علی محمد خورشیددوست

مبسوط بیان مسئله: سرما و یخبندان از مهم ترین پارامترهای اقلیمی در زمینه اقلیم کشاورزی می باشد که آسیب های ناشی از آن ها، امکان تولید بسیاری از محصولات کشاورزی و باغی را در مناطق آسیب پذیر کاهش می دهد. سرما و یخبندان، یکی از مخاطرات اقلیمی است که همه ساله باعث ایجاد خسارت در فعالیت های مختلف می گردد. مهم ترین بخشی که آسیب جدی و بیشترین خسارت را از یخبندان می بیند، بخش کشاورزی است . سرما و یخبندان های شدید برای بسیاری از گیاهان زراعی و باغی نتایج زیان بار و نابود کننده ای را در پی دارد، به طوری که در برخی سال ها میلیاردها ریال خسارت به باغداران، زارعین و در نهایت منافع ملی کشور وارد می شود . با توجه به اینکه منطقه شمال غرب ایران هر ساله خسارات مالی زیادی را در اثر رخداد مخاطرات جوی بخصوص سرما و یخبندان متحمل می شود. شناسایی و پهنه بندی فضایی مناطق دارای پتانسیل بالای مخاطره سرما و یخبندان و پیش بینی زمان وقوع آن ها، می تواند اطلاعات مناسب و با ارزشی را در جهت پیشگیری و کاهش خسارات فراهم آورد که در این پژوهش با استفاده مدل جهانی HadCM3 تحت دو سناریوی A2 و B1 و مدل ریزمقیاس گردانی LARS-WG به این امر پرداخته می شود. روش تحقیق: بررسی زمان وقوع و پیش بینی تغییرات آن ها در آینده از اهمیت زیادی برخوردار است. بدین منظور مدل های گردش عمومی جو ( GCM ) طراحی شده اند که می توانند پارامترهای اقلیمی را در آینده شبیه سازی کنند. لذا در این پژوهش داده های خروجی مدل گردش عمومی HadCM3 تحت دو سناریوی انتشار A2 و B1 توسط مدل آماری LARS - WG در 21 ایستگاه سینوپتیک واقع در شمال غرب ایران ریز گردانی شد و نتایج حاصل از آن در دوره پایه (2010-1980) و دهه 2020 (2030-2011) برای دو متغیر اقلیمی دمای کمینه و دمای بیشینه مورد ارزیابی قرار گرفت. سپس تاریخ وقوع اولین و آخرین یخبندان و سرمای پاییزه و بهاره استخراج و تاریخ وقوع آن ها در آینده محاسبه شد. نتابج و بحث: بررسی میانگین ماهانه دمای حداقل ایستگاه های مورد مطالعه در دهه 2020 و دوره پایه نشان می دهد که میزان دما بر اساس هر دو سناریوی مورد بررسی و در همه ماه ها و در بیشتر ایستگاه های مطالعاتی نسبت به دوره پایه افزایش یافته است. بیشترین تغییرات دمای کمینه در منطقه مورد مطالعه بر اساس متوسط سناریوهای مورد بررسی در این دهه مربوط به ایستگاه های ابهر، اردبیل، خوی و ارومیه به میزان 8/0 درجه سلسیوس می باشد؛ در واقع دماهای کمینه ای که در این ایستگاه ها در دوره پایه اتفاق افتاده است در دوره آینده مشاهده نشده و روند گرمایشی از خود نشان داده است که میزان آن در دوره آتی در سطح منطقه مورد مطالعه در دهه 2020 بین 4/0 تا 8/0 نسبت به دوره پایه خواهد بود. نتایج حاصل نشان از افزایش در میانگین ماهانه حداقل و حداکثر دمای روزانه در دوره آتی تا حدود 8/0 درجه سلسیوس دارد. نتایج حاصل از بررسی اولین و آخرین یخبندان در دهه 2020 نشان می دهد که در سطح منطقه مورد مطالعه اولین یخبندان زودرس پاییزه بین 2 تا 9 روز دیرتر اتفاق می افتد که کمترین تغییرات در تاریخ شروع یخبندان ها نیز مربوط به دو ایستگاه قزوین و مشکین شهر هر کدام با 2 روز تغییر نسبت به دوره پایه می باشد. آخرین یخبندان دیررس بهاره نیز بین 3 تا 10 روز زودتر در سطح منطقه به پایان می رسد که با این وصف طول دوره یخبندان ها در تمامی ایستگاه های مورد مطالعه کاهش خواهد که یافت که بیشترین کاهش مربوط به ایستگاه خوی با 16 روز و سپس ایستگاه های ارومیه و اردبیل هر دو با 14 روز و کمترین کاهش مربوط به ایستگاه مشکین شهر به 6 روز می باشد. بر اساس نتایج حاصل تغییرات در تاریخ شروع یخبندان های زودرس کمتر از تغییرات نسبت به یخبندان های دیررس می باشد. بر این اساس بررسی وضعیت یخبندان ها و سرماها نیز در بیشتر ایستگاه های مورد بررسی نشان می دهد که اولین سرما و یخبندان های پاییزه در دوره آتی دیرتر از قبل آغاز شده و سرما و یخبندان های بهاره نیز زودتر به پایان می رسند. کمترین تغییرات مربوط به جنوب شرق منطقه مورد مطالعه و مناطق مشکین شهر و سراب و بیشترین تغییرات طول دوره یخبندان مربوط به مناطق خوی، ارومیه، تبریز و اهر می باشد با توجه به نتایج حاصل بیشتر مناطق مورد مطالعه به طور متوسط بین 10 تا 12 روز کاهش در طول دوره یخبندان را نسبت به دوره پایه تجربه خواهند کرد. نتیجه گیری: نتایج حاصل نشان از افزایش در میانگین ماهانه حداقل و حداکثر دمای روزانه در دوره آتی تا حدود 8/0 درجه سلسیوس دارد. بر این اساس بررسی وضعیت یخبندان ها و سرماها نیز در بیشتر ایستگاه های مورد بررسی نشان می دهد که اولین سرما و یخبندان های پاییزه در دوره آتی دیرتر از قبل آغاز شده و سرما و یخبندان های بهاره نیز زودتر به پایان می رسند. ه

