برای بررسی علمی این موضوع با دکتر «سید علی المدرسی»، استاد تمام جغرافیا و متخصص ژئومورفولوژی، سامانه اطلاعات جغرافیایی (GIS) و سنجش از دور در دانشگاه آزاد اسلامی گفتوگو کردهایم. او با تکیه بر دادههای ماهوارهای و اصول سنجش از دور، تفاوت میان دمای سطح زمین و دمای هوا و معنای رکوردهای ثبتشده در لوت را توضیح میدهد.
سالهاست گفته میشود کویر لوت گرمترین نقطه زمین است. این ادعا بر چه دادههای علمی استوار است؟
دادههایی که درباره سطح زمین از ماهوارههای مختلف دریافت میکنیم، مبتنی بر قوانین و اصول فیزیک سنجش از دور است. ماهوارهها بهطور کلی به دو دسته فعال و غیرفعال تقسیم میشوند. ماهوارههای فعال خودشان موج ارسال میکنند که بیشتر در طول موجهای مایکروویو است، در حالی که ماهوارههای غیرفعال امواج را دریافت میکنند.
دادههایی که برای سنجش حرارت زمین مورد استفاده قرار میگیرند، عمدتا از ماهوارههای غیرفعال به دست میآیند. روی این ماهوارهها سنسورهای مختلفی وجود دارد که هرکدام برای دریافت طول موج خاصی طراحی شدهاند. سنسورهایی که برای سنجش گرما استفاده میشوند، سنسورهای حرارتی نام دارند و در ماهوارههایی مانند لندست، مودیس و سنتینل وجود دارند.
این سنسورها با استفاده از فرمولها و روابط علمی و نرمافزارهای مربوط، شاخصی به نام LST یا Land Surface Temperature را محاسبه میکنند که به معنای دمای سطح زمین است. بنابراین، وقتی از اعدادی مانند ۷۰ یا ۸۰ درجه سانتیگراد در کویر لوت صحبت میکنیم، باید توجه داشته باشیم که این اعداد مربوط به دمای سطح زمین هستند، نه دمای هوا. LST در واقع دمای لایه نزدیک به سطح زمین را نشان میدهد.
ماهوارههای خورشیدآهنگ مانند مودیس، لندست و سنتینل در ارتفاع حدود ۶۰۰ تا ۸۰۰ کیلومتری زمین حرکت میکنند و بهطور منظم از سطح زمین تصویربرداری میکنند. یکی از ویژگیهای مهم آنها قدرت تفکیک زمانی است؛ یعنی اینکه یک ماهواره پس از تصویربرداری از یک منطقه، چه زمانی دوباره از همان منطقه تصویربرداری میکند. برای نمونه، زمان بازدید مجدد لندست از یک منطقه حدود ۱۶ روز است.
با استفاده از دادههای حرارتی این تصاویر میتوان دمای سطح زمین لوت را در زمانهای مختلف محاسبه کرد. برای مثال، در برخی مطالعات اعدادی مانند ۷۰.۷ درجه و در برخی دیگر، مانند مطالعهای که دادهها را تا سال ۲۰۱۹ بررسی کرده، ۸۰.۸ درجه سانتیگراد به دست آمده است.
بنابراین، اعدادی که درباره دمای بسیار بالای لوت مطرح میشوند، حاصل محاسبه دمای سطح زمین یا LST از دادههای ماهوارهای، بهویژه دادههای ماهواره مودیس، در زمانهای مختلف هستند. در یکی از این مطالعات، بیشینه LST لوت ۸۰.۸ درجه سانتیگراد گزارش شده است.
وقتی از «گرمترین نقطه» صحبت میکنیم، منظور دمای هواست یا دمای سطح زمین؟
باید تأکید کنم که LST یا دمای سطح زمین، همان دمایی است که ماهواره محاسبه میکند؛ اما دمای هوا مربوط به حدود یکونیم تا دو متر بالاتر از سطح زمین است.
بنابراین، اگر ماهواره برای لوت در یک دوره زمانی مشخص دمای ۸۰.۸ درجه سانتیگراد را بهعنوان LST نشان دهد، به این معنا نیست که دمای هوای لوت نیز ۸۰.۸ درجه بوده است. برای مثال، ممکن است در همان شرایط، در یک ایستگاه هواشناسی که تجهیزات اندازهگیری در ارتفاع مشخصی از سطح زمین نصب شدهاند، دمای هوا ۵۰، ۵۵ یا حتی ۶۰ درجه سانتیگراد ثبت شود، در حالی که LST همان منطقه حدود ۸۰ درجه باشد.
بنابراین این دو دما با یکدیگر تفاوت دارند و رکورد مشهور ۸۰.۸ درجه سانتیگراد در لوت، رکورد دمای سطح زمین است، نه دمای هوای منطقه.
