کشف ۲۸ پدیده گرد و غبار با ماهواره/ مدیریت بحران با سنجش از دور
سایت «تاریخ ما»– گروه دانش و فناوری؛ معصومه بخشی پور: چرخه مدیریت بحران شامل ۴ مرحله پیشگیری و کاهش، آمادگی، مقابله و بازیابی است که امروزه فناوری سنجش از دور نقش به سزایی در هر ۴ مرحله از این چرخه ایفا می کند به نحوی که استفاده از این فناوری و تصاویری که از ماهواره های سنجشی به دست می آید، علاوه بر پیشگیری و کاهش خسارات ناشی از وقوع بلایای طبیعی و پایش مناطق خسارت دیده، در تسریع امداد رسانی نیز بسیار موثر ارزیابی می شود.
گسترده بودن پوشش تصاویر ماهواره ای، امکان پایش و ثبت مناطق صعب العبور و همچنین تکرار پذیر بودن این تصاویر، بخشی از ویژگی هایی است که باعث شده فناوری سنجش از دور به عنوان یک ابزار قدرتمند به کمک مدیریت بحران بیاید.
با این وجود و با توجه به رشد چشمگیر فناوری سنجش از دور در چهار دهه اخیر و در دسترس بودن تصاویر ماهواره ای برای کاربردهای مختلف، استفاده از این فناوری در کشور برای شناسایی به موقع و مدیریت اثرات رویدادهای طبیعی، امری ضروری محسوب می شود.
از آنجایی که کشور ما در زمینه وقوع بلایای طبیعی در موقعیت ویژه ای قرار دارد، توسعه کاربردهای فناوری فضایی می تواند در حوزه مدیریت بحران به کار گرفته شود و سازمان های مرتبطی چون مدیریت بحران، هواشناسی، هلال احمر، محیط زیست، سازمان مراتع و جنگلداری، وزارت کشاورزی و غیره می توانند از تصاویر دریافتی از ماهواره های سنجش از دور، برای کاهش خطرپذیری بلایا ، از قبل از شروع بحران تا پایان آن، استفاده کنند.
در این زمینه علی صادقی نائینی، معاون توسعه کاربرد و خدمات فضایی سازمان فضایی ایران، نحوه استفاده از فناوری سنجش از دور را برای دریافت اطلاعات ماهواره ای از بلایای طبیعی در کشور از جمله خشکسالی، گرد وغبار و زلزله را در این گفتگو توضیح می دهد.
* نخستین سوال این است که داده ها و تصاویر ماهواره ای چگونه می توانند در مدیریت بحران به کار گرفته شوند و آیا این اطلاعات برای پیشگیری از برخی بلایای طبیعی از جمله زلزله نیز کاربرد دارد؟
– برای شروع بهتر است که مدیریت بحران از طریق فناوری سنجش از دور تشریح شود. این چرخه مدیریت از قبل از بحران شروع شده و تا پس از بحران ادامه دارد. به این معنی که از قبل از بحران، برآورد خطر پذیری و ریسک از طریق داده های ماهواره ای صورت می گیرد و ما جوامع را از خطرات آگاه می کنیم. پس از آن در زمان وقوع بحران و یا در فاصله کوتاه پس از وقوع، پایش را با ماهواره خواهیم داشت و در نهایت در آخرین مرحله، فناوری فضایی در بازسازی خطرات ناشی از بلایای طبیعی به کمک ما می آید. پس از آن نیز این چرخه به نقطه اول و همان آگاهی سازی و خطرپذیری باز می گردد.
با توجه به مجموعه امکانات موجود در سازمان فضایی ایران با استفاده از اخذ مستقیم تصاویر ماهواره ای از ماهواره های آکوا، ترا، NOAA و FY۲E و دانلود تصاویر ماهواره ای سری LANDSAT و سری SENTINEL به طور منظم، پدیده های مربوط به بلایای طبیعی مورد سنجش و پایش قرار می گیرد. باید توجه داشت که تصاویری که از طریق اطلاعات ماهواره ای به دست می آید با داده های سازمان هواشناسی متفاوت است؛ به گونه‌ای که سازمان هواشناسی، ایستگاه های مختلف را به صورت دقیق پایش می کند اما اطلاعات ماهواره ای، اطلاعاتی پیوسته است و به صورت یکپارچه گزارش می شود.
