فهرست نشریات علمی دسترسی آزاد ایران

سابقه و هدف: بخارآب موجود در جَو پارامتری محوری در مدل‌سازی تعادل انرژی در سطح زمین است و در متعادل نگاه‌ داشتن دمای جَوّ کرۀ زمین نقش مهمی دارد. بازیابی این پارامتر، به‌منزلۀ تأثیرگذارترین عامل جَوّی در رادیانس دریافتی سنجنده، از اهمیت بسزایی برخوردار است. ازآنجاکه محتوای بخارآب جَو در لایۀ نزدیک به سطح بیشتر و تغییرات زمانی و مکانی آن شدیدتر است، اندازه‌گیری ایستگاه‌های هواشناسی زمینی به‌رغم دقت بالا، به‌دلیل محدودیت‌های زمانی و مکانی و اندازه‌گیری نقطه‌ای، قابلیت تعمیم‌پذیری ندارند. ازاین‌رو ارائۀ روش‌های ماهواره‌محور کاربردی به‌منظور بازیابی دقیق و مداوم آن، با توزیع مکانی مناسب ضروری به نظر می‌رسد. هدف این تحقیق بیان چهار روش‌ نوآورانه و دقیق برای برآورد نسبت اختلاط بخارآب نزدیک به سطح جَوّ استان اصفهان در سال 1399، با توان تفکیک 1 کیلومتر، ازطریق تلفیق داده‌های ایستگاه‌های هواشناسی، داده‌های سنجنده و درنَهایت، اعتبارسنجی و مقایسۀ عملکرد آنهاست. بدین‌منظور تصحیح خطای اریبی داده‌های بخارآب سنجنده طی مرحلۀ هم‌مقیاس‌سازی و تصحیح خطای درون‌یابی مشاهدات ایستگاه‌های زمینی در دستورکار قرار گرفت. مواد و روش‌ها: سنجنده‌های گوناگون قابلیت اندازه‌گیری بخارآب، با توان تفکیک‌های مکانی و حساسیت‌های متفاوت به این پارامتر را دارند. ازاین‌رو مطرح کردن روش‌هایی، مبتنی‌بر استفاده و تلفیق هم‌زمان داده‌های سنجنده‌ها و مشاهدات ایستگاه‌های زمینی، به‌منظور ارتقای هم‌زمان توان تفکیک مکانی (یک کیلومتر) و دقت بازیابی بخارآب نزدیک به سطح جَو ضروری است. در نخستین روش به‌کاررفته در این تحقیق، با استفاده از باندهای جذب و غیرجذب بخارآب سنجندۀ مادیس (MODIS) طی روش نسبت باندی و با استفاده از مشاهدات زمینی، بخارآب نزدیک به سطح بازیابی می‌شود. در روش دوم، ابتدا مشاهدات بخارآب نزدیک به سطح ایستگاه‌های زمینی، با روش درون‌یابی معکوس فاصله، به داده‌های بخارآب سطحی یک‌کیلومتری تبدیل می‌شود. سپس طی مراحل روش پیشنهادی و با استفاده از مقادیر نسبت اختلاط بخارآب برآوردشده با روش اول، خطای درون‌یابی در هر پیکسل حذف می‌شود. در روش سوم، با تلفیق داده‌های مادیس طی عملیاتی شبیه مراحل روش دوم، توان‌ تفکیک محصول بخارآب سنجندۀ AIRS به یک کیلومتر ارتقا داده می‌شود؛ با این تفاوت که به‌جای مشاهدات ایستگاه‌های هواشناسی زمینی، از محصول سنجندۀ AIRS استفاده می‌شود. ازآنجاکه محصول نسبت اختلاط بخارآب نزدیک به سطح سنجندۀ AIRS دارای خطا و اریبی است، ابتدا باید با اعتبارسنجی محصولات این سنجنده، خطای اریبی محصول بخارآب نزدیک به سطح سنجندۀ AIRS، طی مرحلۀ هم‌مقیاس‌سازی، حذف شود. برآورد بخارآب نزدیک به سطح جَو با استفاده از محصول بخارآب ‌جَوّ ستونی سنجندۀ مادیس آخرین روش به‌کار‌رفته است. البته به‌دلیل تفاوت محتوایی، لازم است دو مجموعه داده هم‌واحد شوند و با روشی معادل‌سازی شوند. نتایج و بحث: به‌منظور مدل‌سازی و اعتبارسنجی برآورد بخارآب نزدیک به سطح جَو در توان تفکیک یک کیلومتر با استفاده از چهار روش اشاره‌شده، 3/66% داده‌ها به‌صورت تصادفی برای آموزش و 33% مابقی برای ارزیابی دقت و اعتبارسنجی نتایج به کار رفته است. درنَهایت نیز، نتایج اجرای روش‌ها با یکدیگر مقایسه شد. در این تحقیق، ضریب تعیین (R2) و جذر میانگین مربعات خطاها (RMSE) ملاک ارزیابی دقت و عملکرد مدل‌سازی قرار گرفته‌اند. نتایج اعتبارسنجی نشان می‌دهد روش دوم که مبتنی‌بر استفاده از تعمیم مشاهدات دقیق بخارآب نزدیک به سطح ایستگاه‌های زمینی و حذف خطای درون‌یابی آنها، طی تلفیق با مقادیر بخارآب بازیابی‌شده از سنجندۀ مادیس ازطریق روش نسبت باندی است، بهترین عملکرد (R2=0.55، RMSE=1.05 Gr/Kr) را در تخمین بخارآب نزدیک به سطح جو را دارد. نتیجه‌گیری: روش دوم، با توجه به عملکرد بهتر در بازیابی نسبت اختلاط بخارآب نزدیک به سطح جَو با دقت بالا و توان تفکیک یک کیلومتر و با هدف استفاده از قابلیت محصولات و داده‌های ماهواره‌محور، تلفیق آنها با یکدیگر و همچنین با مشاهدات زمینی، توصیه می‌شود.