سید ابوالفضل مسعودیان

زندگی در ایران و تمدن ایرانی وابسته به برف خوان های کوهستانی است. آگاهی از وضعیت و تغییرات این برف خوان ها نیازی است که نیازمند گفتگو نیست. با گرمایش جهانی و تباه شد ن این برفخوان ها، تمدن ایرانی هم رو به خاموشی می گذارد. دورسنجی راهی کم هزینه و سریع برای دستیابی به این آگاهی است. با این حال سنجنده ها، پدیده هایی که ویژگی های طیفی نزدیکی با برف دارند (مانند کفه های نمکی) را به خطا برف گزارش می کنند (خطای گمارش یا خطای برف پنداری ). در ایران به دلیل فراوانی رویه های درخشان(کفه های نمکی، آبگیرها، بستر دریاچه های باستانی و مانند آن) خطای برف پنداری فراوان است. در این پژوهش حدود 21 سال داده های نمایه تفاضل هنجاری برف (نتهب) مودیس آکوا و تررا برای پاکسازی خطای برف پنداری به کار گرفته شد. یک واکاوی مؤلفه اصلی بر روی آرایه میانگین بلندمدت روزانه مقادیر نتهب 23960 یاخته از برف خوان ها و رویه های برف نما به ابعاد 365×23960 انجام شد. این بررسی نشان داد که فصل بندی برف پوش در ایران در مقابل درخشش رویه های برف نما در سراسر سال می تواند اساس تمیز برف خوان ها از رویه های برف نما قرارگیرد. بر روی برف خوان ها مقدار نتهب تنها در دوره برف گیری؛ یعنی دوره سرد سال بزرگ است اما بر روی پهنه های برف نما نتهب در سراسر سال بزرگ است. این ویژگی چنان برجسته است که اولین مؤلفه اصلی این دو پهنه را از یکدیگر متمایز ساخت.

ژرفای نوری هواویزی کمیتی بی بعد است که میزان گذر پرتو نور در جو را نشان می دهد و بیان گر میزان جذب و پراکنش ناشی از هواویزها در مسیر عبور نور است. شناخت آن برای درک تأثیرات آن بر کیفیت هوا و ارائه راهکارهای مقابله با آن ضروری است. حوضه بلوچستان جنوبی به دلیل موقعیت جغرافیایی خود، تحت تأثیر گرد و غبار و غلظت بالای هواویزی قرار دارد. از این رو در این پژوهش تغییرات زمانی-مکانی ژرفای نوری هواویزی، در این حوضه مورد واکاوی قرار گرفته است. برای دستیابی به این هدف از داده-های فرآورده ژرفای نوری هواویزی MOD 04 L2))، الگوریتمDeep Blue سنجنده مودیس ماهواره تررا با دقت مکانی 10×10 کیلومتر طی دوره آماری 2002-2019 بهره گرفته شد. سپس با استفاده از تحلیل مؤلفه های اصلی الگوهای زمانی و مکانی آن تفکیک شد. به کمک تحلیل خوشه ای الگوهای زمانی دسته بندی و الگوهای مکانی پهنه بندی گردید. نتایج واکاوی با روش تحلیل مؤلفه های اصلی بر روی آرایه میانگین بلند مدت داده ها (365×55458)  نشان داد، سه مؤلفه ی اصلی در مجموع حدود90 درصد از پراش داده ها را تبیین می کنند که سهم مؤلفه اول 84 درصد است. این مؤلفه الگوی کلی پراکندگی مکانی ژرفای نوری هواویزی حوضه را تبیین می کند و بسیار به الگوی مکانی میانگین بلندمدت، شبیه است. الگوی تغییرات زمانی نشان می دهد که این مؤلفه در تمام سال موجودیت دارد اما در دوره سرد کاهش و در دوره گرم سال افزایش می یابد. بر اساس تغییرات زمانی ژرفای نوری هواویزی، حوضه به چهار دوره زمانی زمستانه، بهاره-پاییزه، گذار و تابستانه، قابل تفکیک است. میانگین ژرفای نوری هواویزی در الگوی تابستانه به 69/0 می رسد. این به مفهوم آنست که حوضه در دوره تابستان از هوای نسبتاً غبارآلودی برخوردار است. به لحاظ پراکندگی مکانی نیز حوضه به سه پهنه با بار غباری کم (کوهستانی)، بار غباری متوسط( پایکوهی) و بار غباری زیاد(پست جلگه ای) قابل پهنه بندی است. میانگین ژرفای نوری هواویزی در حوضه حدود 38/0 است که در پهنه جلگه ای به 62/0 می رسد. رژیم ژرفای نوری هواویزی در هر سه پهنه یکسان است اما پهنه جلگه ای به لحاظ مقدار، با دو پهنه دیگر اختلاف چشمگیر دارد. بالا بودن مقدار ژرفای نوری هواویزی در این حوضه علاوه بر مؤلفه های محلی، به عوامل منطقه ای که در دوره گرم سال فعال می شود(موسمی هند)، مرتبط است.

