واکاوی چند‌دهه‌ای تغییرات تابش تجمعی روزانه فرابنفش سطحی در ایران و همبستگی آن با تغییرات ازون کلی و ابرناکی

جغرافیا و مخاطرات محیطی

مقاله 12، دوره 13، شماره 1 - شماره پیاپی 49، فروردین 1403، صفحه 243-264   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/geoeh.2022.76097.1211

نویسندگان

هانیه بازیارپور¹؛ علی اکبر سبزی پرور^{* 2}

¹دانشجوی دکتری هواشناسی کشاورزی، گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران

²استاد هواشناسی گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران

چکیده

تابش فرابنفش خورشیدی رسیده به سطح زمین تأثیر بیولوژیکی قابل‌توجهی بر سلامت انسان، حیوانات، گیاهان و اکوسیستم‌های زمینی و آبی دارد. پایش مستمر تغییرات شدت تابش فرابنفش و ازون کلی در ایران فقط در دو ایستگاه انجام می­شود که در دوره­هایی به خاطر مشکلاتی ازجمله کالیبراسیون و هزینه سنگین نگهداری با مشکلاتی مواجه شده است. این مشکلات انگیزه استفاده از دیگر منابع اطلاعاتی نظیر ماهواره­ها و داده­های باز تحلیل را در طیف­های مهم الکترومغناطیسی خورشید فراهم می­نماید. در پژوهش حاضر، تابش تجمعی روزانه فرابنفش-مرئی (انتگرال کلی تابش فرابنفش-مرئی از طول‌موج 200 تا 440 نانومتر) حاصل از پایگاه داده بازتحلیل ERA5، ازون کلی و درصد ابرناکی مربوط به دوره آماری 1979-2020 در گستره ایران موردبررسی قرار گرفت. منطقه موردمطالعه با استفاده از روش خوشه­بندی سلسله­مراتبی به 8 خوشه تقسیم و بررسی روند در سری داده­ها با استفاده از آزمون من-کندال انجام شد. نتایج میانگین شدت تابش تجمعی فرابنفش-مرئی
(UV-VIS200-440) نشان داد در مقیاس سالانه در نواحی شمال و شمال غرب کشور (خوشه­های 5، 6، 7 و 8) روند مثبت وجود دارد، اما در سایر مناطق روند معنی­داری مشاهده نشد. مطالعه سری زمانی ازون کلی کشور نیز نشان داد در هر 8 خوشه مطالعه شده ازون کلی در سال­های 1979 الی 2000 روند کاهشی معنی­دار و از سال 2001 میلادی به بعد روند افزایشی معنی­دار را تجربه نموده است. در این پژوهش به‌منظور تخمین تابش در نقاط فاقد ایستگاه، روابط رگرسیونی خطی بین تابش تجمعی(200 الی 440 نانومتر) با ازون کلی و ابرناکی در مقیاس­های ماهانه، فصلی و سالانه استخراج شدند. بررسی ضرایب همبستگی بین سری زمانی تابش فرابنفش-مرئی (200 الی 440 نانومتر) با ابرناکی و ازون کلی نشان داد در هر سه مقیاس زمانی ماهانه، فصلی و سالانه، تابش با ابرناکی همبستگی قوی‌تری نسبت به ازون کلی دارد. به­طوری­که در مقیاس سالانه بیشترین ضریب همبستگی تابش فرابنفش-مرئی با ابرناکی 81./0 و برای ازون کلی 25/0 به دست آمد.

کلیدواژه‌ها

خوشه‌بندی سلسله مراتبی؛ پهنه‌بندی تابش روزانه؛ آزمون من-کندال؛ پایگاه داده ERA5؛ روند تابش فرابنفش

مراجع

- رستم پور، نیما؛ الماسی، تینوش؛ رستم پور، معصومه؛ بیات، حسنا؛ کریمی، سعیده؛ 1391. بررسی میزان شدت پرتوهای فرابنفش خورشیدی نوع A در شهر همدان. مجله دانشگاه علوم پزشکی و خدمات بهداشتی درمانی همدان. شماره 4، 69-74.                                                                     https://www.sid.ir/paper/17263/fa.

- سبزی پرور، علی‌اکبر، سیف زاده مؤمن سرایی، علیرضا؛ 1400. برآورد تابش فرابنفش تجمعی روزانه UVA و سازگاری آن با برخی عوامل مؤثر - مطالعه موردی: مناطق مرکزی ایران. نشریه اطلاعات جغرافیایی سپهر، دوره 30، شماره 118، 169-184.                                        https://doi.org/10.22131/sepehr.2021.246148

- سبزی پرور، علی‌اکبر، سیف زاده مؤمن سرایی، علیرضا؛ 1400. واکاوی تأثیر ابرناکی بر تابش فرابنفش تجمعی روزانه UVB در مناطق خشک و نیمه‌خشک ایران. آب‌وخاک، دوره 35، شماره 2، 285-297.

 https://doi.org/10.22067/jsw.2021.15010.0

- فرج‌زاده اصل، منوچهر؛ قویدل رحیمی، یوسف، اردشیری کلهر، مهدی؛ 1393. تحلیل تغییرات تابش فرابنفش در منطقه­ اصفهان. نشریه تحلیل فضایی مخاطرات محیطی. سال اول، شماره پیاپی 2، 93-105.

 http://jsaeh.khu.ac.ir/article-1-2456-fa.html

- موقری، علیرضا؛ خسروی، محمود؛ 1393. محاسبه، ارزیابی و تحلیل توزیع مکانی شاخص پرتو فرابنفش در گستره ایران. نشریه تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، دوره 14، شماره ۳۴، ۲۱۳-۱۹۵.

 http://jgs.khu.ac.ir/article-1-2105-fa.html

 

- Aun M, Eerme K, Ansko I, Aun, M., 2019. Daily, seasonal, and annual characteristics of UV radiation and its influencing factors in Tõravere, Estonia, 2004–2016. Theoretical and Applied Climatology, 138: 887-897. https://doi.org/10.1007/s00704-019-02865-1.

