شناسایی تغییرات شروع، پایان و طول دوره ی فصل برف گیری در ایران به کمک داده های سنجنده‌ی مودیس

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده

استادیار دانشکده علوم جغرافیایی و برنامه‌ریزی، دانشگاه اصفهان، ایران

چکیده

هدف از پژوهش حاضر واکاوی شروع، پایان و طول دورۀ فصل برف­گیری در ایران است. برای این منظور، داده‌‌های روزانۀ «سنجندۀ مودیس» برای بازۀ زمانی 1/1/1379 تا 29/12/1399 در تفکیک مکانی 500 متری، از تارنمای ناسا دریافت گردید. در گام اول، به­کمک پالایه­های زمانی و مکانی اثر ابرناکی از داده­های اولیه حذف­ گردید و در گام بعدی، چیدمان داده­ها از مبدأ اول فروردین به­سال آبی؛ یعنی اول ماه مهر تبدیل­­شد و برای هر سال آبی، ماتریسی در ابعاد 7541502 × 365 ساخته­شد که سطرها نمایندۀ هر روز سال و ستون­ها نمایندۀ یاخته­های مکانی بود و در مرحلۀ بعدی، اولین روزی که یک یاخته پوشیده از برف شده بود (بر پایۀ روزهای سپری­شده از اول مهر) برای هر سال آبی استخراج­شد. این فرآیند، به­تفکیک هر سال آبی انجام گرفت و در نهایت، ماتریسی در ابعاد 7541502 × 20 ساخته­شد که سطرها نمایندۀ اولین روزی است که «سنجندۀ مودیس» بر روی یک یاخته، برف گزارش کرده است و ستون­ها نیز نمایندۀ یاخته­های مکانی بود. همین فرآیند برای محاسبۀ پایان فصل برف­گیری انجام گرفت با این تفاوت که به­جای محاسبۀ اولین روزی که یک یاخته پوشیده از برف شده است، آخرین روزی که یک یاخته پوشش برف گزارش کرده و پس از آن دیگر برفی بر روی آن ثبت نشده است، محاسبه­گردید. یافته‌ها نشان­می‌دهد به­طور کلی در بخش‌های غربی، شروع فصل برف‌گیری در حال کشیده­شدن به­سوی زمستان است اما در بخش‌های شمال‌ غرب کشور، در دامنه‌های شمالی البرز و در بخش‌هایی از زاگرس جنوبی، شروع فصل برف‌گیری در حال پیشروی به­سوی فصل پاییز است. در بسیاری از مناطق مرتفع غربی، شمال‌ غربی و همچنین بر روی رشته‌کوه‌های البرز، پایان فصل برف‌گیری در حال پیشروی به­سوی اواخر زمستان و فصل بهار است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Identifying changes in the beginning end and length of the snow season in Iran using MODIS data

نویسنده [English]

  • MohammadSadegh Keikhosravi Kinay
Assistant Professor, Faculty of Geographical Sciences and Planning, University of Isfahan .Isfahan, Iran
چکیده [English]

The purpose of this research is to analyze the beginning, end and length of the snow season in Iran. For this purpose, daily data from the MODIS, spanning from 20/03/2000 to 19/03/2020, was obtained from the NASA website at a spatial resolution of 500 meters. First, temporal and spatial filters were applied to eliminate the impact of cloudiness on the data. Furthermore, the first day when a cell was reported to have snow cover (based on the elapsed days since the start of Mehr) was determined for every water year. This process was conducted separately for each water year, ultimately yielding a matrix of dimensions 20 × 7541502, where each row represented the first day that the MODIS detected snow on a given cell, and each column represented a spatial cell. Similarly, the same procedure was employed to calculate the end and length of snow season. The findings indicate that, in general, the beginning of snow season is shifting towards the winter season in the western parts of the country. Conversely, in the northwestern regions, including the northern slopes of Alborz and certain areas of the southern Zagros, the beginning of snow season is transitioning towards the autumn season. Moreover, in many highland areas in the west and northwest, as well as on the Alborz mountain range, the end of the snow season is progressively occurring towards late winter and spring.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • snow cover
  • beginning of snow season
  • end of snow season
  • MODIS
  • Iran
 
