فرحناز تقوی

توجه به تغییرات اقلیمی‌در سال های اخیر به علت پیامدهای اقتصادی، اجتماعی و خسارات مالی مربوط به رویدادهای حدی جوی اهمیت زیادی پیدا کرده است. در اکثر مطالعات توجه به تغییر اقلیم فقط در صدد آشکارسازی روندهای پتانسیلی یا نوسانات در متوسط طولانی مدت علائم اقلیمی است؛ اما مطالعه تغییر پذیری و تغییر رفتار رویدادهای حدی جوی نیز مهم می باشد. برای بررسی رویدادهای حدی، شاخص های اقلیمی‌حدی برای داده های سطح زمین به وسیله گروه کاری آشکارسازی تغییر اقلیم سازمان هواشناسی جهانی و کمیته اقلیم شناسی و برنامه تحقیقاتی تغییر پذیری اقلیم و قابلیت پیش بینی معرفی شده است. در این مقاله روند این شاخص های حدی بر اساس سری‌های زمانی روزانه دما و بارش ایستگاه تهران در دوره آماری 2003 ـ 1951 مطالعه شده است .علاوه بر این، توزیع دنباله های حدهای گرم و سرد و کاربرد شاخص ها در موارد مختلف مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که شاخص های FD و ID یا شاخص های حدهای سرد روند کاهشی محسوسی دارند. از طرف دیگر روند دمای حداقل و دمای متوسط روزانه کاملاً افزایشی است و شیب مثبت دارد. این در حالی است که روند افزایشی دمای حداکثر شیب کمتری دارد. روند افزایشی حدهای گرم مانند 40T (دماهای حداکثر بالاتر از 40 درجه)، شاخص CDDو GDD و روند کاهشی HDD و DTR نیز در همة مدل های بکار گرفته شده در این مقاله بارز می‌باشد. شاخص های حدی بارش نیز روند کاهشی با شیب بسیار کم را نشان می دهد. توزیع دنباله های سری های زمانی، دمای حداقل و دمای متوسط هماهنگی زیادی با هم دارند و هر دو گرمایش متقارنی را نشان می دهند. از نتایج این تحلیل می‌توان سناریوهایی برای مطالعه موردی مناطق مختلف در زمان وقوع رویدادهای حدی اقلیمی ‌ارائه و پیش‌بینی کرد. واژگان کلیدی: تغییر اقلیم، رویدادهای اقلیمی‌حدی، شاخص های حدی، روند

بارش تغییرپذیرترین عنصر اقلیمی است و با توجه به قرار گیری ایران در کمربند خشک جهان، بدیهی است مطالعه ویژگی های بارش و تلاش برای پیش بینی رفتار این عنصر اقلیمی می تواند نقش مهمی در مدیریت منابع آبی کشور ایفا نماید. بدین منظور در تحقیق حاضر تلاش گردید تا ویژگی های فضایی و زمانی بارش در سطح کشور با استفاده از تحلیل هارمونیک مورد ارزیابی قرار گیرد. بنابراین، آمار بارش ماهانه 33 ایستگاه سینوپتیک کشور که قادر به پوشش مناسب کل مساحت کشور بودند، در یک دوره آماری 25 ساله (2005-1980) از سازمان هواشناسی کشور استخراج گردید. سپس فرکانس نسبی بارش هر ماه محاسبه شد و در نهایت با استفاده از تحلیل هارمونیک ویژگی های بارش ماهانه در سطح کشور در غالب شش هارمونیک مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج بدست آمده حاکی از آن است که سه هارمونیک اول از نظر توجیه تغییرپذیری درون سالانه بارش در سطح کشور از اهمیت زیادی برخوردار هستند؛ به طوریکه هارمونیک اول بیش از 70 درصد تغییرات بارش های ماهانه در بیشتر مناطق به استثنای مناطقی از شمال غرب و جنوب شرق کشور را نمایش می دهد. اثرات هارمونیک دوم بارش، بیشتر در مناطق شمال غربی کشور و با شدت کمتری در نواحی جنوب شرق و جنوبی دیده می شود، در حالیکه هارمونیک سوم بارش در مناطق جنوب شرقی، مرکزی و غربی کشور اثر بیشتری بر تغییر پذیری بارش نسبت به سایر مناطق دارد. همچنین، نتایج نشان داد که زمان وقوع حداکثر مقدار مولفه هارمونیک اول بارش در بیشتر نقاط کشور به جز سواحل جنوبی دریای خزر از اواخر پاییز تا اوایل بهار قابل مشاهده است. زمان وقوع ماکزیمم های بارش ناشی از هارمونیک دوم از اوایل پاییز تا اوایل بهار، و زمان وقوع حداکثر مقدار مولفه هارمونیک سوم از اوایل پاییز تا اواخر زمستان می باشد.

