شهاب شفیعی

دراین پژوهش یکی ازسنگین ترین و فراگیرترین بارش های استان کرمانشاه (روزهای 27 تا 30 اکتبر 2015) با هدف شناخت سازوکارهای مؤثر بر رخداد اینگونه رویدادهای فرین بررسی شد . جهت بررسی شرایط همدید و ترمودینامیک این پدیده داده های روزانه بارش روزهای 25 تا 31 اکتبر 2015استخراج و به منظور شناخت چگونگی ورود سیستم های سینوپتیک به منطقه از متغیرهای جو بالا استفاده شد. داده های مربوط به فشار تراز ایستگاه، ارتفاع ژئوپتانسیل، مؤلفه های مداری و نصف النهاری با د و نم ویژه در ترازهای مختلف جو از پایگاه داده مربوط به داده های جو بالا، از مرکز پیش یابی اقلیم وابسته به اداره جو و اقیانوس ایالات متحده ( NCEP/NCAR ) برداشت و سپس به منظور تحلیل سینوپتیکی بارش مذکور، نقشه های روزانه سطح زمین و سطوح 850،500 و250هکتوپاسکال در نرم افزار GrADS ترسیم شد. برای محاسبه شاخص های ناپایداری ( KI ، SI ، SW ، LI ) نیزازداده های جو بالای ایستگاه کرمانشاه بهره برداری شد. تحلیل نقشه های تراز دریا بیانگر این است که گرادیان شدید فشاربین کم فشار سودان و پرفشار اروپایی عامل اصلی رخداد بارش فرین در منطقه می باشد ضمن این که ریزش هوای سرد عرض های بالا توسط ناوه تاوه قطبی، تغذیه رطوبت از جنوب در تراز 850 هکتوپاسکال و بیشینه سرعت باد بر فراز منطقه در سطح 250 هکتوپاسکال، امکان بروز ناپایداری های جوی و شروع بارندگی در غرب کشور را فراهم آورده اند. نتایج نشان داد، طبق شاخص ناپایداری LI در روز 28 اکتبر(روزاوج بارش ها) رعد و برق پراکنده و براساس شاخص SI درهمان روز رگبار پراکنده با احتمال خیلی ضعیف وجود دارد. طبق شاخص KI در روز اوج بارش ها، این احتمال به 60 تا 80 درصد می رسد.

در سال های اخیر تغییرات جهانی اقلیمی در بسیاری از مناطق کشور خصوصاً فلات مرکزی ایران منجر به تشدید پدیده خشکسالی شده است . دشت یزد - اردکان در استان یزد نیز از این امر مستثنی نبوده و تکرار این پدیده منجر به بروز تغییراتی در کیفیت و کمیت منابع آب موجود دشت که عمدتاً چاه های آب زیرزمینی هستند؛ گردیده است . هدف از انجام این پژوهش بررسی تأثیر خشکسالی های دودهه اخیر بر شوری آب استحصالی از چاه های آب زیرزمینی منطقه می باشد . برای این کار از داده های هواشناسی دشت یزد - اردکان در دو دوره زمانی، بارش بلند مدت 7 ایستگاه (1391 - 1346 )و بارش کوتاه مدت 4 1 ایستگاه (1391 - 1375 ) استفاده شده است. نتایج این مطالعه در ارزیابی مدل های واریوگرامی خشکسالی ها بهترین مدل را، مدل کروی و گوسین در خشکسالی و شوری و همچنین با توجه به روش زمین آماری بهترین مدل برونیابی را، کریجینگ و کوکریجینگ تشخیص داده است. در تحلیل همبستگی باهر سه آماره پیرسون، منکندال و اسپرمن بین بارش ( spi ) و شوری بر مبنای نمره z روند منفی به همراه همبستگی معکوس مشاهده شده، که در هیچکدام سطح معنی دار مشاهده نمی شود. وجود همبستگی قوی بین این دو پارامتربا تأخیر یک سال از نتایج دیگر این پژوهش بوده است. به وسیله نرم افزار +GS و GIS انتخاب بهترین مدل واریوگرامی، نقشه های خشکسالی و شوری آب زیرزمینی و نقشه تغییرات شوری نیز ترسیم گردید. به طور کلی در اکثر ایستگاه ها با روند منفی بارش، روند مثبت شوری آب زیرزمینی مشاهده می شود و همچنین کیفیت آب زیرزمینی در مناطقی که بیشتر مورد هجمه خشکسالی قرارداشته است شدیدتر تغییر یافته و شوری آن نیز بیشتر شده است.