در اواخر اسفند 1397 و اوایل فروردین 1398 خورشیدی بارش های سنگینی در ایران رخ داد که به جاری شدن سیل در چندین استان ایران انجامید. در این مقاله سیلاب های بهار 1398 در حوضه های غربی کشور (کرخه و کارون بزرگ) بررسی شده است. این سیلاب ها زیان های بسیار سنگینی به کشور وارد آورد. نهادهای اجرایی کوشیدند این رویداد را کالبدشکافی کنند و علل و پیامدهای آن را بشناسند. این تجربه نشان داد که سیلاب پدیده ای انسانی – طبیعی است و طبعاً مانند همه ی دیگر پدیده های انسانی پیچیده است؛ پیچیده، به این معنا که برایند برهم کنش های اجزای بسیار متنوعی است. در این جا بخشی از یکی از اجزای این پدیده ی پیچیده یعنی بخش بارش از بُعد آب و هواشناختی مسئله بررسی شد. به این منظور به کمک پایگاه داده بارش اسفزاری میانگین بلندمدت بارش به روش کریجینگ محاسبه و با بارش سال 1398 که با داده های 475 ایستگاه تهیه گردید مقایسه شد. از این گذشته سری زمانی بارش به روش وزنی برای تک تک زیرحوضه های منطقه محاسبه و وضعیت بارش انباشته در زمان ریزش ها مشخص شد. این بررسی نشان داد شدت بارش های بهار 1398 نسبت به رویدادهای تاریخی بیش تر نبوده است اما حجم بارش دریافتی حوضه ها بی سابقه بوده است. بنابر این از دیدگاه آب و هواشناختی مهم ترین نقش را بارش سنگین و موقعیت هسته ی بارش در بروز این سیلاب بازی کرده است. حجم بارش در دو حوضه کرخه و کارون در یک دوره ی 9 روزه معادل حدود 70 درصد بارش سالانه ی این دو حوضه بوده است. استقرار هسته ی بارش در بخش پرشیب شرقی حوضه نیز در تشدید سیلاب نقش داشته است. این نتایج به لطف داده های شبکه ای بارش به دست آمد

بارش یکی از مهم ترین و متغیرترین عناصر آب و هوایی است که تغییرپذیری مکانی زمانی زیادی به ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک دارد. آگاهی و دانش کافی از تغییرات بارش برای برنامه ریزی کشاورزی و مدیریت منابع آب در هر منطقه بسیار مهم است. به همین منظور در این پژوهش با استفاده از داده های روزانه پایگاه بارش اسفزاری در بازه زمانی 1349 تا 1394 به بررسی ویژگی های بارش و همچنین روند بارش در استان یزد پرداخته شد. میانگین ضریب تغییرات مجموع بارش سالانه استان ، 2/42 برآورد شد که از 9/32 تا 4/68 در یاخته های مختلف متغیر بود. بیشترین ضریب تغییرات بارش در مقیاس سالانه نیز در مناطق مرکزی و غربی استان مشاهده شد که نشان-دهنده پراکندگی و خطر بیشتر بارش در این مناطق می باشد. مقادیر مثبت کشیدگی و چولگی بارش سالانه نیز بیانگر فزونی سال های با بارش کمتر از میانگین بود. روند تغییرات بارش با استفاده از آزمون های آماری ناپارامتری من کندال و برآوردگر شیب سن مورد بررسی قرار گرفت. توزیع مکانی زمانی روند مجموع بارش سالانه و مجموع بارش فرین سالانه مشابه یکدیگر بود و در هر دو مورد روند کلی حاکم بر استان، روند کاهشی بود. بیشترین سهم بارش فرین به مجموع بارش سالانه نیز در مناطق مرکزی استان (دشت یزد-اردکان) مشاهده شد. بنابراین در سال های پرباران، این مناطق مستعد سیلاب های شدید هستند.

در این پژوهش ، از داده های نم ویژه، مؤلفه مداری و نصف النهاری جریان باد در تراز 850 هکتوپاسکال، همچنین از داده های روزانه آب بارش پذیر سنجنده مودیس آکوا در بازه زمانی 15 ساله (2017-2002) استفاده شد؛ سپس در طول این دوره روزهایی که متوسط آب بارش پذیر آن ها دو انحراف معیار از میانگین ِدوره فاصله داشت انتخاب و برای این روزها و دو روز قبل از آن شار رطوبت بدست آمد. یافته ها نشان می دهد در روزهایی که متوسط آب بارش پذیر بالا است (تیر و مرداد)، کرانه های دریای خزر بویژه در بخش های جنوب غربی آن و شمال غرب کشور شار رطوبت نیز بیشینه است. جریانات شمال شرقی و شرقی که در نتیجه استقرار یک کم فشار در شمال شرقِ دریای خزر از روی دریای خزر می گذرند، با ترابرد رطوبت به کرانه های خزر و شمال غرب وقوع بیشینه ی آب بارش پذیر را باعث می شوند. استقرار پرفشار جنب حاره بر روی دریای عرب از یک سو و یک کم فشار حرارتی بر جنوب شرق عربستان، شار رطوبت را از دریای عرب، خلیج عدن، دریای عمان و خلیج فارس به سوی کرانه های جنوبی و جنوب غربِ کشور افزایش داده و در نتیجه مقدار آب بارش پذیر نیز افزایش می یابد. در پاره ای از موارد مشاهده شد، جریاناتی که از شمال شرق و جنوب وارد کشور می شوند در دشت لوت و کویر مرکزی همگرا شده و رطوبت جو این نواحی را نیز افزایش می دهند. بر اساس نتایج بدست آمده، حضور کم فشار در غرب قزاقستان و استقرار پرفشار در دریای عرب و کم فشار در شرق عربستان نقش کلیدی در فرارفت رطوبت به ایران و افزایش رطوبت جو آن دارند.

