پژوهشهای تغییرات آب و هوایی

مطالعات علم سنجی با بررسی مقالات علمی در پایگاه های اطلاعاتی معتبر بین المللی، روندها، الگوها و زمینه های پژوهشی مرتبط با تأثیر تغییرات اقلیمی را شناسایی می کنند. هدف پژوهش حاضر تحلیل علم سنجی تولیدات علمی پژوهشگران ایران در حوزه موضوعی تغییرات اقلیمی در پایگاه اطلاعاتی Web of Science است. پژوهش حاضر یک مطالعه توصیفی - تحلیلی و از نوع کاربردی است که با رویکرد علم سنجی انجام شده است. بازه زمانی موردمطالعه شامل متون منتشر شده در پایگاه اطلاعاتی از سال ۲۰۰۲ تا ۲۰۲۴ است. برای تحلیل داده ها و ترسیم نقشه های علمی از نرم افزارهای اکسل، و آر استودیو و پکیج بیبلیومتریکس استفاده شده است. یافته های پژوهش نشان داد روند رشد سالیانه تولیدات علمی پژوهشگران ایران در حوزه موضوعی تغییرات اقلیمی بخصوص در سال های اخیر رشد چشمگیری داشته است. بررسی مجلات منتشرکننده مقالات پژوهشگران ایران نشان دهنده این است که نشریاتی که بر تحقیقات و مقالات علمی مرتبط با تغییرات آب وهوایی، ابعاد مختلف توسعه پایدار و مدیریت منابع آبی تمرکز داشته اند. بر اساس شاخص های H و G، مجله Journal of Hydrology با داشتن  h-indexبرابر با ۲۷۴ و g-index برابر با ۶۵، در رتبه اول قرار دارد. همچنین، همکاری پژوهشگران ایران با سایر کشورها در حوزه موضوعی تغییرات اقلیمی قابل توجه بوده است. دانشگاه های تهران، کل واحدهای دانشگاه آزاد اسلامی به عنوان یک واحد متمرکز و تربیت مدرس به عنوان پرتولیدترین مؤسسات در تولیدات علمی پژوهشگران ایران در حوزه موضوعی تغییرات اقلیمی شناسایی شده اند. پژوهشگران ایرانی کلیدواژه های Climate-Change، Adaptation، Conservation Disease، Water، Emissions، Design، Model، Energy، Temperature و Plants به کاربرده اند. نتایج نشان می دهد ۵ خوشه موضوعی شامل: مدیریت تغییرات اقلیمی، مدل سازی اثر تغییرات بر منابع آب، تحلیل بارندگی، سیستم بهینه سازی منابع و حفاظت از الگوهای تنوع زیستی شناسایی شدند. این نتایج می تواند توسط محققان و سیاست گذاران برای بررسی اهداف تحقیقاتی آینده و توجه به جهت گیری های فعلی مطالعات تغییرات اقلیمی مورد استفاده قرار گیرد.

