حسین عساکره

بخش عمده ای از نامانایی مکانی بارش ایران حاصل تنوع عوامل مکانی نظیر موقعیت، ارتفاع و ویژگی های توپوگرافی (شیب و جهت گیری آن) در این سرزمین گسترده است. چگونگی هریک از این ویژگی ها قادر است الگوی رفتار مکانی بارش را تعیین کند. بدین دلیل شناخت رفتار مکانی بارش و سازوکار آن از جنبه های مهم در مطالعات اقلیم شناختی است. از این رو تلاش شد، با در نظر گرفتن عوامل مکانی و با بهره گیری از پایگاه دادهی اسفزاری ویرایش نخست (داده های شبکه ای بارش روزانهی ایران با توان تفکیک مکانی داده ها 15 15 کیلومتر) و براساس داده های 1436 ایستگاه همدید، اقلیمی و باران سنجی در گستره ی کشور، دو مدل رگرسیون عمومی (کلی) و رگرسیون موزون جغرافیایی بر بارش کشور برازش یابد. نتایج حاصل شده نشان داد که در بین دو مدل مذکور، برآورد حاصل از به کارگیری رگرسیون موزون جغرافیایی (GWR) به واقعیت نزدیک تر است. بر همین اساس معلوم شد که ارتفاعات در شمال غرب و نواحی داخلی، جهت دامنه ها در زاگرس و شیب در شمال شرق و نواحی خزری مهم ترین عامل مکانی مؤثر بر بارش به شمار می آیند.

شناخت بیشتر سامانه های همدید در هر منطقه، تصویر روشنی از اقلیم منطقه را به دنبال خواهد داشت. اقلیم به عنوان یکی از ساختارهای اساسی کره ی زمین، در کنش مستقیم با زندگی و فعّالیّت بشر است. شناسایی شرایط گردشی جو در هر منطقه، تعیین کننده ی الگوهای غالب آب وهوایی است که می تواند کمک شایان توجّهی به شناخت بیشتر شرایط زیستی کند. در پژوهش پیش رو تلاش شده، بارش های سنگین استان گیلان در ماه سپتامبر، در ارتباط با الگوهای همدید، طیّ سال های 1976 تا 2005 مورد مطالعه و تحلیل قرار گیرد. برای تحلیل همدید بارش های مذکور، از نقشه های فشار روزانه ی تراز دریا، 850 و 700 هکتوپاسکال، وزش باد و وزش رطوبتی استفاده شده است. همچنین، از داده های بارش روزانه ی 23 ایستگاه (9 ایستگاه سازمان هواشناسی و 14 ایستگاه باران سنجی وزارت نیرو) در سطح استان استفاده شد. در این نوشتار با یک رویکرد محیطی به گردشی، از روش صدک ها، برای استخراج روزهای همراه با بارش سنگین و از روش همبستگی لوند، برای طبقه بندی نقشه های تراز دریا و استخراج الگوها استفاده شده است. نتایج حاکی از تأثیر سامانه های پُرفشار (شمال غرب دریای سیاه، شمال روسیه جنب قطبی، شمال غرب اروپا دریای نروژ، شمال دریای خزر و غرب دریای سیاه دریای مدیترانه) بر بارش های سنگین، در پنج الگوی استخراج شده است. شکل گیری ناوه در سطوح بالا، ریزش هوای سرد عرض های بالا روی دریای خزر و دریای سیاه و واقع شدن جلوی محور ناوه بر فراز گیلان، به همراه مهیّایی شرایط همرفت در سطح زمین ، شرایط مناسب برای ناپایداری و درنتیجه وقوع بارش های سنگین را در الگوهای مورد مطالعه به همراه داشته است. در برخی از الگوها، افزون بر رطوبت دریای خزر، دریای سیاه نیز در بارش های منطقه دخیل بوده است. همچنین در الگوهای استخراج شده، سازوکار همرفت وزشی را می توان مشاهده کرد.

