Investigation of Sea Surface Temperature Changes in the Oman Sea and the Persian Gulf Using Satellite Images and Its Comparison with the Caspian Sea Trend

Document Type : Original Article

Authors

1 Assistant Professor, Department of Natural Geography, Faculty of Geography and Planning, University of Isfahan, Iran

2 Associate Professor, Department of Natural Geography, Faculty of Geography and Planning, University of Isfahan, Iran

3 MA in Climatology, Faculty of Geography and Planning, University of Isfahan, Iran

Abstract

 
Abstract
Water surface temperature in open seas and lakes is known as one of the indicators for measuring oceanographic and meteorological characteristics. In the present study, the data from the AVHRR sensor (1989-2019) have been used to analyze the temporal and spatial changes in water surface temperature of the Persian Gulf and Oman Sea. Average (monthly), seasonal, and annual temperatures were obtained from daily data in ArcGIS 10.8 software. Then, the trend of water temperature changes in the Persian Gulf and the Oman Sea compared to the Caspian Sea was investigated. The results of the water surface temperature data analysis showed that the water temperature in the Persian Gulf and the Oman Sea decreased in the northern part of the Persian Gulf in the spring, but in the summer, the temperature decreased in the central part of the Caspian Sea. In autumn and winter, the temperature drop is affected by the latitude. While the southern parts of the Caspian Sea, especially the southeast, are the hottest areas, the Middle Caspian has a lower temperature than the rest of the regions. In the spring season, the temperature decreased in the Middle Caspian, and an increase in temperature was observed towards the upper and lower latitudes. While in the autumn season, a decrease in the water surface temperature was observed in the Persian Gulf and in the winter, in the Oman Sea. The monthly temperature trends for the Persian Gulf and the Oman Sea are increasing for 12 months. In the Caspian Sea, the trend of temperature changes in January and December was decreasing and increasing in the rest of the months.
Keywords: Sea Surface Temperature, Trend, Caspian Sea, Persian Gulf and the Oman Sea.
 
Introduction
Water surface temperature in open seas and lakes is known as one of the indicators for measuring oceanographic and meteorological features. Ocean-atmosphere interactions and water surface temperatures can have severe effects on the global climate. For example, rising sea temperatures increase the amount of water vapor in the oceans. This water vapor feeds climatic systems and causes heavy snowfall and rain around the world. It is important to identify the amount and also the trend of temperature changes in the open waters of the Persian Gulf and the Oman Sea and their effects on Iran's climatic conditions. It causes a lot of damage to the coastal ecosystem, structures, shipping, and fishing, which is very important. In the present study, due to the importance of temperature changes in the Caspian Sea and Persian Gulf on temperature changes in coastal areas and the south of the country, this temperature change trend is evaluated by using multi-temporal data of AVHRR sensor of the NOAA satellite during the period 1989-2019. These changes are compared to the Caspian Sea, which is located in the north of the country.
 
Materials and Methods
In this research, the average, seasonal, and annual temperatures were obtained from daily data in ArcGIS 10.8 software. Then, the trends of the Persian Gulf and the Oman Sea were compared with the Caspian Sea. The daily data of this study were obtained from the AVHRR sensor on a daily basis. The data format is raster. The waters of the Caspian Sea, the Persian Gulf, and the ​​Oman Sea were extracted for 30 years.
 
Research Findings
According to the results of the temperature maps, the coldest season of the year is winter in the Persian Gulf and the ​​Oman Sea with an average temperature of 21.5 degrees, and the warmest season is summer with an average temperature of 31.5 degrees. In terms of monthly temperature changes, the Caspian region shows a decreasing trend in January and also the same trend is observed for the month of December, but such a trend was not seen in the Persian Gulf and the ​​Oman Sea. In other words, the trends are quite increasing for 12 months.
 
Discussion of Results and Conclusion
Water surface temperature is one of the main variables known to create energy exchanges at sea level. Since seas and oceans have a high heat capacity, they play an important role in the global climate system. The results of this research show that the water surface temperature in the southern water areas of Iran, i.e. the Persian Gulf and the ​​Oman Sea, is increasing. In addition, considering the seasonal average, just like the Caspian Sea, the temperatures show a completely increasing trend. However, in terms of spatial changes, the winter season is not similar to other seasons. In other words, the Caspian Sea does not follow the changes in latitude in winter and shows an opposite pattern, that is, as the latitude increases, the temperature shows an increase. According to the results of this research, it is suggested that in future studies, the process of changes in the water surface temperature of the Mediterranean Sea and its role in the fall and winter rainfall in Iran be evaluated. The comparison of the water surface temperature of the Persian Gulf and the Oman Sea with the Arabian Sea and its effect on Iran's heavy rains is the other suggestion for future studies.
References
Persian References
- Aajam, M. (2004). The Persian Gulf is a name older than history. Tehran: Part Publication.
- Fazelpoor, K., Dadollahi, A., Heeva Elmizadeh, S., Mohammad Asgari, H., & Khazaei, S. H. (2016). The evaluation of sea surface temperature and the relationship between SST and depth in the Persian Gulf by MODIS. Journal of Marine Sciences and Techniques, 15(2).
- Fatemi, S. B., & Rezaei, Y. (2012). Principles of remote sensing. Third Edition. Tehran: Azadeh Publishing House.
- Hasanzadeh, E., Bidokhti, A. A., & Molaesmailpoor, S. (2005). Investigating changes in SST surface temperature of Persian Gulf waters and its effect on the weather of coastal areas in 1996-2000. The 6th Marine Science and Technology Conference. (n.p).
- Jalalzadeh, Z., Torabei, M., & Dalaki, A. (2008). Comparison of surface temperature obtained from field and satellite data in South Caspian. Natural Geography Research, 65.
- Karemi, M. (2011). The application of AVHRR sensor images in the preparation of sea surface temperature maps in the Persian Gulf region. MA Thesis, Tarbiat Modares University.
- Karimian, E., Argmand, B., & Hassanlo, M. (2017). Evaluation of water surface temperature changes in the Persian Gulf in order to identify the temperature pattern. 23rd National Geomatics Conference. Islamic Azad University.
- Karmian, S., Biraghdar, O., Karimian, M., & Ghodomi, M. (2020). Long-term and comparative assessment of the intensity of water surface temperature changes in the Persian Gulf and the Sea of ​​Oman in hot and cold seasons. The Second National Conference on Industry, Commerce and Marine Sciences. Khorramshahr.
- Kazemi, P., Gholamalifard, M., & Mordai, M. (2019). Investigation of long-term changes in the monthly values ​​of the surface water temperature of the Caspian Sea during the period of 1982-2017. International Conference on Climate Change, Consequences, Adaptation and Adjustment. Tehran, Faculty of Geographical Sciences, Khorazmi University. https://civilica.com/doc/1019765.
- Mojtahedzadeh, P. (2009). The Persian Gulf, Countries and Boundaries. Tehran: Atai publication.
 