در این پژوهش تحلیل فضایی فراوانی رودبادهای مرتبط با بارش های فرین و فراگیر در غرب ایران با بهره گیری از رویکرد محیطی به گردشی انجام شده است. بارش روزانة 69 ایستگاه سینوپتیک و اقلیم شناسی (1961 2010) انتخاب شد و 119 روز بارش های فرین و فراگیر منطقه بر اساس توزیع تعمیم یافتة مقادیر فرین از میان آن ها برای بررسی انتخاب شد. فراوانی رودبادها در چهار تراز 250، 300، 400، و 500 هکتوپاسکال بررسی شد. نتایج بررسی ها نشان می دهد رودبادها در تراز 250 هکتوپاسکال فراوانی بسیار زیادی را نشان می دهند. نقشه های میانگین سرعت رودبادها از یک سو منطبق بر رخداد بیشینة فراوانی رودبادها و از دیگر سو مقارن با وقوع بیشینة سرعت رودبادها در پهنة مورد مطالعه است و از قرارگیری ربع دوم هستة رودباد (که با افزایش تاوایی مثبت و همچنین واگرایی سطوح فوقانی و همگرایی سطوح پایین جو همراه است) بر روی غرب ایران حکایت دارد. ترسیم بیضی استاندارد در همة سطوح به جز سطح 250 هکتوپاسکال نشان داد که غرب ایران در نیمة اول بیضی قرار گرفته است. نحوة عملکرد دینامیکی هستة رودباد در ورودی راست و خروجی چپ، که همراه با واگرایی بالایی است، هم زمان با همگرایی در غرب ایران، بارش های فرین را در پی دارد.

بارش های فرین در هر نقطه، به بارش های نابهنجار گفته می شود که در دنباله و دور از نقطه تمرکز توزیع فراوانی بارش آن نقطه قرار گرفته باشد. اخیراً آستانه ها و دنباله های بالایی توزیع فراوانی بارش مورد توجه بسیار بوده اند. در این راستا به فراخور ویژگی های جغرافیایی هر پهنه، آستانه های متعدد و متنوعی برای این ویژگی بارش معرفی و به کار گرفته شده است. یکی از نمایه های پرکاربرد مربوط به بارش روزانه، مبتنی بر توزیع تعمیم یافته مقادیر حدی است. در این پژوهش آستانه ی بارش های فرین غرب ایران به روش های آماری توزیع تعمیم یافته، مقادیر حدی تعیین و بارش های فرین منطقه ی مورد مطالعه شناسایی، و توزیع فضایی آن ها مورد تحلیل قرار گرفت. برای انجام این کار از داده های شبکه ای حاصل از میانیابی روزانه 69 ایستگاه سینوپتیک و اقلیم شناسی برای دوره ی آماری 1961 تا 2010 استفاده گردید. سپس با استفاده از روش توزیع تعمیم یافته مقادیر حدی، بارش های روزانه 22 میلیمتر و بیشتر از آن، به عنوان بارش های فرین انتخاب شدند. جهت شناسایی الگوی پراکنش و روابط فضایی بارش های فرین غرب ایران (استان های همدان، کردستان، کرمانشاه، لرستان و ایلام) از آماره مورن کلی[1]، مورن محلی[2] و نمایه گتیس ارد- جی استار[3] استفاده شد. الگوی فضایی برازنده بارش های فرین غرب ایران یک الگوی خوشه ای است که معنی داری آن در سطح 99 درصد اطمینان تأیید گردید. خوشه های فراوانی و خوشه های متوسط بارش های فرین در بعضی از نواحی مانند استان های همدان و کردستان بر همدیگر منطبق بوده ولی در بعضی نواحی با یکدیگر ارتباطی نداشتند. بیشتر بسامد و متوسط بارش های فرین در استان های همدان و کردستان به وقوع پیوست. بر اساس هر دو شاخص موران محلی و لکه های داغ ارتفاعات منطقه ی مورد مطالعه نقش قابل توجهی در الگوهای بارش های فرین با الگوی خوشه ی بالا داشته است. نتایج این تحقیق نشان داد که فراوانی و متوسط بارش های فرین غرب ایران تحت تأثیر ناهمواری ها و آرایش آن ها و همچنین سامانه های همدیدی است. [1]- Global Moran’s I statistic [2]- Local Moran’s I statistic [3]- Getis- Ord G* statistic#,