دما و بارش دو مهم متغیر اقلیمی می باشند که در زندگی و فعالیت های افراد تاثیر به سزایی دارند. این دو عنصر، در حالت کلی دارای تغییرات وابسته به هم می باشند. در این تحقیق، میزان همبستگی میان دما و بارش، به وسیله ضریب همبستگی خطی پیرسون تعیین می شود. وجود یا عدم وجود رابطه خطی بین دما و بارش نیز آزمون گردید. همچنین تاثیر همزمان دما و رطوبت نسبی بر روی بارش محاسبه شده و معناداری رگرسیون بررسی شد. در این تحقیق جهت ترسیم نمودارها و تحلیل رگرسیون چند متغیره، از نرم افزار SPSS استفاده شده است. با استفاده از یافته های این تحقیق، مشخص شد که رابطه ای ضعیف و معکوس بین دما و بارش وجود دارد. سهم واقعی تغییرات دما در بارش 3.61درصد بوده و بسیار کم می باشد و بین دما و بارش رابطه خطی برقرار نیست. در رگرسیون دو متغیری نیز دما تاثیر معنی داری در بارش نشان نداد؛ ولی رطوبت نسبی متغیر مؤثری در بارش این ایستگاه بود. در این مطالعه، میانگین سالانه دما و بارش ایستگاه زنجان در طول دوره آماری 2005-1956 که از سایت هواشناسی استخراج شده؛ مورد استفاده قرار گرفته است. زنجان در َ41 ْ36 شمالی و َ 29ْ48 شرقی در شمال غرب ایران واقع شده است. ارتفاع این شهر نسبت به دریا، در محل ایستگاه، 1620 متر می باشد.

اقلیم شناسی بارش را می توان رفتار غالب بارش در هرمکان تعریف نمود.یکی از روش های تحلیل اقلیم شناسی بارش، شناخت رفتار چرخه ای بارش است. این مهم از طریق بررسی و وارسی همسازهای مختلف بارش امکان پذیر است. در واقع همسازها انواع پویه های نهان دریک سری زمانی را نشان می دهند. اهمیت همسازها براساس پراش ویژگی های بسامد دریک سری زمانی تعریف می شود. در این تحقیق تلاش می شود جنبه های پنهان بارش در شمال غرب کشور ( استان های آذربایجان غربی، آذربایجان شرقی، اردبیل و زنجان) آشکار و تحلیل شود. در این راستا از تعداد 260 ایستگاه همدید، اقلیم شناسی و باران سنجی طی دوره ی آماری 2005 - 1966 استفاده شد. به منظور رفع نقیصه های آماری و جبران تفاوت طول دوره ی آماری، نقشه های ماهانه بارش تولید و عملیات محاسباتی برای حصول مشخصات همسازها بر روی یاخته های این نقشه ها انجام شد. بارش سالانه ی شمال غرب کشور از شمال شرق به جنوب غرب افزایش می یابد. برخلاف انتظار بیش ترین بارندگی در چکاد بلندی های این پهنه از کشور رخ نمی دهد. علاوه بر این، تغییرات مکانی بارش بسیار زیاد است. براساس روش های به کار رفته معلوم شد که دو سامانه همدید- محلی تا بیش از 90 درصد بارش شمال غرب را توجیه می کند. کمترین سهم بارش حاصل از سامانه های همدید در شمال شرقی ( پهنه کم بارش) رخ می دهد. بنابراین سهم بارش حاصل از سامانه های محلی (بارش همرفتی، کوهستانی، جبهه های محلی و ...) در این بخش بیشتر است. درحالی که متناسب با افزایش بارش سالانه، سهم سامانه های همدید نیز فزونی می یابد. بخش های جنوب غربی بیشینه ی بارش افزون تری از سامانه های همدید را دریافت می دارد. همچنین زمان وقوع بیشینه ی بارش حاصل از سامانه های همدید در شمال شرقی در اوایل دسامبر ولی در نیمه ی جنوبی در اواخر دسامبر و اوایل ژانویه رخ می دهد.

