سید ابوالفضل مسعودیان

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.

عوارض جغرافیایی گوناگون (دریاچه ها، شنزارها، پلایاها، جنگل ها و ...) ویژگی های دمایی (گرمای ویژه و رسانایی گرمایی) متفاوتی دارند. از این رو توزیع فراوانی دمای رویه ی زمین بر روی هر یک از این عوارض متفاوت است. از سوی دیگر تغییرات محیطی سبب تغییر دمای رویه ی زمین می شود. بنا بر این تغییرات محیطی مانند آب شدن یخ ها و برفپوش ها، خشکیدن دریاچه ها، جنگل زدایی، بیابان زایی و مانند آن می تواند توزیع فراوانی دمای رویه ی زمین را تغییر دهد. داده های مودیس به دلیل تفکیک مناسب زمانی و مکانی بررسی تغییرات توزیع فراوانی دمای رویه ی زمین را ممکن می سازد. پانزده سال داده های مودیس آکوا به کمک واکاوی مؤلفه ی اصلی بررسی شد. این بررسی نشان داد که توزیع فراوانی دمای رویه ی زمین در ایران تا اندازه ی زیادی وابسته به ارتفاع و پس از آن وابسته به عوارض جغرافیایی است. توزیع فراوانی دمای رویه ی زمین بر روی عوارض جغرافیایی مختلف متفاوت است. دریاچه ها، شبکه های رودخانه ای، کویرها، شنزارها، درختزارها، جنگل ها و کلان شهرها از جمله ی عوارض جغرافیایی هستند که بر توزیع فراوانی دمای رویه ی زمین اثر می گذارند. از این رو بررسی توزیع فراوانی دمای رویه ی زمین به شناسایی مرز جغرافیایی این پدیده ها کمک می کند. از سوی دیگر می توان تغییر قلمرو این پدیده ها را نیز در طی زمان ردگیری کرد و ابزار نوینی برای پایش تغییرات محیطی به دست آورد.

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.

هدف از پژوهش حاضر واکاوی رفتار زمانی- مکانی سپیدایی روشن در ایران است. سنجنده مودیس سپیدایی تیره را برای تابش مستقیم و سپیدایی روشن برای تابش پراکنده همسان گرد در ظهر محلی ارائه می دهد. برای این منظور، داده های ترکیبی سپیدایی سنجنده مودیس تررا- آکوا (MCD43A3v006) برای بازه زمانی 1378-1398 به صورت روزانه و در تفکیک مکانی 500×500 متر به کار گرفته شد. تغییرات زمانی- مکانی مقادیر سپیدایی روشن با استفاده از تحلیل مؤلفه اصلی واکاوی شد. نتایج نشان داد سه مؤلفه اصلی قادر به تبیین 7/97 درصد از پراش داده هاست. واکاوی مکانی سپیدایی روشن حاکی از آن است که سپیدایی های بالاتر از میانگین در نواحی مرتفع و کوهستانی ایران، همچون رشته کوه های زاگرس و البرز، ارتفاعات شمال غرب کشور مانند قله های سبلان و سهند وجود دارد که در ارتباط با پوشش برفی است. بنابراین، مؤلفه اول پوشش برفی نام گذاری شد. در مؤلفه دوم سپیدایی در سه فصل بهار، تابستان، و پاییز برابر است. واکاوی مکانی مؤلفه دوم نشان داد سپیدایی های بالاتر از میانگین در ارتباط با پوشش نمکی است. بنابراین، مؤلفه دوم پوشش نمکی نام گذاری شد. واکاوی تغییرات زمانی سپیدایی در مؤلفه سوم حاکی از آن است که سپیدایی های بالاتر از میانگین در برف خوان هاست. درنتیجه، مؤلفه سوم برف خوان نام گذاری شد.

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.

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.

بررسی پوشش برف در کشوری همچون ایران، امری بسیار حیاتی است و تمدن ایرانی به پوشش برفی کوهستان های این کشور وابسته است. هدف از پژوهش حاضر، بررسی تغییرات زمانی و مکانی زمان بندی فصل انباشت پوشش برف در ایران است. بدین منظور در گام نخست، داده های نسخه ششم سنجنده مودیس تررا و مودیس آکوا برای دوره زمانی 1/1/1379 تا 31/6/1397 به صورت روزانه و در تفکیک مکانی 500×500 متر برای کل گستره ایران دریافت شد؛ سپس به منظور کاهش اثر ابرناکی در داده های ماهواره ای، سه روش کاهش اثر ابرناکی بر داده های خام اولیه اعمال شد. در مرحله دوم به تفکیک هر سال آبی روی هریک از 7541502 یاخته ای که گستره ایران را می پوشاند، نخستین روز گزارش برف با سنجنده مودیس (برپایه روز اول مهر) استخراج و به مثابه شروع فصل برف روی یاخته مدنظر ثبت شد. درنهایت آرایه ای در ابعاد 7541502×1 ساخته شد که روی هریک از ستون های آن، شمار روز مربوط به نخستین بارش برف ثبت شده بود. این فرایند روی 18 سال داده موجود تکرار و درنهایت آرایه ای در ابعاد 7541502×18 تولید شد که در آن سطرها، نماینده زمان و ستون ها، نماینده یاخته های مکانی بودند. بررسی ها نشان می دهد در ارتفاعات غربی و شمال شرقی کشور، آغاز فصل انباشت پوشش برف در حال پیشروی به سوی زمستان است؛ این در حالی است که در ارتفاعات شمالی و شمال غرب کشور، شروع فصل انباشت پوشش برف در حال رفتن به عقب یعنی پسروی به سوی پاییز است.

