قاسم عزیزی

بررسی سینوپتیکی شرایط جوی همزمان با بارش های شدید استان های خراسان رضوی و شمالی و همچنین چگونگی توزیع زمانی - مکانی آنها، هدف اصلی این مطالعه است. در این مطالعه بارش بیشتر از 20 میلیمتر به عنوان معیار روزهای دارای بارندگی شدید مشخص شده است. از پارمترهای فشار سطح دریا و دما سطحی به منظور بررسی شرایط سطح زمین در هنگام وقوع بارش های شدید استفاده شده است، نم ویژه و جهت باد در سطح 700 هکتوپاسکال به منظور رهگیری منبع رطوبتی این بارش ها مورد بررسی قرار گرفته، ضمن آن که سطح 500 هکتوپاسکال به عنوان سطح مطلوب در بررسی الگوهای سینوپتیک مطالعه شده است. جهت و سرعت باد در سطح 300 هکتوپاسکال نیز برای بررسی نقش رود بادها در ایجاد بارش های شدید، ارزیابی شده اند. داده های مذکور در بازه زمانی 11 ساله (1995- 2005) و به صورت روزانه اخذ شده اند. شناسایی سه الگوی توزیع زمانی - مکانی بارش های شدید و شرایط جوی همزمان با آنها از نتایج این مطالعه است که عبارتند از: 1-  دوره ی سرد: کانون بارش های شدید در جنوب منطقه مورد مطالعه، که الگوی سینوپتیکی همزمان با آن فرود بلند مدیترانه می باشد و دریای سرخ نیز به عنوان منبع رطوبتی این بارش ها شناسایی شده اند. در سطح زمین نیز تشکیل یک سیکلون قابل مشاهده  است 2- دوره گرم: کانون بارش های شدید در شمال منطقه مورد مطالعه، که دارای سه الگوی سینوپتیکی فرود شرق خزر، سیستم بندالی واقع در شمال شرق خزر و عقب نشینی کانون های پرفشار جنب حاره می باشد و منبع رطوبتی این بارش ها دریای خزر بوده و وجود گرادیان شدید فشار در سطح زمین نیز قابل شناسایی می باشد 3- دوره گذار: کانون بارش های شدید در مرکز منطقه مورد مطالعه، که تمام شرایط جوی آن ترکیبی از شرایط جوی دو دوره قبلی است. ضمن آنکه در تمامی دوره ها وجود رودباد نقش قابل توجهی در وقوع بارش های شدید دارد.

در این تحقیق توفان های گردوغبار در غرب ایران برای دوره زمانی 2022-1987 مورد بررسی قرار گرفته است، که شامل روزهایی است که تعلیق گردوخاک دید افقی را حداقل در سه ایستگاه هواشناسی به کمتر یا مساوی یک کیلومتر می رساند. با استفاده از تحلیل چشمی داده های فشار سطح دریا، ارتفاع ژئوپتانسیل، دما، مؤلفه مداری (u) و نصف النهاری (v) باد در سطوح مختلف جو مربوط به ERA-Interim ، الگوی چرخند دینامیکی و حرارتی که از مهم ترین الگوهای چرخه گردوغبار غرب ایران هستند، جداسازی شدند. بررسی توزیع زمانی چرخندهای تفکیک شده نشان داد که چرخندهای حرارتی در ژانویه تا مه و چرخندهای دینامیکی در فصول گذار بیشینه رخداد را داشته اند. از نظر طول دوره چرخند حرارتی 35 درصد و چرخند دینامیکی 65 درصد بیش از 1 روز گردوغبار ایجاد نموده اند. توفان های ناشی از وقوع چرخند حرارتی نسبت به توفان های ناشی از چرخند دینامیکی از شدت پایین تری برخوردارند، طول دوره کمتر و شدت پایین تر توفان های ناشی از چرخندهای حرارتی به ماهیت شکل گیری و اثرگذاری آنها مربوط می شود که به حرارت سطحی وابسته بوده و در مکان شکل گیری باقی می مانند. در توفان های ناشی از وقوع چرخند دینامیکی با توجه به موقعیت ایجاد چرخند در منطقه، بیشترین خیزش گردوغبار از کانون های غربی و جنوب غربی در کشور عراق بوده است، به نحوی که حدود 40 درصد از این توفان ها از دریاچه های مرکزی و مخصوصاً دریاچه ثرثار نشأت گرفته اند. در حالی که در چرخند حرارتی کانون های واقع در نیمه جنوبی کشور عراق، شمال عربستان، کویت و جنوب غرب ایران در وقوع گردوغبار اثرگذارتر از سایر بخش ها در منطقه بوده است.

