درخت حوزه‌های تخصصی

در سال های اخیر مدل های مصنوعی مولد پارامترهای هواشناسی به طور گسترده در سیستم های هیدرولوژیکی، اکولوژیکی و در مطالعات پتانسیل تأثیر اقلیم بر اکوسیستم های زراعی در سراسر جهان مورد استفاده قرار گرفته اند. این مدل ها به عنوان یک تکنیک آماری جهت تولید داده های هواشناسی روزانه در مواقعی که داده های طولانی مدت در دسترس نباشد، توسعه یافته اند. بدین منظور در این تحقیق ارزیابی کارایی سه مدل CLIMGEN، LARS-WG و WeatherManبرای پیش بینیدر مقیاس ریز و در حد ایستگاه های هواشناسیبرای متغیّرهای اقلیمی حداکثر دما، حداقل دما، بارندگی و تابش خورشیدی برای سال های 2009-2000 در سه منطقه گرگان، گنبد و مشهدانجام شد. ابتدا داده های هواشناسی روزانه هر ایستگاه از سال 1975 تا 1999 برای گرگان و گنبد و 1961 تا 1999 برای مشهد به مدل داده شد و داده های روزانه برای سال های 2009-2000 تولید شد. برای ارزیابی مدل های مذکور از مقایسه ی شاخص های آماری مجذور میانگین مربعات خطای استاندارد (RMSE)، شاخص کارایی مدل (EF) و ضریب تبیین (R2) استفاده شد. نتایج مقایسه ی میانگین ماهانه بازه ی 10 ساله داده های تولید شده توسط مدل ها نشان داد متغیّر دما بهتر از سایر پارامترها به وسیله ی هر سه مدل پیش بینی شده است. در بین مدل ها، مدلLARS-WGبیشترین توانایی را برای شبیه سازی پارامتر حداقل دما در منطقه های گرگان و مشهد نشان داد، در حالی که مدلCLIMGEN در گنبد تخمین بهتری داشت. پارامتر حداکثر دما برای اقلیم مدیترانه ای گرگان و نیمه خشک گنبد با مدل CLIMGEN و برای اقلیم خشک مشهد با مدل WeatherMan بهتر شبیه سازی شد. مدل WeatherMan نسبت به سایر مدل ها در شبیه سازی بارش برای منطقه ی گرگان و گنبد و مدل CLIMGENبرای مشهد موفق تر بودند. متغیّر تابش خورشیدی برای منطقه ی گنبد و مشهد به وسیله ی مدلLARS-WG و در اقلیم گرگان با مدل CLIMGEN با کارایی بهتری پیش بینی شد.به نظر می رسد که خروجی های این مدل ها علی رغم تفاوت هایی که دارند، می توانند در مدل سازی گیاهی و همچنین در بحث های تغییر اقلیم مورد استفاده قرار گیرند.

مطالعه انجام شده بر روی 66 سامانه چرخندی در دوره های ترسالی غرب میانی ایران (2003-1973) نشان داد که مراکز چرخندزایی مدیترانه، سودان و دریای سرخ و نیز بین النهرین در ترسالی های شدید منطقه، به شدت فعال اند و بیشترین نقش را در بارش های دوره مرطوب منطقه ایفا می کنند. به طور کلی، سامانه های مذکور با توجه به الگوهای همدیدی حاکم، از سه مسیر عمده زیر وارد منطقه می شوند: الف) از مناطق چرخند زایی غرب و مرکز مدیترانه و نیز شمال قبرس در ترکیه که به سمت شمال شرق حرکت می کنند و غالباً با تقویت در شرق دریای خزر به طرف دریاچه آرال ادامه مسیر می دهند. ب) از منطقه چرخندزایی قبرس و شمال بین النهرین شروع می شوند و با جهت شمال شرقی ـ جنوب غربی به طرف منطقه مورد مطالعه در شرق زاگرس کشیده می شوند. ج) از قبرس و نیمه شمالی دریای سرخ و بین النهرین به طرف شمال خلیج فارس حرکت می کنند و با عبور از زاگرس به طرف شمال شرق و گاهی اوقات به جنوب شرق ایران کشیده می شوند. تعداد چرخند ها و نیز مسیرهای چرخندی فصل پاییز به علت وجود وردش در عقب نشینی کمربند پرفشار جنب حاره دارای وردایی زیادی است. چرخند های فصل زمستان دارای عمر طولانی تری نسبت به فصول دیگر و نیز فشار مرکزی کمتری در مقایسه با پاییز و فشار بالاتری در مقایسه با فصل بهار هستند. چرخند های این فصل عمدتاً به علت غلبه حالت دینامیکی ـ علاوه بر شرایط پیش گفته ـ دارای جابه جایی بیشتری نیز هستند. اگرچه پراکندگی تقریباً زیادی در مسیرهای چرخندی بهار مشاهده می شود ولی دو مسیر مشخص شده در فصل زمستان با کمی تغییر در این فصل نیز مشاهده می شود.

