فخری سادات فاطمی نیا

سیل، یکی از پدیده های ویرانگر طبیعی است که پیش بینی آن از اهمیت بالایی برخوردار است و در این میان برآورد بارش- رواناب به دلیل تأثیرگذاری عوامل مختلف، دشوار است. در این پژوهش با استفاده از شبکه پرسپترون چند لایه(MLP)، قانون یادگیری پس انتشار خطا(BP)، الگوریتم لونبرگ- مارکوارت(LM) و معیارهای RMSE و R2 جهت کارایی مدل، 6 سناریو تعریف گردید. بررسی حالات مختلف نشان داد که بهترین مدل شبکه عصبی جهت شبیه سازی بارش- رواناب، مدلی است با ساختار1-32-6 نرون در لایه های ورودی، پنهان و خروجی که مقادیر میانگین مربعات خطای مدل در مراحل مختلف آزمایش، صحت سنجی و آزمون به ترتیب؛ 23/0، 19/0 و 21/0 و ضریب همبستگی در بهترین سناریو به ترتیب؛ 98%، 97% و 96% می باشد که حاکی از همبستگی بالا و معنی داری بین مقادیر مشاهداتی و مقادیر پیش بینی شده دارد. نتایج حاصل، توانایی بالای شبکه عصبی مصنوعی در مدله نمودن بارش- رواناب را به هنگام استفاده از پارامترهای ؤئومورفولوژیکی در حوضه فریدن به خوبی نشان می دهد.

در این پژوهش به منظور تحلیل مکانی- زمانی پرفشار جنب حاره ای، از داده های دوباره واکاوی شده ارتفاع-ژئوپتانسیل تراز میانی وردسپهر از پایگاه داده ی(NCEP/NCAR) با تفکیک افقی 5/2 درجه قوسی بهره گرفته شد. بازه ی زمانی مورد بررسی، 60 ساله(1327 تا 1386 شمسی) و بازه ی مکانی، نیمکره شمالی است و شامل 5184 یاخته می باشد که به صورت سامانه تصویر استریوگرافیک قطبی ترسیم شده است. برای مقایسه میانگین ها، از آزمون تی- تست با نمونه های جفت شده در دوره های 30 ساله و جهت تشخیص و آشکارسازی روند مثبت یا منفی(افزایشی یا کاهشی)، از آزمون روند کندال تاو استفاده شده است. نتایج نشان داد که درتمام ماه ها، مساحت سامانه پرفشار جنب حاره ای، روند افزایشی داشته است. بیشترین میزان روند مربوط به مردادماه و کمترین مقدار روند، از آنِ فروردین ماه می باشد. همچنین، حد شمالی این سامانه(پربند 5840 ژئوپتانسیل متر) در نیمه ی گرم سال، عموماً در عرض های جغرافیایی بالا و بیشترین وسعت را در تیرماه دارد. اما با شروع دوره سرد سال، این پربند نیز به سمت عرض های جغرافیایی پایین کشیده شده و کمترین مساحت را در بهمن ماه، از آنِ خود می کند. به طور کلی، تغییر اقلیم ناشی از گرمایش جهانی، باعث گسترش بیشتر از حد نرمال سامانه پرفشار جنب حاره گردیده و به تبع آن، وسعت تاوه ی قطبی نیز کاهش بیشتری یافته است.

در این پژوهش، وضعیت گستره ی برگ در ایران از سال 1395-1381 با دورسنجی بررسی شد. برای این منظور به گردآوری و استخراج داده های نمایه ی گستره ی برگ برای چارچوب قلمرو ایران از تارنمای مودیس اقدام شد. سپس، با استفاده از برنامه نویسی در محیط نرم افزار مت لب به منظور انجام مجاسبات آماری- ریاضی پایگاه داده ا ی تشکیل گردید. پس از واکاوی داده ها، امکان تهیه ی نقشه ی میانگین بلندمدت ماهانه برای هر یک از ماه های سال فراهم گردید. این نقشه ها، نشان دهنده ی این امر هستند که نواحی مرکز، شرق و جنوب شرق تقریباً فاقد گستره ی برگ هستند و یا گستره ی برگ بسیار تنک در برخی مناطق دیده می شود. در مقابل نیمه ی شمالی و غربی کشور دارای گستره ی برگ مناسبی هستند که به استثنا جنگل های هیرکانی و ارسباران عموماً شامل کشتزارها می شود. دو عامل اصلی برای رشد و نمو گیاهان، بارش و دمای مناسب می باشد که این دو شرط در غرب کشور به دلیل قرارگیری در مسیر بادهای غربی مهیاست. از نظر زمانی نیز اردیبهشت و خرداد بالاترین میانگین گستره ی برگ و آذر و دی کمترین میانگین را دارا هستند. در مرحله ی بعد، بررسی 15 سال داده های نمایه گستره ی برگ به روش تحلیل خوشه ای بر پایه ی محاسبه ی فواصل اقلیدسی و روش ادغام وارد نشان داد که تمام 12 ماه سال در دو گروه اصلی جای می گیرند و در واقع در دو دوره با پوشش گیاهی قوی و ضعیف ، تقسیم بندی می شود. در این تحلیل، فروردین در دوره ی سرد سال و مهرماه در دوره ی گرم سال به عنوان ماه های گذار می باشند و در طبقه ای جداگانه قرار گرفته اند.