  در مطالعات محیطی به پایگاه داده های شبکه ای محیطی نیاز است. بررسی تغییرات محیطی و اقلیمی، بررسی حجم بارش حوضه های آبی و نظایر آن بدون یک پایگاه داده شبکه ای بارش شدنی نیست. در آن دسته از مطالعات محیطی که یک پهنه جغرافیایی را دربرمی گیرد، اما داده های لازم برای نقاط معیّن و معدودی از آن پهنه (مثلاً ایستگاه های هواسنجی) دردسترس است و نه برای همه گستره پهنه مورد بررسی، انجام فرایند تبدیل داده های نقطه ای به پهنه ای (ایجاد پایگاه داده شبکه ای) لازم است. نخستین نمونه از این پایگاه های داده برای ایران در سال 1375 در دانشگاه اصفهان تولید شد. در این مقاله فرایند آماده سازی نسخه سوم پایگاه داده بارش اسفزاری معرفی می شود. این پایگاه داده شبکه ای بارش با تفکیک زمانی روزانه و تفکیک مکانی ده کیلومتر در سیستم تصویر لامبرت مخروطی هم شکل تهیه شده است. این پایگاه داده بارش روزانه سرزمین اصلی ایران را از 01/01/1349 تا 29/12/1394 را پوشش می دهد. خطای برآورد میانگین بارش در این پایگاه داده کم تر از 15 درصد است. در تهیه این پایگاه داده از داده های بارش روزانه 2188 ایستگاه سازمان هواشناسی کشور بهره برداری شده است. این پایگاه داده تنها نسخه ملی داده شبکه ای بارش ایران است.

تغییر اقلیم پدیده ای است که بررسی همه جانبه آن نیازمند بررسی طولانی مدت عناصر مختلف اقلیمی نظیر دما، بارش، تبخیر، رطوبت و ... می باشد. بارش و دما از عناصر مهم آب و هوایی هستند که تغییر آنها می تواند تأثیر بسزایی در تغییرات سایر اجزا محیطی از جمله تغییرات کاربری های سطح زمین داشته باشد. می توان گفت تغییر پوشش سطح زمین، ارتباط مستقیمی با تغییر اقلیم جهانی دارد. بر این اساس در تحقیق حاضر تلاش شده است که تغییرات طولانی مدت دما و بارش در حوضه آبریز کارون و سپس ارتباط احتمالی این تغییرات با تغییرات کاربری های سطح زمین مورد بررسی قرار گیرد. لذا داده های دما و بارش روزانه از 152 ایستگاه همدید و باران سنجی از سال 1972 تا 2014 تهیه شده و نقشه های روزانه آنها با اندازه یاخته های 4 × 4 کیلومتر با استفاده از تکنیک میان یابی کریجینگ تولید شد.  به دلیل تنوع اقلیمی و مکانی موجود در کارون، حوضه آبریز به 12 زیرحوضه کوچک تر تقسیم شد. سپس با استفاده از کد نویسی در سامانه گوگل ارث انجین GEE و با بهره گیری از داده های رقومی ماهواره های سری لندست 5، 7 و 8  سنجنده های TM   و OLI/TIRS ، نقشه های کاربری اراضی با محاسبه میانگین هر کاربری استخراج گردید. با استفاده از الگوریتم حداقل فاصله از میانگین طی دوره های چند ساله (1987-1997-2007-2018) طبقه بندی تصاویر انجام شد. برای پایش تغییرات زمانی کاربری های اراضی نیز از مدل پویایی کاربری ها بهره گرفته شد. همچنین برای بررسی رفتار طولانی مدت دما و بارش از آزمون من کندال بهره گرفته شد. سپس تغییرات زمانی این عناصر و هم زمانی این تغییرات با تغییرات کاربری های اراضی مورد ارزیابی قرار گرفت.  نتایج تحقیق نشان داد که از بین دو عنصر اقلیمی مورد مطالعه، بارش، بیشترین تأثیر را بر تغییر کاربری های سطح زمین، به ویژه در حوضه های مرتفع کارون داشته است.  همچنین کاهش بارش طی زمان به همراه تأثیر عوامل انسانی، تأثیر مخربی روی تغییرات نوع کاربری ها به ویژه کاهش سطح جنگل ها، مراتع، سطوح آبی و کشاورزی آبی منطقه داشته است. بررسی روند دما نیز نشان داد که با وجود نوساناتی که در رفتار دما دیده می شود اما این تغییرات جزئی بوده و نسبت به بارش، تأثیر چندانی در تغییرات کاربری های سطح زمین نداشته است.