هدف این نوشتار بررسی دلایل نوسانات بارش و شدت خشکسالیهای زمستانه استان سیستان و بلوچستان در ارتباط با الگوهای دورپیوند نیمکره شمالی است. در این جهت ابتدا داده های اقلیمی ایستگاههای هواشناسی منطقه جمع آوری شد و با استفاده از آنها شاخص استاندارد بارش زمستانه(SPI) محاسبه و با استناد به آن شدت و گستره خشکسالیهای شدید زمستانه منطقه تعیین شد.شاخصهای دورپیوند فعال نیمکره شمالی در فصل زمستان و همچنین شاخص چند متغیره انسو(MEI) با شاخص (SPI) مقایسه گردید. با استفاده از آزمونهای همبستگی و مدلهای رگرسیونی چندمتغیره گام به گام و عقب رو مشخص گردید. این الگوها در مجموع 55 درصد از تغییرات شاخص (SPI) را تبیین می نمایند و الگوی اسکاندیناوی که معنی دارترین همبستگی را با شاخص(SPI) دارد، به عنوان مؤثرترین الگوی تبیین کننده شدت خشکسالی تعیین شد. در شرایط خشکسالی نیز الگوی آرام شمالی (NP) مؤثرترین الگو شناخته شد.آزمونهای فرض(T، U و ویلکاکسون ) تفاوت بارش طی فازهای مثبت و منفی الگوهای قطبی- اورآسیا(POL)، اسکاندیناوی و حاره ای نیمکره شمالی(TNH) معنی دار نشان داد. مدلها نشان می دهد که با کاهش هر واحد از شاخص های قطبی-اورآسیا(POL) و اسکاندیناوی به ترتیب حدود 18 و22 درصد بر شدت خشکسالی افزوده می شود. ازطریق نقشه های ترکیبی و مقاطع طولی وعرضی در برابر ارتفاع جو، الگوهای سینوپتیک حاکم در نیمکره شمالی همزمان با شرایط ترسالی و خشکسالی شدید بررسی شد. نتایج نشاندهنده تغییر مسیر مشخص در مسیرهای سیکلونی، رودبادها و مراکز فشار همزمان با بروز خشکسالیهای سیستان و بلوچسنان در مقیاس سینوپتیکی نیمکره شمالی است.

کشت گندم دیم در تامین غذای مورد نیاز کشور از اهمیت بسزایی برخوردار است. حدود 15 درصد از سطح زیر کشت استان اردبیل به گندم دیم اختصاص دارد. ثابت شده است که روند کاشت و عملکرد این محصول استراتژیک، به توزیع بارش ماهانه (طول دوره رشد)، بارش سالانه و ارتفاع منطقه بستگی دارد. هدف این تحقیق بررسی مقادیر بارش در طول دوره رشد و همچنین نقش ارتفاع در تعیین مناطق مستعد برای کاشت گندم دیم در استان اردبیل است. به همین منظور، ابتدا داده های بارندگی 15 ایستگاه هواشناسی از سال 1355 الی 1382 ( 28 سال) جمع آوری و تجزیه و تحلیل شد. سپس با بهره گیری از نقشه های توپوگرافی رقومی استان در مقیاس 1.250000 مناطق مساعد برای کشت گندم دیم با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) شناسایی شد. نتایج به دست آمده بیانگر این واقعیت است که اولا: مقادیر بارش و ارتفاع از شاخص های موثر در فرآیند کشت گندم دیم محسوب می شوند. ثانیا: از طریق انطباق لایه های موثر در فرایند کشت گندم دیم در محیط GIS ، امکان شناسایی دقیق مناطق مستعد برای کشت گندم دیم وجود دارد.