دما و بارش از عناصر اساسی اقلیم است لذا تغییرات ناگهانی یا کوتاه مدت و درازمدت آن می تواند ساختار آب و هوای هر محل را دگرگون سازد. هدف از پژوهش حاضر پیش بینی روند شاخص های حدی اقلیمی با استفاده از روش های آماری ریز مقیاس نمایی و تولید داده های مصنوعی می باشد. در این تحقیق به منظور دست یابی به این اهداف، ابتدا داده های اقلیمی دما، بارش، ساعات آفتابی و ... طی دوره 1981 تا 2010 از سازمان هواشناسی اخذ گردید. سپس با استفاده از مدل آماری CLIMGEN و داده های مشاهداتی دما، بارش و... سه ایستگاه منتخب حوضه، داده های دوره 2050-2020 تولید شد. با استفاده از نرم افزار RClimDex شاخص های حدی دما و بارش شامل روزهای یخبندان، روزهای تابستانی، روزهای خیلی مرطوب و روزهای خشک متوالی استخراج گردید. در نهایت با استفاده از MINITAB و مدل سری های زمانی روند شاخص های اقلیمی در ایستگاه های منتخب حوضه دریاچه ارومیه ترسیم شد. برای صحت سنجی و ارزیابی مدل، توسط داده های مشاهداتی دوره 1981 تا 2000 به پیش بینی داده های دوره 2010-2001 بوسیله مدل پرداخته شد. سپس همبستگی و میزان خطای 1MAE و 2RMSE بین داده های تولید شده با داده های مشاهداتی توسط SPSS و EXCEL بدست آمد. بیش ترین میانگین خطای مطلق بارش در ایستگاه ارومیه با 69/4 میلیمتر و کم ترین آن در ایستگاه تبریز با 07/3 میلیمتر اندازه گیری شد. بیشترین میزان مجذور میانگین مربعات خطای بارش در ایستگاه تکاب با 4/6 میلیمتر و کم ترین آن در ایستگاه تبریز 01/4 میلیمتر بدست آمد. نتایج نشان دهنده افزایش رویدادهای حدی دما و بارش از جمله افزایش روند روزهای تابستان(روزهای گرم)، افزایش روزهای خیلی مرطوب(بارش سنگین) و روزهای خشک متوالی در ایستگاه های منتخب واقع در غرب و شرق حوضه می باشد؛ و افزایش روند روزهای یخبندان و کاهش روند روزهای تابستان، کاهش روزهای خیلی مرطوب و روزهای خشک متوالی در ایستگاه منتخب جنوب حوضه مشاهده می گردد.

بخش کشاورزی وابسته ترین بخش به اقلیم است و اقلیم تعیین کننده ی اصلی زمان، مکان، منابع تولید و بهره وری فعالیت های کشاورزی است. تاریخ رخ داد اولین دمای صفردرجه در پائیز و آخرین رخداد آن در بهار به لحاظ کشاورزی دارای اهمیت می باشد. این اطلاعات در تعیین گونه های مناس ب جهت کاش ت در هر منطق ه ای به کار می آیند. هدف این پژوهش شناسایی بهترین تابع توزیع احتمالاتی برای استخراج ویژگی های آماری یخبندان های ایران است. بدین منظور تاریخ یخبندان های زودرس پاییزه و دیررس بهاره با استفاده از دمای کمینه ی روزانه ی 44 ایستگاه همدید ایران برای یک دوره 30 ساله (2010 – 1981) استخراج شد. پس از برازش توزیع های گوناگون، با استفاده از آزمون نکویی برازش آندرسن-دارلینگ بهترین توزیع انتخاب گردید. نتایج بیانگر این است که بیشتر ایستگاه ها از توزیع ویکبی پیروی می کنند. بر اساس محاسبات انجام شده اولین روز یخبندان در ارتفاعات شمال غربی (سقز، همدان، اردبیل و زنجان)، شمال شرقی ( بجنورد، تربت حیدریه و بیرجند و همچنین در ارتفاعات زاگرس مرکزی (شهرکرد) به دلیل نزدیکی بیشتر با سرزمین های سرد شمالی، همچون سیبری و اروپای شمالی و همچنین ورود زودتر سیستم بادهای غربی رخ خواهدداد و دیرترین رخداد اولین روز یخبندان کمی دورتر از سواحل جنوبی ایران در نوار باریکی موازی با ساحل و قسمت هایی از سواحل شمالی (از بابلسر تا بندر انزلی) رخ می دهد و همچنین زودترین رخداد آخرین روز یخبندان در همین ناحیه در اوایل بهمن رخ می دهد. دیرترین روز پایان یخبندان در ایران در آذربایجان، کردستان، خراسان و ارتفاعات استان چهار محال و بختیاری رخ می دهد.

