تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی

تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی

تحلیل همبستگی مکانی و زمانی بین بخار آب قابل بارش سنجنده AIRS و داده های 29 ایستگاه سینوپتیک ایران

نویسندگان
علی بیات 1
سعید مشهدی زاده ملکی 2
1 استادیار گروه فیزیک دانشگاه زنجان
2 دانشجوی دکتری نقشه برداری دانشگاه اصفهان
10.29252/jgs.19.53.19
چکیده
بخار آب قابل بارش (PWV) یکی از کمیت ­های مهم در هواشناسی و تغییرات اقلیم است. شیدسنج خورشیدی، سنجنده AIRS و رادیوسوندها ابزارهایی هستند که PWV را از سطح، فضا و داخل جو زمین اندازه­ گیری می­ کنند. در این مقاله از داده ­های PWV اندازه ­گیری شده با شیدسنج خورشیدی دانشگاه تحصیلات تکمیلی زنجان، سنجنده AIRS و داده ­های ایستگاه ­های سینوپتیک شامل دما، دمای نقطه شبنم، فشار و رطوبت نسبی 29 ایستگاه سینوپتیک ایران استفاده شده است. داده ­های شیدسنج خورشیدی دربازه اندازه ­گیری دسامبر 2009 تا دسامبر 2013 و داده ­های سنجنده AIRS و 29 ایستگاه سینوپتیک از سپتامبر 2002 تا دسامبر 2015 می­باشد. برای اعتبارسنجی داده ­های سنجنده AIRS از اندازه­ گیری­ های شیدسنج خورشیدی استفاده شد که همبستگی 90 بین آنها بدست آمد. میانگین PWV اندازه­ گیری شده با شیدسنج خورشیدی و سنجنده AIRS به ترتیب برابر 9/8 و 10/8 میلی­متر است. مقدار PWV بیشترین مقدار را در سواحل دریای عمان، خلیج فارس و دریای خزر دارد و کمترین مقدار آن در داخل ایران و در بالای رشته کوهای زاگرس می­ باشد. میانگین همبستگی PWV و دما، دمای نقطه شبنم، فشار و رطوبت نسبی به ترتیب 73، 74، 40 - و 30 – درصد بدست آمد. نقشه همبستگی دما و PWV یک روند افزایشی با عرض جغرافیایی را نشان می ­دهند که به ازای افزایش هر درجه در عرض جغرافیایی 2/8 درصد همبستگی افزایش می یابد.
کلیدواژه‌ها
آب قابل بارش
سنجنده AIRS
شیدسنج خورشیدی
همبستگی

عنوان مقاله English

Analysis of temporal and spatial correlation between precipitable water vapor retrievals from AIRS satellite sensor and 29 synoptic station measurements in Iran

نویسندگان English

Ali Bayat 1
Saeed Mashhadizadeh Maleki 2
1 University of Zanjan
2 University of Isfahan
چکیده English

Precipitable Water Vapor (PWV) is one of the most important quantities in meteorology and climate studies. PWV in Earth's atmosphere can be measured by Sun-photometer, the Atmospheric Infrared Sounder (AIRS), and radiosonde from surface, atmosphere and space-based systems, respectively. In this paper, we use PWV measured by Sun-photometer located in Institute for Advanced Studies in Basic Sciences (IASBS), AIRS and 29 Iranian synoptic stations data include temperature, dew-point temperature, pressure and relative humidity. For validation of AIRS data, the correlation coefficient between AIRS and Sun-photometer data calculated. The correlation is 90%. Average of PWV measured with sun-photometer and AIRS are 9.8 and 10.8 mm, respectively. Pearson's correlation coefficients between PWV of AIRS data set and temperature, dew-point temperature, pressure and relative humidity for synoptic stations are calculated. Correlation between PWV and temperature, dew-point temperature, pressure, and humidity are 73%, 74%, -40% and -30%, respectively. PWV and temperature correlation coefficient map shows a positive trend between latitude and correlation coefficient. Rising a degree in latitude lead to increasing 2.8 percent in the correlation coefficient.

کلیدواژه‌ها English

Precipitable water vapor
AIRS
Correlation coefficient
temperature
Sun-photometer
Schmid, B., Michalsky, J. J., Slater, D. W., Barnard, J. C., Halthore, R. N., Liljegren, J. C., ... & Ingold, T. (2001). Comparison of columnar water-vapor measurements from solar transmittance methods. Applied Optics, 40(12), 1886-1896.