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.  

پیش بینی بیشینه رواناب حوضه به اطلاعات درست از حجم، شدت و پراکنش بارش نیاز دارد. در رابطه استدلالی  برای پیش بینی رواناب حوضه، شدت بارش ثابت فرض شده است و مقدار بارش نیز در بخش های مختلف حوضه از روش های درون یابی به دست می آید؛ زیرا بارش، یک فراسنج بسیار متغیر و احتمال خطا در برآورد آن زیاد است. این روش استدلالی به روش مدت - مساحت مشهور است. در این پژوهش به کمک داده های پوششی رادار، حجم و شدت بارش بر فراز حوضه در گام های زمانی 30 دقیقه (روش شدت – مدت - مساحت) به دست آمد. منحنی های همزمان تمرکز حوضه در گام های زمانی 30 دقیقه در نرم افزار G.I.S تهیه شد. سپس مختصات محیط و مساحت منحنی ها برای رادار تعریف، برنامه اجرایی آن در محیط نرم افزار رادار نوشته و حجم و شدت بارش در گام زمانی لازم برآورد شد. در ادامه به دلیل استفاده از داده های حجم بارش در گام زمانی انتخابی، رابطه استدلالی تغییر یافت و بیشینه رواناب شبیه سازی و با بیشینه دبی مشاهداتی مقایسه شد. هنگام بارش های شدید و پرحجم یا مرطوب بودن خاک حوضه به دلیل بارش های پیشین، بیشینه دبی زیاد بود. در بارش های کم شدت و کم حجم شرایط متفاوت بود؛ اگر شدت بارش در ابتدا کم بود و سپس افزایش داشت، مقدار رواناب بیش از حد انتظار بود؛ اگر شدت بارش در ابتدا زیاد بود و سپس کاهش داشت، مقدار رواناب کمتر بود. تأثیر پراکنش زمانی و مکانی بارش نیز بر مقدار دبی بیشینه نشان داده شد. تأخیر زمانی بین بیشینه دبی مشاهداتی و بیشینه رواناب شبیه سازی در بارش های شدید و پرحجم، کوتاه و در بارش های معمولی و کم حجم، طولانی بود. نتایج نشان داد استفاده از ضریب رواناب ثابت در رابطه استدلالی، مقدار بیشینه رواناب را دقیق برآورد نمی کند. با توجه به ویژگی بارش (شدت، مقدار، مدت، پراکنش زمانی و مکانی) و همچنین ویژگی رطوبتی خاک حوضه باید از ضرایب مختلف بهره برد.

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.

  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.

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 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

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.

