علی محمد خورشیددوست

امروزه پیش بینی بلندمدت متغیرهای اقلیمی برای اطلاع از میزان تغییرات و در نتیجه در نظر گرفتن تمهیدات لازم برای تعدیل اثرات سوء ناشی از تغییر اقلیم بسیار مورد توجه قرار گرفته است. در این تحقیق پیش بینی دماهای حداقل استان کردستان با استفاده از ریزمقیاس نمایی آماری LARS-WG6 برای سه دوره آتی 20 ساله (2040-2021، 2060-2041، 2080-2061) انجام شد. به این منظور، از مدل گردش عمومی جو HadGEM2-ES و سه سناریو RCP8.5, RCP4.5, RCP2.6 استفاده گردید. برای تولید سری زمانی دوره های آتی از داده های روزانه برای دوره آماری 2019-1989 استفاده شد و روند تغییرات آن با استفاده از آزمون من-کندال تحلیل گردید. نتایج نشان داد که نرم افزار LARS-WG6 با پایین بودن شاخص های خطاسنجی مقادیر ماهانه دمای کمینه را به خوبی شبیه سازی می کند. همچنین براساس نتایج حاصل از خروجی مدل جهانی HadGM2-ES در منطقه مورد مطالعه میزان دمای کمینه در دوره آینده نسبت به دوره پایه در تمام سناریوها و دوره ها افزایشی خواهد بود. شدت این افزایش تحت سناریوی RCP8.5 مربوط به دوره آخر قرن (2080-2061) می باشد و میزان کمتر آن مربوط به دوره (2060-2041) تحت سناریوی RCP4.5 می باشد. بررسی میانگین های فصلی نیز نشان می دهد فصل بهار افزایش دمای کمتر و فصل پاییز افزایش دمای بیشتری دارد. روند تغییرات نشان می دهد که روند در دو جهت مثبت و منفی است بطوریکه در اکثر ایستگاه ها و سناریوها در دوره های مختلف پیش بینی، فصل بهار بیشترین روند مثبت و فصل پاییز بیشترین روند منفی را خواهند داشت. بنابراین می توان نتیجه گرفت که بر مقدار دما در دوره های آینده افزوده شده و اثر امواج سرمایی کاسته خواهد شد.

معضلات ناشی از تغییرات اقلیمی از مهم ترین بحران ها و تهدیدات محیط زیست حال حاضر جامعه بشری به خصوص در محیط های شهری است. در شهر تبریز و در سال های اخیر، به علت رشد جمعیت، مهاجرت فراوان از شهرهای دیگر، ترافیک، توسعه صنایع و مراکز تولیدی باعث افزایش تولید و پراکنش آلاینده ها شده است. بر این اساس، در این پژوهش به ارزیابی کیفیت وقوع گرد و غبار در سال های 1399 و 1400مورد توجه قرار گرفته است. میزان غلظت ذرات گرد و غبار در مناطق مختلف مکان های مورد مطالعه بسته به موقعیت جغرافیایی، شرایط توپوگرافی، اقلیمی و هم چنین منشا آن ها اعم از داخلی و خارجی متفاوت است. براساس نتایج به دست آمده از تحلیل نتایج آزمایشگاهی و مطالعات میدانی، در منطقه تبریز و در دوره انجام تحقیق، تراکم فلز سرب در گرد و غبار برای بزرگسالان متوسط و برای کودکان شدید و خطر فلز جیوه هم برای افراد مسن و هم برای کودکان هر دو شدید بوده است. اثرات نامطلوب فلز کادمیوم در کودکان و بزرگسالان نیز بسیار شدید بوده است. از طرف دیگر بالا بودن دمای هوا در مرکز شهر و تشکیل جزایر حرارتی در آن باعث ایجاد بادهای محلی از حومه به طرف مرکز شهر می شود. با انتقال آلودگی ها از حومه به مرکز شهر توسط این بادها، وضعیت آلودگی در مرکز شهر نیز افزایش می یابد.