English References
- Beyraghdar Kashkooli, O., Ghadami, M., Amini, M., & Modarres, R. (2019). Spatiotemporal variation of the southern Caspian Sea surface temperature during 1982–2016. Journal of Marine Systems, 193, 126-136,
- Bahmanzadegan, A. R., Lari K., Fatemi M. R., & Azarsina, F. (2012). The Pattern Determination of Sea Surface temperature distribution and chlorophyll a in the southern Caspian Sea using some model. Iranian Journal of Fisheries Sciences, 12(1), 105-114.
- Ghasemifar, E., Farajzadeh, M., Mohammadi, C., & Alipoor, E. (2020). Long-term change of surface temperature in water bodies around Iran – Caspian Sea, Gulf of Oman, and Persian Gulf using 2001–2015 MODIS data. Journal of Physical Geography, 41, 1, 21-35.
- Khosravi, Y., Bahri, A., & Tavakoli, A. (2020). Investigation of Sea Surface Temperature (SST) and its spatial changes in Gulf of Oman for the period of 2003 to 2015. Journal of the Earth and Space Physics, 45(4), 165-179. DOI:10.22059/jesphys.2019.252382.1006976.
- Noori, R., Tian, F., Berndtsson, R., Abbasi, M. R., Naseh, M. V., Modabberi, A., Soltani, A., & Kløve, B. (2019). Recent and future trends in sea surface temperature across the Persian Gulf and Gulf of Oman. PLoS One, 28, 14(2), e0212790. Doi: 10.1371/journal.pone.0212790. PMID: 30817766; PMCID: PMC6394925.
- Pratchett, M. S., Wilson, S. K., Berumen, M. L., & McCormick, M. I. (2004). Sub lethal effects of coral bleaching on an obligate coral feeding butterfly fish. Coral Reefs, 23, 352-356.
- IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change). (2013). Climate Change 2013: The physical science basis. Cambridge, United Kingdom: Cambridge University Press.
- Ginzburg, A. I., Andrey, G., Kostianoy A., & Sheremet N. A. (2005). Sea surface temperature variability. The Handbook of Environmental Chemistry, l, 59-81.
- Shirvani, A., Nazemosadat, S. M. J. & Kahya, E. (2015). Analyses of the Persian Gulf sea surface temperature: prediction and detection of climate change signals. Arabian Journal of Geosciences, 8, 2121-2130. Doi: https://doi.org/10.1007/s12517-014-1278-1
- Shaltour, M. (2019). Recent sea surface temperature trends and future scenarios for the Red Sea. Oceanologia, 61(4), 484-504.
- Williams, G., Sapoznik, M., Ocampo-Reinaldo, M., Solis, M., Narvarte, M., González, R., ... & Gagliardini, D. (2010). Comparison of AVHRR and SeaWiFS imagery with fishing activity and in situ data in San Matías Gulf, Argentina. International Journal of Remote Sensing, 31(17-18), 4531-4542.

Keywords

Main Subjects

Full Text

مقدمه

دمای سطح آب به‌عنوان یکی از پارامترهای مهم در مطالعات مربوط به جو اقیانوس‌شناسی شناخته می‌شود که علاوه بر شرایط دمایی اقلیمی، توزیع زمانی و مکانی دمای سطح آب بر کاربردهای مختلف ازجمله پیش‌بینی‌های مدل‌های عددی شار انرژی، مطالعۀ جریان دریاچه‌ها و هواشناسی ارزشمند است.

تغییرات دمای سطح دریا اثرهای متعددی در محیط‌های دریایی ایجاد می‌کند. یکی از مهم‌ترین اثرهای تغییرات دمای سطح آب دریاها در بلندمدت، کاهش الگوی چرخش اقیانوس‌هاست که مواد مغذی را از اعماق به سطح دریا می‌آورد و اکسیژن محلول را از سطح به عمق می‌برد (Pratchett, 2004)؛ همچنین دمای سطح آب به دلیل برهم‌کنش جو اقیانوس اثرهای شدیدی در اقلیم جهانی وارد می‌کند؛ به‌طور مثال، افزایش دمای سطح دریا موجب افزایش مقدار بخار آب موجود روی اقیانوس‌ها می‌شود. این بخار آب سیستم‌های آب‌وهوایی را تغذیه می‌کند و موجب بارش‌های سنگین برف و باران در سراسر جهان می‌شود.

گینزبورگ[1] و همکاران (2005) در پژوهشی تغییرپذیری دمای سطح آب دریای خزر را مطالعه کردند و به این نتیجه رسیدند که همبستگی زمانی آنومالی‌های زمستانی و تابستانی دمای سطح آب خزر در دورۀ 1950 تا 2000 با فازهای شاخص نوسان‌های جنوبی و اطلس شمالی هماهنگ است و علاوه بر این، در دورۀ 1982 تا 2000 نیز دمای سطح آب خزر با دریای سیاه در حالت کلی مشابه هم است. در پژوهشی دیگر ویلیامز[2] و همکاران (2010) از محصولات سنجنده‌های [3]AVHRR و Sea WiFS در دورۀ زمانی روزانۀ 2000 تا 2006 به‌منظور بررسی تغییرات زمانی و مکانی دمای سطح آب در خلیج سن ماتیس استفاده کردند. نتایج این پژوهش نشان‌دهندۀ آن بود که این خلیج ازنظر مکانی به دو بخش شمالی و جنوب مجزا تقسیم شد. بدین ترتیب که بخش‌های شمالی و غربی با دما و شوری زیاد و مناطق جنوبی و جنوب شرقی دما و شوری کم دارد.