ایران در کمربند خشک عرض میانه قرار گرفته که متوسط بارش آن 250 میلی متر بوده و از تغییرات زمانی و مکانی شدید برخوردار است. رویدادهای بارشی با تدوام کوتاه، یکی از مشخصه های مناطق خشک بوده که در ایران نیز ملموس است. هرچند بارش ایران تدوامی بین 1 تا 45 روز داشته و از تغییرات زمانی مکانی شدید نیز برخوردار است اما بیشینه بارش و روزهای بارشی ایران توسط بارش های تدوام کوتاه تأمین می گردد؛ بنابراین رخداد بارش های تدوام طولانی، یک رویداد فرین تلقی می گردند که از تغییرپذیری شدیدی نیز برخوردارند. با توجه به اهمیت بارش به ویژه در تأمین منابع آب ایران، بررسی نقش تداوم های متفاوت بارش در تأمین آن ضروری می باشد؛ بنابراین فهم این که هر تداوم بارش، چه سهمی از روزهای بارشی و مقدار بارش گستره ایران را تولید می نماید، ضروری است. برای بررسی الگوهای فضایی اهمیت تداوم بارش در پهنه ایران از پایگاه داده بارش ایران با آرایش زمان مکان استفاده گردیده است. در این پایگاه داده مشاهدات روزانه بارش از 01/01/1340 تا 10/10/1383 با فواصل 15 کیلومتر بر روی 7187 یاخته موجود است. ابتدا، تدوام های مختلف بارش، متوسط مقدار بارش و روزهای بارشی در سری زمانی هر یاخته برآورد و سپس سهم تداوم های مختلف بارش در تأمین روزهای بارشی و مقدار بارش هر یاخته نیز محاسبه گردیده است. حاصل نسبت سهم هر تداوم در تأمین مقدار بارش هر یاخته به سهم همان تداوم در تأمین روزهای بارشی همان یاخته، میزان اهمیت آن تداوم را مشخص می نماید. نتایج این بررسی نشان داد که اهمیت تداوم های بارش در گستره ی ایران دارای الگوهای فضایی متفاوت می باشند. بارش های با تدوام یک تا هفت روز، تقریباً در تمام گستره ی ایران و بارش های با تدوام بزرگ تر تنها در برخی از قسمت های ایران رخ داده اند. با افزایش تدوام بارش ها، سهم آن ها در تشکیل روزهای بارشی ایران به شدت کاهش می یابد. بر خلاف آن، افزایش تداوم بارش ها، سبب کاهش تأمین بارش تمام گستره ایران نمی گردد. با افزایش تداوم بارش، سهم آن ها در تأمین روزهای بارشی ایران به شدت کاهش می یابد؛ به گونه ای که بیشینه روزهای بارشی کُل ایران و بیشینه بارش بخش بزرگی از ایران توسط بارش های با تداوم یک روزه، تأمین می گردد. با این وجود، سهم بارش های با تداوم یک روزه در تأمین روزهای بارشی و بارش نیمه ی شرقی ایران پُررنگ تر است. در مقابل، با افزایش تداوم بارش ها، روزهای بارشی و بارش ایران با الگوهای فضایی متفاوت کاهش می یابند. سهم تأمین بارش در مرکز و جنوب شرق ایران با افزایش تداوم بارش به شدت کاهش می یابد، اما در غرب و شمال غرب ایران این شرایط برعکس می باشد. در برخی مناطق پُربارش نیمه غربی و شمالی ایران، افزایش تداوم بارش با افزایش سهم آن ها در تأمین بارش همسو بوده و در سایر مناطق پُربارش کاهش سهم تأمین بارش توسط تداوم های مختلف بارش تدریجی است. بنابراین الگوهای فضایی متفاوتی از سهم تأمین روزهای بارشی و مقدار بارش ایران توسط تداوم های مختلف بارش پدید می آید که نشانگر الگوهای فضایی اهمیت آن ها در گستره ایران است. اهمیت بارش های با تداوم یک روزه، الگوی فضایی خاصی را نشان نمی دهد و مهم ترین تداوم بارش ایران، کم اهمیت ترین تداوم بارش نیز محسوب می گردد. افزایش تداوم بارش ها با افزایش میزان اهمیت آن ها در ایران همسو بوده و الگوهای فضایی متفاوتی را ایجاد می نمایند. میزان اهمیت بارش های با تداوم کوتاه (1 تا3 روز) در نیمه شرقی و میزان اهمیت بارش های با تداوم طولانی (بیش تر از سه روز) در نیمه ی غربی ایران بیشینه می باشد.

بخش کشاورزی ذاتاً حساس به شرایط تغییر اقلیم است و این امر موجب شده که یکی از آسیب پذیرترین بخش ها به خطرات و اثرات تغییرات محیطی باشد. هدف این پژوهش، ارزیابی تغییرات محیطی با روش توصیفی-تحلیلی در شهرستان نجف آباد است که داده ها نیز به روش پیمایشی تهیه شده است. بررسی های روند من-کندال نشان داد که دما طی یک دوره ی آماری 20 ساله دارای روند صعودی بوده است. همچنین در زمینه ی بارش، عدم وجود روند مشخص و کاهش بارندگی در شهرستان دیده می شود. بررسی ها نشان داد که همبستگی قوی بین برداشت از منابع آب زیرزمینی با تغییرات سطح آب زیرزمینی و نیز تأثیرات مخرب روند افزایش برداشت از منابع آب زیرزمینی در شهرستان نجف آباد وجود دارد. ضریب همبستگی بارش و نوسانات سطح آب زیرزمینی نشان داد که هیچ گونه ارتباطی میان این دو سری زمانی وجود ندارد. در این محدوده ی مطالعاتی، روند افت سطح آب زیرزمینی مستقل از بارش بوده و ناشی از استفاده ی بی رویه ی آب های زیرزمینی و نیز کاهش آب سطحی ورودی به منطقه است. نتایج ضریب همبستگی متقابل دو سری زمانی (افت سطح آب و هدایت الکتریکی) بیانگر همبستگی شدید این دو سری زمانی و همچنین اثرات منفی روند افت سطح آب زیرزمینی بر میزان هدایت الکتریکی آب در نجف آباد است. یافته های پوشش گیاهی نشان داد در جنوب و جنوب شرق نجف آباد به دلیل تغییر کاربری کشاورزان از کشت زراعت به کاشت درختان و احداث باغات روند افزایشی داشته است، اما در بخش زیادی از شهرستان روند پوشش گیاهی منفی بوده است. بررسی ها نشان داد که میزان اراضی زیرکشت زراعی و باغی شهرستان به شدت کاهش یافته و از تعداد شاغلین بخش کشاورزی کاسته شده است.