آب و آبیاری اهمیت بسیار زیدی در ایران داشته و ایرانیان با ابداع شیوه‌های مختلف خدمات ارزشمندی به توسعه فنون آب‌یابی و ذخیره آب کرده‌اند. این ابتکارات عمدتا به دلیل خشک و نیمه‌خشک بودن آب و هوا در اکثر نقاط ایران و کمبود رودخانه‌های دایمی بوده است. در واقع نیاکان ما با تامین آب، امکان استقرار در مناطق خشک را به وجود آورده‌اند و توانسته‌اند با گسترش کشاورزی بیابانها را آباد کنند. در این مقاله از میان فنون مختلف مربوط به آب و آبیاری که در ایران متداول بوده است، دو روش بندسار و قنات و ارتباط آنها با یکدیگر تشریح می‌شود. بندسارها کرتهای بزرگی هستند که در استان خراسان برای استحصال سیلاب و کشت سیلابی برخی از محصولات ساخته شده‌اند. بیش از 80 درصد آب وارد شده به این کرتها صرف تغذیه آبخوانها می‌شود. قناتها که مجاری زیرزمینی برای هدایت آب‌های زیرزمینی به سطح زمین هستند تابع وضعیت آبهای زیرزمینی بوده و از بندسارها تاثیر می‌پذیرند. در مقابل آب مازاد قنوات در زمانهای پرآبی و فصول سرد می‌تواند صرف آبیاری این کشتزارها شود. به این ترتیب نیاکان ما نظامی برای بهره‌برداری پایدار از منابع آب این مناطق ایجاد کرده‌اند که می‌تواند سرمش مناسبی در حل بحران آب زیرزمینی و سایر موارد مرتبط باشد.

در این پژوهش، جهت بررسی روند تغییرات بارش جمهوری آذربایجان از داده های بارش روزانه پایگاه داده آفرودایت که دارای تفکیک مکانی 25/0 * 25/0 درجه است، در یک دوره 57 ساله (1951-2007) استفاده شده است. نخست برای واکاوی مکانی داده ها، با روش نزدیک ترین همسایگی در نرم افزار سورفر نقشه های همبارش سالانه، فصلی و ماهانه تهیه گردید. پس از بررسی نقشه سالانه، میانگین یاخته ای بارش سالانه آذربایجان 410 میلیمتر تعیین شد. بیشینه بارش در قسمت های شمالی (ارتفاعات شاه داغ و بازاردوزو)، جنوب خاوری (منطقه لنکران) و باختری (منطقه خان کندی) آذربایجان بوده است. بیشینه و کمینه فصلی بارش به ترتیب در بهار و زمستان بوده که تقریباً تمامی مناطق را تحت پوشش قرار داده است. در الگوی پراکندگی بارش ماهانه، بیشینه بارش در برج خرداد بوده که قسمت های شمالی (ارتفاعات شاه داغ و بازاردوزو) و باختری (منطقه خان کندی) آذربایجان بیشترین بارش را دریافت کرده و کمینه بارش در برج مرداد بوده که ارتفاعات شمالی (ارتفاعات شاه داغ و بازاردوزو) و باختری (منطقه خان کندی)و جنوب خاوری (منطقه لنکران) بیشترین بارش را دریافت کرده است. برای تحلیل روند زمانی بارش، سری های زمانی ماهانه، فصلی و سالانه محاسبه گردید و سپس با آزمون ناپارامتری من-کندال روند افزایشی یا کاهشی با سطح اطمینان 95% و 99% آزمون شد. در سری زمانی سالانه آذربایجان در هر دو سطح اطمینان بارش دارای روندی معنادار کاهشی است. در سریهای زمانی فصلی،فصول تابستان و زمستان روندی معنادار کاهشی دارند ولی در فصول بهار و پائیز فرض وجود روند تأیید نشد. در بین سریهای زمانی ماهانه، فقط برجهای خرداد و اسفند دارای روند معنا دارکاهشی هستند و بقیه برجها فاقد روند می باشند.