* با این وجود هم اکنون برآورد خطرپذیری و ریسک بلایای طبیعی برمبنای داده‌ها و تصاویر ماهواره‌ای چگونه ارزیابی می‌شود؟
– بحث مربوط به میزان ریسک و خطرپذیری برخی بلایا با استفاده از فناوری فضایی و اطلاعات مکانی، برآورد می شود. به این معنی که ما در سازمان فضایی یک سامانه پایش ریسک بلایا داریم که میزان خطرپذیری انواع بلایا از جمله حریق، خشکسالی، گردو غبار، زلزله، سیل، برف و سایر پدیده های زیست محیطی را مورد ارزیابی قرار می دهد و این اطلاعات در اختیار سازمانهای مرتبط برای هشدار در زمینه بحران قرار می گیرد. برای مثال سامانه پایش ریسک حریق در ۳ استان شمالی کشور شامل مازندران، گیلان و گلستان وجود دارد.
* هم اکنون چه اطلاعاتی در زمینه وقوع حریق از این سامانه به دست آمده است؟
– میزان ریسک وقوع و خطرپذیری حریق در کشور براساس اطلاعاتی که از داده های ماهواره ای سنجنده «مادیس» در مرکز فضایی ماهدشت کرج دریافت می کنیم و نیز اطلاعات هواشناسی به عنوان داده های دینامیک و در نهایت یک سری اطلاعات استاتیک (ثابت) از جمله مراکز جمعیتی و جاده ها، برآورد می شود.
این اطلاعات با وجودی که اطلاعات ماهواره ای به روز است اما به صورت هفتگی برآورد می شود و دلیل تاخیر آن به ورودی اطلاعات هواشناسی و ثبت آن در سامانه پایش ماهواره ای باز می گردد. در این سامانه آتش سوزی با دمای بالای ۳۰۰ درجه از طریق تصاویر ماهواره‌ای تشخیص داده می شود.
آخرین داده های ماهواره ای برمبنای سامانه پایش جنگلها و مراتع گویای این است که در این فصل ریسک بالایی در وقوع حریق دیده نمی شود و هم اکنون میزان ریسک وقوع حریق در ۳ استان شمالی کشور کاهش یافته است. البته این برآوردها برمبنای بررسی آتش سوزیهای طبیعی است و به عوامل انسانی که باعث حریق می شود ارتباطی ندارد.
* برای شناسایی حریق از چه ماهواره هایی استفاده می شود و آیا در سال جاری مورد خاصی از تصاویر ماهواره ای حریق به دست آمده است؟
– ماهواره ها و مدلهایی که برای پایش و رصد بلایای طبیعی استفاده می شوند متفاوتند. به همین دلیل عموما برای رصد حریق از ماهواره ای استفاده می کنیم که در محدوده نزدیک به نور مرئی و مادون قرمز باشد. به این معنی که ماهواره در طیف ۴۰۰ تا ۱۱۰۰ نانومتر تصویربرداری می‌کند و در این طیف اگر ابری وجود داشته باشد امکان ثبت تصویر وجود نخواهد داشت.
اما ماهواره هایی نیز هستند که در طیف های دیگر الکترومغناطیس مثل مادون قرمز کوتاه، مادون قرمز حرارتی و یا رادار، تصویربرداری می کنند که هرچه این طول موج افزایش پیدا کند، مانع بودن ابر کاهش پیدا می کند. بنابراین هم اکنون اگر ابر نازک در منطقه وجود داشته باشد امکان رصد حریق وجود دارد اما اگر ابرهای متراکم داشته باشیم، سامانه براساس داده راداری، کار نمی کند.
