بررسی ارتباط مؤلفه‌های ژئومورفولوژیک (ارتفاع، شیب و جهت شیب) با ماکزیمم ماندگاری برف- پوش در ارتفاعات تالش

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده

استادیار گروه جغرافیا، ژئومورفولوژی، دانشکده ادبیات و علوم انسانی، دانشگاه گیلان، رشت، ایران

چکیده

یکی از متغیرهای مهم محیطی که به‌شدت تحت‌تأثیر مؤلفه‌های ژئومورفولوژیک سطحی قرار می‌گیرد، ماندگاری پوشش برف در ارتفاعات است. زمان ماندگاری برف در مخازن کوهستانی مستقیماً بر پسخوراندهای دمایی، هیدرولوژیکی، فرسایشی، رویشی و زیستی اثرگذار است. درنتیجه مطالعۀ تعامل سطح توپوگرافی زمین با ماندگاری پوشش برف، ضرورت می‌یابد. در این پژوهش ارتباط مؤلفه‌های ژئومورفولوژیکی ارتفاع، شیب و جهت شیب، با ماکزیمم ماندگاری متوالی برف-پوش براساس داده‌های ماهواره‌های ترا و آکوا1 در دورۀ آماری 2003 تا 2021، در ارتفاعات تالش محاسبه و بررسی شد. در گام نخست داده‌ها براساس آستانۀ 50 درصدی باینری‌سازی و در گام بعدی اثر ابرناکی با استفاده از فیلتر مکانی و زمانی کاهش داده شد. سپس داده‌ها با یکدیگر تجمیع و بر این اساس ماکزیمم ماندگاری متوالی برف-پوش به‌ازای هر سلول در شبکۀ رستری به‌صورت سالانه محاسبه و نقشه‌های پهنه‌ای تهیه و ترسیم شد. ماکزیمم ماندگاری متوالی برف-پوش در طبقات ارتفاعی، شیب و جهت شیب نیز بررسی و همبستگی بین آنها محاسبه شد. همچنین تغییرات مطلق و روند تغییرات نیز بررسی و تحلیل شد. نتایج نهایی نشان می‌دهد که سال‌های 2010 و 2018 کمترین و سال‌های 2008، 2012 و 2017 بیشترین ماندگاری ماکزیمم برف-پوش را به خود اختصاص داده‌اند. ارتباط ماکزیمم ماندگاری متوالی برف-پوش با ارتفاع قوی بوده و نرخ همبستگی با ارتفاع براساس بررسی‌‌های کل دورۀ آماری به آرامی در حال افزایش است. شیب افزایش نرخ همبستگی ارتفاع با ماکزیمم ماندگاری متوالی برف-پوش خصوصاً از سال 2007 به بعد افزایش می‌یابد. بیشترین ماندگاری برف-پوش مربوط به جهات با آزیموت 300 تا 350 درجه معادل تقریبی اراضی با شیب شمال غربی تا شمالی و کمترین ماندگاری مربوط به جهات با آزیموت 150 تا 200 درجه معادل تقریبی اراضی با جهت جنوبی می‌‌شود. مجموع مطلق تغییرات ماکزیمم ماندگاری متوالی برف-پوش در نیمۀ غربی تالش بیش از نیمۀ شرقی است و در ارتفاعات بیش از اراضی پست و جلگه‌ها است. روند تغییرات ماکزیمم ماندگاری برف نشان می‌دهد که در دره‌ها و پیشکوه‌های کم‌ارتفاع‌تر تالش شرقی با شیب بیشتری در حال کاهش است که این وضعیت را می‌توان به دخالت‌های انسانی، فعالیت‌های انسان‌زاد2 و همچنین واقع‌شدن این نواحی در منطقۀ بینابینی3 و اثرپذیری بیشتر از تغییرات محیطی نسبت داد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Investigating The Relationship Between Geomorphological Components (Elevation, Slope and Aspect) and The Maximum Snow-Cover Duration in Talesh Mountains

نویسنده [English]

  • somayeh shahzeidi
Assistant Professor of Geomorphology, Department of Geography, Faculty of Literature and Humanities, University of Guilan, Rasht, Iran
چکیده [English]