    یکی از روش های نوین در زمینه پیش بینی فرآیندهای هیدرولوژیکی و ژئومورفولوژیکی  شبکه های عصبی مصنوعی از مؤلفه های هوش مصنوعی است که در جهت پیاده سازی ویژگی های شگفت انگیز مغز انسان در یک سیستم مصنوعی می کوشند و ابزاری قدرتمند در زمینه ی مدل سازی و پیش بینی پارامترهای ژئومورفولوژی اند که در این پژوهش جهت برآورد میزان رسوب حوضه رود ارس استفاده شده است. بدین منظور از آمار دبی، رسوب و بارش ماهانه ایستگاه هیدرومتری بران واقع در حوضه آبریز دره رود از زیر حوضه های مهم حوضه رود ارس در دشت مغان در طول دوره آماری 34 ساله (سال آبی 54-53 تا 87-86) استفاده گردید. بدین صورت که میزان دبی و بارش به عنوان ورودی های شبکه عصبی مصنوعی و میزان رسوب به عنوان خروجی شبکه در نظر گرفته شدند. به منظور پیاده سازی مدل از امکانات و توابع موجود در محیط برنامه نویسی نرم افزارهای MATLAB/2010 و SPSS/21 بهره گرفته شد. سپس به ارزیابی عملکرد مدل، از طریق معیارهای آماری از جمله ضریب تعیین، مجذور میانگین مربعات خطا، میانگین مربعات خطا، میانگین مطلق خطا، ضریب همبستگی و همچنین میانگین درصد نسبی خطا پرداخته شد. نتایج به دست آمده ضمن تأیید توانایی مدل شبکه عصبی مصنوعی نشان داد که انطباق خوبی بین مقادیر پیش بینی شده و مشاهداتی وجود دارد به طوری که میانگین خطای این مدل با داده های مشاهداتی برابر 9/0 درصد  و ضریب همبستگی 99/0 است که در سطح 01/0 نیز معنی دار گشته است. نتایج حاصل از این پژوهش نشان داد که مدل شبکه عصبی مصنوعی از دقت بالایی در برآورد میزان رسوب در حوضه مورد بررسی برخوردار است. نتایج حاصل می تواند در مدیریت و برنامه ریزی حوضه های آبخیز و  مدیریت منابع آبی و طبیعی بویژه در بخش های کشاورزی، صنعت، شرب و همچنین  پیش بینی وضعیت رسوب گذاری در مخزن سدها مفید باشد.  

کوهستان زاگرس با جهت گیری شمال غربی جنوب شرقی، سدی در برابر جریان های غربی محسوب می شود. مطالعه حاضر به منظور یافتن سازوکاری برای تشریح نوع ویژه ای از رخداد چرخندزایی در بادپناه زاگرس انجام شد. بررسی شش نمونه چرخندزایی نشان داد هم زمان با نزدیک شدن چرخند به دامنه های روبه باد زاگرس، اندرکنشی بین این سامانه چرخندی و کوهستان زاگرس اتفاق می افتد که به شکل گیری ساختار گرمایی ویژه ای منجر می شود؛ به این ترتیب که مرکز پرفشاری در ارتفاعات زاگرس و ناوه گرمایی در بادپناه آن شکل می گیرند و چنین ناهنجاری گرمایی با کاهش پایداری ایستا و کشیده شدن جو و افزایش تاوایی نسبی در بادپناه زاگرس مصادف می شود. در ادامه، با قرارگیری اغتشاش تاوایی پتانسیل تراز بالایی جو روی اغتشاش گرمایی تراز زیرین، میزان کژفشاری جو افزایش می یابد و چرخندزایی بادپناه اتفاق می افتد. بررسی میانگین دمای پتانسیل لایه زیرین (1000 تا 700 هکتوپاسکال) و بالایی (500 تا 300 هکتوپاسکال) جو نشان داد مهم ترین تأثیر کوهستان زاگرس، تغییر توزیع هم دماهای پتانسیل لایه زیرین جو و متعاقباً تغییر کژفشاری امواج برخوردکننده با آن است. به واقع، کوهستان زاگرس با افزایش شیو نصف النهاری دمای پتانسیل در لایه زیرین جو باعث ایجاد اختلاف شدید شتاب بین اغتشاش های گرمایی تراز بالا و تراز پایین می شود. کوهستان زاگرس برحسب تغییری که در کژی امواج کژفشار به وجود می آورد، زمینه لازم را برای فرایند چرخندزایی بادپناه در بخش های شرقی خود فراهم می کند؛ این نوع چرخندزایی بر نظریه تعدیل اروگرافیکی امواج کژفشار مبتنی است.