در پژوهشی دیگر نیز شالتر[4] (2019) با استفاده از روش IOSST، روندهای اخیر و سناریوهای آینده را برای تغییرات دمایی سطح در دریای سرخ بررسی کرد که نتایج این پژوهش حاکی از افزایش قابل‌توجه در روند دما بود.

در تحقیقی دیگر حسن‌زاده بیدختی و اسماعیل‌پور (1384) تغییرات دمای سطح ([5]SST) آب‌های خلیج‌فارس و تأثیر آن را بر آب‌وهوای مناطق ساحلی را بین سال‌های 1996 تا 2000 بررسی کردند که نتایج نشان‌دهندۀ آن بود که در زمستان آبی با دمای سطحی در حدود 5/23 درجۀ سانتی‌گراد وارد خلیج‌فارس شده و در قسمت شمالی آن شارش یافته و دمایش در قسمت انتهایی خلیج‌فارس تا حدود 1/19 درجۀ سانتی‌گراد کاهش پیدا کرده است. داده‌های سنجندۀ AVHRR در مطالعات فراوانی برای نقشه‌های دمایی سطح آب دریاها و اقیانوس‌ها استفاده شده است؛ ازجمله در مطالعه‌ای که برای بررسی اعتبار داده‌های ماهواره‌ای و داده‌های زمینی برای متغیر SST انجام گرفت، مشخص شد که داده‌های سنجندۀ AVHRR رابطۀ معنی‌داری دارند و خطای به‌دست‌آمده برای این دو منبع داده مقبول است (جلال‌زاده و همکاران 1387). داده‌های این نوع سنجنده در تهیۀ نقشۀ دمای سطح دریا در منطقۀ خلیج‌فارس نیز استفاده شد که با مقایسۀ داده‌های اندازه‌گیری‌شده بر روی دریا مشخص شد، رابطۀ معنی‌داری بین این داده‌ها و داده‌های ماهواره‌ای وجود دارد (جلال‌زاده و همکاران 1387).

در پژوهشی که از سوی جلال‌زاده و همکاران (1387) برای بررسی اعتبار داده‌های ماهواره‌ای و زمینی برای متغیر SST انجام گرفت، مشخص شد که داده‌های سنجندۀ AVHRR حاصل از ماهوارۀ NOAA دارای رابطۀ معنی‌داری هستند و خطای به‌دست‌آمده برای این دو منبع داده مقبول است. در پژوهش کریمی (1390) نقشۀ دمای سطح دریا در منطقۀ خلیج‌فارس تهیه شد. این نقشه با داده‌های اندازه‌گیری‌شده بر روی دریا نیز مقایسه شد و نتیجه نشان‌دهندۀ آن بود که رابطۀ معنی‌داری بین این داده‌ها و داده‌های ماهواره‌ای است.

 تغییرات دمای سطح آب خلیج‌فارس به‌منظور تشخیص الگوی دمایی با تصاویر سنجند مادیس نیز موردمطالعه قرار گرفته شد که روند کلی دمای سطح آب در سال‌های مختلف به‌طور تقریبی باهم همسو بوده است، یکدیگر را تأیید می‌کنند و در حالت کلی روند افزایش دمای سطح آب خلیج‌فارس به چشم می‌خورد (کریمیان و همکاران 1395) که در پژوهشی دیگر با استفاده از این نوع سنجنده عواملی مانند عمق، جریان‌های دریایی و عرض جغرافیایی نیز در نوسان‌های دمایی اثرگذار هستند. به‌طوری که میزان تغییرات دمایی به‌خصوص در عرض‌های شمالی و مرکزی با عمق آب رابطۀ معکوس دارد (فاضل‌پور و همکاران 1395).

در یک مطالعه نیز تغییرات بلندمدت مقادیر ماهانۀ دمای سطح آب دریای خزر دورۀ 1982-2017 با داده‌های NOAA[6] ارزیابی شد که نتایج نشان‌دهندۀ آن بود که با توجه به میانگین و انحراف معیار ناهنجاری‌های دماهای متوسط سالانه بیشترین دامنۀ تغییرات دمای سطح آب در خزر شمالی متجاوز از 8-6 درجۀ سانتی‌گراد در اواخر فصل زمستان تا اوایل بهار قابل‌تشخیص بوده است (کاظمی و همکاران 1398). هیئت بین دولتی تغییر اقلیم (IPCC[7]) نیز با توجه به بررسی تغییر اقلیم در نقاط مختلف جهان، تغییرات را در محدودهایی از خلیج‌فارس ارزیابی کرده است که نتیجۀ بررسی، به دست آوردن نمودارهای پیش‌بینی بلندمدت و مشاهدۀ روند دمای هوا برای این منطقه در بلندمدت از سال 1950 تا سال 2100 است (IPCC, 2013).

با توجه به تحقیقات اشاره‌شده و تأثیری که دما بر واکنش‌های شیمیایی و بیوشیمیایی موجودات زندۀ آبی دارد، موجودات زندۀ داخل آب حساسیت‌های مختلفی نسبت به دما دارند. به‌طوری که حیات آنها با تغییرات دما مختل شده و حتی به نابودی آنان منجر می‌شود. ضرورت این پژوهش از این جهت است که خلیج‌فارس و دریای عمان از مهم‌ترین اکوسیستم‌های آبی کشور هستند که از دیدگاه اکولوژیک و اقتصادی جایگاه ویژه‌ای دارند (کریمیان کاکلکی و همکاران 1399). تغییرات دمایی این محدوده‌های آبی نقش تعیین‌کننده‌ای در فرآیندهایی زیستی و بوم‌شناختی دارد؛ بنابراین در این پژوهش به دلیل اهمیت تغییرات دمایی دریای خزر و خلیج‌فارس بر تغییرات دمایی مناطق سواحلی و جنوب کشور به ارزیابی این روند تغییرات دمایی با استفاده از داده‌های سنجندۀ AVHRR طی بازۀ زمانی 1989-2019 ماهوارۀ نوا توجه می‌شود و به دلیل اهمیت این تغییرات مقایسۀ روند آن با دریای خزر که در شمال کشور واقع است، بررسی می‌شود تا میزان روند تغییرات در این دریاهای شمالی و جنوبی کشور تحلیل و مقایسه شود.