در این پژوهش از داده های روزانه ارتفاع ژئوپتانسیل تراز 500 هکتوپاسکال با تفکیک مکانی 1 درجه از پایگاه داده ECMWF برای جنوب غرب آسیا و داده های ایستگاهی بارش از سازمان هواشناسی کشور (1979 تا 2018) بهره جویی شده است. تکنیک بکار رفته تحلیل مؤلفه اصلی و تحلیل خوشه ای است. با این تحلیل ها 9 الگوی گردشی شناسایی شدند. تغییرات الگوها در سطح 95 درصد معناداری، بوسیله آزمون ناپارامتری من کندال آزموده و برای برآورد میزان تغییرات از تخمین گر شیب سن بهره گرفته شد. آزمون معناداری روند برای الگوهای زمستانی در فصل بارش های ایران، روند معنادار افزایش ارتفاع ژئوپتانسیل؛ که منجر به کاهش شیو فشار و کاهش ناپایداری و نهایتاً تضعیف الگوهای بارشی زمستانی گردیده است را آشکار ساخت. روندهای معنادار مثبتِ ارتفاع ژئوپتانسیل، تداوم این شرایط را برای الگوهای تابستانی (افزایش پایداری، کاهش چرخندگی و کاهش بارش) نشان دادند. از 9 الگوی شناخته شده تنها برای یک الگوی فصل گذار روند معنادار منفی بر روی کشور مشاهده شد. این الگو با اندکی افزایش بارندگی بیانگر شکل گیری شرایط ناپایدار است که در صورت مهیا بودن رطوبت می تواند منجر به بارش های فصل معتدل گردد. یافته ها نشان دادند که یک الگوی زمستانی بارش زا در دو دهه اخیر حذف شده و بجای آن یک الگوی تابستانی ظاهر گردیده است.

طی سده گذشته اقلیم کره زمین دگرگونی را در مقیاس های مکانی و زمانی مختلفی تجربه کرده است. این روند دگرگونی احتمالاً برای آینده نیز ادامه خواهد داشت. یکی از جلوه های دگرگونی اقلیم که تغییر(پذیری) آن را نشان می دهد، در وردایی رفتار دهه ای بارش قابل ردیابی است. به منظور ردیابی تغییرپذیری بارش ایران، به عنوان نمایه ای از تغییر اقلیم این سرزمین، طی چهار دهه اخیر (1394-1355) از پایگاه داده ای اسفزاری نسخه سوم (حاصل میان یابی داده های بارش روزانه 2188 ایستگاه همدید، اقلیمی و باران سنجی سازمان هواشناسی به مدت 46 سال از 1349 تا 1394 و مجموعاً 16801 روز و با تفکیک مکانی 10 کیلومتر و درنتیجه با ابعاد 16801×205×167) استفاده شده است. به منظور بررسی وردایی دهه ای بارش، میانگین بارش دهه های منتهی به دهه 1394-1385 محاسبه و ویژگی های مکانی بارش ایران طی چهار دوره ده ساله به روش توصیفی - ترسیمی بررسی و مطالعه شد. دراین راستا میانگین بارش هردهه با کل دوره آماری و دهه پیش از آن مقایسه شد. نقشه های بارش هر دهه، نقشه های ناهنجاری آن در قیاس با میانگین کل و نقشه های ناهنجاری آن در قیاس با دهه پیشین ترسیم و بررسی شد. میانگین بارش در انتقال از دهه اول به دوم افزایشی و پس از آن کاهشی بوده است. از آن پس رفتار عمومی کاهشی بارش، هم در نواحی کم بارش و هم نواحی پربارش در طی دهه های متوالی دیده می شود. بارش عموماً در نواحی توأم با بارش زیاد (درکرانه های دریاهای خزر، عمان و خلیج فارس، دامنه های غربی رشته کوه های زاگرس و دامنه های شمالی رشته کوه های البرز)، تغییرات بیشتری را نسبت به بخش های کم بارش کشور (نظیر نواحی مرکزی، شرقی و شمال شرقی) متحمل شده اند؛ به تبع آن بسیاری آماره های مکانی بارش، نظیر ضریب تغییرات، چولگی، کشیدگی، آستانه های بارش (آستانه های کم و زیاد)، تغییر یافته است. این امر در جابه جایی خط همبارش میانگین هر دهه و کاهش سرزمین های توأم با بارشی بیش از میانگینِ دهه ای نیز منعکس شده است.

طی سده گذشته، اقلیم به گونه های مختلفی تغییر یافته است. این روند تغییرات احتمالاً برای آینده ادامه خواهد داشت. یکی از جلوه های تغییر اقلیم در وردایی رفتار دهه ای بارش قابل ردیابی است. به منظور ردیابی وردایی بارش ایران طی چهار دهه اخیر (1355-1394) و تفکیک تغییرپذیری متأثر از مختصات (موقعیت) جغرافیایی (طول جغرافیایی و عرض جغرافیایی) و توپوگرافی (ارتفاع، جهت، و میزان شیب دامنه ها)، به عنوان عوامل درونی مؤثر بر بارش، از الگوی رگرسیون خطی چندمتغیره استفاده شد. بدین ترتیب، بارش متأثر از مختصات جغرافیایی- عوامل توپوگرافیک برای هر دهه از میانگین بارش دهه ای تفکیک شد و الگوی مکانی بارش حاصل از عوامل بیرونی اقلیم بارشی به دست آمد. بنابراین، تغییرات دهه به دهه بارش در ارتباط با عوامل بیرونی مورد مداقه قرار گرفت. نتایج نشان داد طی چهار دهه اخیر تأثیر عوامل بیرونی مؤثر بر بارندگی ایران موجب کاهش پهنه های بارشی شده اند؛ به طوری که از اولین دهه مورد بررسی (1355-1364) به سمت دهه انتهایی (1385-1394) سهم عوامل بیرونی در وردایی بارش افزون تر شده است. بعد از دهه دوم تأثیر عوامل بیرونی حتی نسبت به میانگین کل افزایش داشته است؛ به طوری که در دهه اول 4/54 درصد و در دهه آخر نزدیک به 60 درصد از گستره کشور با وردایی بارش حاصل از عوامل بیرونی مواجه بوده است.