دراین پژوهش، تواتر وتداوم یخبندان های زودرس و دیر رس شهر زنجان براساس قوانین احتمالی، به صورت فرایندهایی تصادفی و با استفاده از تکنیک زنجیره های مارکوف تجزیه و تحلیل گردید. از آن جا که مضرترین یخبندان ها مربوط به آغاز فصول انتقالی است و نیز طبق یافته های تحقیق حاضر از احتمال مؤثری برخوردارند، از آمار میانگین دمای حداقل روزانه ماه های مهر و فروردین مربوط به 44 سال (1339-1383) ایستگاه زنجان بهره گرفته شد. ماتریس احتمال تغییر وضعیت دمای یخبندان – بدون یخبندان براساس روش درست نمایی بیشینه محاسبه و احتمال پایای هریک از دو حالت یخبندان – فاقد یخبندان روزانه برای تمامی روزهای دو ماه فروردین و مهر برآورد شد. احتمال وقوع یخبندان در هر روز برای فروردین 3519/0 و برای مهرماه 0375/0 حاصل شده است. علاوه برآن، احتمالات وقوع یخبندان ها در تداوم های 2 تا 5 روزه و نیز احتمال وقوع یخبندان با شدت های مختلف ( ضعیف، ملایم و شدید) برای تمامی روزهای ماه فروردین و مهر محاسبه و به صورت ترسیمی ارایه شد

"در این تحقیق با استفاده از مشاهدات بارش روزانه 51 ایستگاه سینوپتیک، کلیماتولوژی و باران سنجی استان گلستان با حداقل 20 سال طول دوره آماری و بر اساس رویه ای موسوم به زنجیره مارکوف احتمال روزهای بدون بارش و نیز روزهای با بارش کمتر از یک میلی متر برای استان گلستان محاسبه و مورد تحلیل واقع شد. توزیع مکانی بارش استان گلستان از متغیرهای مکانی نظیر طول، عرض جغرافیایی و به ویژه ارتفاع متاثر می شود. بدین دلیل میزان بارندگی سالانه در امتداد شمال به جنوبی حاوی روندی افزایشی است. بدیهی است که تعداد روزهای بارانی و خشک نیز تابعی از ارتفاع و میزان بارندگی خواهند بود. احتمال وقوع روزهای بدون بارش در استان از 0.73 تا 0.91 و متوسط احتمال آن حدود 0.83 و احتمال وقوع روزهای با بارش کمتر از یک میلی متر بین 0.765 تا 0.91 با متوسط 0.84 در تغییر است. با افزایش آستانه بارندگی ضمن افزایش احتمال وقوع، دامنه احتمال وقوع نیز کاهش می یابد. تغییرات مکانی احتمال وقوع روز خشک دراستان چشمگیر نیست. از این رو و بر اساس رابطه بین احتمال وقوع روز خشک با میزان بارندگی می توان دریافت که با افزایش بارندگی، احتمال رخداد روز خشک نسبت به نواحی کم باران تر کاهش می یابد. میزان افزون بارش در نواحی جنوبی طی روزهای معدودی رخ می دهد و بارش کم نواحی شمالی نیز تقریبا در بازه زمانی مشابهی توزیع می شود. احتمال تداوم روزهای خشک در ناحیه پرباران جنوبی بسیار کمتر از روزهای مشابه در ناحیه کم باران شمالی است"