یکی از مهم ترین اثرات تغییر اقلیم تشدید چرخه هیدرولوژیکی می باشد که موجب تغییر میزان دما، تبخیر و تعرق و تغییر الگوی بارش می شود. پژوهش حاضر باهدف پیش بینی تغییرات دما، بارش و ارزیابی تأثیرات تغییر اقلیم بر وضعیت رواناب های سطحی حوضه آبریز ارس واقع در شمال غرب ایران صورت گرفت. شبیه سازی شرایط اقلیمی در محیط نرم افزار LARS-WG تحت سناریو RCP8.5 انجام شد و در محیط نرم افزار اکسل مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. با استفاده از مدل تجربی ترنت وایت اصلاح شده میزان تبخیر و تعرق پتانسیل برای دو دوره مشاهداتی و شبیه سازی برآورد گردید. جهت اطمینان از صحت سنجی مدل از شاخص های خطا سنجی میانگین ﻣﺠﺬور ﻣﺮﺑﻌﺎت ﺧﻄﺎ (RMSE)، و ضریب تعیین (R2) و ضریب کارایی نش - ساتکلیف (ENS) نیز استفاده شد، همچنین مدل سازی تغییرات رواناب سطحی در محیط نرم افزار GIS و افزونه SWAT انجام شد و پس از  تشکیل واحدهای هیدرولوژیکی (HRU) جهت واسنجی و اعتبارسنجی مدل شرایط پایه برای تغییرات رواناب های سطحی انتخاب گردید و برای ایستگاه های هیدرومتری اعتبارسنجی صورت گرفت. نتایج پژوهش نشان می دهد با مدل سازی داده های اقلیمی طی دوره شبیه سازی میزان دما و تبخیر و تعرق افزایش خواهد یافت و در مقابل میزان نزولات جوی کاهش اتفاق افتاده و روانا ب سطحی کاهش پیدا می کند. همچنین نتایج صحت سنجی برای داده های اقلیمی نشان داد که دقت مدل در ایستگاه های منتخب موردبررسی بالا بوده است و برای پارامتر بارش به دلیل ماهیت ناپیوسته آن، همبستگی بین داده ی کمتر از پارامتر دما و متفاوت می باشد. نتایج مدل سازی هیدرومتری حوضه ها نشان داد که  مقدار نش – ساتکلیف به مقدار 1 نزدیک بوده  و ضریب همبستگی بین داده ها  99/0  می باشد که نشان دهنده کارایی بالایی مدل جهت شبیه سازی و برآورد تغییرات اقلیم و اثرات آن بر میزان رواناب های سطحی می باشد.

جنوب شرق و شرق ایران به دلیل خشکسالی های متعدد، سدسازی های بالادستی و تغییرات شدید کاربری اراضی طی سال های اخیر به یکی از مهم ترین کانون های تولید گردوغبار تبدیل شده است. در این مطالعه باهدف توزیع زمانی- مکانی گردوغبار فصلی در شرق و جنوب شرق ایران از داده-های ایستگاهی (15 ایستگاه سینوپتیک طی دوره 2015-1980)، شاخص عمق نوری هواویز (AOD) سنجنده MODIS ماهواره Terra و شاخص جذب هواویز (AAI) سنجنده OMI ماهواره Aura طی دوره 2015-2005 استفاده شد. برای ارزیابی روند روزهای گردوغباری آزمون ناپارامتریک من-کندل (MK) به کاربرده شد. نتایج نشان داد که متوسط روزهای گردوغباری در این منطقه از ایران 24/9 روز است و بیشینه روزهای گردوغباری با 51/45 روز در فصل تابستان در ایستگاه زابل اتفاق می افتد. تغییرات فصلی گردوغبار شرق و جنوب شرق ایران دارای دو فاز حداکثری بهاره و تابستانه است. همچنین گردوغبار با ارتفاع و عرض جغرافیایی رابطه معکوس نشان داده است. پارامترهای جوی، خشک شدن رودها و دریاچه_ها و تغییرات کاربری اراضی سه عامل اساسی در تولید گردوغبار در شرق و جنوب شرق ایران هستند. داده_های ماهواره ای و ایستگاهی چهار منطقه شامل سواحل مکران، بسترهای خشک شده دریاچه_های هامون و جازموریان، دشت لوت و منطقه مرزی ایران، افغانستان و پاکستان را به عنوان کانون های اصلی تولید و انتشار گردوغبار نشان دادند. روند گردوغبار در غالب ایستگاه_های مطالعاتی به غیراز ایستگاه های زابل، بم و کرمان روندی افزایشی را نشان داده است و در فصل بهار بیشینه شدت روند گردوغبار و در فصل تابستان بیشینه وسعت مکانی پهنه_های با روند افزایشی گردوغبار قابل مشاهده است.