 

مواد و روش‌ها

منطقۀ موردمطالعه

خلیج‌فارس، نام آبراهی پراهمیت در آسیای غربی و منطقۀ خاورمیانه است که در امتداد دریای عمان و میان ایران و شبه‌جزیرۀ عربستان قرار دارد. مساحت خلیج‌فارس 473/237 کیلومتر مربع است. طول آن حدود ۹۰۰ کیلومتر و عرض متوسط آن ۲۵۰ کیلومتر است و پس از خلیج مکزیک و خلیج هادسون سومین خلیج بزرگ جهان به شمار می‌آید. خلیج‌فارس از شرق از طریق تنگۀ هرمز و دریای عمان به اقیانوس هند و دریای عرب راه دارد و از غرب به دلتای رودخانۀ اروندرود که حاصل پیوند دو رودخانۀ دجله و فرات و پیوستن رود کارون به آن است، ختم می‌شود.

دریای عمان (خلیج عمان) یا مکران (خلیج مکران) صورت بین‌المللی و رسمی خلیج عمان نامیده و در جغرافیای رسمی به پهنه‌ای آبی گفته می‌شود که خلیج‌فارس را از طریق خاور تنگۀ هرمز به دریای عرب (دریای مکران، پارس و عجم) وصل می‌کند. ۵۴۵ کیلومتر طول و ۱۸۱ هزار کیلومتر مربع وسعت دارد. سواحل خاوری ایران در شمال این دریا وسواحل شمال عمان و بخش کوچکی از امارات در جنوب آن جای دارند.

دریای خزر نیز که بزرگ‌ترین دریاچۀ بستۀ جهان شناخته می‌شود، از جنوب به ایران، از شمال به روسیه، از غرب به روسیه و جمهوری آذربایجان و از شرق به جمهوری‌های ترکمنستان و قزاقستان محدود می‌شود. دریای خزر بین طول‌های جغرافیایی 46 درجه و 41 دقیقۀ غربی تا 54 درجه و 45 دقیقۀ شرقی واقع شده است؛ همچنین ازنظر عرض جغرافیایی بین 36 درجه و 35 دقیقۀ جنوبی تا 47 درجه و 8 دقیقۀ شمالی قرار گرفته است. طول آن حدود ۱۰۳۰ تا ۱۲۰۰ کیلومتر و عرض آن بین ۱۹۶ تا ۴۳۵ کیلومتر است و به‌طور تقریبی370 هزار کیلومتر مساحت دارد. سطح دریای خزر در حدود ۲۸ متر پایین‌تر از سطح دریاهای آزاد است (شکل 1).

 

 

 

شکل (1) موقعیت منطقۀ موردمطالعه

Figure (1) The location of the case study

 

مشخصات داده‌های ماهوارهای تحقیق

برای بررسی ویژگی‌های مکانی و زمانی دمای رویۀ آب دریای خلیج‌فارس-دریای عمان از داده‌های شبکه‌ای پایگاه دادۀ سنجندۀ AVHRR ماهوارۀ متعلق به ادارۀ ملی اقیانوسی و جوی ایالات متحدۀ آمریکا (NOAA)  استفاده شده است. این سنجنده بازتابش زمین را در پنج باند طیفی وسیع اندازه‌گیری می‌کند. داده‌های سنجندة  AVHRR با قدرت تفکیک مکانی 1/1 کیلومتر در نادیر و پوشش در دو فرمت موجود هستند. پوشش محلی با قدرت تفکیک 2/2 تا 1 کیلومتر در نادیر است (فاطمی و رضایی 1391). اگرچه سنجنده‌های جهانی دیگری با قدرت تفکیک رادیومتری و طیفی بیشتر برای پایش پدیدۀ ریزگردها وجود دارند، سنجندة AVHRR به دلیل داشتن هم‌زمان چندین ماهواره در فضا و عرض نوار برداشت، دارای تصاویری در بازه‌های زمانی کوتاه‌مدت در طول شبانه‌روز است.

درواقع، داده‌های موردبررسی این پژوهش از سنجندۀ مذکور، در قالب فرمت NC و به‌صورت روزانه و فرمت رستر دریافت شد. محدودۀ آب‌های پهنۀ خزر، خلیج‌فارس و دریای عمان برای تمامی دورۀ زمانی (2019-1989) استخراج شد. از آنجایی که داده‌های سنجندۀ AVHRR به‌صورت میانگین روزانه است، برای رسم نقشه‌های روزانه در نرم‌افزار Arc GIS10.8 از عملگر makeup raster calculator  برای جمع‌کردن نقشه‌های روزانه و تبدیل آن به نقشه‌های میانگین ماهیانه، فصلی و سالانه استفاده می‌شود. وب‌سایت زیر برای تهیۀ داده‌های روزانه انتخاب شد (www.ncei.noaa.gov/thrdds/catalog.html)؛ قسمت Marine and ocean، OISST: Optimum Interpolation Sea/Surface Temperatures و درنهایت، بخش OISST-V2.1-AVHRR-Daily Files تهیه شد.

سپس در مرحلۀ بعدی این پژوهش، محدودۀ خزر، دریای عمان و خلیج‌فارس از پهنۀ آب‌های جهان برش داده شد. درنهایت، در نرم‌افزار ArcGIS10.8 با به‌کارگیری ابزار مدل بیلدر اقدام به آماده‌سازی نقشه‌های ماهانه، فصلی و سالانه و سری زمانی داده‌ها نیز برای میانگین کل منطقه محاسبه شد. در پایان نقشه‌های مکانی برای 12 ماه سال میلادی، 4 فصل و سال‌های موردبررسی برای خزر و مقایسه نیز برای دریای عمان و خلیج‌فارس تهیه شد که با استفاده از ب آنالیز رگرسیون روند تغییرات دمایی خلیج‌فارس، دریای عمان و دریای خزر بررسی می‌شود.