یکی از انواع رفتارهای ظاهراً آشفته بارش، وردایی ماه به ماه بارش در مقیاس دهه ای است که نمایه ای از ساختار اقلیم بارشی بشمار می آید. در پژوهش حاضر توزیع ماه به ماه بارش ایران زمین و تغییرات دهه ای آن با بکارگیری نمایه ضریب تغییرات برای دوره آماری 1394-1349 و با بهره گیری از داده های شبکه ای اسفزاری نسخه سوم بررسی شد. روابط این متغیر با متغیرهای مکانی - توپوگرافیک با استفاده از داده های مدل رقومی ارتفاع و براساس شگردهای رگرسیونی برای چهار دوره ده ساله (1364-1355، 1374-1365، 1384-1375 و 1394-1385) بررسی شد و نیز برای دستیابی به الگوی فضایی از شگرد تحلیل خوشه ای استفاده شد. یافته های پژوهش حاضر تنوع تباین ماهانه بارش در کشور را تایید نمود، امّا برخلاف انتظار روند بلند مدت تغییرپذیری ماه به ماه بارش عموماً در کشور فاقد معنی آماری است. همچنین طی دهه های مختلف تغییرات قابل توجهی بین نواحی با کمینه، بیشینه و در نتیجه دامنه تغییرات مکانی و نیز میانگین پهنه ای ضریب تغییرات ماه به ماه بارش مشاهده نشد. با این وجود، نواحی توأم با بارش نسبتاً یکنواخت کشور برای چهاردهه متوالی رفتار تناوبی داشته اند. همچنین گستره پهنه های توأم با مقادیر مختلف تغییرپذیری نیز تغییر می یافته است. اگرچه در هر دهه و نیز در کل دوره این گستره ها با عوامل مکانی - توپوگرافیک در ارتباط معنی داری بوده است، اما این رابطه نسبتاً کم بوده است. تحلیل فضایی مبتنی بر تحلیل خوشه ای، 5 ناحیه تغییرپذیری ماه به ماه بارش به دست داد. این نواحی از عرض جغرافیایی حدود 32 درجه به سمت شمال، به طور تقریبی از مدارات تبعیت می کنند؛ ولی در نیمه جنوبی کشور عموماً با نصف النهارات ارتباط بیشتری به نمایش می گذارند.

وردایست لایه انتقال بین وردسپهر و پوشن سپهر است. در این پژوهش برای شناخت وردایست بر روی جو ایران از داده های دما و ارتفاع ژئوپتانسیل مربوط به پایگاه ECMWF در بازه ی زمانی 1979 تا 2018 با تفکیک افقی 0/25 درجه در ترازهای مختلف جو و بر پایه افت آهنگ دما (LRT) استفاده شد. نتایج پژوهش نشان داد که در ماه های فصل زمستان تغییرات تراز فشار وردایست بر روی ایران از عرض جغرافیایی تبعیت می کند و با افزایش عرض جغرافیایی ارتفاع وردایست کاهش می یابد، اما در ماه های فصل تابستان ویژگی های تراز فشار وردایست متفاوت با ماه های فصل زمستان است. در این ماه ها تغییرات ترازهای فشار وردایست از عرض جغرافیایی تبعیت نمی کنند؛ بر روی ارتفاعات زاگرس و کرمان ارتفاع وردایست در پایین ترین حد خود قرار دارد، در حالی که بالاترین ارتفاع وردایست در این ماه ها در عرض های جغرافیایی بالاتری نسبت به دیگر ماه ها واقع می شود. بررسی دمای تراز پایین و بالای وردایست نیز نشان داد که دمای تراز پایین وردایست در تمام ماه های فصول بررسی شده پایین تر از دمای تراز بالای آن است و دمای دو تراز با تغییرات ارتفاع وردایست در ماه های مختلف دچار تغییر شده است. بررسی تفاضل دمایی دو تراز اطراف وردایست نشان داد که تفاضل دمایی دو تراز اطراف وردایست در فصل تابستان در مقایسه با فصل زمستان قابل توجه تر است. این در حالی بود که در فصل زمستان تفاضل دمایی در اکثر مناطق از عرض جغرافیایی تبعیت می کند و با افزایش عرض جغرافیایی تفاضل دمایی کاهش می یابد.