هدف از این تحقیق، داده کاوی دمای هوا 24 ساعته ایستگاه های هواشناسی سینوپتیک ایران است. مواد و داده های به کاررفته تحقیق از یک منبع می باشد که به صورت ساعتی برای مدت 31 سال از سازمان هواشناسی کشور دریافت شد. در ارتباط با داده ها می توان گفت که توسط زبان برنامه نویسی R یادگیری ماشین شبکه عصبی پرسپترون چند لایه MLP شبیه سازی شده است. از تابع Anova جهت مقایسه میانگین دمای هوا 24 ساعته در ایستگاه های مورد بررسی در دوره (پایه و شبیه سازی) استفاده شد. با استفاده از تابع گردش، الگوهای زمانی موجود درداده ها تحلیل شد تا مشخص شود که دنباله داده ها تصادفی هستند یا الگو های معناداری دارند؟ در ادامه روش های یادگیری، از رگرسیون لجستیک با هدف پیش بینی اثرات تغییرات آب وهوایی در تغییرات دمای هوا استفاده شد. در مدل لجستیک، (تغییرات آب وهوا) به عنوان متغیر وابسته و دمای هوا (مشاهداتی و شبیه سازی) به عنوان متغیرهای پیش بین مستقل انتخاب شد. داده ها در تحلیل وارد شد و مدل لجستیک معنی دار بود. مجذور آماره کای در دمای هوا برابر 19/314 محاسبه شد که در سطح خطای کمتر از 05/0 معنی دار بود. متغیرهای مستقل مذکور توانسته اند بین 92 تا 88 درصد از تغییرات را که منجر به  افزایش یا کاهش دمای هوا شده بود، به درستی تبیین کند. 4/86 درصد از ماه هایی که تغییرات نداشتند، درست طبقه بندی شدند و 2/93 درصد از پیش بینی ها درباره تغییرات دمای هوا صحیح بود. درکل، 3/95 درصد از پیش بینی ها درست تخمین زده شد. نتایج نشان داد که تغییرات آب وهوا اثر معنی داری روی افزایش یا کاهش دمای ماهانه هوا در ایستگاه های مورد بررسی دارد. بیش ترین و کم ترین میزان دمای مشاهداتی هوا به ترتیب در ماه های ژوئیه و ژانویه، شبیه سازی ها نیز بیش ترین و کم ترین مقدار دما را برای همین ماه ها پیش بینی کرده اند. بیش ترین و کم ترین دمای هوا سالانه نیز به ترتیب برای ایستگاه های سیری و زرینه ثبت و پیش بینی شده است.

تغییر اقلیم آینده و اثرات ناشی از آن یکی از مهم ترین دغدغه های بشر بخصوص در سال های اخیر می باشد. برای مقابله و سازگاری با تغییر اقلیم آگاهی از وضعیت اقلیم آینده ضروری می باشد. لذا در تحقیق حاضر برای بررسی اقلیم آینده حوضه آبریز دریاچه ارومیه دمای حداکثر، دمای حداقل، بارش و خشکسالی حوضه برای دوره 2099-2015 با استفاده از مدل اقلیمی NorESM2-MM تحت سناریوهای انتشار SSP1-2.6 و SSP5-8.5 مورد پیش یابی قرار گرفتند. ریزمقیاس نمایی خروجی مدل با استفاده از روش نگاشت چندک انجام گرفت. پس از ارزیابی دقت مدل اقلیمی در شبیه سازی دوره پایه پارامترهای مورد مطالعه در سطح ایستگاهی برای دوره آینده تولید گردیدند. ارزیابی نتایج حاصل نشان دادند که: دمای متوسط حداقل و حداکثر حوضه تحت سناریوی بدبینانه (SSP5-8.5) تا پایان قرن روند صعودی و تحت سناریوی خوش بینانه (SSP1-2.6) تا سال 2075 روند صعودی و بعد از آن روند نزولی دارند. متوسط دمای حداکثر و حداقل حوضه در آینده نزدیک به ترتیب (0/1 تا 8/1) و (1/1 تا 8/1) درجه سلسیوس و در آینده دور (5/1 تا 8/4) و (3/1 تا 3/4) درجه سلسیوس افزایش خواهند یافت. بارش سالانه در دوره آینده روند معنی داری ندارد، اما متوسط بارش حوضه در سناریوی خوش-بینانه در آینده نزدیک 5/16 درصد و در آینده دور 9/8 درصد افزایش و تحت سناریوی بدبینانه در آینده نزدیک 8/1 درصد و در آینده دور 2/7 درصد افزایش خواهد داشت. براساس شاخص SPEI در دوره آینده تحت سناریوی خوش بینانه خشکسالی متوسط روند صعودی و خشکسالی شدید روند نزولی و تحت سناریوی بدبینانه خشکسالی روند صعودی خواهد داشت.