این سامانه حریقی را گزارش می کند که هم اکنون اتفاق افتاده و مسافت زیادی داشته باشد که قابل رویت برای ماهواره باشد. در غیراینصورت اگر حریق به صورت ملایم اتفاق بیافتد اما عرصه وسیعی را شامل شود و پوشش دهد، دراین سامانه دیده نمی شود. امسال تعداد حریق هایی که براساس داده های ماهواره ای ثبت شده است مشابه سال قبل بود و تنها دو مورد حاد مربوط به حریق تالاب هورالعظیم و جنگل مریوان گزارش شد. حریق جنگل مریوان ۵۲۰ هکتار گزارش شد که مربوط به شهریورماه امسال می شود.
تصویر ماهواره ای ترا/مادیس منطقه آتش گرفته با سنجاق زرد نشان داده شده است
(زمان اخذ تصویر ۱۳۹۷/۰۴/۲۰، ساعت ۱۱:۵۵ به وقت محلی)
* با وجودی که خشکسالی یک روند بلند مدت است، تصاویر داده های سنجش از دور از پدیده خشکسالی کشور چه وضعیتی را نشان می دهد؟
– پایش خشکسالی یک روند بلند مدت است که تصاویر قابل دریافتی از ماهواره در موقعیت های مختلف جغرافیایی را ممکن می کند. حتی اگر هوا ابری باشد و یا مشکلات جوی داشته باشیم هم امکان پایش خشکسالی از طریق تصاویر ماهواره ای ممکن است. خشکسالی از نظر پوشش گیاهی و یا وجود آب در منطقه در بلندمدت مورد بررسی قرار می گیرد. این داده های ماهواره ای به ما می گویند که هر استان ماهانه چه وضعیتی از نظر خشکسالی دارد.
داده های سنجنده «مادیس» و سامانه ریسک خشکسالی که کل استانها را برآورد می کند درباره محاسبه میزان ریسک خشکسالی در کشور- مربوط به پایان شهریورماه – نشان می دهد که در نیمه شمالی و شمال غرب کشور، مشکل حاد خشکسالی نداریم. اما نیمه جنوبی و برخی استانها مانند فارس، سیستان و بلوچستان و کرمان، میزان ریسک خشکسالی شدید است.
این داده‌ها، وضعیت خشکسالی کشور را در ۱۷ سال گذشته نیز مورد بررسی قرار داده و مشخص شده هر استان در مقایسه با خرداد سالهای ۱۳۸۰ تا ۱۳۹۶ چه وضعیتی داشته است. برای مثال بر مبنای این اطلاعات ماهواره ای، استان فارس وضعیت خوبی ندارد و نسبت به این بازه زمانی (۱۷ سال گذشته) خشکسالی شدیدتری را داشته اما در کل کشور، اطلاعات ماهواره ای حاکی از آن است که نسبت به ۱۷ سال گذشته شرایط نرمال است و برای مثال در استان های شمال غربی کشور، میزان خشکسالی تغییر نکرده است.
* آیا می توان در زمان قبل از وقوع گرد و غبار نیز میزان خطرپذیری آن را براساس داده های ماهواره ای، برآورد کرد؟
– زمانی که گردوغبار اتفاق می‌افتد این پدیده براساس داده های ماهواره های سنجش از دور مرکز ماهدشت، پایش شده و مشخص می شود که کدام استانها تحت تاثیر این پدیده بوده اند. آخرین گزارش مربوط به پدیده گردوغبار که از ابتدای سال ۹۷ تا آخر آبان ماه را رصد کرده است نشان می‌دهد که ۲۸ پدیده گرد وغبار در کشور کشف شده که از این تعداد، ۲۰ رویداد در جنوب شرق کشور و مربوط به استانهای سیستان و بلوچستان و کرمان بوده است. در این سامانه نقشه فراوانی گرد و غبار در سال ۹۷ و نقاط شروع آن در ابعاد یک کیلومتر در یک کیلومتر مشخص شده است.