در این پژوهش، سعی شده تا با استفاده از روش همبستگی لوند، رابطه الگوهای فشار روزانه تراز دریا با بارش استان گیلان، طی دوره 1976 تا 2005 در ماه سپتامبر مطالعه شود. در روش همبستگی لوند که روش ویژه ای برای شناسایی رابطه بین الگوهای گردشی و عناصر اقلیمی می باشد، رابطه بین الگوهای فشار تراز دریا و بارش های روزانه ماه سپتامبر در گیلان شناسایی و بررسی گردد. در این راستا فشار روزانه تراز دریا در محدوده ی طول جغرافیایی 0 تا 70 درجه ی شرقی  و عرض جغرافیایی 10 تا 60 درجه ی شمالی با تفکیک مکانی 5/2 × 5/2 از پایگاه داده های جوی NCEP/NCAR استخراج شد. داده های بارش روزانه 23 ایستگاه از سازمان هواشناسی و وزارت نیرو تهیه شد. با اعمال روش لوند بر روی داده های فشار، 6 الگو برای سپتامبر استخراج گردید. نتایج حاصله نشان می دهد که استقرار الگوی های فشار و تامین رطوبت آن ها از دریای خزر و دریای سیاه، تاثیر زیادی در تولید بارش دارد، به طوری که اگر هم فشار های گسیل شده به سمت گیلان از روی دریای خزر و یا دریای سیاه عبور کند، در سواحل گیلان بارش قابل ملاحظه ای ایجاد می کنند. بارش های حاصل از این الگوها، در امتداد ساحل خزر بیش تر از مناطق مرتفع استان می باشد. حضور پرفشار سیبری و کم فشار برروی اروپا و یا حضور پر فشار بروی اروپا موجب تولید بارش در استان گیلان می شود. اما با استقرار کم فشار روی سیبری و عبور زبانه های گرم این سامانه از روی دریای خزر، شرایط تولید بارش مهیا نمی شود و یا میزان بارش تولید شده ناچیز است.

چرخه های نهان، تدریجی و آرام در بسامدهای مختلف آشکار و نهان، یکی از انواع دگرگونی های اقلیمی به شمار می آید. برخی از این نوسانات در یک دوره ثابت مثلا یک سال به صورت میانگین های ماهانه یا فصلی مشخص می شوند. برخی دیگر به صورت چرخه هایی نهان در سری های زمانی اقلیمی رخ می دهند. یکی از ابزارهای مفید برای جستجو و ارزیابی این نوع نوسانات اقلیمی تحلیل طیفی است. این رویه مطالعه نوسانات اقلیمی از مقبولیت و رواج قابل توجهی در جهان برخوردار است اما در کشور ما کمتر مورد توجه بوده است. ردیابی چرخه های اقلیمی و به ویژه چرخه های دمایی امکان برنامه ریزی مبتنی بر داده های اقلیمی - دمایی را مهیا می سازد. در این نوشتار ضمن معرفی روش تحلیل طیفی به عنوان یک روش مقبول و کارآمد در ردیابی چرخه های نهان، تلاش می شود چرخه های نهان در میانگین سالانه دمای شهر زنجان طی دوره آماری 2005-1956 (50 سال) مورد بررسی قرار گیرد. بدین ترتیب با استفاده از تابع اتوکواریانس، طیف دما و چرخه های دمایی شهر زنجان استخراج گردید. بر اساس یافته های این پژوهش دمای زنجان حاوی چرخه 2.5 ساله است. این چرخه ها هماهنگ با چرخه های کشف شده در عناصر اقلیمی نقاط دیگر کره زمین بوده است. چنان که اندیشمندان دیگر نیز استنباط نموده اند نیروی مولد این نوسان احتمالا حاصل انتقال عمودی تکانه از تروپسفر به استراتسفر با دوره های بازگشت نامنظم 3-2 ساله می باشد

"میان یابی یکی از مهم ترین تکنیک هایی است که اقلیم شناسان در مطالعات پهنه ای- مکانی از آن بهره می گیرند. روش های میان یابی برحسب ملاک های مختلف قابل تقسیم بندی هستند. در این تحقیق تلاش بر این بوده ضمن معرفی روش میان یابی کریجینگ به عنوان یکی از روش های دقیق و پرکاربرد، مراحل انجام این فرآیند با ذکر مثالی انجام گیرد. در این راستا میانگین بارش ماهانه ایران زمین در روز 26/12/1376 بر اساس داده های 654 ایستگاه مورد تحلیل قرار گرفت. به منظور میان یابی بارش در ابتدا نیمه پراش نگار تجربی محاسبه و ترسیم شد. سپس یازده مدل بر این نیمه پراش نگار برازش یافت. به ازای هر مدل نیم پراش نگار و با سه فرض عدم وجود روند در داده ها، وجود روند خطی و روند درجه 2 مجموعا سی و سه نقشه برای بارش روز مورد مطالعه حاصل شد. سپس با استفاده از تکنیک ارزیابی متوالی (Cross-Validation) خطای نقشه ها برآورد شد و از میان سی و سه نقشه، دو نقشه به عنوان کاندیدهای مناسب اختیار شدند. آزمون های بعدی شامل بررسی میزان خطای برآوردی و درصد آن و نیز انحراف استاندارد نقشه ها نشان داد که برازش مدل خطی بر نیمه پراش نگار بهترین الگو برای میان یابی بارش 26 اسفندماه 1376 ایران زمین بر اساس روش کریجینگ است. بر اساس این نقشه میانگین بارش کشور طی روز مزبور 7.3 میلی متر برآورد شده است"