 

نتایج و بحث

با توجه به نتایج مستخرج از نقشه‌های دمایی تهیه‌شده، ازنظر فصلی در پهنۀ خلیج‌فارس و دریای عمان سردترین فصل سال با میانگین دمای 5/21، زمستان و گرم‌ترین فصل سال تابستان که میانگین دمایی آن 5/31 درجه ثبت شده است (شکل 2).

با توجه به شکل (2) در فصل بهار محدودۀ خلیج‌فارس و دریای عمان همانند نقشۀ میانگین سالانه، افزایش و کاهش دما متأثر از تغییرات عرض جغرافیایی است؛ یعنی دماهای بیشینه در بخش دریای عمان که عرض جغرافیایی کمتری دارد، دیده می‌شود و دماهای کمینه در بخش خلیج‌فارس که عرض جغرافیایی بیشتری دارد، به چشم می‌خورد؛ اما این حالت خود را به‌گونه‌ای دیگر در دریای خزر نشان می‌دهد؛ چون دماهای کمینه بیشتر در بخش مرکزی قرار دارد و به‌سمت عرض‌های بالا و پایین افزایشی است؛ اما روند افزایشی بیشتر در بخش جنوبی‌تر و کاهشی عرض جغرافیایی قرار دارد.

در فصل تابستان دماهای بیشینۀ خلیج‌فارس نسبت‌به دریای عمان بیشتر است و تا حدودی خلاف عرض جغرافیایی عمل می‌کند. در فصل پایین بخش‌های مرکزی خلیج‌فارس و دریای عمان در اطراف محدودۀ تنگۀ هرمز با کشش به‎سمت خلیج‌فارس دماهای بیشینه دیده می‌شود؛ اما کمترین دماها برعکس در عرض‌های جغرافیایی پایین در سمت دریای عمان قرار گرفته است.

در فصل پاییز هم مثل تابستان دماهای بیشینه در بخش مرکزی است؛ اما کمینه‌های دمایی از عرض جغرافیایی پیروی می‌کند و در عرض‌های بالا در بخش خلیج‌فارس و نزدیک استان خوزستان قرار دارد.

در فصل زمستان کل پهنۀ دریای عمان سردترین دماها را دارد و گرم‌ترین دماها نیز در بخش خلیج‌فارس متمرکز شده است و تغییرات دما از طول جغرافیایی و هم‌زمان از عرض جغرافیایی پیروی می‌کند.

 

 

 

 

 

 

شکل (2) تغییرات مکانی فصلی دریای خزر در مقایسه با خلیج‌فارس و دریای عمان (2019-1989)

 

Figure (2) Spatial changing of the Caspian Sea in compared to Persian Gulf and Oman

 

تغییرات زمانی دمای رویۀ آب نشان‌دهندۀ آن است که در محدودۀ خلیج‌فارس و دریای عمان در هر چهار فصل افزایشی است. شدت افزایشی‌بودن روند دما در هر چهار فصل دیده می‌شود؛ اما در محدودۀ خزر افزایش دما روند آرام‌تری دارد (شکل 3)

 

 

روند فصل بهار دریای خزر

روند فصل بهار دریای عمان و خلیج‌فارس

 

 

روند فصل تابستان دریای خزر

روند فصل تابستان دریای عمان و خلیج‌فارس

 

 

روند فصل پاییز دریای خزر

روند فصل پاییز دریای عمان و خلیج‌فارس

 

 

روند فصل زمستان دریای خزر

روند فصل زمستان دریای عمان و خلیج‌فارس

شکل (3) تغییرات روند فصلی دریای خزر در مقایسه با خلیج‌فارس و دریای عمان (2019-1989)

Figure (3) The seasonal l trend of the Caspian Sea in compared to the Persian Gulf and Oman Sea

 

تغییرات زمانی ماهانۀ دما در محدودۀ خزر برای فصل زمستان به‌ این ‌ترتیب است که ماه ژانویه دارای روند کاهشی است؛ اما برای ماه‌های فوریه و مارس روند افزایشی دیده می‌شود. در پهنۀ خلیج‌فارس و دریای عمان نیز روند تغییرات در این سه ماه به‌طور کامل افزایشی است (شکل 4).

 

 

روند دریای خزر ماه ژانویه

روند دریای عمان و خلیج‌فارس ماه ژانویه

 

 

روند دریای خزر ماه فوریه

روند دریای عمان و خلیج‌فارس ماه فوریه

 

 

روند دریای خزر ماه مارس

روند دریای عمان و خلیج‌فارس ماه مارس

شکل (4) تغییرات روند ماهانۀ خلیج‌فارس و دریای عمان در مقایسه با دریای خزر (2019-1989)

Figure (4) The monthly trend of the Caspian Sea in compared to the Persian Gulf and Oman Sea (1989-2019)

 

برای سه‌ ماهۀ دوم سال در فصل بهار نیز نشان‌دهندۀ روند افزایشی در هر دو پهنۀ دریای عمان و خلیج‌فارس و دریای خزر است. شدت افزایشی‌بودن دما در ماه آوریل برای محدودۀ عمان و خلیج‌فارس بیشتر است؛ اما در ماه‌های می و ژوئن در خزر شدت افزایشی‌بودن بیشتر است (شکل 5).