به منظور دستیابی به اهداف پژوهش، از دو پایگاه داده متفاوت با یک دوره زمانی مشترک 23 ساله (2000-2022) استفاده شد: اول، محصولات ترکیبی 16 روزه MODIS NDVI (MOD13A3) ماهواره Terra و دوم، پایگاه داده ای شاخص بارش-تبخیر و تعرق استاندارد شده ( SPEI ) در مقیاس زمانی 12 ماهه. ابتدا جهت دستیابی به نوع خشکسالی، شاخص SPEI در 7 آستانه طبقه بندی شد. سپس طبق آستانه ها، نقشه هر 6 حوضه آبریز اصلی ایران استخراج شد و برای طبقه بندی نوع پوشش گیاهی 10 آستانه جهت شاخص   NDVI استخراج گردید و نقشه های مربوطه حوضه های آبریز در قالب یک نقشه برای هر سال در 5 نوع پوشش گیاهی دسته بندی شد. سپس برای بررسی ارتباط بین دو شاخص SPEI و NDVI ، در ابتدا تفیک مکانی دو پایگاه داده به کمک روش نزدیکترین همسایه یکسان سازی شد. آنوقت به کمک آزمون همبستگی پیرسون ارتباط بین دو شاخص در میانگین داده های شبکه بندی شده به صورت پیکسلی مورد ارزیابی قرار گرفت. جهت برآورد نرخ تغییرات از تخمینگر شیب سن بهره گرفته شد. نتایج نشان داد شیب روند منفی شاخص SPEI ، ۲۶۴ ماهه، در گستره ی اکثر حوضه های آبریز افزایشی است به طوری که روند منفی این شاخص بر روی مناطق جنوب غرب (حوضه خلیج فارس و دریای عمان) و بر روی مناطق شمالی کشور (شمال حوضه مرکزی و مرکز حوضه دریای خزر) شدیدتر است و به لحاظ آماری در سطح اطمینان 90 درصد معنادار است. نرخ کاهش شاخص آن به میزان 9/0- به ازای هر دهه رسید. برای شاخص NDVI  هم روند مثبت (در مناطق جنوبی و جنوب غرب) و هم روند منفی (مناطق شمالی) در گستره ی ایران حاکم است. برای حوضه های با روند معنادار، شیب روند تغییرات (01/0 به ازای هر دهه) است.

در این پژوهش به شناسایی و معرفی الگوهای همدیدی غالب در ترسالی های شدید شمال ایران پرداخته شد. در این راستا از داده های بارش روزانه ایستگاه های منتخب منطقه شمال ایران (استان های گیلان، مازندران و گلستان) در یک دوره آماری 33 ساله و منطبق با سه چرخه خورشیدی (22، 23 و 24) از سازمان هواشناسی کشور دریافت شد. بر اساس میانگین سالانه ی بارش و  شاخص SPI و با استفاده از نرم افزار DIP ،ترسالی های شدید، که در آنها حداقل در نیمی از ایستگاه ها درگیر ترسالی باشند، استخراج گردید. پس از شناسایی ترسالی های شدید، داده های جوی برای روزهای بارشی سنگین و ابرسنگین مشتمل بر داده های مؤلفه سرعت باد مداری و نصف النهاری،  نم ویژه و امگای ترازهای 1000 تا 500 هکتوپاسکال از تارنمای NCEP/NCAR و ECMWF اخذ گردید. سپس با استفاده از روش تحلیل عاملی و بررسی های مکرر چشمی، پرتکرارترین الگوها برای تحلیل همدیدی انتخاب شدند. نتایج پژوهش نشان داد که واچرخند مهاجر، کم فشار سودان/ واچرخند مهاجر، واچرخند افریقا، ورتکس، ورتکس/واچرخند مهاجر، واچرخند سیبری/ واچرخند مهاجر، کم فشار سودان/ چرخند مدیترانه، مونسون، مونسون/ واچرخند مهاجر و کم فشار سودان/ورتکس، الگوهای همدیدی غالب در روزهای بارشی سنگین در منطقه شمال ایران هستند؛ در بین الگوهای ذکر شده، الگوهای واچرخند مهاجر و کم فشار سودان/ واچرخند مهاجر، از مناسب ترین الگوها برای بارش های ابر سنگین در این منطقه می باشند. در بیشتر الگوهای همدیدی غالب در روزهای بارشی سنگین در منطقه شمال ایران، منبع رطوبتی در ترازهای زیرین و میانی وردسپهر، اغلب دریای خزر و در ترازهای بالاتر از منطقه همگرایی سرچشمه گرفته و از طریق جریانات جلوی ناوه به منطقه شمال ایران فرارفت شده است. همچنین موقعیت جریان های جتی جنب حاره در اغلب روزهای بارشی فوق سنگین در طول 30 تا 60 درجه شرقی و با گرایشی نصف النهاری قرار داشتند و بهترین و مناسب ترین موقعیت استقرار هسته ی مرکزی جت برای تشدید ناپایداری ها در منطقه شمال ایران، محدوده ی شمال عراق تا استان آذربایجان شرقی و اردبیل می باشند.