The shape of the surface is important for geomorphologists because the morphology influences other environmental components. One of the important environmental variables that strongly influence is the Snow-Cover Duration on elevations. SCDura in mountain reservoirs has a direct effect on temperature, hydrological, erosion, vegetation, and biological feedbacks, and as a result of studying the interaction of the topographic surface of the earth with the durability of snow cover, it becomes necessary and important.
In this research, the relationship between the geomorphological components of the elevation, slope, and aspect with the max Snow-Cover Duration was calculated and investigated based on the data of Aqua and Terra satellites in the statistical period of 2003 to 2021. The Modis daily snow products named MOD10A1 and MYD10A1 were used for this purpose. The data was downloaded from NASA's official site and was prepared in the main database. In the first step, the data was binarized based on a threshold of 50%, then, the effect of the cloudiness was reduced using a spatial and temporal filter. Then, the data from Terra and Aqua satellites were combined and, the Max Snow-Cover Duration per cell in the raster network was calculated on an annual basis. The relationship between Max Snow-Cover Duration and elevational bands was investigated. The trend of changes in the Max Snow-Cover Duration shows that lower valleys and foothills of eastern Talash have a sharper decline. This situation can be attributed to human interventions, anthropogenic activities, as well as these areas
locating in the transitional zone and to be more effective from environmental changes.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Geomorphologic components
  • Snow-cover
  • Maximum snow-cover duration
  • Talesh mountain
پیچاقچی، حدیقه بهرامی؛ محمود رائینی سرجاز؛ رضا نوروز ولاشدی (1399). بررسی اثرگذاری گرمایش فراگیر بر تغییرات زمانی و مکانی پوشش برف و ماندگاری آن در گسترۀ دامنۀ شمالی البرز مرکزی. نشریۀ علمی هواشناسی کشاورزی. دورۀ 8. شمارۀ 1. شمارۀ پیاپی 15. صفحات 25-15.
حلبیان، امیر حسین؛ سینا صلحی (1399). ارتباط تغییرات مکانی- زمانی پوشش برف و دمای سطح زمین در البرز میانی. فصلنامه علمی-پژوهشی جغرافیای طبیعی. دانشگاه آزاد اسلامی واحد لارستان. دورۀ 13. شمارۀ 47. صفحات 75-53.
علایی‌طالقانی، محمود (1384). ژئومورفولوژی ایران، چاپ سوم. نشر قومس. تهران. صفحه 404.
قنبرپور، محمدرضا؛ محسن محسنی‌ساروی؛ بهرام ثقفیان؛ حسن احمدی؛ کریم عباس‌پور (1384). تعیین مناطق مؤثر در انباشت و ماندگاری سطح پوشش برف و سهم ذوب برف در رواناب. نشریه: منابع طبیعی ایران. دورۀ 58. شمارۀ 3. صفحات 515-503.
https://ijnr.ut.ac.ir/article_25249.html
کیخسروی‌کیانی، محمدصادق؛ ابوالفضل مسعودیان (1395). واکاوی پیوند روزهای برفپوشان با ارتفاع، شیب و وجه شیب در ایران زمین، پژوهش‌های جغرافیای طبیعی. دوره ۴۸. شماره ۱. پیاپی ۹۵. صفحات 14-1.
کیخسروی‌کیانی، محمدصادق؛ ابوالفضل مسعودیان (1395). شناسایی وردش‌های مکانی روزهای برفپوشان در ایران زمین به کمک داده‌های دورسنجی، جغرافیا و مخاطرات محیطی. شمارۀ ۱۷. صفحات 85-69.
کیخسروی‌کیانی، محمدصادق؛ ابوالفضل مسعودیان (1399). واکاوی روند تغییرات آغاز فصل انباشت پوشش برف در ایران با بهره‌گیری از داده‌های سنجش‌ازدور، جغرافیا و برنامه‌ریزی محیطی. دورۀ ۳۱. شمارۀ ۱. پیاپی ۷۷. صفحات 14-1.
مسعودیان، ابوالفضل؛ محمدصادق کیخسروی‌کیانی (1396). ارزیابی تغییرات روزهای همراه با پوشش برف در گروه‌های ارتفاعی حوضۀ زاینده‌رود، مخاطرات محیط طبیعی. سال 6. شمارۀ 11. صفحات 46-33.
منجذب مرودشتی، شهربانو؛ احمد مزیدی؛ کمال امیدوار؛ غلامعلی مظفری (1400). بررسی تأثیر پارامترهای جوّی بر پوشش برف حوضۀ آبخیز کوهرنگ، نشریۀ نیوار. دورۀ 45. شمارۀ  113-112. صفحات 66- 56.
DOI:10.30467/nivar.2021.263731.1175
میرموسوی، سیدحسین؛ صبور لیلا (1393). پایش تغییرات پوشش برف با استفاده از تصاویر سنجندۀ مودیس در منطقۀ‌ شمال‌غرب ایران، مجلۀ جغرافیا و توسعه. دورۀ 12. شمارۀ پیاپی 35. صفحات 200-181.
یغمایی، لیلا؛ رضا جعفری؛ سعید سلطانی؛ حسن جهانبازی (1400). اثر تغییرات سطح و ماندگاری پوشش برف بر پوشش گیاهی در استان چهارمحال و بختیاری. نشریۀ علمی-پژوهشی مرتع و آبخیزداری. دورۀ 74. شمارۀ صفحات 938- 917.
 
