حسین عساکره

شبکه های عصبی مصنوعی  به عنوان یکی از تکنیک های غیرخطی در مطالعات اقلیمی و هیدرولوژی اهمیت فراوانی به خود اختصاص داده اند. تغییراقلیم و به دنبال آن گرمایش جهانی از پدیده های اقلیمی به شمار می رود. شمار روزهای خشک و تداوم آن خشکسالی را به دنبال دارد. در این پژوهش از داده های بارش روزانه طی سال های (1976-2008) و شبکه عصبی مصنوعی در نرم افزار MATLAB به منظور پیش بینی شمار روزهای خشک ایستگاه تهران استفاده شده است. شبکه به کار رفته از نوع Feed-forward با الگوریتم کاهش شیب و مارکوارت لونبرگ در مرحله آموزش و یادگیری می باشد. ساختارهای گوناگونی در لایه ورودی و پنهان در مرحله آموزش مورد آزمایش قرار گرفت. در نهایت شبکه با 4 ورودی و 5 نرون در لایه پنهان و 1 نرون در لایه خروجی به مطلوب ترین ساختار (1-5-4) جهت پیش بینی بهینه با بیش ترین همبستگی پاسخ داد. نتایج نشان داد که در ایستگاه مذکور، روزهای خشک پیش بینی شده توسط شبکه در مقایسه با طول دوره آماری مورد بررسی دارای روند افزایشی بوده است که با محاسبه احتمال وقوع روزهای خشک، طی سال های (2018-2009) با استفاده از زنجیره مارکوف، موارد فوق تأیید گردیده است. ضریب همبستگی مقادیر پیش بینی روزهای خشک بدون ترکیب با الگوریتم ژنتیک 86 درصد است. بعد از آموزش شبکه با ترکیب  الگوریتم ژنتیک با لایه های مختلف این مقدار به 88درصد رسید که می توان گفت در صورت ترکیب شبکه با الگوریتم مذکور نتایج قابل قبول ارائه می دهد.

مدل های GCM به طور وسیع برای ارزیابی تغییر اقلیم در یک مقیاس جهانی استفاده می شود؛ اما خروجی این مدل ها برای ارزیابی تغییرات اقلیمی در سطح محلی و منطقه ای کافی و دقیق نیست. در این مقاله با استفاده از مدل SDSM خروجی مدل تغییر اقلیم canESM۲ را در منطقه مورد مطالعه به وسیله داده های مشاهداتی ایستگاه تبریز که دارای آمار بلندمدت اقلیمی است، ریزمقیاس نموده و با در نظر گرفتن سناریوهای تغییر اقلیم RCP۲.۶، RCP۴.۵ و RCP۸.۵برای دوره های آینده ۲۰۳۹-۲۰۱۰، ۲۰۶۹-۲۰۴۰ و ۲۰۹۹-۲۰۷۰ تغییر اقلیم منطقه مورد نظر، مورد ارزیابی قرار گرفته است. مشاهدات روزانه حداقل و حداکثر دما، بارش برای دوره پایه ۱۹۹۰-۱۹۶۰ به عنوان ورودی وارد مدل شده است. نتایج خروجی مدل ریزمقیاس نشان می دهد که در دوره های آینده دما در ایستگاه تبریز بر اساس سه سناریوی مورد بررسی افزایش خواهد یافت. این افزایش برای دوره ۲۰۶۹-۲۰۴۰ و ۲۰۹۹-۲۰۷۰ محسوس تر خواهد بود. در ایستگاه تبریز به طورکلی بارش در سه سناریوی مورد بررسی برای دو دوره ۲۰۳۹-۲۰۱۰ و ۲۰۹۹-۲۰۷۰ کاهش و برای دوره ۲۰۶۹-۲۰۴۰ افزایش می یابد. همچنین بارش به طورکلی در فصل زمستان افزایش و بقیه فصول با کاهش بارش مواجه خواهد بود. تغییرات میانگین حداقل دمای ایستگاه تبریز در کلیه ماه ها به غیراز ماه نوامبر و دسامبر در دوره های آینده افزایش داشته است. حداقل دما در سه سناریوی مورد بررسی برای سه دوره مورد مطالعه افزایش می یابد. همچنین حداقل دما به طورکلی در تمام فصول افزایش می یابد که در فصل تابستان تا ۸ درجه نیز افزایش دما مشاهده می گردد.