در این مقاله ابتدا مفاهیم پدیده تغییر اقلیم از دیدگاه آماری مورد بررسی و برای درک بهتر پدیده تغییر در نیمه دوم قرن بیستم آمار دمای حداقل ، حداکثر مطلق و میانگین دما ی ایستگاه رشت مورد آنالیز قرار گرفته است. برای این کاراطلاعات 48 ساله ( 1956 تا 2003 ) ایستگاه مذکور تهیه گردید سپس با تجزیه و تحلیل آماری با استفاده از نرم افزار  spss و Excel ثابت شد که به میزان دمای حداقل مطلق آن در فصول چهار گانه افزوده شده و میانگین دما و حداقل مطلق در اوایل دوره ( تا 1980 ) کمتر از 1980 تا 2003 می باشد. همچنین نمودارهای فصلی دمای حداقل مطلق نشان می دهد که نوسان دمای حداقل مطلق فصول از دوره اول ( 1956 تا 1980 ) تا دوره دوم ( 1980 تا 2003 ) کاهش یافته و از شدت دمای حداقل مطلق کاسته شده است و دمای حداقل مطلق روند افزایشی را دنبال می کند. بر اساس پیش بینی های صورت گرفته به نظر می رسد که دمای حداقل مطلق ایستگاه رشت نسبت به اوایل دوره در فصل بهار ( 5.47) تابستان ( 6/ 5) پاییز ( 5.02) و زمستان ( 2.75 ) افزایش خواهد یافت. آثار آن بر محیط زیست منطقه کاملاً مشهود بوده و به نوعی جابجایی فصلی در حال ظهور و تقویم زراعی در حال تغییر است.

در مدیریت جامع منابع آب در سطح حوضه، یکپارچه دیدن سیستم و در نظر گرفتن اندرکنش میان اجزای مختلف آن ضروری است. روش پویایی سیستم، یک ابزار مدیریتی براساس این نگرش است که علاوه بر تشریح سیستم های پیچیده ی منابع آب براساس واقعیت، امکان دخالت کاربر در توسعه مدل را نیز فراهم می آورد. تحقیق حاضر در حوضه آبریز دریاچه ارومیه و با تاکید بر روند افت تراز آب دریاچه ارومیه انجام گرفته است. در پژوهش حاضر، تلاش شد تا رفتار تراز آب دریاچه تحت تاثیر طرح های سازه ای در حوضه بررسی شود. بدین منظور مدل مفهومی سیستم منابع آب حوضه با در نظر گرفتن متغیرهای مؤثر بر معادله بیلان آبی سدها جهت برآورد مقادیر سرریز از سدها و جریان زیست محیطی ورودی به دریاچه در محیط مدل Vensim شبیه سازی شد. پس از اعتبارسنجی مدل، با طراحی دو سناریو، اثر هر یک از طرح های سازه ای و هم چنین الگوی نیاز آبی تامین شده از هفت زیرحوضه ی اصلی بررسی شد. نتایج نشان داد که طرح های سازه ای در سطح حوضه 42 درصد از جریان ورودی به دریاچه را کاهش داده اند که از این میزان حدود 26 % مربوط به بهره برداری از هفت سد اصلی است و 16 % در ارتباط با توسعه کشاورزی و افزایش بهره برداری از نیاز آبی در حوضه بوده است. 