تنوع عوامل مکانی (نظیر موقعیت جغرافیایی و ویژگی های توپوگرافیک) موجبات تنوع مکانی عناصر اقلیمی ازجمله بارش را فراهم کرده است. همراه با تغییرات زمانی بارش، عوامل مکانی نقش های مختلفی ایفا می کنند؛ از این رو برخلاف ثبات نسبی عوامل مکانی، می توان استنباط کرد که این عوامل در بستر تغییرات بارش نقش های مختلف ایفا می کنند. به منظور ردیابی نقش عوامل مکانی نظیر موقعیت (مختصات جغرافیایی) و عوامل توپوگرافیک (ارتفاع، شیب و جهت شیب) در بارش، از مدل شبکه عصبی مصنوعی استفاده شد. یافته های پژوهش حاضر نشان داد از دهه اول (1355- 1364) به سمت دهه چهارم (1385- 1394) میانگین بارش کشور کاهش زیادی داشته است. در این میان دهه دوم (1365- 1374) افزایش نسبتاً زیادی را تجربه و روند عمومی کاهشی را مختل کرده است. میزان بارش حاصل از مدل های برازش یافته در هریک از دهه ها، الگوی تغییرات زمانی مکانی بارش واقعی را به خوبی بازتاب می دهد و توجیه می کند. براساس یافته های الگوی برازش یافته مشخص شد نقش بعضی از متغیرهای موقعیت جغرافیایی و عوامل توپوگرافیک از دهه ای به دهه دیگر بسیار تغییرپذیر بوده است و بعضی از متغیرها نقش های نسبتاً ثابتی داشته اند. این امر گواهی بر این واقعیت است که تغییر کاهنده اثر یک متغیر با تغییر فزاینده اثر متغیرهای دیگر جبران می شود و نیز متناسب با تغییرات دهه ای بارش شکل می گیرد. در این میان نقش عرض جغرافیایی تغییرات زیادی داشته است. بیشترین و کمترین نقش این متغیر به ترتیب در دهه اول و دوم بوده است. در دو دهه انتهایی، تغییر همزمان نقش عرض جغرافیایی با تغییر میزان میانگین دهه ای بارش بسیار چشمگیرتر از دو دهه دیگر است. این واقعیت را می توان به تغییراتی نسبت داد که در مسیر چرخندها رخ داده است. این تغییر مسیر چرخندها در مطالعات پیشین بررسی و تأیید شده است؛ علاوه بر این افزایش بارندگی در دهه دوم با ضریب های متفاوت از دهه های دیگر، نقش منحصربه فرد عوامل مکانی- توپوگرافیک را در دوره های پربارش و کم بارش نشان می دهد.

توسعه شهر نشینی و فعالیت های صنعتی منجر به تغییرات چشمگیری در مشخصات فیزیکی سطح زمین، ترازمندی انرژی و درنتیجه سبب تغییر آب وهوای محلی در شهر های بزرگ شده است. از این رو برای بررسی نقش شهر در تغییر آب وهوای محلی، جزیره ی گرمایی/سرمایی کلان شهرهای ایران مورد سنجش قرار گرفت. در این پژوهش برای ارزیابی جزیره ی گرمایی/سرمایی کلان شهرهای ایران، ابتدا شهر هایی که جمعیتی بیشتر از 500 هزار نفر داشتند؛ انتخاب گردیدند. برای واکاوی شدت جزیره ی گرمایی/سرمایی از داده های دمای رویه ی سنجیده ی مودیس تررا و آکوا در بازه ی زمانی 1381 تا 1396 به صورت روزانه استفاده شد. بدین منظور ابتدا مناطق ساخته شده ی شهری به کمک داده های کاربری اراضی مودیس انتخاب گردید. سپس اختلاف بیشترین و کمترین طول و عرض جغرافیایی شهر به دست آمد و از هر طرف محدوده ی شهر به اندازه ی آن گسترش داده شد تا محدوده ی ناشهر مشخص شود. برای آنکه بتوان جزیره ی گرمایی/سرمایی هر شهر را بر اساس زیبوم شهر مورد سنجش قرار داد از روش نوینی در این پژوهش استفاده شد. بدین صورت که بیشترین فراوانی دما در میان یاخته های ناشهر در هر روز، به عنوان نماینده ی دمای ناشهر انتخاب گردید؛ و شدت جزیره ی گرمایی/سرمایی شهر بر اساس اختلاف تمامی یاخته های شهر از دمای نماینده ی ناشهر به دست آمد. نتایج این تحقیق نشان داد در روز هنگام در تمامی شهر های ایران به غیر از کلان شهر رشت که در زیمان مرطوب و معتدل خزری قرار دارد، جزیره ی سرمایی با شدت 3/0- تا 1/6- درجه ی سلسیوس تشکیل می گردد. شدت جزیره ی سرمایی روز هنگام در کلان شهرهای واقع در زیمان بیابانی بیشتر است. در شب هنگام بر روی تمامی کلان شهرهای ایران جزیره ی گرمایی با شدت 5/0 تا 3 درجه ی سلسیوس تشکیل می گردد. شدت جزیره ی گرمایی در کلان شهرهای واقع در زیمان بیابانی کمتر از سایر کلان شهرها است؛ و حتی بر روی کلان شهر زاهدان در شب نیز جزیره ی سرمایی ضعیفی تشکیل می گردد.

 برخی از پژوهشگران این گمان را مطرح کرده اند که گرمایش شتاب ناک شمالگان (گرمایش سریع تر مناطق قطبی نسبت به سایر مناطق) موجب تغییرات آب وهوایی در عرض های میانه شده است. این تغییرات شامل کاهش شیو دما میان شمالگان و عرض های میانه و تضعیف و تموج بادهای غربی می شود. برای بررسی این گمانه و تأثیر آن بر روی تغییرات دمایی در ایران،  در این پژوهش از روش تموج تجمیعی استفاده شده است. بدین منظور از داده های دمای کمینه و بیشینه 36 ایستگاه همدید سازمان هواشناسی کشور، داده های روزانه نوسان شمالگان از مرکز پیش بینی آب وهوایی نوا و داده های ارتفاع ژئوپتانسیل تراز 700 هکتوپاسکال از پایگاه داده های مرکز ملی پیش بینی محیطی وزارت انرژی (NCEP/DOE) در بازه زمانی 1394-1358 استفاده شد. بررسی ها افزایش مقدار تموج را در چند سال اخیر، هم در میانگین روزانه و هم در میانگین فصلی و سالانه نشان می دهد. افزایش مقدار تموج نشان دهنده افزایش دامنه موج و افزایش تعداد فرین های آب وهوایی است؛ ازاین رو در صورت افزایش فراوانی این الگوها باید انتظار افزایش رویدادهای فرین آب وهوایی را داشته باشیم. همبستگی ها میان تموج تجمیعی و دمای کمینه و بیشینه و نوسان شمالگان نشان می دهد که مقادیر مثبت (منفی) نوسان شمالگان موجب افزایش (کاهش) تموج تجمیعی و درنتیجه کاهش (افزایش) دمای کشور در فصل سرد سال می شود.