هدف از این مطالعه پهنه بندی آب قابل بارش جو ایران زمین می باشد. بدین منظور داده های فشار و نم ویژه طی دوره 1950-2010 از پایگاه داده های NCEP/NCAR وابسته به سازمان ملی جو و اقیانوس شناسی ایالات متحده استخراج و مورد تجزیه وتحلیل قرارگرفته اند. به منظور تجزیه تحلیل داده ها و ترسیم نمودارها از نرم افزارهایSurfer, Spss, Matlab بهره گرفته شد. در این مطالعه برای پهنه بندی آب قابل بارش ابتدا میانگین و ضریب تغییرات مکانی در ماه های مختلف استخراج گردیده است سپس برای ناحیه بندی از تحلیل خوشه ای استفاده شده است. داده های حاصل میانگین و ضریب تغییرات ماهانه آب قابل بارش به روش تجزیه خوشه ای ادغام وارد مورد بررسی و تجزیه تحلیل قرار گرفت که پس از ترسیم دندروگرام سه پهنه اقلیمی: ناحیه با آب قابل بارش زیاد و ضریب تغییرات کم، ناحیه با آب قابل بارش متوسط و ضریب تغییرات متوسط و ناحیه با آب قابل بارش کم و ضریب تغییرات زیاد مشخص گردید. به منظور ارزیابی نتایج حاصل از تجزیه خوشه ای، از روش تحلیل ممیزی و آزمون تفاضل میانگین استفاده شد. نتایج حاصل از تحلیل ممیزی نشان داد که 24/98 درصد از یاخته ها به طور صحیح در گروه مربوط به خود قرارگرفته اند.

افزایش جمعیت و نیز افزایش مصرف انرژی از یک سو و گرمایش جهانی از سوی دیگر باعث تغییرات دمایی و اغلب افزایش دما در شهرها شده است. در چند دهة اخیر، رشد شهرنشینی در ایران شدت بالایی داشته و جمعیت مراکز استان ها به شدت افزایش یافته است. شهر اراک، به عنوان یکی از مراکز صنعتی کشور، با این پدیده مواجه بوده است. در این نوشته رفتار دمایی شهر اراک با استفاده از آزمون آماری و ترسیمی مان- کندال و نیز با به کارگیری رگرسیون خطی و غیرخطی بررسی شد. یافته ها نشان داد که روند دمای ایستگاه اراک غیرخطی است؛ یعنی، آماره های دمایی اراک از سال 1961 تا 1990 با نوسان هایی، روندی کاهشی و از سال 1991 تا 2010 روندی افزایشی توأم با نوسان داشته است. به منظور آشکارسازی وضعیت دمایی اراک در آینده از مدل ریزمقیاس نمایی آماری (SDSM) استفاده شد. یافته های این بخش از پژوهش نشان داد که دمای اراک روندی افزایشی خواهد داشت، به گونه ای که دمای میانگین، کمینه و بیشینة اراک به ترتیب از 98/13، 11/7 و 83/20 تا سال 2030 به حدود 5/14، 8/7 و 2/23 درجة سلسیوس خواهد رسید.

روزهای گرم از حالت های فرین دمایی و یکی از پدیده های مهم اقلیمی به شمار می آید. تغییرات بلندمدت (روند) این پدیده از پیامدها و نیز شواهد تغییرات دمایی – اقلیمی است. همچنین این روزها می توانند زیست بوم ها و زندگی انسانی را متأثر سازند.از این رو شناخت رفتار روزهای گرم می تواند راهگشای بسیاری از مباحث باشد.در این پژوهش تلاش شده است با استفاده از داده های شبکه ای میانگین دمای بیشینه کشور از سال1340 تا 1386 و به کارگیری روش های آماری، روند بلندمدت شمار روزهای گرم ایران بررسی شود. بدین منظور نمایه روز گرم بر اساس صدک نود برای هر یاخته از شبکه مورد بررسی و در هر روز سال برآورد گردید. به این ترتیب برای هر یاخته در هر روز یک آستانه ی رخداد گرما به دست آمد. سپس روزهایی که دمای آن ها برابر یا بیش تر از این آستانه بود، روز گرم محسوب شدند. میانگین شمار روزهای گرم در کشور 39 روز است. ماه های فصل سرد و نیز فروردین دارای بیش ترین فراوانی میانگین روزهای گرم هستند. فراوانی روزهای گرم روندی افزایشی دارد. شمارِ روزهای گرمِ حدودِ نیمی از گستره کشور روند مثبت داشته است. همچنین میانگین دمای روزهای گرم نیز بررسی شده است. در بیش از نیمی از گستره کشور روندِ میانگینِ دمایِ روزهای گرم، مثبت و در حدود یک سوم از کشور، این روند منفی بوده است. رویدادهای دمایی روزهای گرم ایران دارای یک چرخه 4-3 ساله می باشد. برای واکاوی روند در داده ها از رگرسیون خطی با روش کم ترین مربعات خطا استفاده شد. برای برسی وجود نوسان های معنی دار در داده ها نیز روش تحلیل طیفی به کار گرفته شد.