- Banerjee A, Fyfe JC, Polvani LM, Waugh D, Chang KL., 2020. A pause in Southern Hemisphere circulation trends due to the Montreal Protocol. Nature, 579: 544-548. https://doi.org/10.1038/s41586-020-2120-4.

- Bernhard G, Stierle S., 2020. Trends of UV radiation in Antarctica. Atmosphere, 8: 795. https://doi.org/10.3390/atmos11080795.

- Chen X, Zhong B, Huang F, Wang X, Sarkar S, Jia S, Deng X, Chen D, Shao M., 2020. The role of natural factors in constraining long-term tropospheric ozone trends over Southern China. Atmospheric Environment, 220:117060. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2019.117060.

- Dee DP, Uppala SM, Simmons AJ, Berrisford P, Poli P, Kobayashi S, Andrae U, Balmaseda MA, Balsamo G, Bauer DP, Bechtold P., 2011. The ERA‐Interim reanalysis: Configuration and performance of the data assimilation system. Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society; 137:553-97. https://doi.org/10.1002/qj.828.

- Douglass A, Fioletov V, Godin-Beekmann S, Müller R, Stolarski RS, Webb A, Yang ES., 2011. Stratospheric ozone and surface ultraviolet radiation. World Meteorological Organization. 1-80. https://orbi.uliege.be/handle/2268/163132.

- Du Preez DJ, Ajtić JV, Bencherif H, Bègue N, Cadet JM, Wright CY., 2019. Spring and summer time ozone and solar ultraviolet radiation variations over Cape Point, South Africa. In Annales Geophysicae, 37: 129-141. https://doi.org/10.5194/angeo-37-129-2019.

- Fountoulakis I, Diémoz H, Siani AM, Laschewski G, Filippa G, Arola A, Zerefos CS., 2020. Solar UV irradiance in a changing climate: Trends in Europe and the significance of spectral monitoring in Italy. Environments, 7: 1. https://doi.org/10.3390/environments7010001.

- Fountoulakis I, Zerefos CS, Bais AF, Kapsomenakis J, Koukouli ME, Ohkawara N, Webb AR., 2018. Twenty-five years of spectral UV-B measurements over Canada, Europe, and Japan: Trends and effects from changes in ozone, aerosols, clouds, and surface reflectivity. Comptes Rendus Geoscience, 7: 393-402. https://doi.org/10.1016/j.crte.2018.07.011.

- Glandorf M, Arola A, Bais A, Seckmeyer G., 2005. Possibilities to detect trends in spectral UV irradiance. Theoretical and applied climatology, 81: 33-44. https://doi.org/10.1007/s00704-004-0109-9.

- Raksasat R, Sri-Iesaranusorn P, Pemcharoen J, Laiwarin P, Buntoung S, Janjai S, Chuangsuwanich E., 2021. Accurate surface ultraviolet radiation forecasting for clinical applications with deep neural network. Scientific reports, 11: 1-12. https://doi.org/10.1038/s41598-021-84396-2.

- Sabziparvar AA, Shine KP, Forster PM., 1999. A model‐derived global climatology of UV irradiation at the earth's surface. Photochemistry and photobiology, 69:193-202. https://doi.org/10.1111/j.1751-1097.1999.tb03273.x.

- Smedley AR, Rimmer JS, Moore D, Toumi R, Webb AR., 2012. Total ozone and surface UV trends in the United Kingdom: 1979–2008. International journal of climatology, 32: 338-346. https://doi.org/10.1002/joc.2275.

- Szeląg ME, Sofieva VF, Degenstein D, Roth C, Davis S, Froidevaux L., 2020. Seasonal stratospheric ozone trends over 2000–2018 derived from several merged data sets.  Atmospheric Chemistry and Physics, 20: 7035-7047. https://doi.org/10.5194/acp-20-7035-2020.

- Williamson CE, Zepp RG, Lucas RM, Madronich S, Austin AT, Ballaré CL, Bornman JF., 2014. Solar ultraviolet radiation in a changing climate. Nature Climate Change, 4: 434-441. https://doi.org/10.1038/nclimate2225.

- WMO, UNITED NATIONS ENVIRONMENT PROGRAMME., 2007, Scientific Assessment of Ozone Depletion: 2006. Global Ozone Research and Monitoring Project-Report No. 50 https://wmo.int/pages/prog/arep/gaw/ozone_2006/ozone_asst_report.html.

- Xia Y, Hu Y, Huang Y, Bian J, Zhao C., 2021. Stratospheric ozone loss-induced cloud effects lead to less surface ultraviolet radiation over the Siberian Arctic in spring. Environmental Research Letters, 1611: 084057. https://doi.org/10.1088/1748-9326/ac18e9.