References
 
Balk, B., & Elder, K (2000). Combining binary decision tree and geostatistical methods to estimate snow distribution in a mountain watershed. Water Resources Research, 36(1), 13-26.
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(7066), 303-309.
Beniston, M., Farinotti, D., Stoffel, M., Andreassen, L.M., Coppola, E., Eckert, N., Fantini, A., Giacona, F., Hauck, C., Huss, M., Huwald, H., Lehning, M., López-Moreno, J.-I., Magnusson, J., Marty, C., Morán-Tejéda, E., Morin, S., Naaim, M., Provenzale, A., Rabatel, A., Six, D., Stötter, J., Strasser, U., Terzago, S., Vincent, C (2018). The European Mountain cryosphere: a review of its current state, trends, and future challenges. Cryosphere 12, 759-794.
Bormann, K.J., Brown, R.D., Derksen, C., Painter, T.H (2018). Estimating snow-cover trends from space. Nat. Clim. Chang. 8, 924-928.
https://www.researchgate.net/profile/Thomas-Painter-2/publication/328581850_Estimating_snow-cover_trends_from_space/links/5c62e95745851582c3e3f94e/Estimating-snow-cover-trends-from-space.pdf
Brest C L, Rossow, W B, (1992). Radiometric calibration and monitoring of NOAA AVHRR data for ISCCP. International Journal of Remote Sensing, 13(2): 235-273.
Britannica, The Editors of Encyclopaedia. "phenology" (2023) Encyclopedia Britannica, Invalid Date,
Chang A T C, Foster J L, Hall D K, (2016). Nimbus-7 SMMR derived global snow cover parameters. Annals of Glaciology, 9:39-44.
Chang A T C, Rango A (2000). Algorithm Theoretical Basis Document (ATBD) for the AMSR-E Snow Water Equivalent Algorithm. Greenbelt: NASA Goddard Space Flight Center.
Chen, W., Wu, Y., Wu, N., & Luo, P (2008). Effect of snow-cover duration on plant species diversity of alpine meadows on the eastern Qinghai-Tibetan Plateau. Journal of Mountain Science, 5, 327-339.
Chen, X., Liang, S., Cao, Y., He, T., & Wang, D (2015). Observed contrast changes in snow cover phenology in northern middle and high latitudes from 2001-2014. Scientific reports, 5(1), 1-9.
Daly C, Neilson R P, Phillips D L, (2010). A Statistical-topographic model for mapping climatological precipitation over mountainous terrain. Journal of Applied Meteorology, 33(33): 140-158. 
Dankers, Rutger & De Jong, Steven (2004). Monitoring snow cover dynamics in northern Fennoscandia with SPOT VEGETATION images. International Journal of Remote Sensing. 25, 73-91.
doi:10.1080/01431160310001618374.
Davis R E, Hardy J P, Ni W et al (1997). Variation of snow cover ablation in the boreal forest: a sensitivity study on the effects of conifer canopy. Journal of Geophysical Research Atmospheres, 102(24): 29389-29395.
Derksen C, (2008). The contribution of AMSR-E 18.7 and 10.7 GHz measurements to improved boreal forest snow water equivalent retrievals. Remote Sensing of Environment, 112(5): 2701-2710.
Dietz, A. J., Conrad, C., Kuenzer, C., Gesell, G., & Dech, S (2014). Identifying changing snow cover characteristics in Central Asia between 1986 and 2014 from remote sensing data. Remote Sensing, 6(12), 12752-12775.
https://www.mdpi.com/2072-4292/6/12/12752
Dietz, A.J., Wohner, C., Kuenzer, C (2012). European snow cover characteristics between 2000 and 2011 derived from improved MODIS daily snow cover products. Remote Sens. 4, 2432-2454.
https://www.mdpi.com/2072-4292/4/8/2432
Diodato, N., Ljungqvist, F. C., & Bellocchi, G (2022). Empirical modelling of snow cover duration patterns in complex terrains of Italy. Theoretical and Applied Climatology, 147(3-4), 1195-1212.
Dozier J, (1980). A clear-sky spectral solar radiation model for snow-covered mountainous terrain. Water Resources Research, 16: 709-718.