دو پارامتر مهم در هیدرولوژی و منابع آب، دما و بارش هستند. تأثیر تغییر اقلیم بر روی این دو پارامتر موضوع بسیاری از مطالعات بوده است که مدل های گردش عمومی جو یکی از بهترین روش ها برای برآورد این تأثیرات به شمار می روند. در مطالعات تغییر اقلیم لحاظ نکردن عدم قطعیت های موجود در مراحل مختلف ارزیابی اثرات تغییراقلیم سبب کاهش قطعیت و اطمینان به خروجی های نهایی سیستم خواهد شد. در این مطالعه به منظور بررسی و تحلیل اثرات تغییر اقلیم بر روی دما و بارش حوضه ی شهرچای ارومیه و همچنین لحاظ کردن عدم قطعیت مربوط به مدل های گردش عمومی جو و سناریوهای موجود ابتدا خروجی شش مدل گردش عمومی جو تحت سه سناریوی A2, A1B و B1 با مدل آماری LARS-WG ریزمقیاس شدند، سپس برای بررسی عدم قطعیت مدل ها و سناریوها، از طریق مقایسه ی خروجی مدل ها در دوره ی آتی با دوره ی پایه به صورت ماهانه توسط شاخص های آماری ضریب تعیین (R2) و خطای جذر میانگین مربعات (RMSE)، بهترین مدل و سناریو برای تولید داده های دما و بارش دوره 2030-2011 انتخاب شد. در نتیجه برای تولید بارش از مدل HADCM3، تحت سناریوی A1B و برای تولید دما نیز از مدل MPEH5 ، تحت سناریوی A2 استفاده شد. نتایج این مطالعه نشان داد که بارش دوره ی آتی 9 میلی مترکاهش خواهد یافت و این در حالی است که دمای حداقل 05/1 و دمای حداکثر 87/0 درجه ی سانتی گراد افزایش خواهد یافت. نکته ی قابل توجه بر هم خوردن توزیع زمانی بارش و افزایش دما است که احتمالاً تبعات منفی آن بیش از کاهش بارش خواهد بود.

ارزیابی و پیش بینی تغییرات اقلیمی در آینده به دلیل اثرات سوء آن بر منابع آبی و محیط طبیعی و همچنین دارا بودن اثرات زیست محیطی، اقتصادی و اجتماعی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در این میان، بارش نیز از عناصر مهم اقلیمی محسوب می شود که در شرایط مازاد، خسارات فراوانی را به بار می آورد. استان آذربایجان غربی نیز از این خسارات مستثنی نیست. هدف پژوهش حاضر مدل سازی و پیش بینی بارش 30 ساله در استان آذربایجان غربی است. دوره آماری مورد مطالعه 32 سال (2019-1987) می باشد. ایستگاه های منتخب در سطح استان شامل ایستگاه های ارومیه، پیرانشهر، تکاب، خوی، سردشت، مهاباد و ماکو می باشند. از مدل های سری زمانی میانگین لغزان، ساریما (آریمای فصلی)، هلت وینترز برای تجزیه و تحلیل و پیش بینی استفاده شد و همچنین برای تعیین روند داده ها از رگرسیون خطی و آزمون من-کندال بهره گرفته شد. نتایج نشان دهنده روند افزایشی بارش در ایستگاه های ارومیه، پیرانشهر، خوی، سردشت و ماکو و روند کاهشی در دو ایستگاه تکاب و مهاباد می باشند. با توجه به نتایج حاصل از مقایسه مدل های مورد استفاده، مدل هلت وینترز با دارای بودن حداقل خطا در میانگین مطلق انحرافات، میانگین مجذور انحرافات و درصد میانگین مطلق خطاها بهترین مدل پیش بینی بارش برای استان آذربایجان غربی معرفی شد.