هدف از این مطالعه تحلیل و تعیین الگوهای همدید منجر به یخبندان های فراگیر ایران است. برای رسیدن به این هدف دمای حداقل روزانه 663 ایستگاه هواشناسی همدید و اقلیم شناسی کشور برای یک بازه زمانی 43 ساله از سال 1962 تا 2004 از سازمان هواشناسی ایران اخذ شد. در ادامه نقشه های همدمای حداقل روزانه کشور از 1/1/1962 تا 31/12/2004 به مدت 9116 روز و با استفاده از روش میانیابی کریگینگ تهیه شدند. سپس براساس یک معیار مکانی یخبندان ها به سه گروه یخبندان های جزئی (کمتر از 25 درصد از مساحت ایران)، یخبندان هائی نیمه فراگیر (بین 25 درصد تا 65 درصد) و یخبندان های فراگیر ( بیش از 65 درصد از مساحت ایران) تقسیم بندی شدند. سپس ماه ها، فصل ها و سال هایی ک یک واحد انحراف معیار پایین تر و یا بالاتر از میانگین بلندمدت روزهای همراه با یخبندان های فراگیر داشتند انتخاب و در نهایت میانگین الگوهای گردشی برای سال ها، فصل ها و ماه هایی که دارای حداکثر و حداقل فراوانی روزهای همراه با یخبندان های فراگیر بودند مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که در دوره های همراه با حداکثر فراوانی روزهای همراه با یخبندان های فراگیر تقویت و گسترش نصف النهاری کم فشار جنب قطبی (کم فشار ایسلند) باعث جابجایی زبانه غربی پرفشار سیبری به سمت عرض های جغرافیایی پایین تر می شود. این جابجایی باعث استقرار یک پرفشار موضعی بر روی دریای مدیترانه می شود که گردش واچرخندی این پرفشار علاوه بر ریزش هوای سرد بر روی نیمه غربی ایران باعث عقب راندن زبانه نصف النهاری کم فشار موسمی سودان به سمت عرض های جغرافیایی پایین تر می شود که نتیجه آن چیزی جزء کاهش رطوبت و دما بر روی نیمه غربی ایران نیست. اما در دوره های با حداقل فراوانی روزهای همراه با یخبندان های فراگیر شرایطی بر عکس دوره های حداکثری مشاهده می شود. بدین ترتیب که با تضعیف کم فشار جنب قطبی و متعاقب آن کاهش گستردگی مکانی مداری و نصف النهاری آن، پرفشار سیبری میل بیشتری به گسترش نصف النهاری در جهت شمالی کانون مرکزی خود پیدا می کند و از گستردگی زبانه غربی این سامانه پرفشار کاسته می شود. در نتیجه یک کم فشار موضعی بر روی دریای مدیترانه مستقر می شود. تحت چنین شرایطی، شاهد نفوذ بیشتر زبانه کم فشار موسمی سودان از طریق دریای سرخ به سمت عرض های جغرافیایی بالاتر است. لذا نفوذ این زبانه و ترکیب آن با کم فشار روی دریای مدیترانه باعث افزایش دما و همچنین رطوبت در جنوب، غرب و شمال غرب ایران می شود که این وضعیت تعدیل شرایط اقلیمی سرد بر روی نیمه غربی ایران را به همراه دارد. در سطح 250هکتوپاسکال نیز سرعت و موقعیت روباد حاکی از تضعیف سرعت آن بر روی ایران در زمان حداکثری روزهای همراه با یخبندان های فراگیر و تقویت سرعت آن در زمان حداقلی روزهای همراه با یخبندان های فراگیر یران دارد.

در این پژوهش از داده های روزانه ی دمای 663 ایستگاه اقلیمی و همدید کشور، در بازه ی زمانی 1/1/1340 تا 11/10/1383. بهره برداری شده است. به کمک روش زمین آماری کریگینگ، داده ها روی پیکسل های 15×15 کیلومتر درون یابی شدند. به این ترتیب آرایه ای به ابعاد 7187×15992 تشکیل شد. برای شناسایی روزهای فرین سرد از نمایه ی انحراف بهنجار شده ی دما (NTD ) بهره بردیم، سپس داده ها برحسب مقدار این نمایه و گستره ی حاکمیت سرما (NTD