بررسی ها نشان می دهد که در این بازه زمانی غیر از ۶ استان شمالی کشور، سایر استانها چند بار با پدیده گرد وغبار روبرو بودند اما حادترین آنها مربوط به جنوب شرق کشور می شود. در این مناطق نقاطی دیده می شود که در محدوده یک کیلومتر در یک کیلومتر حتی تا ۱۱ بار دچار گردوغبار شده است.
نقشه فضایی وقوع گرد و غبار مربوط به زمان وقوع این پدیده می شود و این رویداد در طول یک مدت مشخص مورد تحلیل قرار گرفته و مشخص می کنیم که در هر نقطه از سطح کشور، چند بار رویداد گرد و غبار اتفاق افتاده است. پدیده گرد و غبار، چیزی به عنوان پیش رویداد ندارد که در سامانه ریسک خطرپذیری مورد بررسی قرار گیرد. بلکه ما در یک نقشه تجمیعی، اطلاعات ماهواره ای را از ابتدای سال تاکنون رصد کرده و در مقایسه با سال ۹۶، مناطقی را که بیشترین رخداد اتفاق افتاده و نشان دهنده کانونهای برداشت است، اعلام می کنیم.
برای مثال داده های ماهواره ای نشان می دهد که گرد و غباری که ۱۱ آبان بخش هایی از جنوب شرق کشور (شهرستان های زابل، زهک، هیرمند، هامون و نیمروز) را فرا گرفته بود، در تاریخ ۱۲ آبان نیز ادامه داشت. این طوفان گرد و غبار کیفیت هوای این مناطق را به شدت کاهش داده است.
وضعیت طوفان های گرد و غبار در تاریخ ۱۲ آبان قابل مشاهده است
دراین گزارش محلهایی که بیشترین وقوع گردوغبار در آن اتفاق افتاده مشخص می شود تا مسئولان مربوطه بدانند که این پدیده در کدام مناطق بیشترین رخ می دهد. البته نکته مهم این است که اکثر این گرد و غبارها در کانون خارج از ایران است و تصاویر ماهواره ای مشخص می کند که کانون گردوغبار سیستان و بلوچستان از سمت پاکستان و بخشهای جنوب افغانستان است و تنها بخش کمی از گردوغبارها منشا داخل کشور دارد. بررسی ها نشان می دهد که شدت گرد و غبار در استان خوزستان بسیار کمتر از چیزی است که به نظر می رسد و تعداد دفعات وقوع گرد و غبار در ۷ ماهه امسال نسبت به سال ۹۶، کمتر شده است.
براساس داده های سنجنده های ماهواره ای وضعیت سیستان و بلوچستان در وقوع گردوغبار از نظر تعداد و شدت رویداد، نسبت به سال ۹۶ ، نامناسبتر گزارش شده است. درمجموع سال گذشته ۵۲ رویداد گردو غبار در کل کشور اتفاق افتاد که ۲۹ رویداد مربوط به سیستان و بلوچستان بود و برخی نقاط تا ۱۵ بار دچار پدیده گرد وغبار شده بودند.
این درحالی است که در ۸ ماهه امسال، ۲۸ بار رویداد گردو غبار ثبت شده که ۲۰ رویداد از آن مربوط به استان سیستان و بلوچستان است. مقایسه گزارش ۱۲ ماهه سال گذشته با ۸ ماهه امسال، نشان می دهد که شدت و تعداد وقوع گرد و غبار در استان سیستان و بلوچستان بیشتر شده اما در کل کشور، این پدیده کمتر روی‌داده است.
درهمین حال گستردگی نقاط تحت تاثیر در استان سیستان و بلوچستان نیز نسبت به سال گذشته بیشتر بوده است. به این معنی که در سال ۹۶، مناطق کمتری در این استان تحت تاثیر گرد و غبار بودند، اما امسال این پدیده مناطق بیشتری را درگیر کرده است. در این زمینه و با توجه به قول وزیر ارتباطات به استاندار سیستان و بلوچستان، ۳ هفته پیش گزارش مبسوطی از وضعیت پایش گردوغبار، به استانداری این استان ارسال کردیم.