آذرخش یکی از جذاب ترین پدیده های آب و هوایی است که هنوز به طور کامل درک نشده است و در انواع ابر به زمین، ابر به ابر و درون ابر رخ می دهد. آذرخش نوع ابر به زمین از جمله مهمترین علل مرگ و میر ناشی از عوامل آب و هوایی است و علاوه بر خسارات مالی، سالانه در حدود 2000 نفر بر اثر این پدیده جان خود را از دست می دهند. در این پژوهش با استفاده از داده های سنجنده LIS پراکنش، تراکم و چرخه روزانه رعد و برق ها بررسی شد و رابطه فراوانی رعد و برق ها با ارتفاع از تراز دریا مورد آزمون قرار گرفت. برای بررسی توزیع آماری داده ها از شاخص نزدیکترین همسایه و برای نشان دادن توزیع فضایی داده ها از تابع تراکم کرنل در نرم افزار GIS استفاده شد. رابطه رعد و برق ها با ارتفاع، به روش گرافیکی و رگرسیون چند جمله ای بررسی شد. نتایج این پژوهش نشان داد که بیشینه فراوانی رعد و برق ها در ماه های مارس تا آگوست رخ می دهد. همچنین بررسی تغییرات روزانه نشان داد که از ساعت 13تا 16به وقت محلی فعالیت های رعد و برقی به صورت معنی داری افزایش می یابد. نتایج شاخص های نزدیکترین همسایه و تابع تراکم کرنل نشان داد که پراکنش داده ها از الگوی خوشه ای پیروی می کند و پراکنش فضایی داده ها طوری است که در دامنه های جنوبی ناهمواری های جنوبی این منطقه فراوانی رعد و برق ها بیشتر است. رابطه فراوانی رعد و برق ها با ارتفاع نیز نشان داد که بیشینه فراوانی رعد و برق ها در دامنه های جنوبی و قبل از رسیدن به قله اصلی و در ارتفاع بین 700 تا 1200 متر قرار دارد.

شرایط زمستان در معرض تغییرات سریع آب و هواست. این تغییرات می تواند در شاخص های دمایی و بارش نمود پیدا کند.دراین میان، یخبندان، به دلیلتأثیرپذیریمستقیمونمودسریعتأثیراتگرمایش جهانی،بیشترموردتوجهاست. در این پژوهش با استفاده از داده های 44 ایستگاه همدید ایران طی بازه زمانی 1981-2010 و برون داد دو مدل ریزگردانی شده گردش عمومی جو HADCM3 و GFCM21 برای بازه های زمانی 2046-2065 و 2080-2099 تحت سه سناریوی انتشار A2، B1، و A1B اثرات گرمایش جهانی بر تغییرات فراوانی روزهای یخبندان در ایران بررسی شد. نتایج بیانگر این بود که در اقلیم میانی (2046 2065) بر اساس مدل GFCM21 و سناریوهای B1، A1B، و A2 میانگین رخداد سالانه یخبندان در ایران به ترتیب 37، 46، و 41 روز خواهد بود. بر اساس مدل HADCM3 و سناریوهای یادشده، میانگین رخداد سالانه یخبندان به ترتیب 41، 42، و 46 روز است. در دوره 2081-2099، بر مبنای مدل GFCM21، میانگین شاخص یادشده 31، 29، و 43 روز خواهد بود و بر مبنای مدل HADCM3، 33، 28، و 38 روز است. به طور کلی، نتایج این پژوهش نشان داد که در همه ایستگاه های مورد مطالعه تعداد روزهای یخبندان در دهه های آتی رو به کاهش است.

در مطالعه حاضر به تحلیل زمانی - مکانی آلودگی های خطرناک کلان شهر تبریز با تأکید بر PM10 پرداخته شده است. بدین منظور، از داده های آلودگی PM10 سازمان حفاظت محیط زیست تبریز پنج ایستگاه باغشمال، راه آهن، راسته کوچه، آبرسان، و حکیم نظامی طی دوره آماری هشت ساله (2005 2012) استفاده شد. در این مطالعه، روز خطرناک روزی تلقی می شود که مقدار PM10 آن بیشتر از 420 میکروگرم بر متر مکعب باشد. روش کار بدین شرح است: پس از تنظیم ماتریس داده ها، روزهای حدی با آلودگی خطرناک PM10 بیشتر از 420 میکروگرم بر متر مکعب در طی دوره آماری هشت ساله (2005 2012) تفکیک و پس از فیلتر گذاری از نظر زمانی - مکانی تجزیه و تحلیل شد. نتایج حاصل از تحلیل فراوانی PM10 نشان می دهد که در همه ایستگاه های مورد مطالعه بیشترین رخداد فراوانیPM10 در تابستان (ماه اوت) بوده است و بی شک سیطره پُرفشار جنب حاره، به دلیل تشکیل لایه های حرارتی بر روی ایران، در افزایش آلودگی های خطرناک تابستانه تبریز نقش مؤثری دارد. در فصل زمستان در بیشتر ایستگاه ها رخداد آلودگی های خطرناک PM10 به کمترین مقدار خود رسیده است. در بین ایستگاه های مورد مطالعه، ایستگاه باغشمال و آبرسان دارای بیشترین آلودگی خطرناک PM10 هستند.