در این پژوهش، جهت تحلیل زمانی- مکانی چرخندهای ایران در سال 1376 خورشیدی، از محدوده مکانی 30- تا 80 درجه طول شرقی و 0 تا 80 درجه عرض شمالی و داده های ژئوپتانسیل با شبکه بندی 5/2 ٭ 5/2 درجه قوسی در ترازهای 1000، 925، 850، 700، 600 و 500 هکتوپاسکال استفاده گردید که به صورت شش ساعته (00، 06، 12، 18 زولو) از پایگاه داده (NCEP/NCAR) استخراج شده است. بدین صورت که، ابتدا پایگاه داده های ژئوپتانسیل در نرم افزار مت لب ایجاد گردید، در گرادس داده ها به نقشه تبدیل شده و در سرفر نقشه ها ترکیب و مورد بررسی و تحلیل نهایی قرار گرفته است. تحلیل زمانی چرخندهای ایران نشان داد که بیشترین فراوانی چرخندی مربوط به تراز 500 هکتوپاسکال با 2/27 درصد و کمترین فراوانی با 11 درصد از آن تراز 850 هکتوپاسکال می باشد. فصل زمستان با 5/31 درصد چرخندزایی، بیشترین و فصل تابستان با 8/18 درصد، کمترین میزان چرخندزایی را به خود اختصاص داده است. بررسی مکانی چرخندهای ایران حاکی از این است که کم فشار پاکستان در اغلب فصل ها در ترازهای پایین گسترش یافته است. بر روی ایران، چرخندزایی قوی یافت نمی شود و مراکز چرخندی که ایران را تحت تأثیر قرار می دهند عمدتاً از مناطق مختلف جغرافیایی نشأت می-گیرند و در داخل کشور فعال نیستند.

اقلیم و تغییرات آن، نقش مهمی در همه ابعاد زندگی انسان ایفا می کند و به همین دلیل پیش بینی اقلیم آینده که متکی بر مدل های گردش عمومی جو انجام می گیرد، از اهمیت خاصی برخوردار است. در این پژوهش، داده های سناریوی A1B مدل های گردش عمومی جو BCM2 و IPCM4، برای ارزیابی تأثیر تغییرات اقلیمی بر دمای کمینه و بیشینه، تابش و بارش در هفت ایستگاه همدید استان خراسان جنوبی به کمک مدل آماری LARS-WG ریزمقیاس شدند. برای این کار سه مرحله واسنجی، صحت سنجی و مدل سازی مدل ها در ایستگاه های منتخب انجام گرفت و کارایی مدل ها از نظر شباهت مقادیر مشاهده شده و مقادیر شبیه سازی شده با استفاده از شاخص های خطا، مانند ریشه میانگین مربعات و ضریب تعیین ارزیابی شد. نتایج حاصل از تجزیه و تحلیل داده ها در لارس، مکنز، سنس استیمیتور و من کندال، نشان داد که دمای کمینه، دمای بیشینه و تبخیر و تعرق در تمام شهرهای استان خراسان جنوبی (بجز قائن با افزایش بسیار جزئی بارش) طی2060-2011 روند افزایشی خواهند داشت، بقیه ایستگاه ها روند کاهشی بارش را شاهد خواهند بود. همچنین به جزبه جز قائن و فردوس، در بقیه ایستگاه ها روند افزایشی تابش مشاهده خواهد شد. طبق برآوردها، روند افزایشی دما در بیرجند و قائن کمتر بوده و در طبس بیشتر خواهد بود. چنین به نظر می رسد که تغییرات نه چندان شدید فراسنج ها در برخی ایستگاه ها، به دلیل موقعیت ویژه جغرافیایی و توپوگرافی منطقه است.