توجه به تغییرات اقلیمی ‌در سال های اخیر به علت پیامدهای اقتصادی، اجتماعی و خسارات مالی مربوط به رویدادهای حدی جوی اهمیت زیادی پیدا کرده است. در اکثر مطالعات توجه به تغییر اقلیم فقط درصدد آشکارسازی روندهای پتانسیلی یا نوسانات در متوسط طولانی مدت علائم اقلیمی است؛ اما مطالعه تغییرپذیری و تغییر رفتار رویدادهای حدی جوی نیز مهم می باشد. برای بررسی رویدادهای حدی، شاخص های اقلیمی‌حدی برای داده های سطح زمین به وسیله گروه کاری آشکارسازی تغییر اقلیم سازمان هواشناسی جهانی و کمیته اقلیم شناسی و برنامه تحقیقاتی تغییرپذیری اقلیم و قابلیت پیش بینی معرفی شده است. در این مقاله روند این شاخص های حدی بر اساس سری‌های زمانی روزانه دما و بارش ایستگاه تهران در دوره آماری 2003 ـ 1951 مطالعه شده است .علاوه بر این، توزیع دنباله های حدهای گرم و سرد و کاربرد شاخص ها در موارد مختلف مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که شاخص های FD و ID یا شاخص های حدهای سرد روند کاهشی محسوسی دارند. از طرف دیگر روند دمای حداقل و دمای متوسط روزانه کاملا افزایشی است و شیب مثبت دارد. این در حالی است که روند افزایشی دمای حداکثر شیب کمتری دارد. روند افزایشی حدهای گرم مانند T40 (دماهای حداکثر بالاتر از 40 درجه)، شاخص  CDDو  GDDو روند کاهشی HDD و DTR نیز در همه مدل های بکار گرفته شده در این مقاله بارز می‌باشد. شاخص های حدی بارش نیز روند کاهشی با شیب بسیار کم را نشان می دهد. توزیع دنباله های سری های زمانی، دمای حداقل و دمای متوسط هماهنگی زیادی با هم دارند و هر دو گرمایش متقارنی را نشان می دهند. از نتایج این تحلیل می ‌توان سناریوهایی برای مطالعه موردی مناطق مختلف در زمان وقوع رویدادهای حدی اقلیمی ‌ارائه و پیش‌بینی کرد.