 

 

روند دمای رویه دریای خزر ماه آوریل

روند دمای رویه دریای عمان و خلیج‌فارس ماه آوریل

 

 

روند دمای رویه دریای خزر ماه می

روند دمای رویه دریای عمان و خلیج‌فارس ماه می

 

 

روند دمای رویه دریای خزر ماه ژوئن

روند دمای رویه دریای عمان و خلیج‌فارس ماه ژوئن

شکل (5) تغییرات روند سالانۀ خلیج‌فارس و دریای عمان در مقایسه با دریای خزر (2019-1989)

Figure (5) The monthly trend of the Caspian Sea in compared to the Persian Gulf and Oman Sea (1989-2019)

 

روند افزایشی دما همانند فصل بهار برای سه ‌ماهۀ دوم سال در فصل تابستان نیز نشان‌دهندۀ روند افزایشی در هر دو پهنۀ دریای عمان و خلیج‌فارس و دریای خزر است. شدت افزایشی‌بودن دما در پهنه خزر نسبت‌به عمان و خلیج‌فارس شدیدتر است (شکل 6).

 

 

روند دمای رویه دریای خزر ماه جولای

روند دمای رویه دریای عمان و خلیج‌فارس ماه جولای

 

 

روند دمای رویه دریای خزر ماه آگوست

روند دمای رویه دریای عمان و خلیج‌فارس ماه آگوست

 

 

روند دمای رویه دریای خزر ماه سپتامبر

روند دمای رویه دریای عمان و خلیج‌فارس ماه سپتامبر

شکل (6) تغییرات روند سالانۀ خلیج‌فارس و دریای عمان در مقایسه با دریای خزر (2019-1989)

Figure (6) The monthly trend of the Caspian Sea in compared to the Persian Gulf and Oman Sea (1989-2019)

 

در فصل پاییز ماه‌های اکتبر و نوامبر در پهنۀ خزر تا حدودی نشان‌دهندۀ روند افزایشی است؛ اما ماه دسامبر روندی کاهشی دارد. در پهنۀ خلیج‌فارس و دریای عمان نیز در هر سه ماه روند به‌طور کامل افزایشی است (شکل 7).

 

 

روند دمای رویه دریای خزر ماه اکتبر

روند دمای رویه دریای عمان و خلیج‌فارس ماه اکتبر

 

 

روند دمای رویه دریای خزر ماه نوامبر

روند دمای رویه دریای عمان و خلیج‌فارس ماه نوامبر

 

 

روند دمای رویه دریای خزر ماه دسامبر

روند دمای رویه دریای عمان و خلیج‌فارس ماه دسامبر

شکل (7) تغییرات روند سالانۀ خلیج‌فارس و دریای عمان در مقایسه با دریای خزر (2019-1989)

Figure (7) The monthly trend of the Caspian Sea in compared to the Persian Gulf and Oman Sea (1989-2019)

 

نتایج بررسی این نقشه‌ها و نمودارها نشان‌دهندۀ آن بود که پهنۀ آبی خزر در شمال کشور ازنظر سالانه روندی افزایشی دارد؛ با این‌ حال، ازنظر مکانی باید گفته شود که بخش‌های شمالی دریای خزر کمترین دما و با کاهش میزان عرض جغرافیایی به‎سمت جنوب دماها افزایش دارد و میانگین کلی دمای رویه آب طی 30 سال موردبررسی حدود 6/15درجۀ سلسیوس است. فصل تابستان که به‌عنوان گرم‌ترین فصل سال است تا حدی افزایشی است. همین حالت را به‌طور دقیق برای سردترین فصل سال یعنی زمستان هم مشاهده می‌شود؛ اما شدت افزایشی‌بودن دما در فصل تابستان نسبت‌به بقیۀ فصول بیشتر است. در مقایسه با محدودۀ خزر باید گفت که در پهنۀ آبی جنوبی کشور یعنی خلیج‌فارس و دریای عمان، ازنظر سالانه به‌طور کامل افزایشی است. ازنظر فصلی هم مانند خزر دماها روندی افزایشی را نشان می‌دهد؛ با این ‌حال، ازنظر تغییرات مکانی فصل زمستان برعکس بقیۀ فصول از تغییرات عرض جغرافیایی پیروی نمی‌کند و نشان‌دهندۀ حالتی عکس است؛ یعنی با افزایش عرض جغرافیایی دما افزایش را نشان می‌دهد.

ازنظر تغییرات دمای ماهانه نکتۀ جالب‌توجه این است که در فصل زمستان ماه ژانویه برای محدودۀ خزر نشان‌دهندۀ روند کاهشی است. همین حالت برای ماه دسامبر هم دیده می‌شود؛ اما در پهنۀ خلیج‌فارس و دریای عمان چنین حالتی دیده نمی‌شود و به‌طور کامل روندها برای 12 ماه افزایشی است.

 

بحث و نتیجه‌گیری

دمای سطح آب (SST) یکی از متغیرهای اصلی است که در ایجاد تبادلات انرژی در سطح دریا شناخته می‌شود. از آنجایی‌ که دریاها و اقیانوس‌ها ظرفیت گرمایی زیادی دارند، نقش مهمی هم در سیستم اقلیم جهانی بازی می‌کنند. از طرفی، باید اشاره کرد که شرایط جوی و تغییرات آن وابستگی زیادی به شرایط اقیانوسی و دریایی و به‌خصوص دمای رویۀ آب دارد. درنتیجه هرگونه بررسی بر روی وضعیت اقلیمی باعث شناخت تغییرات دمای سطحی آب نیز می‌شود. با توجه به اینکه کشور ایران از شمال و جنوب با آب‌ها احاطه ‌شده است و نقش مؤثری که این آب‌ها و به‌خصوص دمای سطحی آن بر اقلیم دارد، بررسی وضعیت آن دوچندان می‌شود Khosravi et al., 2020; Beyraghdar Kashkooli et al., 2019))؛ بنابراین تغییرات زمانی و مکانی دمای رویۀ خزر در مرحلۀ اول مدنظر قرار گرفت و در ادامه، رابطۀ آن با تغییرات آب‌های آزاد در جنوب به‌خصوص خلیج‌فارس و دریای عمان بررسی شد. برای رسیدن به این هدف داده‌های سنجندۀ AVHRR ماهوارۀ NOAA طی بازۀ زمانی 30 سال (2019-1989) اخیر انتخاب شد. در این تحقیق برای بررسی تغییرات مکانی دمای سطح آب دریای خزر در مقایسه با دریای عمان و خلیج‌فارس از روش تفسیر نقشه استفاده شد. در پهنۀ آبی جنوبی کشور یعنی خلیج‌فارس و دریای عمان ازنظر سالانه به‌طور کامل افزایشی است و ازنظر فصلی هم مانند خزر، دماها روندی افزایشی را نشان می‌دهد؛ با این ‌حال، ازنظر تغییرات مکانی فصل زمستان برعکس بقیۀ فصول از تغییرات عرض جغرافیایی پیروی نمی‌کند و نشان‌دهندۀ حالتی عکس است؛ یعنی با افزایش عرض جغرافیایی دما افزایش را نشان می‌دهد (Shirvani et al., 2015; Noori et al., 2019).