فرونشینی پدیده ای طبیعی است که رخداد آن می تواند بر الگوی جریان آب های سطحی و زیرزمینی و کیفیت منابع آبی تاثیر منفی داشته باشد. هم چنین باعث تحمیل خسارت بر تأسیسات زیربنایی و علت تبعات اقتصادی و اجتماعی گردد. در مقاله حاضر از داده های سطوح پیزومتری طی 11 سال دوره آماری موجود در منطقه قلعه در تسوج در بخش شمال شرقی دریاچه ارومیه بهره گرفته شد. مطالعه سطح آب زیرزمینی نشان داد که طی این سال ها میزان سطح آب زیرزمینی حدود 25 متر کاهش یافته است. لذا با توجه به میزان کاهش قابل توجه سطح آب زیرزمینی، به بررسی احتمال وقوع پدیده فرونشست زمین درمنطقه پرداخته شد. بدین منظور از نقشه های ژئومورفولوژی، زمین شناسی و گسل ها و لوگ های حفاری استفاده گردید. تلفیق و تحلیل نقشه ها توسط نرم افزارARC GIS و تهیه نقشه های ایزوپیز برای هریک از ماه های سال و سالانه با استفاده از نرم افزار Surfer Win و انجام تحلیل خوشه ای بر روی مقادیر سطح ایستابی آب های زیرزمینی نشان داد که طی 11 سال آمار موجود، میزان فرونشست زمین در برخی از قسمت های منطقه از جمله روستای قلعه به وقوع پیوسته است که این فرونشست را می توان به افت سطح آب های زیرزمینی نسبت داد.

به دلیل همراهی توفان های تندری با رگبارهای باران و توفان های تگرگ و نقش مؤثر آن در ایجاد سیلاب های ناگهانی، هم از جنبه ی کشاورزی و هم ازنظر خسارات مالی و جانی، این پدیده همواره موردتوجه محققان بوده است. برای این منظور ابتدا به بررسی مقادیر فشار، دمای هوا و دمای نقطه شبنم در لایه های مختلف جو پرداخته شد. سپس، برای بررسی دقیق تر شرایط جوی پارامترهای دمای هوا، فشار تراز دریا، ارتفاع ژئوپتانسیل، نم ویژه، سرعت قائم، مؤلفه باد مداری و مؤلفه نصف النهاری باد از تارنمای (NCEP/NCAR) اخذ شد. همچنین برای بررسی ناپایداری در سطوح مختلف جو از شاخص های صعود، موجودی انرژی پتانسیل فرارفتی، آب قابل بارش، K و هوای توفانی استفاده شد. بررسی ها نشان داد که صعود سریع بسته هوا در منطقه با انرژی پتانسیل همرفتی در دسترس بالایی همراه بوده و سبب شده تا در این سه روز هوای صعودکننده تا لایه های فوقانی جو پیشروی کرده و جوی مغشوش را برای منطقه به وجود آورده است. با بررسی نقشه های ارتفاع ژئوپتانسیل و تاوایی تراز 500 هکتوپاسکال در روز اول بارندگی مشخص شد که توفان تندری حاصل برهمکنش های مختلف جو بوده، بطوریکه در تراز میانی جو پشته بسیار قوی با گستره مکانی بیش از 25 درجه عرض جغرافیایی بر روی دریای خزر ایجاد و تا حوالی مناطق عرض های قطبی گسترش یافته است. در روز دوم، توفان تندری در داخل پر ارتفاع تشکیل شده بر روی خزر هسته سرد چالی بر جانب شرق ترکیه، شمال عراق و شمال غرب ایران ایجادشده که ارتفاع مرکزی آن 5750 ژئوپتانسیل متر می باشد. در روز سوم، هسته سردچال به بریده کم فشاری بر روی منطقه تشکیل شده که بیشینه تاوایی مثبت در داخل این سیستم جوی است.

صاعقه یا آذرخش یکی از مهم ترین پدیده های همراه با توفان های تندری است که سالانه جان بیش از دو هزار نفر را در جهان می گیرد. فعالیت های رعدوبرقی تا حدی به فعالیت های همرفتی محلی بستگی دارند ازاین رو در مقیاس های زمانی و مکانی خیلی متغیر هستند. از طرفی داده های رعدوبرق در ایستگاه های زمینی ثبت نمی شوند و محاسبه دقیق فراوانی و پراکنش فعالیت های رعدوبرقی با داده های سینوپتیک امکان پذیر نیست. ازاین رو در این پژوهش برای تعیین توزیع زمانی و مکانی رعدوبرق ها بر روی ایران از داده های سنجنده LIS ماهواره TRMM در دوره ۱۹۹۸ تا ۲۰۱۳ استفاده شده است. ابتدا فراوانی ماهانه و ساعتی توزیع داده ها محاسبه و با استفاده از تابع تراکم کرنل در نرم افزارGIS مناطق دارای بیشینه تراکم رعدوبرق ها برای مقیاس های سالانه و ماهانه محاسبه شد. نتایج این پژوهش نشان داد که ماه های می و آوریل دارای بیشترین و ماه های ژانویه و سپتامبر دارای کمترین فراوانی رعدوبرق ها هستند. همچنین بیشینه فراوانی رعدوبرق ها بین ساعات ۱۲:۳۰ تا ۲۰:۳۰ و کمینه فراوانی آن بین ساعات ۳:۳۰ تا ۹:۳۰ رخ می دهد. تابع تراکم کرنل هم نشان داده که بیشینه تراکم داده های سالانه رعدوبرق در شمال استان خوزستان و جنوب استان لرستان قرار دارد. دامنه های غربی رشته کوه های زاگرس، البرز مرکزی، کوه های جنوب کرمان، ناهمواری های جنوب سیستان و بلوچستان و بخش هایی از استان های خراسان رضوی و خراسان جنوبی دارای فراوانی بیشتر رعدوبرقی هستند. مناطق مرکزی و عموماً هموار داخلی نیز دارای کمترین فراوانی پدیده رعدوبرق در ایران هستند.