خشکسالی های متوالی سال های اخیر در ایران اهمیت تحلیل ساختارهای جوّی و اثر آن را بر الگوهای بارش و خشکسالی افزایش داده است. هدف از پژوهش حاضر بررسی موقعیت و تغییرات مکانی اجزای کلیدی گردش جوّ و سامانه های همدید منطقه از جمله پشته ها و ناوه های جوّی در ارتباط با گستره خشکسالی های ماهانه ایران است. در این مطالعه از داده های ژئوپتانسیل تراز 500 هکتوپاسکال و بارش داده های ERA5 با دقت 25/0 درجه از سال 1979 تا 2021 استفاده شد. درصد مساحت خشکسالی های ماهانه (سپتامبر تا می) با شاخص RAI در پنج طبقه محاسبه و موقعیت محور و حد جنوبی و شمالی ناوه ها و پشته ها در گستره ای از غرب ایران تا شرق اقیانوس اطلس استخراج و ترسیم شد. نتایج نشان داد که محور ناوه در خشکسالی های فراگیر از 30 درجه شرقی در سپتامبر و می به 10 درجه شرقی در سایر ماه ها و محور پشته در تمام ماه ها در محدوده مرکز تا غرب ایران و در مقابل، محور ناوه ها در ماه های فاقد خشکسالی بین 30 تا 40 درجه شرقی و محور پشته ها در ماه های فاقد خشکسالی از 0 تا 20 درجه شرقی مستقر بوده است. حد جنوبی ناوه ها در خشکسالی های فراگیر در شمال آفریقا و حد شمالی پشته ها در محدوده روسیه تا آسیای میانه مشاهده شد. میزان جابه جایی محور پشته ها بین ماه های خشکسالی فراگیر و فاقد خشکسالی (حدود 50 درجه) بسیار بیشتر از تغییر موقعیت محور ناوه ها بوده است. جابه جایی حد جنوبی ناوه ها و به خصوص حد شمالی پشته ها، کاهش بارش و افزایش خشکسالی را در ماه های دسامبر، ژانویه و مارس (در پژوهش های قبلی به طور مشخص به آن اشاره شده است) توجیه می کند؛ به طوری که در این ماه ها به ترتیب پشته ها و ناوه ها جابه جایی شرق و غرب سو داشته است. این شاید نمایانگر تغییر رژیم بارش ایران متأثر از تغییر اجزای گردش جوّ منطقه در بستر گردش جوّ سیاره ای باشد.

بی هنجاری های بارشی به ویژه خشکسالی و تغییرات آن از مورد توجه ترین موضوعات اقلیم شناسی است. مطالعه حاضر باهدف ناحیه بندی رخدادهای خشکسالی و ارزیابی روند تغییرات گستره آن در مقیاس های زمانی سالانه، فصلی و ماهانه انجام پذیرفت. به این منظور از داده های بارش ماهانه EAR5 و شاخص خشکسالی RAI بهره گرفته شد. برای استخراج خوشه های مکانی و روند تغییرات آنها، از تحلیل خوشه ای سلسله مراتبی مبتنی بر فاصله همبستگی - ادغام وارد و آزمون من کندال و شیب خط رگرسیونی استفاده گردید. تعداد خوشه های مکانی (نواحی) هم رخداد خشکسالی در فصل و ماه های بارشی نسبت به ماه های کم بارش مانند فصل تابستان، وسیع و همگن تر است. نواحی مشخص جغرافیایی -اقلیمی مانند: جنوب شرق، مرکز، شمال غرب و غرب -جنوب غرب، در بیشتر زمان ها دیده می شود. تغییرات خشکسالی سالانه در هیچ یک از نواحی روند معنی داری نشان نمی دهد که این می تواند از تضاد درون فصلی و ماهانه در روند تغییرات خشکسالی باشد. به طوری که در فصل زمستان و بهار (دوره اصلی بارش کشور) روند افزایشی و در مقابل در فصل پاییز، روندی کاهشی خشکسالی مشاهده شد. در مقیاس ماهانه نیز مشهودترین روند افزایشی در دو ماه اصلی بارش کشور یعنی ژانویه، مارس و کاهشی در ماه نوامبر رخ داده است. نتایج پژوهش می تواند گویای جابه جایی زمانی بارش یا تغییر رژیم بارش کشور باشد