ازنظر تغییرات دمای ماهانه نکتۀ جالب‌توجه این است که در فصل زمستان ماه ژانویه برای محدودۀ خزر نشان‌دهندۀ روند کاهشی است. همین حالت برای ماه دسامبر هم دیده می‌شود؛ اما چنین حالتی در پهنۀ خلیج‌فارس و دریای عمان دیده نشد و روندها برای 12 ماه افزایشی است.

نتایج بررسی این نقشه‌ها و نمودارها نشان‌دهندۀ آن بود که پهنۀ آبی خزر در شمال کشور ازنظر سالانه روندی افزایشی دارد؛ با این حال، ازنظر مکانی باید گفته شود که بخش‌های شمالی دریای خزر کمترین دما و با کاهش میزان عرض جغرافیایی به‌سمت جنوب دماها افزایش دارد و میانگین کلی دمای رویۀ آب طی 30 سال موردبررسی حدود 6/15 درجۀ سلسیوس است. فصل تابستان که به‌عنوان گرم‌ترین فصل سال خودنمایی می‌کند تا حدی افزایشی است. همین حالت برای سردترین فصل سال یعنی زمستان هم مشاهده می‌شود؛ اما شدت افزایشی‌بودن دما در فصل تابستان نسبت به بقیۀ فصول بیشتر است. در مقایسه با محدودۀ خزر باید گفت که در پهنۀ آبی جنوبی کشور یعنی خلیج‌فارس و دریای عمان ازنظر سالانه افزایشی است و ازنظر فصلی هم مانند خزر، دماها روندی افزایشی را نشان می‌دهد؛ با این حال، ازنظر تغییرات مکانی فصل زمستان برعکس بقیۀ فصول از تغییرات عرض جغرافیایی پیروی نمی‌کند و نشان‎دهندۀ حالتی عکس است؛ یعنی با افزایش عرض جغرافیایی دما افزایش را نشان می‌دهد که نتایج سایر محققان نیز اشاره شده است (کریمیان کاکلکی و همکاران 1399، Bahmanzadegan et al., 2012; Beyraghdar Kashkooli et al., 2019, p136; Ghasemifar et al., 2020)

ازنظر تغییرات دمای ماهانه نکتۀ جالب‌توجه این است که در فصل زمستان ماه ژانویه برای محدودۀ خزر نشان‌دهندۀ روند کاهشی است. همین حالت برای ماه دسامبر هم دیده می‌شود؛ اما در پهنۀ خلیج‌فارس و دریای عمان چنین حالتی دیده نشد و روندها برای 12 ماه افزایشی است. با توجه به نتایج به‌دست‌آمده از این تحقیق پیشنهاد می‌شود که در پژوهش‌های دیگری به بررسی روند تغییرات دمای رویه آب دریای مدیترانه و نقش آن بر بارش‌های پاییز و زمستان ایران توجه و همچنین مقایسۀ دمای رویۀ خلیج‌فارس و دریای عمان با دریای عرب و تأثیرش بر بارش‌های سنگین ایران بررسی شود.

 

[1]. Ginzburg

[2] .Williams

[3] . Advanced Very High Resolution Radiometer

 

[4]. Shaltour

[5] . Sea Surface Temperature

[6] . National Oceanic and Atmospheric Administration

[7] . The Intergovernmental Panel on Climate Change

References

منابع
عجم، محمد (1383). خلیج‌فارس نامی کهن‌تر از تاریخ، انتشارات پارت، تهران.
حسن‌زاده، اسماعیل و همکاران (1384). بررسی تغییرات دمای سطح SST آب‌های خلیج‌فارس و تأثیر آن بر آب‌وهوای مناطق ساحلی در سال‌های 1996-2000، ششمین همایش علوم و فنون دریایی.
جلال‌زاده، زهره و همکاران (1387). مقایسۀ دمای سطحی حاصل از داده‌های میدانی و ماهواره‌ای در خزر جنوبی، پژوهش‌های جغرافیای طبیعی، شمارۀ 65. 121-109.
فاضل پور، خسرو و همکاران (1395). ارزیابی برآورد دمای سطح آب و ارتباط سنجی پارامتر دما با عمق در خلیج‌فارس با استفاده از سنجندۀ مودیس، مجلۀ علوم و فنون دریایی، دورۀ 15، شمارۀ 2. 142-130.
فرخی مقدم، صفیه و همکاران (1400). بررسی و پیش‌بینی تغییرات دمایی در ناحیۀ شمالی خلیج‌فارس با استفاده از سناریوهای تغییر اقلیم. دورۀ 20، شمارۀ 58 - شمارۀ پیاپی، 10-17.
فاطمی، سید باقر و رضایی، یونس، (1391). مبانی سنجش از دور، انتشارات آزاده، تهران، چاپ سوم.
کریمی، مصطفی، (1390). کاربرد تصاویر سنجندۀ AVHRR در تهیۀ نقشۀ دما در سطح دریا در منطقۀ خلیج‌فارس، پایان‌نامۀ کارشناسی ارشد، دانشگاه تربیت مدرس.
کریمیان، الهام و همکاران (1395). ارزیابی تغییرات دمای سطح آب خلیج‌فارس به‌منظور تشخیص الگوی دمایی، همایش ملی ژئوماتیک، دانشگاه آزاد اسلامی، دورۀ 23.
کریمیان کاکلکی، سحر و همکاران (1399). ارزیابی طولانی‌مدت و مقایسه‌ای شدت تغییرات دمای سطحی آب در خلیج‌فارس و دریای عمان در فصول گرم و سرد، دومین کنفرانس ملی صنعت، تجارت و علوم دریایی، خرمشهر، https://civilica.com/doc/1140288
کاظمی، پریناز و همکاران (1398)، بررسی تغییرات بلندمدت مقادیر ماهانه دمای سطح آب دریای خزر طی دورۀ 2017-1982، همایش بین‌المللی تغییر اقلیم، پیامدها، سازگاری و تعدیل، تهران، دانشکدۀ علوم جغرافیایی دانشگاه خوارزمی با همکاری قطب علمی تحلیل فضایی مخاطرات محیطی.
مجتهدی زاده، پیروز (1388). خلیج‌فارس: کشورها و مرزها، تهران، انتشارات عطایی، چاپ دوم.
References
 