در این پژوهش به تحلیل آماری رخداد طوفان های گرد و غبار با استفاده از داده های ایستگاه هواشناسی همدیدی خراسان رضوی پرداخته شد. بر اساس دستورالعمل سازمان جهانی هواشناسی، هرگاه در ایستگاهی سرعت باد از 30 نات بیشتر شود و دید افقی به علت پدیده گرد و غبار به کمتر از یک کیلومتر برسد، طوفان گرد و غبار گزارش می شود. کدهای 30 تا 35 مربوط به طوفان گرد و غبار یا شن معرفی می شود. در این تحقیق، نخست فراوانی رخداد طوفان های گرد و غبار در ایستگاه های همدیدی خراسان رضوی طی سال های 1331-1398 بررسی شد. سپس، به صورت موردی به بررسی رخداد طوفان گرد و غبار در مشهد به علت ایجاد وضعیت بحرانی در این کلان شهر در تاریخ 25/7/1396 برای بررسی مسیر ورودی این طوفان ها پرداخته شد. بررسی تصاویر ماهواره مودیس و تحلیلی الگوی گرد و غبار و همچنین ردیابی بسته های هوا حامل ذرات گرد و غبار با استفاده از مدل HYSPLIT با روش پسگرد و پیشگرد در ایستگاه مشهد به عنوان یکی از مهم ترین ایستگاه های هواشناسی شمال شرق کشور انجام شد. نتایج نشان داد بیشترین فراوانی طوفان های گرد و غبار در سطح استان مرتبط با سبزوار با 136 طوفان ملایم و 79 طوفان شدید و شهرهای سرخس و گناباد در رتبه های بعدی بوده اند. با ردیابی و آشکارسازی پدیده طوفان گرد و غبار به صورت موردی مشاهده شد که این پدیده نخست بر روی ترکمنستان شکل می گ ی ر د و با نفوذ به مرزهای شرقی کشور شهر مشهد را تحت تأثیر قرار می دهد.

دمای رویه زمین، فراسنجی کلیدی در فیزیک فرآیندهای رویه زمین در مقیاس منطقه ای و به ویژه جهانی است. نزدیک به دو دهه است که از اندازه گیری دمای رویه توسط سنجنده مودیس می گذرد. واکاوی وردش های مکانی دمای رویه می تواند ما را در شناخت رفتار این فرا سنج کلیدی یاری کند. هدف از این پژوهش واکاوی روند تغییرات دمای رویه در گستره ایران است. بدین منظور از داده های دمای رویه زمین سنجنده مودیس ترا (MOD11A1) در دوره زمانی 1379-1398 به صورت روزانه و با تفکیک مکانی 1 × 1 کیلومتری بهره گرفته شد. پس از استخراج داده ها در گستره ایران، روند دمای رویه گستره ایران بر روی 1884077 یاخته به کمک آزمون من کندال موردبررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد بیشترین گستره روند افزایشی دمای رویه در فصل زمستان در ماه دی، بهمن و اسفند قابل مشاهده است و بیشتر روند های افزایشی معنی دار نیز در ارتفاعات دیده می شود که این موضوع می تواند در ارتباط با کاهش پوشش برفی و کاهش سپیدایی در این نواحی باشد. بررسی روند دمای رویه در فواصل ارتفاع 100 متر نیز نشان داد که در دی ماه تمامی سطوح ارتفاعی دارای روند افزایشی در دمای رویه است که این روند افزایشی در سطح 05/0 معنی دار است.