اختلاف در نتایج حاصله از کمّی سازی شدت خشکسالی به وسیله شاخص های متفاوت، می تواند برآورد آسیب پذیری، ریسک و مدیریت این مخاطره مهم را متأثر کند. با توجه به این، هدف تحقیق حاضر، مقایسه فضایی تفاوت شاخص های خشکسالی اقلیمی (RDI, DI, SPI, PNPI, ZSI, CZI, EDI, RDI, SPEI) و اثر این تفاوت ها در مطالعات ریسک با محاسبه شاخص مخاطره خشکسالی (DHI) بوده است. به این منظور از داده های ماهانه و روزانه بارش و دمای بازتحلیل شبکه بندی (ERA5) با قدرت تفکیک 25/0×25/0 درجه استفاده شد. ابتدا درصد مساحت شدت شاخص ها استخراج و تفاوت توزیع فضایی آنها ترسیم، سپس به منظور بررسی اثر این تفاوت ها در ورودی محاسبه آسیب پذیری و ریسک، شاخص مخاطره خشکسالی براساس نتایج هر 9 شاخص محاسبه گردید. نتایج نشان داد که شاخص ها؛ الف) شدت های خشکسالی را متفاوت برآورد نموده اند. ب) این تفاوت ها در نقطه تعادل شاخص (محدوده نرمال) بیشتر و با افزایش شدت، تفاوت ها کمتر شده ج) بیشترین ضریب تغییرات، در خشکسالی بسیارشدید و در مرتبه بعد در ترسالی بسیارشدید و خشکسالی شدید یا به عبارتی بی هنجاری های حدی بارش مشاهده گردید. د) برآورد شرایط حدی انتهایی در شاخص های EDI و SPEI مناسب نبود. ه) انحراف معیار گستره های شدت های منفی شاخص بیش از ترسالی بوده است. استفاده از شدت ها در محاسبه شاخص مخاطره خشکسالی، نتایج متفاوتی به دست داد. بنابراین طبق نتایج تحقیق استفاده هر یک از شاخص ها بدون توجه به محدویت ها، دربرآورد آسیب پذیری، خسارت و ریسک، منجر به نتایج متفاوتی خواهد شد. پیشنهاد می گردد شاخص یا شاخص های مناسب و استاندارد با درنظر گرفتن شرایط جغرافیایی-اقلیمی کشور تعیین و در دیگر مطالعات مورد استفاده قرار گیرد.

برآورد حداکثر بارش محتمل، از جمله تحقیقاتی است که در طراحی سازه های بزرگ آبی، به خصوص سدها، مورد توجه هیدرولوژیست هاست. در این پژوهش، به منظور برآورد حداکثر بارش محتمل در سطح حوضه آجی چای، از روش سینوپتیکی استفاده شده است. بدین منظور داده های هواشناسی مربوط به 40 ایستگاه سینوپتیک، کلیماتولوژی و باران سنجی مربوط به سازمان هواشناسی و شرکت تماب در یک دوره 30 ساله اخذ گردیده، پس از تکمیل و بازسازی مورد استفاده قرار گرفته است. هم چنین داده های تراز های فشار 850 و500 هکتوپاسکال از سایت مرکز ملی پیش بینی محیطی و مرکز ملی مطالعات جوی سازمان هواشناسی آمریکا اخذ گردیده و نقشه های سینوپتیکی مربوطه با استفاده از نرم افزار Grads تولید و مورد تحلیل قرار گرفتند. در این تحقیق، از فشار و دمای سطح 500 هکتوپاسکال به عنوان نماینده تراز میانی جو و از رطوبت و باد سطح 850 هکتوپاسکال برای تحلیل تغذیه رطوبت سیستم استفاده شده است. هم چنین نقشه های همباران برای توفان های منتخب با استفاده از GIS ترسیم و منحنی های عمق مساحت مدت هر یک از توفان ها تعیین شدند. در نهایت، مقدار حداکثر بارش محتمل در تداوم های 24، 48 و 72 ساعته مربوط به توفان های منتخب برآورد گردید، به گونه ای که پی ام پی 24 ساعته برای حوضه آجی چای در دوره های بازگشت 50 و 100 ساله به ترتیب 1/68 و 1/75 میلی مت ر، پی ام پی 48 ساعته در دوره های 50 و 100 ساله به ترتیب 5/84 و 9/103 میلی متر و پی ام پی 72 ساعته در این دو دوره به ترتیب 9/103 و 7/128 میلی متر تخمین زده شد.