بخارآب یکی از مهم ترین عناصر اقلیمی است که در تصمیم گیری، طراحی و ارزیابی مدل های هیدرولوژیکی نقشی مهم ایفا می کند. بنابراین، شناخت تغییرات مکانی این عنصر مهم اقلیمی تأثیر چشمگیری در مدیریت و برنامه ریزی مبتنی بر آب خواهد داشت. بر این اساس، در این پژوهش تلاش شده است تا ساختار مکانی و برآورد مقادیر فشار بخارآب در جنوب و جنوب غرب ایران، با استفاده از روش زمین آمار و تحلیل واریوگرافی بررسی شود. در این راستا، داده های فشار بخارآب 78 ایستگاه سینوپتیک مربوط به 27 مرداد 1386، به منزله یکی از روز های فراگیر بخارآب تحلیل شد. بدین منظور، ابتدا محاسبات متغیر مکانی بودن داده های فشار بخارآب، با ترسیم تغییرنگار مورد بررسی قرار گرفت. پس از احراز این شرط، از روش های زمین آماری کریجینگ ساده، کریجینگ معمولی و کوکریجینگ و با برازش مدل های دایره ای، کروی، نمایی، گوسی و درجه دو منطقی برای رسم نقشه فشار بخا آب و ارزیابی آن ها استفاده شد. نتایج ارزیابی متقاطع در انتخاب بهترین روش نشان داد بهترین الگویی که قادر به توجیه مکانی مقادیر فشار بخارآب در روز مورد مطالعه است، الگوی نمایی از روش کوکریجینگ با متغیر کمکی ارتفاع است. براساس نقشه ترسیم شده با روش بهینه، مشخص شد که حاشیه خلیج فارس و دریای عمان و بخش های شمال و شمال غرب منطقه، به ترتیب، بیشترین و کمترین مقادیر فشار بخارآب را دارند. به طورکلی، سه دلیل دوری و نزدیکی به منابع عمده رطوبتی، وجود سد ارتفاعی زاگرس و استقرار پرفشار قوی پویشی را می شود دلیل رخداد چنین توزیعی برشمرد.

کم فشار دریای سرخ یکی از عوامل سازنده اقلیم در شمال آفریقا می باشد، که در ابتدا حالت حرارتی داشته و در فصل زمستان حالت ترمودینامیکی پیدا می کند، و با عمیق شدن ناوه ی آن در دوره سرد سال به سمت شرق دریای سرخ حرکت کرده و بر روی ایران نیز گسترش می یابد، از آنجایی که بررسی زمانی-مکانی کم فشار دریای سرخ در شناخت زمان فعالیت و بارش های این سامانه نقش بسزایی دارد. بنابراین آشنایی با ویژگی های این کم فشار، همواره مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است. با توجه به این شرایط که بارندگی اصلی ترین منبع تأ مین آب می باشد، تغییرات زمانی و مکانی بارش در منطقه بسیارچشمگیر بوده و این موضوع باعث اثرات سوء در فعالیت های اقتصادی و معیشتی به ویژه کشاورزی شده است. در این پژوهش سعی بر آن شده، که با روش های مختلف این تغییرات را شناسایی و تحلیل بر روی آن صورت بگیرد. برای انجام این پژوهش از داده ها ی ا رتفاع تراز 1000 هکتوپاسکال بازکاوی شده NCEP/NCAR با تفکیک شبکه ای 5/2 در 5/2 استفاده شده است. بررسی ها نشان داد کم فشار دریای سرخ در فصل سرد به سبب تأمین رطوبت کافی در منظقه شمال آفریقا نقش عمده ای در بارش های جنوب غربی ایران دارد. همچنین بیشترین زمان گسترش آن در ماه های آبان و آذر شناسایی و کم ترین فعالیت آن مربوط به ماه های گرم سال می باشد، در ماه های آبان و آذر نیز اوج فعالیت این سامانه شناسایی شده است. همچنین، شدت و گسترش کم فشارمورد مطالعه قرار گرفت و با توجه به یافته ها، طی سال های اخیر کاهش یافته است.