رویدادهای آب وهوایی حدّی، پدیده هایی هستند که از نظر فراوانی، کمیاب و درجه شدّت بالا دارند و در هنگام وقوع آنها، بوم سامانه و ساکنان منطقه به دشواری می توانند خود را با تغییرات ایجادشده تطبیق دهند. از آنجاکه بستر رخداد رویدادهای آب وهوایی حدّی، شرایط دمایی و بارش های حدّیاست؛بنابراین،بررسی داده های اقلیمی حدّیدر این مورد ضروری به نظر می رسد. یکی از مباحث مهم در شناخت رفتار اقلیمی مناطق مختلف، تعیین مناطق هم رفتار اقلیمی است. منطقه بندی اقلیمی مناطق مختلف بر اساس داده های حدّی اقلیمی، می تواند به تصمیم گیرندگان و برنامه ریزاندر امر مدیریت بحران های ناشی از رویدادهای آب وهوایی حدّی یاری رسانده و همچنین به درک بیشتر شیوه ی رفتار مناطق مختلف در شرایط حدّی کمک کند. در این مقاله با استفاده از روش تحلیل طیفی و خوشه بندی، یک منطقه بندی اقلیمی برای 65 ایستگاه سینوپتیک سازمان هواشناسی کشور ارائه شده است. نشانک های اقلیمی مورد استفاده، شامل حدّاکثر بارش 24 ساعته ی ماهانه، دمای بیشینه و کمینه ی ماهانه و همچنین سری زمانی داده های اقلیمی مربوط به دوره ی زمانی سال های 1986 تا 2005 میلادی هستند. به منظور نیل به منطقه بندی مناسب،نخست با استفاده از روش تحلیل طیفی، مشخّصات طیف های اصلی نشانک های اقلیمی، شامل دامنه و بسامد، محاسبه شده سپس خوشه بندی با استفاده از روشی قطعی (K-means) انجام پذیرفته است. نتایج به دست آمده گویای تنوّع رفتاری مشخّصات حدّی در مناطق مختلف اقلیمی است، به گونه ای که لزوماً یک سامانه اقلیمی خاص بر مناطق هم رفتار حاکم نیست، در این خصوص تکینه بودن رفتاری ایستگاه های رامسر و کنارک چابهار جالب توجّه است.

کاهش سریع سوخت های سنگواره ای، بحث گرمایش جهانی و اثر پدیده ی گلخانه ای، آلودگی های محیطی و ریزش باران های اسیدی، لزوم توجّه به انرژی های تجدیدپذیر، به ویژه انرژی باد را به عنوان یک انرژی تمیز، پایان ناپذیر و رایگان، بیش از پیش افزایش داده است. در این پژوهش، ارزیابی پتانسیل انرژی باد در استان کرمانشاه، بر پایه ی داده های جهت و سرعت سه ساعته ی باد ایستگاه های همدید کرمانشاه، اسلام آباد غرب، روانسر، کنگاور و سرپل ذهاب، در طول سال های 1997 تا 2006 انجام شد. برای ترسیم گلباد ایستگاه ها از نرم افزار Wrplot و برای برازش داده ها از توزیع احتمال ویبول استفاده شد. در ادامه، چگالی توان باد سالانه در ترازهای ارتفاعی 10، 20 و 50 متر به دست آمد که برای برآورد سرعت باد در ارتفاع بالاتر از 10متر، از مدل قانون توان یک هفتم استفاده شد. همچنین پراسنج های دیگری همانند سرعت نامی، محتمل ترین سرعت و زمان کاربرد مناسب باد، محاسبه شده و در پایان، مناطق مستعدّ تولید انرژی باد در استان بر اساس جدول طبقه بندی سایت های بادی آمریکا رتبه بندی و به نمایش گذاشته شد. بر پایه ی محاسبات انجام شده، پتانسیل انرژی باد تراز 10 متر ایستگاه های روانسر، سرپل ذهاب، کنگاور، اسلام آباد غرب و کرمانشاه به ترتیب 254، 223، 214، 146 و82 وات بر مترمربّع در واحد سطح به دست آمد که این مقادیر در ترازهای بالاتر به یک نسبت مساوی، برای همه ی ایستگاه ها افزایش می یابد. نتایج پژوهش گویای این است که سه ایستگاه روانسر، سرپل ذهاب و کنگاور، پتانسیل مناسبی برای تولید انرژی باد دارند. منطقه ی اسلام آباد غرب در صورت استفاده از توربین های بادی مرتفع، برای بهره برداری از انرژی باد مناسب است و کرمانشاه برای استفاده از انرژی باد، پتانسیل مناسبی ندارد.