Foster J L, Hall D K, Chang A T C et al (1999). Effects of snow crystal shape on the scattering of passive microwave radiation. Geoscience & Remote Sensing IEEE Transactions on Selected Topics, 37(2): 1165-1168.
George J, Weiler M, Gluns D R et al (2007). The influence of forest and topography on snow accumulation and melt at the watershed-scale. Journal of Hydrology, 347(1): 101-115.
Hall D K, Riggs G A, Salomonson V V et al (2002). MODIS snow-cover products. Remote Sensing of Environment, 83(1):181-194.
Hall D K, Riggs G A, Salomonson V V, (1995). Development of methods for mapping global snow cover using moderate resolution imaging spectroradiometer data. Remote Sensing of Environment, 54(2): 127-140.
Hall, D K, Riggs G A, Salomonson V V et al (2001). Algorithm Theoretical Basis Document (ATBD) for the MODIS Snow and Sea Ice-Mapping Algorithms. Greenbelt: NASA Goddard Space Flight Center.
https://eospso.gsfc.nasa.gov/sites/default/files/atbd/atbd_mod10.pdf
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.
https://rmets.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/joc.5674
Zhang, H., Immerzeel, W. W., Zhang, F., de Kok, R. J., Chen, D., & Yan, W (2022). Snow cover persistence reverses the altitudinal patterns of warming above and below 5000 m on the Tibetan Plateau. Science of the Total Environment, 803, 149889.
Huss, M., Bookhagen, B., Huggel, C., Jacobsen, D., Bradley, R.S., Clague, J.J., Vuille, M., Buytaert, W., Cayan, D.R., Greenwood, G., Mark, B.G., Milner, A.M., Weingartner, R., Winder, M (2017). Toward mountains without permanent snow and ice. Earth’s Future 5, 418-435. ISSN 0034-4257,
Klein, G., Vitasse, Y., Rixen, C., Marty, C., & Rebetez, M (2016). Shorter snow cover duration since 1970 in the Swiss Alps due to earlier snowmelt more than to later snow onset. Climatic Change, 139, 637-649.
Kohler, T., Wehrli, A., Jurek, M (2014). Mountains and climate change: A global concern. In: Centre for Development and Environment (CDE) (Ed.), Sustainable Mountain Development Series. Swiss Agency for Development and Cooperation (SDC) and Geographica Bernensia, Bern, Switzerland (136 pp).
https://bioone.org/journals/mountain-research-and-development/volume-35/issue-2/MRD-JOURNAL-D-15-00028.1/CDE-Links-Regional-Research-and-Global-Efforts-for-Sustainable-Mountain/10.1659/MRD-JOURNAL-D-15-00028.1.full
Li, D., Wrzesien, M.L., Durand, M., Adam, J., Lettenmaier, D.P (2017). How much runoff originates as snow in the western United States, and how will that change in the future? Geophys. Res. Lett. 44, 6163-6172.
https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/pdfdirect/10.1002/2017GL073551
Li, Hongxing, Xinyue Zhong, Lei Zheng, Xiaohua Hao, Jian Wang, and Juan Zhang (2022). "Classification of Snow Cover Persistence across China" Water 14, no. 6: 933.
Litaor M I, Williams M, Seastedt T R, (2015). Topographic controls on snow distribution, soil moisture, and species diversity of herbaceous alpine vegetation, Niwot Ridge, Colorado. Journal of Geophysical Research Biogeosciences, 113(2): 73-73.
Lucas R M, Harrison, A R, (1990). Snow observation by satellite: A review. Remote Sensing Reviews, 4(2): 285-348.
Merriam-Webster, D (2020). America’s most-trusted online dictionary. Retrived from
https://www. merriam-webster. com
Molotch N P, Bales R C, (2005). Scaling snow observations from the point to the grid element: implications for observation network design. Water Resources Research, 41(11): 1-17.
Mote, P.W., Li, S., Lettenmaier, D.P., Xiao, M., Engel, R (2018). Dramatic declines in snowpack in the western US. Climate and Atmospheric Science 1, 2.
https://www.nature.com/articles/s41612-018-0012-1