یکی از دغدغه های زیست محیطی مهم جهانی در طی سال های اخیر پدیده گرمایش زمین است. شناخت روابط بین پدیده های تاثیرگذار بر این پدیده، راهی برای کاهش و کنترل دمای سطح زمین و عدم شکل گیری جزایر حرارتی ناشی از آن می باشد. هدف این پژوهش تعیین رابطه شدت دمای سطح زمین با متغیرهای So2، CH4 ، Co، O3 ، NO2 ، HCH ، H2O ،PM ،LST-Day و همینطور بررسی تغییرات زمانی مکانی جزایر حرارتی در استان تهران می باشد. در این بررسی از تولیدات ۸ روزه ماهواره آکوا و داده های سنتینل۵ به همراه روش کد نویسی به زبان جاوا اسکریپت در سامانه گوگل ارث انجین، تحلیل مسیر و روش خوشه بندی استفاده شده است. بنا بر یافته های پژوهش، روند و جهت تغییرات مکانی جزایر حرارتی استان تهران درطی سال های 2022 2000 از شهر تهران به سمت شهرها و شهرک های اقماری اطراف آن در حال حرکت و تغییر مکان بوده است. بر اساس مشابهت دمایی بین مناطق ۲۲ گانه شهری به روش خوشه بند ی K-mean شش خوشه اصلی تشکیل گردید. نتایج جدول نهایی تحلیل مسیر به کمک نرم افزار AMOS، نشان داد که در بین متغیرهای مورد مطالعه؛ بیشترین ضریب تأثیرکلی بر افزایش دمای شبانه سطح زمین به ترتیب مربوط به دمای روزانه سطح زمین، بخار آب و مونوکسیدکربن بوده است. همچنین ذرات PM بیشترین ضریب تأثیر کلی را در کاهش دمای شبانه به خود اختصاص داده است.

طوفان گرد و غبار فرایند پیچیده ای است که تحت تاثیر تعامل سیستم اتمسفر–زمین بوده و از نظر اقلیم شناسان و هواشناسانی که تغییرهای اقلیمی و اتمسفری را بررسی می کنند، پایش پوشش گرد و غبار یک پدیده دینامیکی مهم است. در این مطالعه با استفاده از داده های دید افقی و سنجش از دور ماهواره ای (MODIS) و شاخص NDDI به آشکارسازی گردوغبار در نیمه غربی ایران پرداخته شده است. طبق بررسی های انجام شده، نقشه میانیابی تعداد روز غبارآلود در نیمه غربی ایران نشان داد که محدوده مورد مطالعه غرب ایران از لحاظ فراوانی وقوع پدیده گرد و غبار و چگونگی روند آن دارای نظام همگنی نیست و تعداد روزهای گرد و غباری از شمال به سمت جنوب افزایش می یابد. هسته بیشینه وقوع پدیده گرد و غبار در بخش جنوبغربی منطقه و بر روی اهواز، امیدیه و بوشهر قرار دارد که با منشاٌ مناطق بیابانی در عراق-سوریه و عربستان است. نتایج پراکنش فضایی دید افقی ایستگاه های زمینی با آشکارسازی شاخص NDDI بر روی تصاویر مطابقت دارد و نشان داد که بیشترین سطح پوشش گردوغبار بر روی اتمسفر استان های فارس و بوشهر و کمترین مقدار آن در سطح استان های آذربایجان غربی و شرقی، قم و مرکزی مشاهده می شود.طوفان گرد و غبار فرایند پیچیده ای است که تحت تاثیر تعامل سیستم اتمسفر–زمین بوده و از نظر اقلیم شناسان و هواشناسانی که تغییرهای اقلیمی و اتمسفری را بررسی می کنند، پایش پوشش گرد و غبار یک پدیده دینامیکی مهم است. در این مطالعه با استفاده از داده های دید افقی و سنجش از دور ماهواره ای (MODIS) و شاخص NDDI به آشکارسازی گردوغبار در نیمه غربی ایران پرداخته شده است. طبق بررسی های انجام شده، نقشه میانیابی تعداد روز غبارآلود در نیمه غربی ایران نشان داد که محدوده مورد مطالعه غرب ایران از لحاظ فراوانی وقوع پدیده گرد و غبار و چگونگی روند آن دارای نظام همگنی نیست و تعداد روزهای گرد و غباری از شمال به سمت جنوب افزایش می یابد. هسته بیشینه وقوع پدیده گرد و غبار در بخش جنوبغربی منطقه و بر روی اهواز، امیدیه و بوشهر قرار دارد که با منشاٌ مناطق بیابانی در عراق-سوریه و عربستان است. نتایج پراکنش فضایی دید افقی ایستگاه های زمینی با آشکارسازی شاخص NDDI بر روی تصاویر مطابقت دارد و نشان داد که بیشترین سطح پوشش گردوغبار بر روی اتمسفر استان های فارس و بوشهر و کمترین مقدار آن در سطح استان های آذربایجان غربی و شرقی، قم و مرکزی مشاهده می شود.