گسترش شهر نشینی و افزایش جمعیت در کلان شهرها و رشد فعالیت های صنعتی در شهر ها باعث ایجاد تغییراتی در خرد اقلیم مناطق شهری شده است. یکی از نتایج این تغییرات، جزایر گرمایی شهر است. شهر مشهد نیز، طی سال های اخیر، رشد شتابناکی داشته است. در این پژوهش، جزیره گرمایی/ سرمایی رویه پایه کلان شهر مشهد براساس آب وهوای پس زمینه بررسی شده که هدف آن شناخت رفتار زمانی و مکانی این جزیره گرمایی بوده است. بدین منظور، داده های دمای رویه زمین سنجنده های مودیس تررا و مودیس آکوا دریافت و جزیره گرمایی، براساس آن، بررسی شد. برای سنجش جزیره گرمایی، از روش نوینی استفاده شد. در این روش، نقشه های کاربری اراضی مودیس برای تعیین محدوده شهر و غیرشهر و همچنین، تعیین نوع کاربری اراضی منطقه مورد مطالعه به کار رفت. آب وهوای پس زمینه برپایه دمای دورسو مشخص شد، نماینده دمای غیرشهر طبق بیشترین تکرار دما انتخاب شد و جزیره گرمایی براساس آن محاسبه شد. بررسی جزیره گرمایی/ سرمایی در بازه روزانه نشان داد که در کلان شهر مشهد، طی روز، میانگین دما کمتر و در شب، دمای شهر بیشتر از دمای بیرون شهر است. همچنین، بررسی فصلی جزیره گرمایی/ سرمایی این کلان شهر نشان می دهد که جزیره سرمایی، روز هنگام، طی فصل های گرم سال بیشترین مقدار و در فصل های سرد کمترین مقدار را دارد و تغییرات فصلی جزیره گرمایی شبانه کمتر از جزیره سرمایی روز هنگام است. هسته جزیره سرمایی روز هنگام مشهد در محدوده حرم مطهر تا میدان شهید فهمیده به سمت حاشیه غربی شهر قرار دارد. این منطقه منطبق بر پارک ها و باغ های بزرگ شهری است. هسته جزیره گرمایی شبانه در بافت قدیمی، پرتراکم و پررفت وآمد شهر و در محدوده حرم مطهر به سمت شمال غرب قرار دارد. شدت جزیره گرمایی/ سرمایی نیز ارتباط مستقیمی با سرعت وزش باد دارد. نقش کاربری اراضی در تشدید و یا کاهش شدت جزیره گرمایی شهر مشهد به خوبی مشخص است. در توسعه شهر، می توان توجه بیشتری به کاربری اراضی شهری داشت تا دمای شهر را با استفاده درست از آن، تعدیل کرد.

هدف از پژوهش کنونی واکاوی آب وهواشناسی انباشت و گدازش پوشش برف در ایران با بهره گیری از داده های سنجنده مودیس است. برای این منظور، داده های روزانه نسخه ششم پوشش برف سنجنده مودیس برای بازه زمانی 1/7/1380 تا 31/6/1397 در تفکیک مکانی 500×500 متر دریافت شد. در گام بعدی داده ها به تفکیک هر سال آبی پردازش و فرایند محاسبه زمان بندی انباشت و گدازش روزهای برف پوشان انجام پذیرفت. پردازش ها نشان می دهد آغاز فصل انباشت برف از روی بلندی های البرز و بلندی های شمال غرب کشور (رشته کوه های سبلان) از اوایل مهرماه آغاز می شود و به تدریج با سپری شدن فصل پاییز به ارتفاعات پایین تر گسترش می یابد. فصل انباشت برف بر روی رشته کوه های زاگرس از حدود دهه اول آبان ماه از ارتفاعات حدود 4000 متر آغاز می شود و به تدریج تا دهه اول آذرماه به ارتفاعات پایین تر (حدود 2200 متر) نیز کشیده می شود. طی ماه های آغاز انباشت برف در ایران، که دربردارنده ماه های مهر تا آذر است، ارتفاع برف مرز با آهنگ متوسط 54 متر در روز به پایین حرکت می کند؛ این در حالی است که طی ماه هایی که فرایند گدازش برف در آن رخ می دهد، یعنی ماه های دی تا شهریور، ارتفاع برف مرز با آهنگ متوسط 15 متر در روز به ارتفاعات بالاتر مهاجرت می کند.  

سپیدایی از ﭘﺎراﻣﺘﺮﻫﺎی ﻣﻮرد ﻧیﺎز در ﻣﻄﺎﻟﻌﺎت زیﺴﺖ ﻣﺤیﻄی و آب و ﻫﻮایی به شمار می رود؛ ازاین رو، بررسی رفتار زمانی و مکانی آن می تواند ابزاری برای شناخت تغییرات محیطی باشد. ﺳﻨﺠﻨﺪه مودیس سپیدایی ﺳﻄﺢ زﻣیﻦ را به طور ﻣﺴﺘﻤﺮ، در ﻣﻘیﺎﺳی ﺟﻬﺎﻧی و ﺑﺎ ﻗﺪرت ﺗﻔکیک ﻣکﺎﻧی مناسب ﺗﻮﻟیﺪ و در دسترس پژوهشگران ﻗﺮار داده است. در این پژوهش، برای واکاوی موانع برداشت/ دیدبانی سپیدایی ایران زمین، نخست داده های روزانه سپیدایی سنجنده مودیس در محدوده ایران، در بازه زمانی 1/1/1379 تا 10/10/1397 و به مدت 6867 روز، از تارنمای مودیس استخراج شد. پس از موزاییک کردن کاشی ها، فراوانی بلندمدت دیدبانی های سپیدایی ایران زمین برای هریک از فصل های سال جداگانه محاسبه شد. یافته ها نشان داد که عوامل محدودکننده دیدِ ماهواره، در زمان ها و مکان های گوناگون، متفاوت است؛ به طوری که در فصل تابستان، به ویژه در کرانه های دریای عمان، رطوبت نقش محدودکننده دارد. درحالی که در فصل زمستان، به خصوص در رشته کوه های البرز و زاگرس، ابرناکی عامل محدودکننده به حساب می آید. گذشته از عوامل رطوبت و ابرناکی، ریزگردها نیز عامل محدودکننده برداشت سپیدایی شناخته می شوند. بررسی های انجام شده روی 394 ایستگاه زمینی اثبات کرد، در زمانی که ماهواره نتوانسته است سپیدایی را اندازه گیری کند، در بیش از 70% موارد، عوامل یادشده گزارش شده است.