در پژوهش حاضر اثر تغییرات اقلیم بر روی بارش های این منطقه با بکارگیری مدل مناسب مورد ارزیابی قرار گرفته و مقادیر بارش های دوره ی مشاهده ای (2001-1961) بررسی و تحلیل شد. جهت تحقق اهداف پژوهش از خروجی مدل HadCM3 استفاده گردید. ابتدا 7 ایستگاه سینوپتیک انتخاب و داده های آن ها از لحاظ صحت و دقت و کفایت طول دوره ی آماری مورد بررسی قرار گرفت، داده های پرت حذف و داده های مفقود بازسازی شد. داده های AOGCM با استفاده از مدل SDSM ریزمقیاس گردید و مقادیر بارش برای دوره ی مشاهده ای شبیه سازی شد و پس از تایید تطابق مقادیر داده های شبیه سازی شده با داده های مشاهده ای، مقادیر دوره ی آتی(2039-2011) برآورد گردید. مقادیر خطای برآورد مدل SDSM توسط معیارهایMBE و MAE، بصورت ماهانه محاسبه و سپس مقایسه شد. خروجی مدل SDSM جهت بررسی شاخص مجموع بارش سالانه در روزهای با بارش بیشتر از یک میلی متر در دوره ی مشاهده ای و دوره ی آتی(2039-2011) توسط مدل R-Climdex مورد استفاده قرار گرفت و مقادیر شاخص PRCPTOTدر دوره ی آتی پهنه بندی شد. نتایج نشان داد که با توجه به نتایج معیارهای MBE و MAE، خطای مدل در ماه های پربارش بیشتر از ماه های کم بارش است. در مقیاس ماهانه، حداکثر خطا در ماه های سپتامبر، اکتبر، نوامبر و دسامبر بدست آمد. بدین ترتیب حداکثر خطا در فصل پاییز و حداقل خطا در فصل بهار و در ماه های آوریل و می محاسبه شد. با توجه به نتایج به دست آمده، مجموع بارش سالانه در دوره ی 2039-2011 در ایستگاه های انزلی، بابلسر، گرگان، و نوشهر کاهش و در ایستگاه های آستار، رامسر و رشت افزایش خواهد یافت. nk href="moz-extension://8b922523-7922-435a-ac74-8ddb59e9beaf/skin/s3gt_tooltip_mini.css" rel="stylesheet" type="text/css" >

هدف از پژوهش کنونی بررسی دورنمایی از اثرات احتمالی تغییر اقلیم بر جابه جایی زمانی تاریخ وقوع اولین و آخرین یخبندان های پاییزه و بهاره ایران است. بدین منظور از داده های دیده بانی 43 ایستگاه همدید کشور (1981-2010) و داده های شبیه سازی شده LARS WG در دو مدل آب وهوای جهانی GFCM21 و HadCM3 در بازه های زمانی (2065-2046) و (2099-2080)، تحت سه سناریوی انتشار A1B، A2 و B1استفاده گردید. نتایج، بیانگر جابه جایی اولین یخبندان پاییزه به سمت اوایل زمستان و جابه جایی آخرین یخبندان بهاره به سوی اواخر زمستان در گستره ایران است. پراکنش زمانی-مکانی تغییرات متفاوت است؛ به گونه ای که بیشترین جابه جایی های مثبت در رخداد اولین یخبندان پاییزه در دوره (2065-2046) در ایستگاه هایی چون خرم آباد، رشت و گرگان مشاهده می شود. میزان تغییرات در ایستگاه های شمال شرقی (سبزوار و سمنان)، نیمه جنوبی (کرمان، بم و آباده) و بیشتر ایستگاه های شمال غرب نسبت به دیگر مناطق کمتر است. در دوره (2080-2099) بیشترین روند منفی در ایستگاه های گرگان، رشت، اردبیل و شهرکرد خواهد بود. خوی، قزوین، بم و کاشان کمترین جابه جایی منفی خواهند داشت.

تحلیل دقیق سری های زمانی دما یکی از بحث های مهم در بررسی تغییرپذیری اقلیم و تغییر اقلیم می باشد. برای این منظور سری های زمانی مورد استفاده باید همگن باشند. سری های دمای حداکثر و حداقل سالانه و فصلی 5 ایستگاه همدید در ناحیه خزر که دارای آمار طولانی مدت می باشند مورد بررسی قرار گرفتند. در این تحلیل از دو روش مستقیم و غیرمستقیم استفاده گردید. در روش مستقیم از شناسه تاریخی ایستگاه استفاده گردید. در روش غیرمستقیم از دو روش آزمون همگنی نرمال استاندارد مطلق و نسبی استفاده گردید. نتایج نشان می دهد ناهمگنی از روش آماری با شناسه تاریخی ایستگاه مطابقت دارد. در بین روش های آماری آزمون همگنی نرمال استاندارد نسبی مناسب تر از روش همگنی نرمال استاندارد مطلق است. ارزیابی همگنی بین سری های زمانی سالانه و فصلی دمای حداقل و حداکثر نشان می دهد که سری های زمانی دمای حداقل ناهمگنی بیش تری نسبت به سری های زمانی دمای حداکثر دارند. مقایسه نتایج همگنی بین سری های زمانی دمای بیشینه و کمینه فصول سرد و گرم نشان می دهد که سری های زمانی دمای فصول سرد نسبت به عوامل ایجاد ناهمگنی پایدارتر می باشند. در تعدادی از ایستگاه ها، جابجایی ایستگاه در سری های زمانی دمای حداکثر سالانه و فصلی باعث ایجاد ناهمگنی نشده است.

