ارزيابي توانايي مدل انتقال تابشي و تصاوير موديس در برآورد عمق نوري هواويز ها

Evaluation of the ability of radiation transmission model and MODIS images to estimate aerosol optical depth

هواويزها در جو، نقش بسيار مهمي را در سيستمهاي اقليمي بازي ميكنند. اين ذرات جو را مستقيماً با تغيير ترازمندي تابشي به‌وسيلة پخش و جذب طول‌ موج‌هاي مختلف و به­‌طور غيرمستقيم با تغيير ويژگي­هاي نوري و ماندگاري ابرها، تحت ­تأثير قرار ميدهند، ويژگي­هاي نوري هواويزها از قبيل ضخامت نوري آن‌ها (AOD)، در فهم تأثيرات هواويزهاي اتمسفري در تغيير اقليم و چرخة بيوژئوشيميايي بسيار مهم و حياتي هستند. ازاين‌رو، در اين پژوهش توانايي مدل انتقال تابشي و تصاوير موديس در برآورد عمق نوري هواويزها بر روي خليج‌فارس مورد ارزيابي قرار گرفت. براي پردازش تصاوير از نرم­ افزار MATLAB و داده ­هاي ماهواره­ اي با توان تفكيك 500 متر در شبكه­ هاي 5*5 سنجندۀ موديس استفاده شد و ارزيابي داده­ هاي عمق نوري هواويزها با استفاده از ايستگاه­ هاي آئرونت با استفاده از آزمون همبستگي پيرسون، شاخص RMSE و RMSD انجام گرفت. نتايج اوليه حاصل از اجراي الگوريتم نشان ­دهندۀ توانايي مدل در شبيه‌سازي عمق نوري هواويزها بود. نتايج نشان داد كه الگوريتم موجود به­‌درستي عمل مي‌كند و با توجه به داده­ هاي انعكاس طيفي براي شعاع مؤثرهاي مختلف در جداول LUT، مقادير را براي عمق نوري هواويزها شبيه‌سازي مي‌كند. نتايج ارزيابي‌ها نشان داد مقادير عمق نوري به­ دست­ آمده از تصاوير همبستگي معني‌داري با عمق نوري اندازه‌گيري­ شده در ايستگاه‌هاي آئرونت دارد. به ­گونه ­اي كه مقدار همبستگي براي روزهاي 8 تير 1392، 23 تير 1393 و 14 مهر 1394 براي باند 1/243 به ­ترتيب 0.96, 0.94 , 0/98 و براي باند 1/643 به ­ترتيب 0.99, 0.98 , 0.98, به ­دست آمد كه روند خوبي را بين داده­ هاي اندازه ­گيري نشان مي­ دهد. شاخص­ هاي RMSE و RMSD در اين روزها به ­ترتيب كمتر از 0/15 و كمتر از 0/06 محاسبه شد؛ بنابراين مي‌توان گفت دقت شبيه‌سازي‌ها در اين باندها مناسب است.

Aerosols play an important role in the climate system of the atmosphere. These atmospheric particles are directly affected by changing radiation exposure by diffusing and absorbing different wavelengths and indirectly by changing the optical properties and the durability of the clouds, and the optical properties of the aerosols, such as aerosols optical depth (AOD), are critical in understanding the effects of atmospheric aerosols on climate change and biogeochemical cycles. Therefore, in this research, the ability of radiation transmission model and MODIS images was evaluated to estimate the aeroeses optical depth in Persian Gulf. MATLAB was used for images processing of the images with resolution of 500 m at 5×5 networks. The evaluation of aerosoles optical depth data was performed by using AERONET stations with Pearson correlation, RMSE and RMSD indices. First results of the algorithm implementation showed the ability of model to simulate the aerosols optical depth. Modeling results showed that the algorithm is correct and according to spectral reflectance data for effective radius of the LUT tables, values simulated for aerosols optical depth. The results of evaluation showed that optical depth values obtained from the images has significantly correlation with the measured optical depth in AERONET stations. So that, amount of correlation calculated form 29 June 2013, 14 July 2014 and 6 October 2015 in the band of 1.243 is 0.96, 0.94 and 0.98 respectively, and for the band of 1.643 is 0.99, 0.98 and 0.98, respectively which shows a good trend between the measured data, RMSE and RMSD indices were calculated in these days less than 0.15 and less than 0.06, respectively. It can be concluded that simulations accuracy is appropriate in these bands.