ماهوارهها چگونه از فاصله صدها کیلومتری دمای سطح زمین را اندازهگیری میکنند؟
ماهوارهها بر اساس دستهبندی خود، یعنی ماهوارههای فعال و غیرفعال، انرژیهای الکترومغناطیسی را اندازهگیری میکنند. این انرژیها در طول موجهای مختلف قرار دارند. بخشی از این طیف مربوط به امواج مادون قرمز است که در سه محدوده کوتاه، میانی و بلند قرار میگیرند و از حدود سه تا چهار میکرون وارد محدوده امواج حرارتی مادون قرمز میشویم.
این امواج اثر حرارتی دارند؛ یعنی هر جسمی که دارای حرارت باشد، متناسب با درجه حرارت خود در این محدوده از خود تابش میکند. در فیزیک سنجش از دور، قانونی به نام قانون جابهجایی وین داریم که بر اساس آن، هرچه دمای یک جسم بیشتر شود، طول موج غالب تابش آن کاهش پیدا میکند و هرچه دمای آن کمتر شود، طول موج غالب تابش افزایش مییابد.
برای مثال، دمای سطح زمین در شرایط معمول حدود ۱۵ درجه سانتیگراد است و وقتی این دما را در رابطه مربوط قرار میدهیم، طول موج غالب تابش زمین حدود ۱۰ میکرون به دست میآید. بنابراین، زمین انرژی خورشید را که در طول موجهای کوتاه دریافت میکند، جذب کرده و سپس خودش این انرژی را به صورت تابش حرارتی و در طول موج بلندتری، حدود ۱۰ میکرون، منتشر میکند.
ماهواره همین تابش حرارتی را اندازهگیری میکند؛ یعنی مقدار انرژی تابشی که زمین در این طول موج منتشر میکند مشخص میشود و بر اساس آن میتوان دمای سطح زمین یا LST را محاسبه کرد. بنابراین، ماهواره از فاصله ۶۰۰ یا ۷۰۰ کیلومتری، دمای زمین را بهصورت مستقیم اندازهگیری نمیکند، بلکه تابش حرارتی منتشرشده از زمین را دریافت میکند و با استفاده از روابط فیزیکی، دمای سطح زمین را به دست میآورد.
برای مثال، در مورد کویر لوت، همین محاسبات میتواند در یک دوره زمانی مشخص عددی مانند ۸۰.۸ درجه سانتیگراد را برای LST نشان دهد.
آیا واقعا گندمبریان گرمترین نقطه کویر لوت است؟
نمیتوان با اطمینان صددرصد چنین ادعایی کرد. مطالعات ماهوارهای با استفاده از ماهوارههای مختلف، بهطور مداوم در حال جمعآوری داده از سطح زمین هستند و دادههای LST نیز در نقاط مختلف جهان بررسی میشوند. در این میان، LST مربوط به کویر لوت در بسیاری از مطالعات، از نقاط مختلف دیگر جهان بالاتر بوده است.
مطالعات داخلی متعددی نشان دادهاند که در بخشهایی از لوت، بهویژه در جنوب لوت و نواحی ریگزار، مقادیر بسیار بالایی از LST ثبت شده است. حتی در یک مطالعه ۱۶ ساله با استفاده از دادههای مودیس، دمای سطح حدود ۸۰ درجه سانتیگراد در این منطقه به دست آمده است.
بنابراین، گندمبریان را بیشتر بهعنوان یک نقطه نمادین و بسیار گرم در لوت میشناسیم. این منطقه از نظر زمینشناسی نیز ویژگی خاصی دارد. فعالیتهای آتشفشانی و فرآیندهای تکتونیکی گذشته باعث ایجاد لایهای از مواد ماگمایی سردشده و تیرهرنگ در این منطقه شده است. این رنگ تیره میتواند جذب تابش خورشیدی را افزایش دهد و در نتیجه دمای سطح بالاتری ایجاد کند.
عدد ۸۰.۸ درجه سانتیگراد نیز مربوط به برخی پیکسلهای تصویر ماهوارهای در منطقه گندمبریان است، نه اینکه تمام منطقه چنین دمایی داشته باشد. اندازه هر پیکسل به قدرت تفکیک مکانی ماهواره بستگی دارد و در ماهوارههای مختلف متفاوت است.
در عین حال، نمیتوان گفت هیچ نقطه دیگری در جهان گرمتر از این وجود ندارد؛ ممکن است در نقاط دیگر جهان نیز مقادیر بالاتری وجود داشته باشد که هنوز در مطالعات استخراج یا بررسی نشدهاند. بنابراین، با دادههای موجود، لوت یکی از مناطق دارای بالاترین دمای سطح زمین است، اما نمیتوان گندمبریان را با قطعیت صددرصد گرمترین نقطه زمین دانست.