در این پژوهش به منظور بررسی و پایش وضعیت شاخص سطح برگ در استان همدان از داده های ماهواره ی مودیس در یک بازه ی زمانی 15 ساله بهره گرفته شد. داده های شاخص سطح برگ پس از استخراج از تارنمای مودیس، با کدنویسی در نرم افزار مت لب مورد واکاوی قرار گرفتند و سپس نقشه های آن استخراج شدند. در نهایت، سری زمانی سالانه ی شاخص سطح برگ به دست آمد و ارتباط آن با میزان بارش ها و میانگین دما در طی این سال ها بررسی گردید. به منظور بررسی بهتر نقشه ها، یاخته های بالاتر از یک که نشان دهنده ی وضعیت بهتر و تراکم بیشتر سطح برگ هستند، مورد بررسی قرار گرفتند. در این میان، سال های 1381، 1387، 1390 به ترتیب با(01/0 ، 03/0 و 03/0 درصد) پایین ترین یاخته های بالاتر از 1 و سال 1395 با 24/0 و سال های 1393، 1388 و 1389 با 07/0 یاخته ی بالاتر از 1، بالاترین تعداد یاخته را به خود اختصاص داده اند. وجه مشترک تمامی سال ها از نظر یاخته های بالاتر از یک نشان می دهد که باغات جنوب همدان در جنوب دره مرادبیک، کشتزارهای غرب نهاوند، باغات جنوب شرق ملایر، منطقه حفاظت شده لشگردر در جنوب شرق ملایر در تمام سال ها مشترک بوده اند. تنها تفاوتی که در سال های مختلف مشاهده می شود تعداد یاخته هاست. در نهایت سری زمانی داده ها نشان داد که سال 1389 دارای بالاترین و سال 1381 و 1387 دارای پایین ترین میزان سری زمانی سطح برگ هستند.

تصاویر ماهواره ای به عنوان ابزارهای جدید، افق و ابعاد نوینی را برای پایش اراضی در اختیار قرار می دهند. در این بررسی به منظور تعیین نواحی جغرافیایی همگن از نظر گستره ی برگ از تصاویر دورسنجی مودیس ترا-آکوا در بازه ی زمانی 1395-1381 با تفکیک مکانی یک کیلومتر و تفکیک زمانی 8 روزه استفاده شده است. پهنه بندی و واکاوی گستره ی برگ با استفاده از نرم افزار مت لب و پایگاه اطلاعاتی گوگل ارث انجام شد. برای این منظور، ابتدا به موزائیک بندی و تعیین قلمرو ایران در مجموعه داده های ماهواره ای مودیس پرداخته و سپس با ایجاد پایگاه داده در مت لب و انجام واکاوی خوشه ای، پهنه بندی انجام شد. به منظور واکاوی بهتر گستره ی برگ از داده های میانگین بلندمدت دما و بارش در بازه ی زمانی مورد نظر نیز استفاده گردید. طبق این تحلیل12/46 درصد از گستره ی ایران تحت حاکمیت پوشش گیاهی است. پهنه ی بسیارانبوه، انبوه، متوسط و تنک چهار پهنه ای هستند که در کشور شناسایی شده اند. این چهار پهنه به ترتیب بر 67/2، 9/6، 26/9، 29/27 درصد از سرزمین حاکم هستند. نتایج نشان داد که در تمام پهنه های مورد بررسی، گستره ی برگ در دوره ی گرم سال به دلیل دمای بالا در این دوره و وجود بارش ها در دوره ی سرد پیشین دارای درصد بیشتری می باشد. دامنه های شمالی البرز، جنگل های هیرکانی، جنگل های گلستان، جنگل های ارسباران از جمله مناطقی هستند که مناطق مختلف آن ها در تمامی پهنه ها وجود دارد. علاوه بر جنگل ها، مناطقی که برای هر یک از پهنه ها شناسایی شده اند عموماً شامل کشتزارها می شود.

  پیش بینی اقلیم آینده در هر نقطه ای از زمین، به مدل های عددی رایانه ای که به مدل های گردش عمومی جو معروفند و اقلیم زمین را مدل سازی می کنند، متکی است. در این پژوهش، داده های سناریوی B1 و A1B مدل های BCM2 و HADCM3 برای ارزیابی تأثیر تغییرات اقلیمی بر دمای کمینه و بیشنه، تابش و بارش 12 ایستگاه همدید استان اصفهان توسط مدل آماری LARS-WG ریزمقیاس شدند . برای این منظور، سه مرحله واسنجی، صحت سنجی و مدل سازی مدل ها در ایستگاه های منتخب انجام و کارایی مدل ها از نظر شباهت مقادیر مشاهده شده و مقادیر شبیه سازی شده با استفاده از شاخص های خطا نظیر ریشه میانگین مربعات ( RMSE ) و ضریب تعیین ( CD ) ارزیابی گردید. نتایج به دست آمده نشان داد که مدل A1B - BCM2 در تولید داده های تابش، مدل A1B - HADCM3 در تولید داده های دمای بیشینه و م دل B1 - BCM2 در تولید داده های دمای کمینه و بارش نتایج مناسب تری به دست می دهد. همچنین نتایج حاصل از تحلیل داده ها در مکنز، سنس استیمیتور و من کندال نشان داد که دمای کمینه، دمای بیشینه، تابش و تبخیر و تعرق در کلیه ایستگاه های استان اصفهان طی 2060-2011 روند افزایشی و به جز نائین که افزایش بسیار جزئی بارش را خواهد داشت بقیه ایستگاه ها روند کاهشی بارش را شاهد خواهند بود.