هدف از این پژوهش شناسایی و تحلیل موقعیت رودبادهای مرتبط با بارش فرین و شار رطوبت در مناطق غربی ایران با استفاده از روش همدید است، که چهار الگو در این زمینه شناسایی شد. در همة الگوها در روز رخداد بارش، ناحیة چپ خروجی (ربع دوم) هستة رودباد جبهه قطبی (که بیشترین واگرایی سطوح بالا و همگرایی سطوح زیرین جو را فراهم می کند) بر فراز آسمان غرب ایران قرار گرفته است. نتایج نشان داد که اختلاف دمای شدید بین سطح زمین و ترازهای بالا در فصل سرد، ناشی از حضور پرفشار قطبی عرض های شمالی و فعالیت بادهای غربی (همراه با ایجاد و انتقال سردچال ها و فرودهای عمیق ناوه ها) است. بنابراین در ایجاد شرایط ناپایداری غرب، حضور یک هسته کم فشار در سطوح بالا و جریان سریع هوای گرم و مرطوب در سطوح پایین مؤثر بوده است. صعود همرفتی شدید سطوح پایین ناشی از فعالیت بادهای غربی به همراه جبهه های قطبی بوده است. بدین طریق که رودبادهای قطبی، فرود بادهای غربی را با سرعت بیش از 60 متر بر ثانیه همراهی می کنند. در ناحیه خروجی چپ هسته رودباد (ربع دوم) که منطبق بر جو غرب ایران بوده، انحنای مسیر بادها به سمت قطب شمال باعث کاهش چرخندگی انحنایی توده هوا و افزایش مساحت آن خواهد شد. در نتیجه با انبساط توده هوا در سطوح بالا حرکت صعودی و ناپایداری درون توده هوا شکل خواهد گرفت.

هدف این مطالعه شناسایی روند و شیب روند بارش های حدی مناطق غربی ایران است، که برای رسیدن به این هدف از داده های بارش 69 ایستگاه سینوپتیک و اقلیم شناسی در طول دوره آماری (2010-1961) استفاده قرار گرفت و آستانه سالانه بارش حدی غرب کشور به روش توزیع تعمیم یافته حدی برای مناطق غربی ایران 22 میلی متر برآورد گردید. روند بارش های حدی برای هر ماه در طول دوره آماری مورد پژوهش با استفاده روش من کندال شناسایی و مورد تحلیل قرار گرفت. نتایج نشان داد که فراوانی روزهای بارش های حدی در 12 ماه سال در طول دوره آماری مورد مطالعه روند منفی و کاهشی داشته بجز در قسمت کوچکی از استان ایلام که کلا دارای روند مثبت و افزایشی داشته است در ماه های خرداد تا شهریور تقریبا نیمی از مناطق غربی هیچ روندی مشاهده نشد و شیب تغییرات سایر مناطق با روند منفی بین 0 تا 10 روز بوده است، در ماه های آذر و بهمن حدود 5 درصد منطقه مورد مطالعه دارای روند افزایشی بوده و در آذر ماه این روند افزایشی در نیمه غربی استان کرمانشاه مشاهده شد و در بهمن ماه این روند مثبت در قسمت شمال غربی استان کردستان مشاهده گردیدکه این مناطق منطبق بر ارتفاعات زاگرس هستند.