تغییر اقلیم به عنوان یکی از چالش های اساسی جهان، به دگرگونی های پایدار در الگوهای آب وهوایی اشاره دارد که تأثیرات عمیقی بر محیط زیست، اقتصاد و جوامع انسانی برجای می گذارد. هدف از مطالعه حاضر، تحلیل و مقایسه میانگین دمای ایران در دو دوره زمانی متمایز، یعنی گذشته دور (1965 تا 1994) و گذشته نزدیک (1995 تا 2024) و همچنین تحلیل روند این تغییرات به صورت ماه به ماه و سالانه در سراسر ایران می باشد. در این تحقیق از داده های شبکه بندی بازکاوی ERA5-Land استفاده گردید. نتایج نشان داد، در گذشته نزدیک نسبت به گذشته دور، میانگین دما در ایران افزایش یافته و این افزایش در ماه های مختلف بین 5/0 تا ۱ درجه سلسیوس متغیر بوده است. در گذشته دور (1965-1994)، دمای برخی ماه ها مانند فوریه، مارس، مه و اکتبر روندی ثابت یا کاهشی داشته، اما در گذشته نزدیک، تمام ماه های سال، عمدتاً افزایش دما را نشان می دهند. یافته ها نشان داد که تقریبا از سال ۲۰۰۰ به بعد، ناهنجاری دمایی ماهانه و سالانه به طور پیوسته روندی مثبت و افزایشی داشته است که ماه های گرم سال به ویژه جولای و آگوست، بیشترین مقدار ناهنجاری مثبت را نشان می دهند اما در سال های پیش از آن، ناهنجاری ها نوسانی و شامل مقادیر مثبت و منفی بوده است. روند تغییرات سالانه دما نیز از حدود صفر درجه سلسیوس در دوره گذشته دور، به 35/0 درجه سلسیوس در هر دهه در دوره اخیر رسیده است که نشان دهنده گرمایش چشمگیر و پایدار است. این روند رو به رشد، اهمیت اتخاذ سیاست های موثر برای کاهش اثرات منفی گرمایش جهانی و برنامه ریزی های دقیق در بخش های زیست محیطی و اقتصادی کشور را دوچندان می کند.

بارش یکی از فراسنج های جوی بسیار تغییرپذیر جوی است که چگونگی و زمان رخداد تغییرات آن توجه پژوهشگران را به خود جلب کرده است. در پژوهش حاضر به منظور شناسایی تغییرات رخ داده در بارش شمال غرب کشور بین سال های 1348-1397 (1970 تا 2019) و با درنظر گرفتن اثر دریای مدیترانه بر  مقدار بارش ایران، به ویژه شمال غرب کشور، ارتباط نمایه ی پیوند از دور مدیترانه MOIac  که در الجزایر و قاهره واقع است را با استفاده از روش همبستگی و رگرسیون حداقل مربعات خطا واکاوی شد. تمامی واکاوی ها بر روی فازهای مثبت و منفی نمایه نیز انجام گرفت. نتایج حاکی از آن است که به صورت کلی ارتباط ضعیف بین نمایه ی مورد مطالعه و بارش وجود داشت. این شرایط برای فازها نیز صادق است. با این وصف بیش ترین نواحی متأثر از نم این مطالعه با هدف پیش نگری بارش در 32 ایستگاه همدیدی نیمه شمالی ایران در سه دهه آتی انجام گرفت. برای این منظور، از داده های 5 مدل AOGCM به نام های MPI-ESM1-2-HR، INM-CM5-0،CMCC-CM2-SR5 ،BCC-CSM2-MR ،EC-EARTH3-CC  از مجموعه مدل های سری CMIP6 تحت 2 سناریویSSP2-4.5  (متوسط) و SSP5-8.5 (بدبینانه) استفاده شد. دوره مشاهداتی 1985-2014 و دوره آینده 2030-2059 در نظر