در این پژوهش به تحلیل فراوانی رودبادهای مرتبط با بارش های حدی و فراگیر در کرانه های غربی خزر با بهره گیری از رویکرد محیطی به گردشی پرداخته شد. در این راستا از پایگاه داده ی بارش روزانه ی منطقه ی مطالعاتی شامل 33 ایستگاه همدید، اقلیمی و باران سنجی طی 15992 روز (از 1/1/1340 تا 11/10/1383)، 109 روز از شدیدترین و فراگیرترین بارش های منطقه بر اساس شاخص پایه ی صدک 99ام، برای بررسی و تحلیل انتخاب شد. فراوانی رودبادها و موقعیت آنها در محدوده ی وسیعی از صفر تا 120 درجه ی شرقی و صفر تا 80 درجه ی شمالی در چهار تراز 250، 300، 400 و 500 هکتوپاسکال طی چهار دیده بانی همدید در ساعت های 00:00، 06:00، 12:00 و 18:00 گرینویچ بررسی گردید. نتایج بررسی ها نشان می دهد که رودبادها از نظر زمانی به جز در تراز 250 هکتوپاسکال که در ساعت 06:00 فراوانی بالایی را نشان می دهند؛ در ترازهای 300 و 400 هکتوپاسکال عمدتاً در ساعت 18:00 بر روی منطقه مطالعاتی نمودی آشکار دارند. در عین حال، نقشه های میانگین سرعت رودبادها در این ساعت ها که از یکسو منطبق بر رخداد بیشینه ی فراوانی رودبادها و از دیگر سو مقارن با وقوع بیشینه ی سرعت رودبادها در پهنه ی مطالعاتی است؛ بیانگر قرارگیری ربع چهارم هسته رودباد( که با افزایش تاوایی مثبت و همچنین واگرایی سطوح فوقانی و همگرایی سطوح پایین جو همراه است) بر روی کرانه های غربی خزر است. این موضوع می تواند به انبساط توده ی هوا در سطح بالا یا حرکت قائم صعودی بیانجامد. به طور کلی کشیدگی رودباد تا تراز 500 هکتوپاسکال در اغلب موارد در ساعت 18:00 نشان از ضخامت لایه ی ناپایدار دارد که می تواند بارش های حدی و فراگیر را روی کرانه های غربی خزر ایجاد نماید.

پرتو فرابنفش در محدوده طول موج کوتاه خورشید دارای انرژی زیادی است که می تواند باعث بیماری های پوستی، چشمی، تخریب ژنتیکDNA ، اختلال در سیستم ایمنی بدن و پیری زودرس در انسان شود. در این پژوهش به منظور محاسبه میزان پرتو فرابنفش، 94 نقطه نماینده با بهترین پراکنش در گستره ایران انتخاب گردید. سپس میانگین شاخص پرتو فرابنفش، در دوره آماری 2011-2000 برای تمامی ماه ها محاسبه شد. آنگاه به وسیله روش درونیابی IDW به تحلیل فضایی توزیع مکانی شاخص فرابنفش در مقیاس ماهانه و فصلی اقدام گردید و مشخص شد در دوره گرم سال، ارتفاعات بیشتر و عرض های پایین تر به ویژه در استان های سیستان و بلوچستان، کرمان، هرمزگان و فارس دارای میزان پرتو فرابنفش بیشتر بوده و از این رو خطر آسیب چشم و ابتلا به بیماری های پوستی بالاتر می رود. در مقابل استان های گیلان، مازندران، گلستان، اردبیل، آذربایجان شرقی و آذربایجان غربی پرتو کمتری دریافت می کنند. برای تهیه نقشه میانگین سالانه شاخص فرابنفش به ارزیابی روش های زمین آمار جهت تعیین بهترین روش میانیابی پرداخته شد. نتایج نشان داد که مدل کروی چهار وجهی با تکنیک کریجینگ معمولی، مناسبترین مدل جهت برازش میانگین سالانه فراسنج پرتو فرابنفش در گستره ایران می باشد. نقشه نهایی نشان داد که در مقیاس سالانه، 4 درصد از مساحت کشور از شاخص پرتو فرابنفش متوسط برخوردار است که استانهای حاشیه دریای خزر را در بر می گیرد. 54 درصد از سطح کشور که نیمه شمالی کشور را شامل می شود، شاخص زیاد پرتو فرابنفش دریافت می کند و 42 درصد از مساحت کشور که عموما استان های جنوبی کشور را در برمی گیرد، از میزان شاخص خیلی زیاد برخوردار است.

