشانلوئی، منصور، جلالی، محمد. (1401). بررسی تغییرات زمانی و مکانی تعداد روزهای رخداد گرد و غبار در استان آذربایجان غربی، تعیین عوامل اثرگذار و شناسایی منشاء. مدیریت بیابان، 10(2). 10.22034/jdmal.2022.550729.1378.

عمارلوئی، علی، جنیدی جعفری، احمد، اصیلیان، حسن، اسدالهی، خیراله. (1393). ارزیابی غلظت PM10، PM2.5 و PM1 طی توفان های گرد و غبار در شهر ایلام طی سال 92-91. مجله علمی پژوهشی دانشگاه علوم پزشکی ایلام، 22(4)، 259-240.

قویدل رحیمی، یوسف، فرج زاده، منوچهر، لشنی زند، اسماعیل. (1397).تحلیل تغییرات زمانی توفان های گرد و غباری خرم‌آباد، تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، 18(51)، 102-87. 10.29252/jgs.18.51.87

سعیدی فر، زهرا، خسروشاهی، محمد، گوهردوست، آزاده، ابراهیمی خوسفی، زهره، لطفی‌نسب، سکینه، درگاهیان، فاطمه. (1399). بررسی منشا و نحوه گسترش مکانی غلظت های بالای گرد و غبار و تحلیل همدیدی آن در حوزه گاوخونی. سنجش از دور و سامانه اطلاعات جغرافیایی در منابع طبیعی، 11(4)، 64-47.

متولی زاده، معین و مدرس، رضا. (1400) فراوانی طوفان‌های گرد و غبار در ارتباط با تغییرات اقلیمی در منطقه خشک ایران. علوم آب و خاک،۲۵ (۴)، ۲۳۹-۲۵۲.10.47176/jwss.25.4.43231 .

میراکبری، مریم و ابراهیمی خوسفی، زهره. (1399). بررسی روند تغییرات مکانی و زمانی ذرات معلق جو با استفاده از شاخص عمق اپتیکی آئروسل ها در جنوب شرقی ایران. سنجش از دور و سامانه اطلاعات جغرافیایی در منابع طبیعی، 11(3)، 105-87. 10.30495/girs.2020.674954.

نعیمی، مریم، میراکبری، مریم، خسروشاهی، محمد، زندی‌فر، سمیرا و قاسمی آریان، یاسر. (1400). تحلیل اثرات تغییراقلیم بر فراوانی رخدادهای گرد و غبار. مطالعه موردی: استان خراسان رضوی. مهندسی اکوسیستم بیابان، 10(33)، 78-65. 10.22052/deej.2021.10.33.41.

ولی، عباسعلی و روستایی، فاطمه. (1396). بررسی روند فرسایش بادی در ایران مرکزی با استفاده از شاخص طوفان گرد و غبار در پنجاه سال اخیر. مجله علوم آب و خاک،۱ (۴)، ۲۰۰-۱۸۹. 20.1001.1.24763594.1396.21.4.18.6 .

Asutosh, A., Pandey, S.K., Vinoj, V., Ramisetty, R., & Mittal, N. (2021). Assessment of Recent Changes in Dust over South Asia Using RegCM4 Regional Climate Model. Remote Sensing, 13(21), 4309. https://doi.org/10.3390/rs13214309.

Baghbanan, P., Ghavidel, Y., & Farajzadeh, M. (2020). Temporal long-term variations in the occurrence of dust storm days in Iran. Meteorology and Atmospheric Physics, 132(6), 885–898. https://doi.org/10.1007/s00703-020-00728-3.

Boroughani, M., Pourhashemi, S., Hashemi, H., Salehi, M., Amirahmadi, A., Zanganeh Asadi, M.A., & Berndtsson, R. (2020). Application of remote sensing techniques and machine learning algorithm in dust source detection and dust source susceptibility mapping. Ecological Informatics, 56(2020):101059.

Broomandi, P., Dabir, B., Bonakdarpour, B., & Rashidi, Y. 2017. Identification of dust storm origin in South- West of Iran. Environmental Health Science and Engineering, 15(16), 1-1. 10.1186/s40201-017-0280-4.

Jebali, A., Zare, M., Ekhtesasi, M. R., & Jafari, R. (2021). Detection of areas prone to wind erosion and air pollution using DSI and PDSI indices. Natural Hazards, 1-15. https://doi.org/10.1007/s11069-021-04728-3.

Kang, L., Huang, J., Chen, S., & Wang, X. (2015). Long-term trends of dust events over Tibetan Plateau during 1961-2010. Atmospheric Environment, 125(2016), 188-198. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2015.10.085.

Kaskaoutis, D.G., Kosmopoulos, P., Kambezidis, H.D., & Nastos, P.T. (2007). Aerosol climatology and Discrimination of different types over Athens, Greece based on MODIS data. Atmospheric Environment. 41, 7315-7329.

Mann, H. B. (1945). Nonparametric tests against trend, Econometrica. Journal of the econometric society, 245-259.

Modarres, R. (2008). Regional maximum wind speed frequency analysis for the arid and semi-arid regions of Iran. Journal of Arid Environments, 72. 1329-42. https://doi.org/10.1016/j.jaridenv.2007.12.010.

Namdari, S., Valizade, K., Rasuly, A., & Sarraf, B.S. (2016). Spatio-temporal analysis of MODIS AOD over western part of Iran. Arabian Journal of Geosciences, 9(3), 191. https://doi.org/10.1007/s12517-015-2029-7.

O’Loingsigh, T., McTainsh, G., Tews, E., Strong, C., Leys, J., Shinkfield, P., & Tapper, N. (2014). The Dust Storm Index (DSI): a method for monitoring broadscale wind erosion using meteorological records. Aeolian Research, 12, 29-40. https://doi.org/10.1016/j.aeolia.2013.10.004.

Shao, Y., Yang, J., Wang, Z., Song, L. M., Leslie, C., Dong, Z., Zhang, Z., Lin, Y., Kanai, & Yabuki. S. (2003). Northeast Asian dust storms: Real‐time numerical prediction and validation. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 108 (D22). https://doi.org/10.1029/2003JD003667.

Srivastava, A., & Saran, S. (2017). Comprehensive study on AOD trends over the Indian subcontinent: a statistical approach. International Journal of Remote Sensing, 38(18), 5127-5149. https://doi.org/10.1080/01431161.2017.1323284.

Qin, W., Liu Y., Wang, L., Lin, A., Xia, X., Che, H., Bilal, M., & Zhang, M. (2018). Characteristic and driving factors of aerosol optical depth over mainland China during 1980–2017. Remote Sensing, 10(7), 1064. https://doi.org/10.3390/rs10071064.

WMO (1974) Manual on codes. International codes.

Xi, X. (2021). Revisiting the Recent Dust Trends and Climate Drivers Using Horizontal Visibility and Present Weather Observations. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 126 (9), https://doi.org/10.1029/2021JD034687.

Zarasvandi, A., Carranza, E. J. M., Moore, F., & Rastmanesh, F. (2011). Spatio-temporal Occurrences and mineralogical-geochemical characteristics of airborne dusts in Khuzestan Province (southwestern Iran). Journal of Geochemical Exploration, 11(3), 18-151. https://doi.org/10.1016/j.gexplo.2011.04.004.