چرا رکوردها در سالهای مختلف تغییر میکنند؟
اگر مبنای این رکوردها LST یا دمای سطح زمین باشد، این دما تابع تابش زمین است و تابش زمین نیز به تابش خورشیدی و ویژگیهای سطح زمین وابسته است. ویژگیهایی مانند تابندگی یا گسیلندگی سطح زمین (Emissivity)، جنس و رنگ سطح، میزان پوشش گیاهی و رطوبت، در این زمینه اهمیت دارند. برای مثال، سطح خاک، آسفالت و سیمان رفتار حرارتی یکسانی ندارند.
بهطور کلی، هرچه سطح خشکتر، تیرهتر و فاقد پوشش گیاهی و رطوبت باشد و تابش بیشتری از خورشید دریافت کند، میتواند LST بالاتری داشته باشد. این ویژگیها نیز در سالهای مختلف، تحت تأثیر تغییرات اقلیمی، محیطی و شرایط پیرامونی میتوانند تغییر کنند و در نتیجه رکوردهای دمای سطح زمین نیز تغییر کنند.
برای مثال، در مطالعهای درباره لوت در بازه ۲۰۰۳ تا ۲۰۰۹، لوت در پنج سال رتبه نخست را داشته است؛ اما در سال ۲۰۰۳، کوئینزلند استرالیا و در سال ۲۰۰۸، منطقه کوهستان آتشین در چین رکورد بالاتری از لوت داشتهاند. این دادهها نیز از طریق ماهوارهها به دست آمده و در مطالعات گزارش شدهاند.
بنابراین، نمیتوان عنوان «گرمترین نقطه زمین» را بهصورت همیشگی و مطلق به یک منطقه نسبت داد؛ زیرا این رکوردها بر اساس شرایط محیطی و دادههای ماهوارهای در دورههای مختلف تغییر میکنند.
دمای سطح ۷۰ یا ۸۰ درجه سانتیگراد چه معنایی دارد؟ آیا انسان میتواند در چنین دمایی زنده بماند؟
دمای ۷۰ یا ۸۰ درجه سانتیگراد که ماهواره بهعنوان LST ثبت میکند، مربوط به سطح زمین و لایه نزدیک به آن است، در حالی که انسان در ارتفاع حدود یکونیم تا دو متری از سطح زمین زندگی میکند. بنابراین، اگر دمای سطح یک سنگ یا بخش ریگزار به ۸۰ درجه برسد، به این معنا نیست که دمای هوای یک یا دو متر بالاتر نیز ۸۰ درجه است؛ ممکن است دمای هوا در همان شرایط مثلاً ۴۰ یا ۵۰ درجه باشد.
البته اگر پوست انسان مستقیماً با سطحی با دمای ۷۰ یا ۸۰ درجه تماس داشته باشد، طبیعی است که دچار آسیب و سوختگی شود. اما برای بررسی اینکه انسان چه دمایی را میتواند تحمل کند، فقط دمای سطح زمین ملاک نیست. دمای هوا، رطوبت، تابش خورشید، سرعت باد، تعریق، نوع پوشش و مدت تماس با محیط همگی اهمیت دارند.
بنابراین، نمیتوان از رکورد LST بهطور مستقیم درباره قابلیت زیست یا امکان تحمل آن شرایط توسط انسان نتیجهگیری کرد؛ این دو موضوع از نظر علمی متفاوتاند.
آیا تغییر اقلیم باعث گرمتر شدن لوت شده است؟
در این زمینه باید با احتیاط نظر داد. تغییر اقلیم، گرمایش جهانی و افزایش گازهای گلخانهای قطعا میتوانند بر رکوردهای دمایی لوت اثر داشته باشند و بخشی از افزایش دمای ثبتشده، برای مثال از ۷۰ به ۸۰ درجه، میتواند تحت تأثیر این عوامل باشد.
با این حال، افزایش رکوردهای LST لزوما فقط ناشی از گرمتر شدن منطقه نیست. روشهای پردازش و تحلیل دادههای ماهوارهای، افزایش دقت سنجش و بهبود قدرت تفکیک مکانی نیز میتوانند باعث شوند دما با دقت بیشتری ثبت شود و رکوردهای متفاوتی به دست آید. بنابراین، برای بررسی روند واقعی LST در لوت باید دادهها در یک دوره زمانی طولانی و بهصورت همگن و کالیبرهشده بررسی شوند و در کنار آن، عواملی مانند دمای هوا، رطوبت خاک و بارش نیز در نظر گرفته شوند.
دادههای زمینی چقدر با دادههای ماهوارهای همخوانی دارند؟
اینجا یک چالش وجود دارد، زیرا ایستگاههای هواشناسی معمولا دمای هوا را اندازهگیری میکنند، در حالی که ماهوارهها با استفاده از تابش حرارتی، دمای سطح زمین یا LST را به دست میآورند.
بنابراین این دو عدد لزوماً یکسان نیستند. برای مثال، ممکن است یک ایستگاه هواشناسی دمای ۴۵ درجه سانتیگراد را ثبت کند، در حالی که دمای سطح زمین در همان منطقه بر اساس داده ماهوارهای حدود ۷۰ درجه باشد.
منبع: آنا