عنصر بارش ماهیت آشوبناکی و تصادفی داشته و از این نظر دارای تغییرات ساختاری در زمان­های مختلف است. در این راستا به­دلیل عدم قطعیت­هایی که وجود دارد، نوسان­های زیادی در مقدار بارش ایجاد می­شود که پیش­بینی این کمیت مهم را با مشکل مواجه نموده است. در این مقاله با تکنیک مقیاس­بندی مجدد (R/S) و محاسبه نمای هرست (H) پیش­بینی­پذیری بارش در سه منطقه شیراز، کرمان و مشهد انجام شد. نمای هرست نشان داد که پارامتر بارش قابلیت پیش­بینی­پذیری را دارد، زیرا H از 5/0 بزرگ­تر بوده و بمراتب به­مقدار 1 نزدیک­تر است. به­طوری­که نمای هرست از حداقل 8/0 در ایستگاه مشهد تا حداکثر 92/0 در ایستگاه شیراز در نوسان بود. به منظور پیش­بینی بارش از شبکه­های عصبی مصنوعی استفاده شد. نوع پارامترهای ورودی براساس آزمون همبستگی پیرسون از بین داده­های غیربارشی، ترکیبی از داده­های دمایی و رطوبتی بودند. تعداد پارامترهای ورودی، تعداد لایه­های میانی و سایر اطلاعات مربوط به شبکه عصبی مصنوعی به صورت تصادفی انتخاب و پیشنهاد شدند. در مجموع از شبکه­های عصبی پرسپترون چند لایه برای برآورد بارش استفاده شد. مقایسه عملکرد شبکه­های عصبی، نشان داد که استفاده از 3 و 4 پارامتر هواشناسی، بهترین رتبه برآوردگری را داشته­اند. آرایش­های پیشنهادی برای ایستگاه شیراز، 1-21-21-3، کرمان 1-25-25-3 و مشهد 1-19-19-4 دارای ضریب همبستگی بیش از 91 درصد شد. اعتبارسـنجی مدل­های بارش نشان داد که شـبکه­های طراحی شـده برای پارامتر بارش در ایستگاه­های مشهد، شیراز و کرمان به ترتیب با خطای 4، 11 و 14 درصد، دارای بهترین عملکرد بوده­اند. در مجموع نتایج نشان می­دهند که استفاده از روش شبکه عصبی با درنظر گرفتن اطلاعات دمایی و رطوبتی، نتایج مناسبی برای توصیف فرآیند و ترکیب آن­ها در پیش­بینی، به­دست می­دهند.

به منظور تعیین فصول طبیعی یا آب و هوایی ایران‘ آمار متوسط روزانه دما و نم نسبی 10 ایستگاه در دوره 90-1961 مورد بررسی قرار گرفت. متوسط های روزانه به متوسط های پنج روزه به نام پنجک تبدیل و وجود روند فصلی با روش تحلیل هارمونیک سنجیده شد. با استفاده از روش خوشه بندی در همه ایستگاههای کشور‘ دوره های اقلیمی شناسایی گردید و در اکثر ایستگاهها بر اساس الگوی تقویمی‘ چهار فصل بهار‘ تابستان‘ پائیز و زمستان مشخص شد. ویژگیهای حرارتی این دوره ها با واقعیت متداول فصول مطابقت نداشت. در نتیجه بر اساس آستانه های حرارتی کمتر از 10 درجه برای زمستان و بیشتر از 22 درجه سلسیوس برای تابستان‘ فصول سال تعیین شدند. در سواحل جنوبی کشور فقط دو فصل تابستان و بهار وجود دارد. در بقیه ایستگاهها‘ بهار از 11 اسفند تا 21 فروردین شروع می شود. آغاز تابستان در جنوب از اواخر اردیبهشت و در شمال از اواخر خرداد می باشد و در اکثر نواحی کشور (به استثنای سواحل جنوبی) تا 15 مهر پایان می یابد. پائیز حدود دو ماه دوام دارد و در اکثر نقاط کشور در 15 آبان پایان می یابد. طولانیترین فصل در شمال کشور‘ زمستان و در جنوب تابستان است.