فضاهای شهری با ویژگی های متفاوت از محیط های طبیعی، نیازمند تجدید نظر در پهنه بندی های اقلیمی سنتی هستند تا شرایط اقلیمی در برنامه ریزی ها و مدیریت شهر، قابل استفاده باشد. شهر تهران با ویژگی های طبیعی و الگوی توسعه شهری متفاوت، پاسخ های متفاوتی در برابر شرایط اقلیمی دارد. واحد های همگن واکنش به اقلیم (HCR) طبقه بندی اقلیم شهری را بر اساس نقشه های تراکم ساختمانی و ژئومورفولوژی طبیعی زمین انجام می دهد. هدف آن تهیه نقشه ای با مجموعه ای از مناطق همگن با فضای شهری است و مزیت آن در ارائه دستورالعمل های اقلیمی برای برنامه ریزی در طرح های جامع شهری است. برای مطالعه از لایه های اطلاعات مکانی کاربری/پوشش اراضی، تراکم ساختمانی، شبکه هیدروگرافی، عناصر جوی، تراکم جمعیتی و توپوگرافی شهری استفاده گردید. نتیجه آن تهیه نقشه اقلیم شهری تهران در 17 واحد اقلیمی و به دنبال آن ارائه هشت دستورالعمل اقلیمی برای برنامه ریزی شهری است. ترکیب مورفولوژی زمین، سطوح ارتفاعی، شیب سطحی، بستر رودخانه ها با مشخصات فیزیکی و کالبدی شهری مهمترین مشخصه مدل HCR استفاده شده در پژوهش است. نتایج به دست آمده گویای واحد اقلیمی همگنی در نوار شمالی تهران در مجاورت کوهستان با مخروط افکنه ها، روددره ها، پوشش گیاهی غنی تر و رخنمون های سنگی است. در حالی که تکه تکه شدن زیستگاه ها، بافت ساختمانی فشرده، دشت رسوبی هموار مشخصه اصلی مناطق مرکزی شهر هستند. نوار میانی تهران با توالی تپه ها و دره ها از پارک جنگلی چیتگر در غرب تا تپه های گیشا، پردیسان، عباس آباد  و لویزان واحد اقلیمی همگن میانی را تشکیل داده که فضاهای تنفسی شهر هستند. گسترش فیزیکی شهر در سمت ارتفاعات و به ویژه در مسیر روددره ها اغلب ظرفیت پویایی، تهویه طبیعی و گردش هوا را کاهش داده و از عوامل افزایش بار گرمای محیطی و شکل گیری جزیره گرمای شهری و تشدید آلودگی هوا در مناطق مرکزی شهر هستند.

به منظور شناسایی توفان های گردوغبار در غرب ایران، داده های هواشناسی 33 ایستگاه همدیدی طی دوره زمانی 2022-1987 استفاده شد. روزهایی که پدیده تعلیق با دید افقی کمتر یا مساوی یک کیلومتر حداقل در سه ایستگاه مشاهده شده باشد به عنوان رویداد گردوغبار در نظر گرفته شد. به منظور استخراج الگوهای همدیدی از داده های ERA-Interim استفاده شد. با بهره گیری از نقشه فشار سطح و نقشه ارتفاع ژئوپتانسیل در سطوح پایین جو الگوی باد شَمال تابستانه و زمستانه که از مهم ترین الگوهای جوی انتقال و انتشار گردوغبار به غرب ایران هستند، جداسازی شدند. از 229 رخداد بررسی شده، 70 مورد توفان ناشی از باد شَمال تابستانه و 25 مورد ناشی از باد شَمال زمستانه بودند. در توفان های ناشی از وزش باد شَمال تابستانه، بیشترین میزان خیزش گردوغبار از کانون های گردوغبار نیمه شمالی کشور عراق بوده است. به عبارتی نقش کانون های اطراف دریاچه ثرثار، استان نینوا و استان کرکوک در توفان های ناشی از باد شَمال تابستانه قابل توجه است. در توفان های ناشی از باد شَمال زمستانه نقش دریاچه های مرکزی عراق در خیزش گردوغبار کمتر و در حدود 15 درصد و نقش کانون های واقع در شرق و جنوب شرق عراق، شمال عربستان، کویت و جنوب غرب ایران نسبت به توفان های ناشی از باد شمال تابستانه بیشتر است.