* آیا از داده های سنجش از دور برای هشدار وقوع زلزله هم می توان استفاده کرد؟
– در زمینه زلزله موضوع کمی متفاوت است. چرا که هم اکنون نقشه ریسک زلزله توسط سازمان زمین شناسی، پژوهشگاه زلزله و موسسه ژئوفیزیک دانشگاه تهران و براساس نقشه گسل ها و شبکه لرزه نگاری کشور تعیین می شود و سازمان فضایی ایران در این زمینه خیلی درگیر نیست. این نقشه توسط متخصصان زمین شناسی تهیه شده و از فناوری فضایی در آن استفاده نمی کنند.
بنابراین ما در زمینه ریسک زلزله دخیل نیستیم و نمی توانیم مشخص کنیم که کدام مناطق از نظر وقوع زلزله خطرپذیر است. چرا که این موضوع با فناوری فضایی انجام نشده و ورودی آن، نقشه های گسلی است که توسط این ۳ سازمان تهیه می شود. البته نقشه گسل از تصاویر ماهواره ای و عکسهای هوایی نیز قابل دریافت است. اما سازمانهای فوق معمولا خودشان این عکسبرداری را انجام داده و سازمان فضایی در این زمینه ورود نکرده است.
برآورد میزان جا به‌جایی پوسته زمین در راستای قائم و در امتداد شرقی- غربی در زلزله کرمانشاه
* این به این معنی است که تخصص آن در سازمان فضایی ایران وجود ندارد؟ و آیا داده های ماهواره ای بعد از وقوع زلزله، نمی تواند کمک رسان باشد؟
– البته تخصص تهیه نقشه های گسل های زلزله توسط تصاویر ماهواره ای در سازمان فضایی وجود دارد و ما متخصصان سنجش از دور زمین شناس داریم. اما به صورت کلان در کشور مرجع این موضوع سازمان زمین شناسی، پژوهشگاه زلزله و موسسه ژئو فیزیک هستند. مانند بحث هواشناسی که برعهده سازمان هواشناسی است.
اما در زمان بعد از وقوع زلزله، می توان از داده های ماهواره ای استفاده کرد. به نحوی که میزان تخریب زلزله، شدت آن و نیز وضعیت فرونشست زمین را می توان از طریق این داده ها برآورد کرد. برای مثال گزارشهای ما نشان می دهد که ظرف یک سال گذشته ۳ مورد زلزله شدید در کشور داشتیم که مربوط به زلزله ۲۱ آبان ۹۶ در کرمانشاه، زلزله کرمان و زلزله اخیر کرمانشاه است. برآورد ما از میزان تخریب ساختمانها نشان می دهد دو زلزله سال ۹۶ به مراتب حادتر از زلزله اخیر کرمانشاه بوده است.
ما برای برآورد تخریب ساختمانها از فناوری فضایی و داده های اپتیک استفاده می کنیم و این داده ها زمانی به کار می آید که ساختمان به صورت کامل ویران شده باشد. چرا که ماهواره از بالا تصاویر را دریافت می کند و باید سقف ساختمان ویران شده باشد تا بتوان از آن تصویر گرفت. براین اساس زلزله اخیر کرمانشاه با توجه به اینکه شدت نداشت، امکان استفاده از تصاویر ماهواره ای برای برآورد خسارت آن محقق نشد و هم اکنون در حال مطالعه از میزان فرونشست این پدیده هستیم که به زودی نتیجه مطالعه را اعلام می کنیم.
میزان فرونشست و تخریب دو زلزله سال گذشته در کرمان و کرمانشاه محاسبه شده است. در زمینه زلزله و سایر بحرانها، بازسازی خطرات ناشی از بلایا با استفاده از فناوری فضایی نیز اتفاق می افتد. برای مثال در زلزله قبلی کرمانشاه نقشه های مربوط به ساختمانهای تخریب شده و نیز وضعیت کمپ‌های زلزله زدگان را مشخص کرده و در اختیار سازمان مدیریت بحران قرار دادیم .