"به دلیل اهمیت تغییرات زمانی- مکانی بارش این موضوع با استفاده از روش های مختلف و دیدگاه های متفاوتی مورد بررسی قرار گرفته است. برخی از روش های مورد استفاده متکی بر تکنیک های زمین آماری و آمار کلاسیک است. نتیجه این قبیل مطالعات تهیه نقشه های هم ارزش از بارندگی و مشخصات آن می باشد. در این تحقیق با استفاده از تکنیک های زمین آمار و آمار کلاسیک و بر پایه تکنیک های ترسیمی طی دوره آماری 2003-1961 و بر اساس داده های 152 ایستگاه سینوپتیک و 170 ایستگاه کلیماتولوژی و مجموعا 92940 داده ماهانه، تغییرات زمانی بارش برای 8012 سلول در محدوده ایران زمین مورد تحلیل قرار گرفت. در راستای این پژوهش ضمن تهیه نقشه همباران کشور بر اساس روش کریگینگ نواحی که طی دوره آماری مورد بررسی، متحمل تغییر قرار گرفته اند، مشخص گردید. نتایج تحقیق نشان می دهد که حدود 4/51 درصد از مساحت کشور در معرض تغییرات بارش قرار گرفته اند. این تغییرات عمدتا در نواحی کوهستانی و نیز نیمه غربی کشور رخداد بیشتری داشته اند. عموما نواحی با بارندگی بیشتر متحمل تغییر بیشتری نیز بوده اند. میزان تغییرات به ازای هر سال از 6/29 میلی متر در کوهرنگ تا 7/15- میلی متر در سراب بوده است."