احمدی، محمود؛ زهرا سادات سیدمیرزایی (1401). پایش تغییرات پوشش برف طی دورۀ سرد سال در ایران بر اساس داده‌های سنجندۀ مادیس، مجلۀ سنجش از دور و GIS ایران. شمارۀ 1. صفحات 72-59.
کیخسروی‌کیانی، محمدصادق؛ سیدابوالفضل مسعودیان (1395). شناسایی وردش‌های مکانی روزهای برفپوشان در ایران زمین به کمک داده‌های دورسنجی، جغرافیا و مخاطرات محیطی. شمارۀ 17. صفحات 86-69.
کیخسروی‌کیانی، محمدصادق؛ سیدابوالفضل مسعودیان (1399). واکاوی روند تغییرات آغاز فصل انباشت پوشش برف در ایران با بهره‌گیری از داده‌های سنجش از دور، مجلۀ جغرافیا و برنامه­ریزی محیطی. شمارۀ 1. صفحات 14-1.
محمدی، پیمان؛ احمد محمودی؛ اسدالله خورانی (1398). تغییرات پوشش برف در رشته‌کوه زاگرس با استفاده از داده‌های روزانه­ سنجندۀ مودیس، مجلۀ فیزیک زمین و فضا. شمارۀ 2. صفحات 371-355.
Adler, C., Huggel, C., Orlove, B., & Nolin, A (2019). Climate change in the mountain cryosphere: impacts and responses. Regional Environmental Change, 19,1225-1228.
Ahluwalia, R. S., Rai, S., Meetei, P. N., Kumar, S., Sarangi, S., Chauhan, P., & Karakoti, I (2021). Spatial-diurnal variability of snow/glacier melt runoff in glacier regime river valley: Central Himalaya, India. Quaternary international, 585, 183-194.
Bergeron, J., Royer, A., Turcotte, R., & Roy, A (2014). Snow cover estimation using blended MODIS and AMSR‐E data for improved watershed‐scale spring streamflow simulation in Quebec, Canada. Hydrological processes, 28(16), 4626-4639.
Bibi, L., Khan, A. A., Khan, G., Ali, K., Qureshi, J., & Jan, I. U (2019). Snow cover trend analysis using modis snow products: A case of Shayok River Basin in Northern Pakistan. Journal of Himalayan Earth Science, 52(2).
Chen, S., Wang, X., Guo, H., Xie, P., & Sirelkhatim, A. M (2020). Spatial and temporal adaptive gap-filling method producing daily cloud-free NDSI time series. IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing, 13, 2251-2263.
Desinayak, N., Prasad, A. K., El-Askary, H., Kafatos, M., & Asrar, G. R (2022). Snow cover variability and trend over the Hindu Kush Himalayan region using MODIS and SRTM data. Paper presented at the Annales Geophysicae.
Dietz, A., 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.
Dong, C., & Menzel, L (2016). Producing cloud-free MODIS snow cover products with conditional probability interpolation and meteorological data. Remote Sensing of Environment, 186, 439-451.
Guo, S., Du, P., Xia, J., Tang, P., Wang, X., Meng, Y., & Wang, H (2021). Spatiotemporal changes of glacier and seasonal snow fluctuations over the Namcha Barwa–Gyala Peri massif using object-based classification from Landsat time series. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, 177, 21-37.
Hou, J., Huang, C., Zhang, Y., Guo, J., & Gu, J (2019). Gap-filling of MODIS fractional snow cover products via non-local spatio-temporal filtering based on machine learning techniques. Remote Sensing, 11(1), 90.
Hussainzada, W., Lee, H. S., Vinayak, B., & Khpalwak, G. F (2021). Sensitivity of snowmelt runoff modelling to the level of cloud coverage for snow cover extent from daily MODIS product collection 6. Journal of Hydrology: Regional Studies, 36, 100835.
Jin, H., Chen, X., Zhong, R., Wu, P., Ju, Q., Zeng, J., & Yao, T (2022). Extraction of snow melting duration and its spatiotemporal variations in the Tibetan Plateau based on MODIS product. Advances in Space Research, 70(1), 15-34.
Ke, C.-Q., Li, X.-C., Xie, H., Ma, D.-H., Liu, X., & Kou, C (2016). Variability in snow cover phenology in China from 1952 to 2010. Hydrology and Earth System Sciences, 20(2), 755-770.  
Li, C., Yan, F., Zhang, C., Kang, S., Rai, M., Zhang, H., . . . He, C (2022). Coupling of decreased snow accumulation and increased light-absorbing particles accelerates glacier retreat in the Tibetan Plateau. Science of the Total Environment, 809, 151095.