* موارد دیگری از جمله پایش وقوع برف و نیز پایش سطح دریاچه های کشور نیز توسط ماهواره های سنجش از دور ممکن است. در این زمینه چه اطلاعاتی در اختیار دارید؟
رصد برف نیز از طریق داده های ماهواره ای ممکن است و بیشترین پایشی که انجام می شود مربوط به استانهای گیلان و مازندران، استانهای غربی و شمال شرق خوزستان مانند چهارمحال بختیاری می شود. در این سامانه مساحت وقوع برف به تکفیک استان و اطلاعات مربوط به پس از وقوع، از طریق دو ماهواره «ترا» و «اکوا» تحلیل و روی نقشه پوشش برف هر استان اعلام می شود.
از آنجایی که ایستگاه های هواشناسی به دلیل تعداد محدود و ماهیت نقطه ای بودن اندازه‌گیری آنها، برای مطالعه پدیده پیوسته ای همچون برف، نماینده مناسبی محسوب نمی شوند و اندازه‌گیری و نمونه برداری میدانی برف به دلیل هزینه بالا و زمان بر بودن مقرون به‌صرفه نیست، فناوری سنجش از دور در مقایسه با روش‌های فوق، درمجموع دارای هزینه کمتر بوده و مشکل دسترسی به محل های مرتفع را آسان ساخته است.
با توجه به پیشرفت های موجود در چند دهه گذشته، توسط کشورهای مختلف سنجنده ها و ماهواره های متعدد و متنوعی طراحی و به فضا ارسال شده که یکی از مهمترین آنها، سنجنده MODIS است که روی ماهواره های TERRA و AQUA نصب شده است. این سنجنده با توجه به قابلیت های فنی و اپتیکی خود، تصاویر متنوعی را در باندهای مختلف الکترومغناطیس برای پایش برف عرضه می کند.
در این عکس که برمبنای اطلاعات ماهواره TERRA به دست آمده، دامنه رنگ سبز تا قرمز درصد احتمال وجود برف را نشان می دهد
تصویر مربوط به ۱۳ آذرماه امسال است
برای پایش سطح دریاچه های کشور هم رصد ماهانه از طریق تصاویر ماهواره ای صورت می گیرد. برای مثال مساحت دریاچه ارومیه تا ۲۹ آبان ماه امسال ۱۴۸۲ کیلومتر برآورد می شود که نسبت به یک ماه پیش تغییری نداشته اما نسبت به اواسط مهر ، وضعیت بهتری دارد. پایش ماهواره ای دریاچه ارومیه با استفاده از تصاویر ماهواره ای لندست ۸ و به طور منظم (۱۶ روزه) انجام می گیرد و مساحت آبی آن با استفاده از فناوری سنجش از دور به دست می آید.
تصویر بالا وضعیت دریاچه ارومیه را برمبنای اطلاعات ماهواره Landsat-۸، ترکیب باندی ۳-۴-۵ مربوط به ۲۹ آبان ماه امسال نشان می دهد که مساحت آبی این دریاچه ۱۴۸۲ کیلومتر مربع برآورد می شود.
به گزارش مهر، هدف از پایش ماهواره ای سطح زمین با فناوری سنجش از دور، استفاده موثر از داده‌های ماهواره‌ای به منظور شناسایی و تولید پارامترهای مرتبط با پدیده های دینامیک سطح زمین و در اختیار گذاردن آن برای مجریان و مسئولان مرتبط است. به نحوی که به‌کارگیری فناوری فضایی می تواند علاوه بر شناخت بهتر و مطالعه وضعیت پدیده های مرتبط با بلایای طبیعی، متولیان امر را به استفاده از راهکارهای سریع‌تر و علمی‌تر برای مقابله یا کاهش این بحرانها در برنامه‌های علمی و اجرایی خود ترغیب کند.