گرفته شدند. کارایی مدل ها با محاسبه سنجه آماری KGE ارزیابی شدند و برای انتخاب روش مناسب ریزمقیاس از میان روش های Linear Scaling، Power transformation و Distribution mapping نمودار تیلور استفاده شد. به منظور کاهش عدم قطعیت با روش میانگین گیری وزنی (مبتنی به رتبه)، مدل همادی محاسبه شد. محاسبات نشان داد که مدل همادی تولید شده کارایی بهتری را نسبت به مدل های منفرد دارد. بیشینه کاهش بارش در مقیاس سالانه در دوره آتی در ایستگاه جلفا با مقدار تقریبی 40 درصد در سناریوی متوسط رخ خواهد داد و بیشترین افزایش بارش در ایستگاه سهند با افزایش 14 درصدی در دوره آینده در سناریوی بدبینانه اتفاق خواهد افتاد. یافته های تحقیق حاکی از آن است که مقدار بیشینه، متوسط و کمینه شاخص آماری KGE برای مدل همادی در مقایسه با مقادیر بارش ایستگاه های منطقه مورد مطالعه به ترتیب 1/0، 05/0 و صفر بوده است. نتایج نشان داد که در مقیاس زمانی سالانه، تحت سناریوی متوسط، 78 درصد ایستگاه ها کاهش بارش را تجربه خواهند کرد درصورتی که تحت سناریوی بدبینانه، 75 درصد ایستگاه های هواشناسی مورد مطالعه افزایش بارش را خواهند داشت. مطابق تحقیق حاضر، 56 درصد از ایستگاه های مورد مطالعه دارای تغییرات سالانه بارشی صعودی تحت سناریو SSP585 و نزولی تحت سناریو SSP245 بودند.

بعد از 152 سال تلاش های سازمان یافته بین المللی غیردولتی و دولتی و نیز اقدامات چند جانبه دولت ها تا کنون با بیش از 1000 معاهده ب ین الملل ی، منطق ه ای، دوجانب ه و چن د جانب ه مح یط زیستی؛ چشم انداز روشنی از افق 2030 میلادی پیش روی جامعه بین المللی برای حفظ محیط زیست و کاهش گازهای گلخانه ای نیست و اگر دولت ها در ایفای تعهدات بین المللی خود مسئولانه و هماهنگ اقدام ننمایند؛ در این صورت هدف ۵/۱ درجه سانتی گراد توافق پاریس در عرض چند سال از بین خواهد رفت و جهان را در مسیر افزایش دما در طول این قرن قرار خواهد داد که اثرات منفی بر امنیت جهانی خواهد داشت. مسئله اصلی این پژوهش، چگونگی بهره گیری از سیستم های هوش مصنوعی برای مقابله جهانی هدفمند با تغییرات آب و هوایی در چارچوب حقوق بین الملل تا سال 2030 میلادی است. سوالات اصلی عبارتند از اینکه چگونه این سیستم ها می توانند نقش های متنوع خود را برای مقابله مؤثر با تغییرات آب و هوایی ایفا کنند؟ و چه چالش هایی در این نقش آفرینی ها و بطور خاص در ادغام با حقوق بین الملل تا سال 2030 میلادی متصور است؟ روش این پژوهش، توصیفی- تحلیلی است و بر تحلیل تقاطع حقوق بین الملل، هوش مصنوعی و تغییرات آب و هوایی تمرکز دارد. یافته های این پژوهش نشان می دهد که علی رغم نقش آفرینی متنوع هوش مصنوعی در مقابله با تغییرات آب و هوایی، دچار چالش های فنی و زیست محیطی است و نیز دیدگاه ها و سیاست های مختلف قدرت های جهانی منجر به  افزایش اختلافات گردیده است که می بایست برای آن یک راهکار سیاسی و حقوقی یافت.