توليد پروفايل فشار با استفاده از فرض جو هيدروستاتيك و تصاوير حرارتي سنجنده ماديس

Producing atmospheric pressure profile based on Hydrostatic hypothesis and using MODIS termal images

پروفايل فشار تنها در تعداد نقاط معدودي در سطح زمين و آنهم توسط راديوساندها توليد مي‌شود كه نياز مدل هاي پيش بيني عددي هوا را برطرف نمي‌كند و به تعداد نقاط بيشتري نياز مي باشد. تهيه پروفايل فشار در سطوح ژيوپتانسيل مختلف براي پيش بيني هوا و بررسي جريانات جوّي از اهميت قابل توجهي برخوردار است. در اين تحقيق از داده هاي راديوساند، تصاوير فشار سطح زمين ماديس و داده‌هاي ايستگاه هاي سينوپتيك استفاده گرديد. استخراج پروفايل فشار با استفاده از معادلات هيدرواستاتيك كه بر پايه فرض كوچك بودن حركات قايم جوّي مي باشد، روش منتخب اين تحقيق بود. اين تحقيق شامل دو بخش مي باشد، در بخش اول مدل هيدرواستاتيك با استفاده از داده‌هاي راديوساند و براساس شاخص پايداري مورد ارزيابي قرار گرفت. در بخش بعد با استفاده از پروفايل دما و رطوبت و فشار سطح ماديس، پروفايل فشار در سطوح ژيوپتانسيل مختلف محاسبه گرديد. مقادير ميانگين جذر متوسط خطاي مربعي (RMSE) بين پروفايل‌هاي فشار به‌دست آمده از روش ارايه شده و اندازه‌گيري‌هاي راديوساند و داده‌هاي ماديس به‌ترتيب 0.4 و 1 هكتوپاسكال به‌دست آمد. نتايج به‌دست آمده از مدل ارايه شده همخواني خوبي با اندازه گيري راديوساند در هر دو شرايط جوّ پايدار و جوّ ناپايدار دارد. همچنين نتايج نشان مي دهد كه با داشتن فشار در سطح، توسط مدل ارايه شده مي توان فشار هوا را با دقت قابل قبولي در هر ارتفاعي به‌دست آورد. ميزان عدم قطعيت اين رابطه در جداول خاصي در اين پژوهش ارايه شده است.

Measurement of pressure profiles at limited number of synoptic stations are performed by the Radiosondes on a routine basis where this usually do not meet the need for numerical weather forecasting and there is need for more input data. Producing pressure values at different geopotential heights in the atmosphere is very important especially in the study of atmospheric circulation and weather forecasting. The data used in this research are: Radiosonde data, MODIS satellite images and surface pressure collected at synoptic stations. The method used is based on the hydrostatic hypothesis that is based on the assumption of small vertical movements in the air. The pressure profile is extracted from hydrostatic equation. This research consists of two parts, in the first part hydrostatic model has been evaluated for the stability index based on Radiosonde data, In the second part, pressure profile was calculated at different geopotential height using MODIS products of temperautre, moisture profiles and MODIS surface pressure. The average RMSE between Radiosonde measured profiles and MODIS data was 0.4 and 1 milibar, respectively. The results calculated through Hydrostatic models have a logical conformity with the one from the radiosonde measurements in both stable and unstable atmospheric conditions. The results show that by having surface pressure and temperature and moisture profile, one can calculate atmospheric pressure precisely in different altitudes using Hydrostatic model. The amount of uncertainties of the results of this method has been evaluated and is presented a seperate table.