تغییرپذیری دما و بارش از ویژگی های اصلی اقلیم به شمار می آید. به ویژه بارش در مقیاس های زمانی و مکانی مختلف دارای تغییرات بسیاری است. بررسی تغییرپذیری درون سالان? فراوانی بارش بیشین? ماهانه در مناطق جنوبی دریای خزر موضوع مقالة حاضر است. برای این منظور از داده های 32 ایستگاه (همدیدی سازمان هواشناسی و باران سنجی وزارت نیرو) که دارای 40 سال آمار پیوسته (2006-1967) است، استفاده شده است. بررسی اولیه نشان می دهد که به طور نسبی در ماه های سپتامبر، اکتبر و نوامبر بارش بیشین? ماهانه در بیشتر بخش های منطقه رخ می دهد. به منظور بررسی دقیق تر و نشان دادن تناوب بارش از روش هارمونیک استفاده گردید. روش هارمونیک نشان داد که بیشترین درصد توضیح واریانس به وسیل? هارمونیک اول به میزان بیش از70 درصد در بخش های ساحلی مناطق مرکزی و غربی این منطقه مشاهده می شود. در این بخش ها تغییرات درون سالان? بارش بیشین? ماهانه طی دور? مورد بررسی عموماً به صورت سالانه صورت می گیرد. در بخش های کوهستانی و شرقی به هارمونیک های سوم و چهارم برای توضیح واریانس نیاز است و در بعضی از موارد تا هارمونیک ششم نیز برای توضیح واریانس به کار می رود، که نشان از تغییرپذیری زیاد و عدم یکنواختی بارش در این مناطق دارد. بیشترین PVR(1) به میزان 82 درصد متعلق به ایستگاه رشت و کمترین میزان PVR(1) به میزان حدود 10 درصد مربوط به ایستگاه نمارستاق است. میزان PVR که نشان دهند? میزان توضیح دهندگی واریانس است، در هارمونیک اول نشان دهند? تغییرات سالانه است. در ایستگاه رشت به واسط? میزان بالای PVR هارمونیک اول تغییرات درون سالانه مولف? بررسی شده دارای یکنواختی بیشتر و سالانه بوده و در ایستگاهی همچون نمارستاق تغییرات دارای تغییرپذیری بیشتری است و به هارمونیک های بالاتری برای توضیح واریانس نیاز است.

در این مطالعه، مدلی ترکیبی از شبکه های عصبی ماژولار و پردازش تصاویر مادیس برای محاسبه دمای سطح زمین، در منطقه ای شامل شهر تهران، ارائه شده است. در این مدل، داده های تصاویر حرارتی با تکیه بر ویژگی های دمای درخشندگی در باندهای حرارتی 31 و 32 میکرومترسنجنده مادیس، به منزله ورودی در شبکه های عصبی ماژولار به کار رفته و روش جدیدی براساس ترکیبی از شبکه عصبی نگاشت خودسازمانده و الگوریتم بهینه سازی تجمع ذرات پیشنهاد شد. نتایج به دست آمده نشان می دهد استفاده از این الگوریتم سبب توزیع مناسب داده های ورودی شبکه های عصبی می شود. در آخر، نتایج نهایی با مدل های شبکه های عصبی با آموزش و ساختار غیرماژولار نیز مقایسه شده است. نتایج این مقایسه نشان می دهد که زمان آموزش مدل در پیش بینی دمای سطح زمین کاهش، و دقت مدل افزایش یافته است. اختلاف کم بین مقادیر پیش بینی شده و مقادیر واقعی دما در منطقه نشان می دهد که دما با دقت مناسبی در این مدل پیش بینی شده است، به طوری که میانگین خطای مدل ترکیبی مقدار 0081/0 و درصد خطای مطلق نیز 59/10 است.