هدف اصلی پژوهش حاضر تحلیل همدیدی سازوکار حاکم بر وقوع بارش های سنگین بهاره در شمال غرب ایران می باشد. بدین جهت داده های بارش روزانه فصل بهار تعداد 15 ایستگاه همدید در منطقه شمال غرب کشور برای یک دوره 34 ساله (2014-1981) مورد استفاده قرار گرفت و با بهره گیری از شاخص صدک و لحاظ نمودن صدک 95% به بالا، 98 روز بارش سنگین و فراگیر شناسایی شد. به منظور تعیین الگوی همدیدی با بهره گیری از داده های بازتحلیل شده NCEPNCAR، نقشه های مربوط به ارتفاع ژئوپتانسیل، فشار سطح دریا، خطوط جریان، تاوایی نسبی، شار رطوبت در ترازهای متفاوت به صورت 6 ساعته تهیه شد و الگوی منطقه ای جریان و شرایط جوی حاکم از دو روز قبل از وقوع روز بارشی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. یافته ها بیانگر آن است که بارش های سنگین شمال غرب ایران در قالب 4 الگوی همدیدی قابل دسته-بندی می باشند. در الگوی اول، علت اصلی وقوع بارش سنگین در منطقه، عبور چرخند یا سامانه کم فشار دینامیکی مهاجر و منطقه همگرایی و گردش چرخندی ناشی از آن است که عامل اصلی تزریق رطوبت به داخل این چرخندها، واچرخند مستقر بر روی دریای عرب می باشد. در الگوی دوم سامانه بندالی از نوع زوجی در تراز میانی وردسپهر با توقف حرکت سامانه های گردشی در تراز میانی و زیرین جو منجر به وقوع بارش سنگین شده است. در الگوی سوم یک مرکز کم فشار در تراز دریا مشاهده نمی گردد، اما یک مرکز گردش چرخندی بر روی منطقه شکل گرفته است.

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.

یکی از مهم ترین مسائل در مناطق خشک و نیمه خشک مدیریت منابع آب است. بنابراین با مطالعه و شناخت رفتارها و احتمال وقوع یا عدم وقوع بارش توان مدیریتی مربوط به منابع آبی را در این مناطق بهبود بخشید. در این پژوهش احتمال وقوع روزهای همراه با بارش در جنوب غرب ایران با استفاده از داده های بارش روزانه ایستگاه های سینوپتیک در دوره آماری 1995-2009 و با استفاده از مدل زنجیره مارکف انجام شد. سپس ماتریس فراوانی، ماتریس تغییر وضعیت و ماتریس پایا محاسبه شد و در نهایت بارش های تداومی و دوره بازگشت بارش های 2 و 5 روزه محاسبه گردید. نتایج نشان می دهد که کم ترین احتمال بارش در مناطق هموار و بیش ترین احتمال بارش در مناطق کوهستانی است. هم چنین بیش ترین احتمال ماهانه مربوط به ژانویه و کم ترین احتمال در تابستان قرار دارد. کم ترین دوره بازگشت و بیش ترین بارش های تداومی در ایستگاه های کوهستانی و بیش ترین دوره بازگشت و کم ترین احتمال بارش های تداومی در مناطق هموار قرار دارد. هم چنین در ماه ژوئن برخلاف سایر ماه ها احتمال روزهای بارانی در دامنه پشت به باد بیش تر است