آلودگی هوا یکی از چالش های اصلی زیست محیطی در کلان شهرهای تهران، کرج و قزوین است که به دلیل تمرکز صنعتی و جمعیتی این منطقه، سطوح بالای ذرات معلق، سلامت انسان و محیط زیست را تهدید می کند. هدف این پژوهش، تحلیل زمانی _ مکانی غلظت ذرات معلق و شناسایی مناطق بحرانی به صورت میانگین پنج ساله، تغییرات سالانه، فصلی و ماهانه است. بدین منظور، از داده های شاخص جذب آئروسل (AAI) ماهواره ای سنتینل-5 استفاده شده تا تغییرات مکانی _ زمانی ذرات معلق در دامنه های جنوبی البرز مرکزی بررسی شوند. نتایج نشان داد بیشترین غلظت ذرات معلق در نواحی جنوبی و شرقی منطقه از جمله تهران، مرز سیاسی قم و کرج مشاهده شده است. تحلیل کانون های بحرانی در سطح اطمینان 99% حاکی از تمرکز بالای آلودگی در این نواحی است. در مقابل، مناطق شمالی قزوین و ارتفاعات البرز به دلیل جریان هوای بهتر و فعالیت های صنعتی کمتر دارای کیفیت هوای بهتری هستند. طی بازه زمانی 1397 تا 1399، روند تغییرات غلظت ذرات معلق نزولی بوده و به حداقل مقدار خود رسیده، اما در سال 1401 به اوج خود افزایش یافته است. تحلیل های فصلی و ماهانه نشان می دهند که بیشترین غلظت ذرات معلق در فصل تابستان ثبت شده است. این الگو تأثیر عوامل جغرافیایی، تراکم جمعیت، و فعالیت های صنعتی بر توزیع فضایی آلاینده ها را برجسته می کند و بر اهمیت مداخلات منطقه ای برای مدیریت کیفیت هوا تأکید دارد.

تغییر نمایه های اقلیمی به خصوص بارش، شناخت مفیدی از روند تغییر شرایط اقلیمی به دست می دهد. منطقه زاگرس جنوبی، با ویژگی های کوهستانی_دشتی و وابستگی بالای فعالیت های کشاورزی و منابع آبی آن به بارش، به طور ویژه نیازمند درک رژیم بارشی و روند تغییرات آن است. این پژوهش با هدف درک روند تغییر بارش با استفاده از هشت نمایه بارش سالانه در 61 ایستگاه با دوره آماری 1978 تا 2020 انجام شد. روند تغییرات با بهره گیری از آزمون ناپارامتری من–کندال استخراج و جهت ارزیابی تغییرات بارش مورد بررسی و تحلیل قرار گرفت. نتایج نشان داد، که در منطقه زاگرس جنوبی، روند تغییرات بارش به ویژه در نمایه تعداد روز بارشی و بدون بارش، اغلب به سمت کاهش بارش و افزایش خشکی است. چنانکه 89 درصد از ایستگاه ها، افزایش در تعداد روز بدون بارش، را نشان داده اند که از این میان 37 درصد از آن ها از نظر آماری معنادار بوده است. همچنین، در بیش از 90 درصد از ایستگاه ها، روند کاهشی در تعداد روزهای بارشی بیش از 0.1 میلی متر مشاهده شد که این روند نیز در 42 درصد از ایستگاه ها معناداری بوده است. بارش های سبک (0.1 تا 10 میلی متر) و متوسط (10 تا 20 میلی متر) در بیشتر نقاط روندی کاهشی دارند. در تعدادی از ایستگاه ها روند افزایشی غیر معنی دار بارش های سنگین و فوق سنگین مشاهده شد، که می تواند بیانگر افزایش رویداد بارشی کوتاه مدت و شدید باشد. درکل می توان گفت ، روند کلی بارش سالانه در بیشتر ایستگاه ها کاهشی بوده و کاهش در بیشینه بارش 24 ساعته نیز در 80 درصد ایستگاه ها مشاهده شد. این نتایج حاکی از تغییرات جدی در الگوی بارش منطقه و افزایش احتمال بروز خشکسالی و سیلاب ناگهانی است که مدیریت مؤثر منابع آبی به هدف کاهش خسارات محتمل در این منطقه را ضروری می سازد.