در چند دهه اخیر افزایش دمای زمین باعث بر هم خوردن تعادل اقلیمی کره زمین شده و تغییرات اقلیمی گسترده ای را در اغلب نواحی کره زمین موجب گردیده است که از آن به عنوان تغییر اقلیم یاد می شود. هدف این مطالعه، پیش بینی تغییرات اقلیمی استان سیستان و بلوچستان با استفاده از ریز مقیاس نمایی آماری است که در آن داده های سناریوی A2 مدل گردش عمومی جو ECHO-G اجرا می شود. برای ارزیابی، تغییرات اقلیمی و خشکسالی استان سیستان و بلوچستان در دوره آماری 1391تا 1410 توسط مدل LARS-WG ریز مقیاس شدند. در این مطالعه از داده های دمای کمینه، دمای بیشینه، تابش و بارش مدل ECHO-G و داده های واقعی 7 ایستگاه استان شامل چابهار، ایرانشهر، خاش، سراوان، زابل، زهک و زاهدان استفاده شده است.نتایج کلی بررسی ها برای دوره مذکور گویای افزایش 8 درصدی بارش در استان و کاهش تعداد روزهای یخبندان و افزایش میانگین سالانه دما در حدود 3/0 درجه سلسیوس می باشد. بیشترین افزایش ماهانه دما مربوط به فصل زمستان به میزان 9/0 درجه سلسیوس خواهد بود. همچنین تعداد روزهای خشک در شهرستان سراوان افزایش و در بقیه شهرستان ها کاهش می یابد و بطور کلی خشکسالی های این استان در دوره 1410-1391 کاهش می یابد.

برای مطالعة خشکسالی روش های مختلفی وجود دارد. روش تحلیل داده های بارندگی، جزو عمومی روش های تحلیل خشکسالی به شمار می رود؛ لذا پیش بینی دقیق و پیش از وقوع بارش می تواند شرایط را برای ارزیابی وضعیت خشکسالی فراهم نماید. هدف این پژوهش، بررسی تأثیر پیش پردازشِ داده های بارش ماهانة ایستگاه سینوپتیک سنندج بر عملکرد مدل درخت تصمیم در پیش بینی خشکسالی در ایستگاه سینوپتیک سنندج می باشد. در این پژوهش از الگوریتم CART به عنوان یکی از انواع درختان تصمیم رگرسیونی جهت پیش بینی بارش 12 ماه بعد استفاده شده و جهت ارزیابی درخت های ایجاد شده از معیارهای آماری مختلف استفاده شده است. داده های مورد استفاده در این پژوهش مربوط به آمار ماهانة بارندگی، رطوبت نسبی، دمای حداکثر، دمای متوسط، جهت باد و سرعت باد در دورة آماری (1389- 1349) است. نتایج حاصل از پژوهش نشان می دهد که در ایستگاه سینوپتیک سنندجدرخت تصمیم گیریرگرسیونی،مدلینسبتاًکارادرپیش بینی خشکسالی می باشد؛ به طوری که درشبیه سازی هایصورتگرفته،زمانیکهاز میانگینمتحرّکپنجسالة داده هابرایاجرایمدلاستفادهگردید، ترکیب بارشقبلی ودمایحداکثر بهعنوانمناسب ترینحالت با مقدار خطای 06/0 شناساییشده و اعمال میانگین متحرک روی داده های اصلی در بهبود کارایی مدل مؤثر است. در این شرایط، روش درخت تصمیم رگرسیونی ایستگاه سنندج با ضریب اطمینان بالایی میزان بارش را 12 ماه پیش از وقوع بر آورد نمایند.

بارش یکی از اجزای اصلی بیلان منابع آب بوده و پیش بینی آن می تواند در مدیریت تامین آب کشاورزی مدیریت منابع آب موجود در مخازن سدها و ... مفید باشد. درخت تصمیم به عنوان یکی از مدل های پیش بینی، کارایی زیادی در این زمینه دارد و به تولید قانون می-انجامد. در این پژوهش جهت رسیدن به اهداف از ارزیابی کارایی مدل درخت تصمیم جهت پیش بینی بارش در ایستگاه سینوپتیک کرمانشاه و از الگوریتم CART (Classification And Regression Tree) به عنوان یکی از انواع درختان تصمیم رگرسیونی جهت پیش بینی بارش 30 ماه بعد استفاده شده است. داده های مورد استفاده این پژوهش مربوط به آمار ماهیانه بارندگی، تبخیر، رطوبت نسبی، دمای ماکزیمم، دمای متوسط و سرعت باد در دوره آماری(1389- 1349) می باشد. سپس جهت ارزیابی درخت های ایجاد شده در این پژوهش از معیارهای آماری مختلف استفاده شده است که در نهایت نتایج نشان می دهد در ایستگاه سینوپتیک کرمانشاه درخت تصمیم گیری رگرسیونی، مدلی نسبتاً کارا در پیش بینی بارش می باشد که استفاده از میانگین متحرّک نسبت به سایر حالات منجر به افزایش چشمگیر کارایی مدل درخت تصمیم می شود و در صورت تعدیل دامنه تغییرات داده های ورودی قادر است با ضریب اطمینان بالایی میزان بارش را 30 ماه قبل از وقوع برآورد نماید که در شبیه سازی های صورت گرفته، زمانی که از میانگین متحرّک پنج ساله داده ها برای اجرای مدل استفاده گردیده، ترکیب بارش قبلی، دمای ماکزیمم به عنوان مناسب ترین حالت شناسایی شده است.