Solomon, S., Qin, D., Manning, M., Chen, Z., Marquis, M., Averyt, K. B., ... & Miller, H. L. (2007). Contribution of working group I to the fourth assessment report of the intergovernmental panel on climate change, No. 9, pp. 5–13.

Carlson, T. N. (1991). Mid-latitude weather systems.

Asakereh, H., Doostkamian, M., & Sadrafshary, S. (2015). Anomalies and cycles of precipitable water over Iran in recent decades. Arabian Journal of Geosciences, 8(11), 9569-9576.

Halthore, R. N., Eck, T. F., Holben, B. N., & Markham, B. L. (1997). Sun photometric measurements of atmospheric water vapor column abundance in the 940-nm band. JOURNAL OF GEOPHYSICAL RESEARCH-ALL SERIES-, 102, 4343-4352.

Holben, B. N., Eck, T. F., Slutsker, I., Tanre, D., Buis, J. P., Setzer, A., ... & Lavenu, F. (1998). AERONET—A federated instrument network and data archive for aerosol characterization. Remote sensing of environment, 66(1), 1-16.

Bedka, S., Knuteson, R., Revercomb, H., Tobin, D., & Turner, D. (2010). An assessment of the absolute accuracy of the Atmospheric Infrared Sounder v5 precipitable water vapor product at tropical, midlatitude, and arctic ground‐truth sites: September 2002 through August 2008. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 115(D17).

Raja, M. R. V., Gutman, S. I., Yoe, J. G., McMillin, L. M., & Zhao, J. (2008). The validation of AIRS retrievals of integrated precipitable water vapor using measurements from a network of ground-based GPS receivers over the contiguous United States. Journal of Atmospheric and Oceanic Technology,25(3), 416-428.

Prasad, A. K., & Singh, R. P. (2009). Validation of MODIS Terra, AIRS, NCEP/DOE AMIP‐II Reanalysis‐2, and AERONET Sun photometer derived integrated precipitable water vapor using ground‐based GPS receivers over India. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 114(D5).

Bock, O., Bouin, M. N., Walpersdorf, A., Lafore, J. P., Janicot, S., Guichard, F., and Agusti-Panareda, A. (2007): Comparison of groundbased GPS precipitable water vapour to independent observations and NWP model reanalyses over Africa, Q. J. Roy. Meteorol. Soc., 133, 2011–2027.

Bayat, A., Masoumi, A., & Khalesifard, H. R. (2011). Retrieval of atmospheric optical parameters from ground-based sun-photometer measurements for Zanjan, Iran. Atmospheric Measurement Techniques, 4(5), 857-863.

Masoumi, A., Khalesifard, H. R., Bayat, A., & Moradhaseli, R. (2013). Retrieval of aerosol optical and physical properties from ground-based measurements for Zanjan, a city in Northwest Iran. Atmospheric Research, 120, 343-355.

Susskind, J., Barnet, C. D., & Blaisdell, J. M. (2003). Retrieval of atmospheric and surface parameters from AIRS/AMSU/HSB data in the presence of clouds. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing,41(2), 390-409.

Smirnov, A., Holben, B. N., Eck, T. F., Dubovik, O., & Slutsker, I. (2000). Cloud-screening and quality control algorithms for the AERONET database.Remote Sensing of Environment, 73(3), 337-349.

Campmany, E., Bech, J., Rodríguez-Marcos, J., Sola, Y., & Lorente, J. (2010). A comparison of total precipitable water measurements from radiosonde and sunphotometers. Atmospheric Research, 97(3), 385-392.

Hagan, D. E., Webster, C. R., Farmer, C. B., May, R. D., Herman, R. L., Weinstock, E. M., ... & Newman, P. A. (2004). Validating AIRS upper atmosphere water vapor retrievals using aircraft and balloon in situ measurements. Geophysical research letters, 31(21).

Dubovik, O. and King, M. D. (2000): A flexible inversion algorithm for retrieval of aerosol optical properties from sun and sky radiance measurements, J. Geophys. Res., 105,20673–20696.

Raj, P. E., Devara, P. C. S., Saha, S. K., Sonbawne, S. M., Dani, K. K., Pandithurai, G., & Murthy, A. R. (2008). Temporal variations in sun photometer measured precipitable water in near IR band and its comparison with model estimates at a tropical Indian station. Atmósfera, 21(4), 317-333.

Ahrens, C. D. (2012). Meteorology today: an introduction to weather, climate, and the environment. Cengage Learning, chapter 4.