مقالة حاضر به این سؤال که: اشکال سطحی دشت لوت چه تغییراتی را با توجّه به فرآیندهای بادی پنجاه سال گذشته داشته است، پاسخ می‎دهد. دشت لوت در شرق ایران بزرگترین دشت "بیابانی شدید" ایران است. اشکال سطحی دشت لوت ناشی از تحقّق پنج وضعیّت آتمسفری، عدم وجود پوشش گیاهی، حملة مستقیم یا مایل باد به سطح زمین، فقدان رطوبت کافی در موادّ رسوبی سطح زمین و سست بودن موادّ سطحی است. تغییر هر یک از وضعیّت‎های فوق منجر به تغییر اشکال سطحی لوت خواهد شد.وضعیّت کنونی اقلیمی لوت نسبت به وضعیّت گذشتة آن و با توجّه به داده‎های بادی موجود (عنصر باد) بسیار متفاوت است و چنین مشاهده می‎شود که نسبت به گذشتة اقلیمی با خشکی کمتری روبرو است. بنابراین اشکال سطحی در حال حاضر در ارتباط با فرآیندهای بادی تغییرات بسیار کمی دارند. طیّ بررسی انجام شده، جمع روزهائی که طیّ پنجاه سال گذشته هوای لوت توأم با گرد و خاک بوده 7500 روز بدست آمده است. این رقم نشان دهندة فراوانی بادهای طوفانی است؛ ولی این بادها نسبت به بادهای گذشتة اقلیمی از سرعت چندانی برخوردار نیستند. اشکال عمدة بادی شامل پهنه‎های صاف و هموار (ورقه‎ای شکل)1 ، رشته‎های عمودی2 ، گنبدی3 ، برخان4 ، شبه برخان5 ، تپّه‎های عرضی6 ، انفجاری (گالدیرایی شکل)7 ، پارابولیک8 ، خطّی یا طولی9 و ستاره‎ای10 است.

در این پژوهش ابتدا با فرض نرمال بودن داده ها با استفاده از چند روش آماری پارامتری (آزمون روند، رگرسیون خطی و خود همبستگی) و سپس با یک روش ناپارامتری (من-کندال) روند غیرخطی تغییرات بارش سقز در یک دوره 45 ساله (2005-1961) مورد بررسی قرار داده شد. نتایج آزمون ها ی آماری عبارت بودند از: 1- روند کاهشی بارش بهاره معنادار است. 2- افزایش معناداری در بارش تابستانه دیده می شود. 3- فراوانی روزهای بارش در آستانه­های 1 تا 20 میلی­متر کاهش یافته ولی در آستانه بزرگ 25 میلی­متر افزایش یافته است. 4- روند فراوانی رگبارهای تندری افزایش معناداری دارد.

ذرات با قطر کمتر از 10 میکرومتر سلامتی ساکنین شهرهای بزرگ را تهدید می کند. تا کنون روش های مختلفی برای آشکارسازی این ذرات با استفاده از تصاویر ماهواره ای پیشنهاد شده است. اغلب این روش ها نیاز به واسنجی برای اقلیم های متفاوت دارند. در این تحقیق یک مدل شبه تجربی با روش الگوریتم ژنتیک برای برآورد غلظت ذرات معلق در زمان عبور ماهواره و در مقیاس محلی معرفی شده است. برای این کار از مقادیر تصحیح شده عمق اپتیکی (AOD) بدست آمده از تصاویر سنجنده MODISاستفاده گردیده است. بدین منظورAOD نسبت به رطوبت نسبی و ارتفاع اختلاط تصحیح شده است. در مدل شبه تجربی، با استفاده از الگوریتم ژنتیک داده های هواشناسی نیز وارد مدل شده و تاثیر آنها در نظر گرفته می شود. وارد شدن دما و رطوبت نسبی به مدل موجب بهبود برآورد غلظت ذرات معلق شده است. در نهایت این مدل برای منطقه تهران اعتبار سنجی شده و در نتیجه آن همبستگی قابل قبول (R2=0. 51) با تغییرات غلظت ذرات معلق سطحی با انحراف معیاری معادل 28 بدست آمد. در تصحیح AOD محدودیت هایی از قبیل ناکافی بودن ایستگاه های هواشناسی و تعیین تقریبی ارتفاع اختلاط وجود دارد که موجب ورود عدم قطعیت هایی به مدل می شود.