دما به عنوان یکی از عوامل مهم و تعیین کننده عناصر اقلیمی، شاخص مناسبی برای ردیابی تغییرات اقلیم به شمار می آید، به طوری که کوچک ترین تغییر در دمای یک مکان، تاثیرات کاملاً محسوس و مهمی در اکوسیستم ها به دنبال خواهد داشت. از این رو در این پژوهش از روش های آماری هم چون آزمون های آشکارسازی روند با استفاده از روش های پارامتریک و ناپارامتریک و از روش های نسبی برآورد روند بر روی مشاهدات جهت شناسایی رفتار دمایی شهر یزد و همچنین از تحلیل طیفی برای برآورد چرخه های نهان در دمای سالانه یزد استفاده شده است در این پژوهش از داده های سالانه دمای ایستگاه سینوپتیک یزد طی دوره آماری 2010 – 1962 استفاده شده که جهت رسیدن به اهداف پژوهش از مدل ARIMA بهره یافته است که بعد از آزمون الگوهای مختلف، الگو(0,1,2 )ARIMA الگوی برازنده تری برای دمای سالانه تعیین گردید. بر همین اساس برای 10 سال آینده با بازه اطمینان 95%، پیش بینی دما صورت گرفته است. نتایج آزمون گردش ها با 5/0% خطا نشان می دهد که مشاهدات سالانه دما تصادفی نیستند و تغییرات سالانه دمای یزد دارای روند معنی دار و افزایشی است، همچنین در سطح اطمینان 95% به جز همساز اول، همساز 22 همساز معنا دار دیگری در سری زمانی دما می باشد به عبارتی این ویژگی، گواه دیگری بر وجود روند در مشاهدات است.

تأثیر عناصر اقلیمی بر محیط های مسکونی یکی از موضوعات کاربردی آب و هوا شناسی است. در سال های اخیر به منظور هماهنگ سازی ساختمان ها و محیط های مسکونی با شرایط اقلیمی حاکم بر آن، به دلیل گرانی انرژی در جهان از اهمیت چشمگیری برخوردار بوده است. در این پژوهش از داده های ساعتی پارامترهای اقلیمی(رطوبت، حداقل دما، حداکثردماو ساعت آفتابی) استفاده شده است. با استفاده از نرم افزارهای Squreone، Ecotect تحلیل داده ها انجام شد. همچنین، درجه روز، شاخص سازگاری دمایی و شرایط زیست اقلیمی و ساختمانی ایستگاه مهرآباد تهران در رابطه با ساختمان نمونه طراحی شده مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از محاسبات نشان داد که میزان آسایش اقلیمی در سه ماه فصل زمستان (ژانویه، فوریه و مارس) و هم چنین ماه دسامبر صفر می باشد. به عبارت دیگر در این چهار ماه تأمین بخشی از شرایط آسایش برای داخل ساختمان بایستی از طریق سیستم های مکانیکی حاصل شود و بخش دیگر از آن، بایستی با طراحی مناسب اقلیمی ساختمان تأمین شود. مقایسه بین میزان آسایش داخل ساختمان با بیرون آن نشان می دهد در ماه مارس بخشی از آسایش اقلیمی به صورت طبیعی فراهم شده است. این موضوع نشان دهنده نقش طراحی درست، جهت کاهش احساس نیاز به سیستم های مکانیکی است. همچنین محاسبات حاصل از بررسی میزان شاخص سازگاری دمایی نشان داد که میزان این شاخص در هر سه ناحیه داخلی ساختمان نمونه 94/0 می باشد که بیانگر وضعیت کاملاً مطلوب برای ساختمان طراحی شده مورد نظر می باشد. در نهایت نمودار بیوکلیماتیک تهران استخراج شد، که نشان می دهد در طول سال تنها 7 درصد آسایش اقلیمی وجود دارد و 93 درصد از کل سال شرایط اقلیمی تهران خارج از منطقه آسایش اقلیمی است.