به دلیل اهمیت و تاثیر دما بر شرایط محیطی و نیز نقش آن در برنامه‌ریزی‌های مبتنی بر دانسته‌های اقلیمی، الگوسازی رفتار دما به خصوص در سال‌های اخیر مورد توجه محافل علمی بوده است. میانگین ماهانه دما همانند غالب عناصر اقلیمی رفتاری همراه با نوعی تموج و عمدتا با حرکتی منظم و متناوب به بالا و پایین مشخص می‌شود. رفتارهای تناوبی به هر شکل که باشند، با استفاده از توابع سینوسی در فرکانس‌های مختلف با تقریب مناسب و قابل قبولی برآورد و پیش‌بینی می‌شوند. در این راستا مدل‌های فوریه از ابزارهای مفید و کارا به شمار می‌‌آیند. در این مقاله ضمن معرفی روش‌های الگوسازی فوریه، یک الگوی فوریه برای متوسط ماهانه دمای شهر مشهد، بر اساس یک سری 106 ساله (1272 ماه) از ژانویه سال 1891 تا دسامبر سال 1996 تعیین می‌کنیم. داده‌های مربوط به دوره مزبور از سه منبع اطلاعاتی استخراج و پردازش شده‌اند:طی دوره 1891-1950 میانگین ماهانه دما ازگزارش"سازمان جهانی هواشناسی"  تحت عنوان: ” گزارش جهانی هوا “ استخراج شده است. در این گزارش دما به درجه فارنهایت ثبت گردیده بود. در دوره مذکور دو مرحله داده‌های مفقود (مجموعا 2 سال) طی دوره‌های 1895- 1904 (10 سال) و 1941- 1950 (10 سال) وجود داشته است. داده‌های مربوط به دوره‌های مزبور از شرکت ملی نفت - واحد اهواز اخذ گردیده است. از سال 1951 به بعد با تاسیس سازمان هواشناسی کشور میانگین دما در این ایستگاه تحت نظارت سازمان مذکور به ثبت رسیده است. به منظور همخوانی دمای پیش از دهه 1950 و بعد از آن، دمای گزارش شده به وسیله سازمان جهانی هواشناسی به درجه سلسیوس تبدیل شده است. مدل تعیین شده شامل متغیر توضیحی رسته‌ای و یک متغیر توضیحی سینوسی - کسینوسی است. در واقع مولفه‌های سینوسی و کسینوسی، همساز (هارمونیک)هایی هستند که در شکل‌گیری رفتار سری تناوبی موثرند. تعداد این همسازها (مولفه‌های نوسانی) حداکثر نصف طول داده‌ها است. چرا که رفتار نوسانی حداقل از دو مولفه (سینوسی و کسینوسی) تشکیل شده است. در واقع هر همساز گویای یک روند روبه بالا و یک روند روبه پایین در یک سری زمانی است. بنابراین هر طول موج متوالی در سری زمانی تناوبی با یک همساز نشان داده می‌شود. برای تعیین مولفه‌های سینوسی - کسینوسی معنی‌دار با استفاده از دوره نگار، ترتیب اهمیت همسازها را تعیین می‌کنیم. سپس با جستجو در بین چند همساز مهم اول، چرخه‌های معنی‌دار پنهان را پیدا می‌کنیم. بر این اساس بهترین الگوی قابل برازش بر میانگین ماهانه دمای مشهد به وسیله همساز یکصد و ششم آرایه شده است که در سطح 01/0 معنی‌دار است. پس از بررسی مدل به لحاظ درستی فرض‌ها، با استفاده از آن متوسط درجه حرارت ماهانه تا دسامبر 2004 پیش‌بینی و فواصل اطمینان ارایه گردیده است.ضریب همبستگی و ضریب تعیین معیارهایی هستند که هریک به نحوی درصد موفقیت الگو را در توصیف سری نشان می‌دهند. در این الگو ضریب همبستگی 976/0 و ضریب تعیین 2/95 درصد و خطای استاندارد باقیمانده‌ها 912/1 محاسبه شده است.لازم به توضیح است که سری علاوه بر روندی تناوبی، می‌بایست به لحاظ روند آزمون شود. اگر داده‌ها دارای شیبی حول خطی غیر افقی باشد، مولفه‌های مربوط می‌بایست به مدل اضافه شود. آزمون وجود روند برای شیب خطی، سهمی و درجه 3 نیز عدم وجود روند را نشان می‌دهد. با در نظر گرفتن قسمت سیستماتیک الگوی برازش یافته، به عنوان مکانیزم مولد مقادیر آینده، متوسط درجه حرارت ماهانه از ژانویه 1997 تا دسامبر 2004 پیش‌بینی شد. در مورد هر یک از مقادیر پیش‌بینی شده با اضافه و کم کردن عدد 748/3 ± یک فاصلة اطمینان 95 درصد برای پیش‌بینی مقادیر به دست می‌آید. حفظ رفتار تناوبی حول یک خط افقی و نیز وجود کرانه‌هایی قابل قبول با فاصله ثابت در امتداد زمان شواهد دیگری بر نیکویی برازش مدل به حساب می‌آید.تحت شرایط کلی که معمولا برقرار است، روش‌های معرفی شده در این مقاله برای الگوسازی هر سری زمانی گسسته متساوی‌الفاصله تناوبی دیگر کاربرد دارد. برای سری‌های پیوسته نیز با تقسیم محور زمان به فواصل مساوی می‌توان سری پیوسته را به یک سری گسسته متساوی الفاصله تبدیل کرد و از روش‌های معرفی شده، برای الگوسازی آن استفاده نمود.