Notarnicola, C (2020). Hotspots of snow cover changes in global mountain regions over 2000-2018. Remote Sensing of Environment, 243, 111781.
Olefs, Marc, Roland Koch, Wolfgang Schöner, and Thomas Marke (2020). "Changes in Snow Depth, Snow Cover Duration, and Potential Snowmaking Conditions in Austria, 1961-2020—A Model Based Approach" Atmosphere 11, No. 12: 1330, 1-21.
Pepin, N., Bradley, R.S., Diaz, H.F., Baraer, M., Caceres, E.B., Forsythe, N., Fowler, H., Greenwood, G., Hashmi, M.Z., Liu, X.D., Miller, J.R., Ning, L., Ohmura, A., Palazzi, E., Rangwala, I., Schöner, W., Severskiy, I., Shahgedanova, M., Wang, M.B., Williamson, S.N., Yang, D.Q (2015). Elevation-dependent warming in mountain regions of the world. Nat. Clim. Chang. 5, 424:430.
https://eprints.ncl.ac.uk/file_store/production/213856/AE8DE68A-2C0E-4455-91B7-093DF31EED09.pdf
Pulliainen J, Hallikainen M, (2001). Retrieval of regional snow water equivalent from space-borne passive microwave observations. Remote Sensing of Environment, 75(1): 76-85.
Rosenthal W, Dozier J, (1996). Automated mapping of montane snow cover at subpixel resolution from the Landsat Thematic Mapper. Water Resources Research, 32(1): 115-130.
Sacks W J, Schimel D S, Monson R K, (2007). Coupling between carbon cycling and climate in a high-elevation, subalpine forest: a model-data fusion analysis. Oecologia, 151(1): 54-68.
Sahu, R., & Gupta, R. D (2020). Snow cover area analysis and its relation with climate variability in Chandra basin, Western Himalaya, during 2001-2017 using MODIS and ERA5 data. Environmental Monitoring and Assessment, 192, 1-26.
Stocker, T (Ed.) (2014). Climate change 2013: the physical science basis: Working Group I contribution to the Fifth assessment report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge university press.
https://www.cambridge.org/core/books/climate-change-2013-the-physical-science-basis/BE9453E500DEF3640B383BADDC332C3E
Takaku, J., Tadono, T., & Tsutsui, K (2014). Generation of high - resolution global DSM from ALOS prism. ISPRS Annals of Photogrammetry, Remote Sensing & Spatial Information Sciences, 2(4), 243-248.
https://isprs-archives.copernicus.org/articles/XL-4/243/2014/isprsarchives-XL-4-243-2014.pdf
Tang, Z., Wang, X., Wang, J., Wang, X., Li, H., & Jiang, Z (2017). Spatiotemporal variation of snow cover in Tianshan Mountains, Central Asia, based on cloud-free MODIS fractional snow cover product, 2001-2015. Remote Sensing, 9(10), 1045.
https://www.mdpi.com/2072-4292/9/10/1045
Tong J, Déry S J, Jackson P L, (2009). Topographic control of snow distribution in an alpine watershed of western Canada inferred from spatially-filtered MODIS snow products. Hydrology and Earth System Sciences, 11(4): 319-326.
Zhong, X., Zhang, T., Kang, S., & Wang, J (2021). Spatiotemporal variability of snow cover timing and duration over the Eurasian continent during 1966-2012. Science of the Total Environment, 750, 141670.
Yang, K., Guyennon, N., Ouyang, L., Tian, L., Tartari, G., Salerno, F (2018). Impact of summer monsoon on the elevation-dependence of meteorological variables in the south of central Himalaya. Int. J. Climatol. 38, 1748-1759.
Yang, Q., Song, K., Hao, X., Chen, S., & Zhu, B (2018). An assessment of snow cover duration variability among three basins of Songhua River in Northeast China using binary decision tree. Chinese Geographical Science, 28, 946-956.
Zhang, G., Xie, H., Yao, T., Liang, T., & Kang, S (2012). Snow cover dynamics of four lake basins over Tibetan Plateau using time series MODIS data (2001-2010). Water resources research, 48(10),1-22.
https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2012WR011971