Li, H., Ke, C.-Q., Zhu, Q., Li, M., & Shen, X (2022). A deep learning approach to retrieve cold-season snow depth over Arctic sea ice from AMSR2 measurements. Remote Sensing of Environment, 269, 112840.
Lu, X., Zhang, W., Wang, S., Zhang, B., Niu, Q., Liu, J., ... Gao, H (2021). Spatial-temporal variability of snow cover over the Amur River Basin inferred from MODIS daily snow products in recent decades. Sciences in Cold and Arid Regions, 12(6), 418-429.
Ma, N., Yu, K., Zhang, Y., Zhai, J., Zhang, Y., & Zhang, H (2020). Ground observed climatology and trend in snow cover phenology across China with consideration of snow-free breaks. Climate dynamics, 55, 2867-2887.
Marchane, A., Boudhar, A., Baba, M. W., Hanich, L., & Chehbouni, A (2021). Snow lapse rate changes in the Atlas Mountain in morocco based on MODIS time series during the period 2000–2016. Remote Sensing, 13(17), 3370.
Muhammad, S., & Thapa, A (2020). An improved Terra–Aqua MODIS snow cover and Randolph Glacier Inventory 6.0 combined product (MOYDGL06*) for high-mountain Asia between 2002 and 2018. Earth System Science Data, 12(1), 345-356.
doi.org/10.5194/essd-12-345-2020
Peng, S., Piao, S., Ciais, P., Friedlingstein, P., Zhou, L., & Wang, T (2013). Change in snow phenology and its potential feedback to temperature in the Northern Hemisphere over the last three decades. Environmental Research Letters, 8(1), 014008.
DOI 10.1088/1748-9326/8/1/014008
Pradhananga, D., & Pomeroy, J. W (2022). Diagnosing changes in glacier hydrology from physical principles using a hydrological model with snow redistribution, sublimation, firnification and energy balance ablation algorithms. Journal of hydrology, 608, 127545.
Shukla, S., Jain, S. K., & Kansal, M. L (2021). Hydrological modelling of a snow/glacier-fed western Himalayan basin to simulate the current and future streamflows under changing climate scenarios. Science of the Total Environment, 795, 148871.
Singh, D., Zhu, Y., Liu, S., Srivastava, P. K., Dharpure, J. K., Chatterjee, D., . . . Gagnon, A. S (2022). Exploring the links between variations in snow cover area and climatic variables in a Himalayan catchment using earth observations and CMIP6 climate change scenarios. Journal of hydrology, 608, 127648.
Tang, Z., Deng, G., Hu, G., Zhang, H., Pan, H., & Sang, G (2022). Satellite observed spatiotemporal variability of snow cover and snow phenology over high mountain Asia from 2002 to 2021. Journal of hydrology, 613, 128438.
Wang, H., Zhang, X., Xiao, P., Zhang, K., & Wu, S (2022). Elevation‐dependent response of snow phenology to climate change from a remote sensing perspective: A case survey in the central Tianshan mountains from 2000 to 2019. International Journal of Climatology, 42(3), 1706-1722.
Xu, W., Ma, H., Wu, D., & Yuan, W (2017). Assessment of the daily cloud-free MODIS snow-cover product for monitoring the snow-cover phenology over the Qinghai-Tibetan Plateau. Remote Sensing, 9(6), 585.
Yu, J., Zhang, G., Yao, T., Xie, H., Zhang, H., Ke, C., & Yao, R (2015). Developing daily cloud-free snow composite products from MODIS Terra–Aqua and IMS for the Tibetan Plateau. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 54(4), 2171-2180.
Zhang, Y., Cao, T., Kan, X., Wang, J., & Tian, W (2017). Spatial and temporal variation analysis of snow cover using MODIS over Qinghai-Tibetan Plateau during 2003–2014. Journal of the Indian Society of Remote Sensing, 45, 887-897.
Zhao, W., Zhang, Y., Li, L., Su, W., Li, B., & Fu, Z (2020). Snow melting on the road surface driven by a geothermal system in the severely cold region of China. Sustainable energy technologies and assessments, 40, 100781.