توفان های تندری نوعی از توفان است که عموماً با ابرهای همرفتی و معمولاً با سیلاب های لحظه ای و گاهی تگرگ و باد شدید همراه هستند. ابرهای مربوط به توفان های همرفتی در بیشتر مناطق مشاهده می شوند، اما درصد کوچکی از این توفان های همرفتی تولید شرایط هوای سخت و سیل های ناگهانی را می کنند و خسارات زیادی به بار می آورند. یکی از این توفان های تندری مرگ بار، توفان تندری ۲۸ تیرماه ۱۳۹۴ است که دارای خسارات مالی و جانی فراوانی بود. در این پژوهش به بررسی شرایط سینوپتیکی و ترمودینامیکی این توفان تندری پرداخته شده است. هدف از انجام این پژوهش پیش بینی احتمال وقوع توفان تندری، تعیین شدت توفان احتمالی، تعیین مکان توفان همرفتی و ارتباط آن با سامانه های سینوپتیکی بوده است. در این راستا از داده های NCEP/NCAR، تصاویر ماهواره ای NOVA/AVHRR، داده های جو بالا و نرم افزارهای GRADS، ENVI، RAOB و ArcGIS برای رسیدن به اهداف فوق استفاده شد. نتایج این پژوهش نشان داد که شرایط سینوپتیکی مساعد برای وقوع توفان تندری ازجمله کم فشار تراز دریا، ناوه تراز میانی، همگرایی رطوبت و وجود رطوبت در لایه های پایینی جو وجود دارد. همچنین هسته اصلی توفان که بین کرج و قزوین قرار دارد با مرکز بیشینه امگای منفی تراز ۵۰۰ هکتوپاسکال منطبق است. نتایج شاخص های ناپایداری برای ساعت ۰۰UTC نشان داد که شاخص های KO، KI، JI و VT شدت ناپایداری را قوی و توفان همرفتی شدید را پیش بینی کرده اند. ۶ شاخص نیز ناپایداری(توفان همرفتی) متوسط و فقط دو شاخص توفان همرفتی ضعیف را پیش بینی کرده اند. نرم افزار RAOB حداکثر سرعت قائم در این ساعت را ۳۰ متر بر ثانیه برآورد کرده است که نشان دهنده صعود شدید و درنتیجه وقوع توفان تندری شدید است.

حوضه ها و سیستم های رودخانه ای در پاسخ به تغییرات عوامل بیرونی و درونی تغییر می یابد. از این رو تکنیک های متعددی جهت شبیه سازی این تغییرات و تحول سیستم رودخانه مطرح شده است. اتومای سلولی یکی از جدیدترین مدل های سلولی رودخانه ای می باشد که چشم انداز حوضه را با شبکه ای از سلول ها تعریف کرده و توسعه این چشم انداز توسط عمل متقابل بین سلول ها (مانند جریان آب و رسوب) با کاربرد قوانینی بر اساس ساده سازی اصول حاکم بر فیزیک مشخص می شود. این روش برای شبیه سازی حوضه آبریز لیقوان با اندازه سلولی ۲۰ متر و داده های بارش ساعتی ۱۰ سال (۸۰-۸۹) به کار رفته است. نتایج شبیه سازی به دو روش کمی و کیفی مورد ارزیابی قرار گرفت، به طوری که تغییرات نسبی در حوضه و توزیع مکانی میزان حفر و رسوبگذاری در کل حوضه و در هر سلول روی نقشه مدل ارتفاعی رقومی مشخص گردید و هم چنین مقادیر توزیع اندازه ذرات رسوب در دبی های مختلف نشان داد که با افزایش دبی، مقادیر رسوب افزایش یافته و در این بین ذرات شن درشت، بیش ترین م قدار و ذرات ماسه خ یلی ریز، رس و لای کم ترین م قدار را دارا می باشند. هم چنین بررسی پروفیل های طولی و عرضی نشان داد که رودخانه جاری در دره لیقوان در مرحله بلوغ قرار دارد و فرآیند رسوبگذاری در مجرای رودخانه غلبه دارد که یکی از مهم ترین دلایل آن، افزایش بارش و تغییر اقلیم حوضه در دهه اخیر بوده که منجر به فرسایش دامنه ها و رسوبگذاری در مجرای رودخانه شده است. در نهایت این که هر چند صحت سنجی نتایج حاصله از اتومای سلولی تا حدی دشوار بوده و مدلCAESAR به پارامترهای ورودی حساس می باشد اما مقایسه نتایج به دست آمده با نتایج مطالعات پیشین و شواهد میدانی بیانگر نتایج قابل قبول رویکرد اتومای سلولی می باشد.

حوضه های جنوب شرقی دریاچه ارومیه به علت برخورداری از شرایط هیدرولوژیکی و لیتولوژیکی خواص، از میزان بالای تولید رسوب برخوردارند. با توجه به این نکته در این تحقیق برای تخمین بار معلق رسوبی روزانه از سیستم استنتاجی فازی عصبی([1]ANFIS) بهره گرفته شده است. به این منظور داده های دبی روزانه و بار معلق رسوبی365 روز سال 1386 و 1387 ایستگاه رسوبی واقع در رودخانه زرینه رود برای تعلیم و آزمودن مدل های شبکه عصبی مصنوعی مورد استفاده قرار گرفته است. در کنار این مدل از مدل های پرسپترون چندلایه([2]MLP)، شبکه عصبی تابع پایه شعاعی([3]RBF)و منحنی سنجه رسوبی ([4]SRC) نیز بهره گرفته شد. سپس نتایج مدل ANFISبا مدل های فوق مقایسه گردید. برای تعیین کارایی مدل ها از فاکتور مجذور میانگین مربعات خطا (RMSE)و خطای تبیین (R2)استفاده شده و مشاهده می شود که مدل ANFIS با برخورداری از خطای تبیین معادل 9087/0 و مجذور میانگین مربعات خطای معادل 224 میلیگرم در لیتر نسبت به سایر مدل ها به نتایج بهتری دست می یابد. کمترین میزان R2 و RMSEنیز برای مدل SRC به ترتیب معادل 8251/0 و 304 برآورد گردید. مقادیر آکائیک نیز برای مدل ANFIS معادل 1993 محاسبه شد که این امر نشان دهنده ی قابلیت بالای مدل ANFIS در تخمین بار معلق رسوبی می باشد.