بررسي كارايي شاخص BADI: رويكرد بهبود يافته جهت تشخيص طوفان‌هاي گردوغبار خاورميانه با استفاده از تصاوير سنجنده MODIS

Investigating the performance of BADI Index: An improved approach to detect dust storms using MODIS imagery in West of Middle East

گردوغبار يكي از رويدادهاي جوي مناطق خشك و نيمه‌خشك جهان است كه در سال‌هاي اخير افزايش قابل توجهي داشته و آثار و پيامدهاي نامطلوبي را در بخش‌هاي مختلف بر جاي گذاشته است. تصاوير سنجنده MODIS به دليل قدرت تفكيك طيفي و زماني بالا، به طور گسترده‌اي براي تشخيص طوفان گردوغبار استفاده مي‌شوند. شاخص‌هاي گردوغبار زيادي مبتني بر MODIS موجود هستند. در اين مطالعه، از شاخص بهبود يافته دماي روشنايي گردوغبار (BADI) براي پايش چندين موج طوفان گردوغبار در غرب خاورميانه بين سال‌هاي 2000 تا 2016، با استفاده از تركيب دماي روشنايي سه باند تصاوير MODIS: باند 20 (84/3-66/3 ميكرومتر)، باند 31 (11/28-10/78 ميكرومتر) و باند 31 (12/27-11/77 ميكرومتر) استفاده شده است. تفسير بصري خروجي BADI نشان داد كه اين روش تشخيص، قادر است نه تنها به طور مؤثر محل هسته‌هاي اصلي طوفان‌هاي گردوغبار را شناسايي كند، بلكه مي‌تواند گردوغبار را از زمين‌هاي لخت و ابرها تشخيص دهد. تجزيه و تحليل رگرسيون نشان داد كه ارتباط معني‌داري بين BADI وMODIS Deep Blue AOD وجود دارد. براي پنج موج طوفان گردوغبار، ضرايب تعيين (R2) رگرسيون بين مقادير BADI و MODIS Deep Blue AOD به ترتيب 0/44، 0/48، 0/67، 0/53 و 0/45 (0/01 >P) بود. نتايج نشان داد كه شاخص BADI در مقايسه با اغلب شاخص‌هاي گردوغبار مبتني بر تصاوير MODIS از قبيل شاخص اختلاف دماي روشناي در باند 32 و 31 (BTD32-31) و شاخص تفاضل نرمال شده گردوغبار (NDDI)، مقدار و تراكم فضايي طوفان گردوغبار را دقيق‌تر نشان مي‌دهد. همچنين BADI هماهنگي خوبي با شاخص عمق هواويز نوري (MODIS Deep Blue) نشان مي‌دهد (R2 = 0.70, P < 0.01).

Dust event is one of the atmospheric events of world arid and semi-arid regions that had a notable increase in a recent year and negative effects in different parts. MODIS imagery provides an acceptable data source for accurate and timely monitoring of dust storms. However, there are useful dust indices based on MODIS imagery. In this study, it has been used an improved brightness temperature adjusted dust index by Compound the brightness temperatures of three thermal infrared MODIS bands including band 20, band 31 and band 32 to monitor six representative dust storms over the West of Middle East between 2000 and 2016. When the dust storm indices of MODIS including the brightness temperature difference index in bands 32 and 31 (BTD32-31) and the normalized difference dust index (NDDI) and BADI compared together, the BADI index more accurately estimated the spatial density of dust storms in our study area. The regression analysis has been showing significant correlations between the BADI index and MODIS Deep Blue Aerosol Optical Depth values. For the Five dust storms, the determination coefficients (R2) of the regression between the BADI index and MODIS Deep Blue AOD values were 0.44, 0.48, 0.67, 0.53 and 0.45 (P < 0.01), respectively. Considering that BTD 32-31 and NDDI are two widely used indices to detect dust storm, we compared the results obtained using the BTD 32-31, NDDI and BADI for detection of a dust-storm event that occurred on 17 Jul 2016 in order to illustrate the advantages of the BADI. The BADI index with the standard density index of MODIS Deep Blue Aerosol Optical Depth had the statistically significant relationship at P ≤ 0.01.