Aajam, M. (2004). The Persian Gulf is a name older than history. Tehran: Part PublicationFazelpoor, K., Dadollahi, A., Heeva Elmizadeh, S., Mohammad Asgari, H., & Khazaei, S. H. (2016). The evaluation of sea surface temperature and the relationship between SST and depth in the Persian Gulf by MODIS. Journal of Marine Sciences and Techniques, 15(2).
Bahmanzadegan, A. R., Lari K., Fatemi M. R., & Azarsina, F. (2012). The Pattern Determination of Sea Surface temperature distribution and chlorophyll a in the southern Caspian Sea using some model. Iranian Journal of Fisheries Sciences, 12(1), 105-114.
Beyraghdar Kashkooli, O., Ghadami, M., Amini, M., & Modarres, R. (2019). Spatiotemporal variation of the southern Caspian Sea surface temperature during 1982–2016. Journal of Marine Systems, 193, 126-136,
Fatemi, S. B., & Rezaei, Y. (2012). Principles of remote sensing. Third Edition. Tehran: Azadeh Publishing House.
Ghasemifar, E., Farajzadeh, M., Mohammadi, C., & Alipoor, E. (2020). Long-term change of surface temperature in water bodies around Iran – Caspian Sea, Gulf of Oman, and Persian Gulf using 2001–2015 MODIS data. Journal of Physical Geography, 41, 1, 21-35.
Ginzburg, A. I., Andrey, G., Kostianoy A., & Sheremet N. A. (2005). Sea surface temperature variability. The Handbook of Environmental Chemistry, l, 59-81.
Hasanzadeh, E., Bidokhti, A. A., & Molaesmailpoor, S. (2005). Investigating changes in SST surface temperature of Persian Gulf waters and its effect on the weather of coastal areas in 1996-2000. The 6th Marine Science and Technology Conference. (n.p).
IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change). (2013). Climate Change 2013: The physical science basis. Cambridge, United Kingdom: Cambridge University Press.
- Jalalzadeh, Z., Torabei, M., & Dalaki, A. (2008). Comparison of surface temperature obtained from field and satellite data in South Caspian. Natural Geography Research, 65.
Karemi, M. (2011). The application of AVHRR sensor images in the preparation of sea surface temperature maps in the Persian Gulf region. MA Thesis, Tarbiat Modares University.
Karimian, E., Argmand, B., & Hassanlo, M. (2017). Evaluation of water surface temperature changes in the Persian Gulf in order to identify the temperature pattern. 23rd National Geomatics Conference. Islamic Azad University.
Karmian, S., Biraghdar, O., Karimian, M., & Ghodomi, M. (2020). Long-term and comparative assessment of the intensity of water surface temperature changes in the Persian Gulf and the Sea of Oman in hot and cold seasons. The Second National Conference on Industry, Commerce and Marine Sciences. Khorramshahr.
Kazemi, P., Gholamalifard, M., & Mordai, M. (2019). Investigation of long-term changes in the monthly values of the surface water temperature of the Caspian Sea during the period of 1982-2017. International Conference on Climate Change, Consequences, Adaptation and Adjustment. Tehran, Faculty of Geographical Sciences, Khorazmi University. https://civilica.com/doc/1019765.
Khosravi, Y., Bahri, A., & Tavakoli, A. (2020). Investigation of Sea Surface Temperature (SST) and its spatial changes in Gulf of Oman for the period of 2003 to 2015. Journal of the Earth and Space Physics, 45(4), 165-179. DOI:10.22059/jesphys.2019.252382.1006976.
Mojtahedzadeh, P. (2009). The Persian Gulf, Countries and Boundaries. Tehran: Atai publication.
Noori, R., Tian, F., Berndtsson, R., Abbasi, M. R., Naseh, M. V., Modabberi, A., Soltani, A., & Kløve, B. (2019). Recent and future trends in sea surface temperature across the Persian Gulf and Gulf of Oman. PLoS One, 28, 14(2), e0212790. Doi: 10.1371/journal.pone.0212790. PMID: 30817766; PMCID: PMC6394925.
Pratchett, M. S., Wilson, S. K., Berumen, M. L., & McCormick, M. I. (2004). Sub lethal effects of coral bleaching on an obligate coral feeding butterfly fish. Coral Reefs, 23, 352-356.
- Shaltour, M. (2019). Recent sea surface temperature trends and future scenarios for the Red Sea. Oceanologia, 61(4), 484-504.
Shirvani, A., Nazemosadat, S. M. J. & Kahya, E. (2015). Analyses of the Persian Gulf sea surface temperature: prediction and detection of climate change signals. Arabian Journal of Geosciences, 8, 2121-2130. Doi: https://doi.org/10.1007/s12517-014-1278-1
Williams, G., Sapoznik, M., Ocampo-Reinaldo, M., Solis, M., Narvarte, M., González, R., ... & Gagliardini, D. (2010). Comparison of AVHRR and SeaWiFS imagery with fishing activity and in situ data in San Matías Gulf, Argentina. International Journal of Remote Sensing, 31(17-18), 4531-4542.

Files

History

  • Receive Date: 15 July 2022
  • Revise Date: 22 December 2022
  • Accept Date: 26 February 2023

Share

How to cite

Statistics