یکی از حالات دمایی، دماهای بالا و رخداد روزهای گرم است. مطالعه ی روزهای گرم و سازوکارهای جوّی توأم با این رویداد با توجه به اهمیت این حالت دما، ضرورتی اجتناب ناپذیر است. در پژوهش حاضر تلاش شد تا روزهای گرم فراگیر ایران، شناسایی، طبقه بندی و تحلیل شوند. به این منظور از دو پایگاه داده استفاده شد. اول پایگاه داده شبکه ای دمای بیشینه ی کشور، این داده ها حاصل میان یابی مشاهدات روزانه از ابتدای سال 1340 تا انتهای سال 1386 است. دوم داده های جوّی شامل متغیّر های فشار تراز دریا (هکتوپاسکال)، مؤلفه ی باد مداری و نصف النهاری (متر بر ثانیه) و ارتفاع ژئوپتانسیل (متر) است. به منظور بررسی این داده ها محدوده ی بین 10 درجه طول غربی تا 120 درجه طول شرقی و از استوا تا 80 درجه ی عرض شمالی درنظر گرفته شد. در طول دوره ی آماری، 1539 روزِ گرم فراگیر شناسایی گردید. بر اساس تکنیک تحلیل خوشه ای روزهای گرم در چهار گروه طبقه بندی شد. تحلیل شرایط جوی این روزها نشان داد که توأم با تکوین روزهای گرم استقرار کم فشارهای منطقه ای و ناهنجاری منفی فشار بر روی کشور محتمل است. در این شرایط جهت گیری وزش باد از نواحی جنوب، به ویژه عربستان، عراق و افریقا در ترازهای زیرین و حتی میانه ی جو که حاصل افزایش ارتفاع بر روی ایران می باشد، دیده شده است. گرمایش سطحی و تراز بالایی موجب تکوین پایداری جو شده است. زیرا تفاوت دمایی دو تراز کم و در نتیجه تخلیه ی حرارتی کاهش و ثبات شرایط دمایی مورد انتظار است.

نوسانات اطلس شمالی الگوی مؤثری از تغییرپذیری گردش عمومی جو در محدوده ی برون حاره نیمکره ی شمالی و از عوامل اصلی کنترل عناصر اقلیمی مانند بارش و دما است. دارای اثرات اقتصادی و اجتماعی بزرگ بر بخش های انرژی، کشاورزی، صنعت و ... است. بنابراین با توجه به اهمیت این نوسان بر فعالیت های بشری و رابطه ی آن با عناصر اقلیمی و از جمله بارش، سبب گردید تا به شناسایی و تحلیل و گروه بندی فاز مثبت این نوسان و در پی آن استخراج الگوهای توام با آن پرداخته شود. داده های مورد نیاز این تحقیق شامل اندازه گیری های مقادیر بارش به صورت روزانه برای ایستگاه های سینوپتیک، اقلیمی و باران سنجی کل کشور از سال 1388-1340 می باشد که از دو منبع سازمان هواشناسی و وزارت نیرو گردآوری شد و با استفاده از روش آماری چندمتغیره و به کارگیری از نرم افزار matlab،surfer و grads به استخراج الگوهای همدیدی حاصل از این فاز پرداخته شده است. در نهایت پنج الگو استخراج و نشان داد که با وجود شرایط پایداری در پنج الگوی سطح زمین در این فاز، میزان ریزش های جوی بالا بوده است که توجیه این مطلب با استفاده از الگوهای تراز 500 هکتوپاسکال صورت گرفت. ایران در جلوی محور ناوه ی مربوط به مدیترانه واقع شده است. بنابراین ریزش های جوی کشور تحت تأثیر این ناوه در زمستان رخ داده است.

تمام بخار آب موجود در ستونی از جو که قابلیت بارش دارد و از سطح زمین تا نقطه پایانی بخارآب در جو ادامه پیدا می کند، آب قابل بارش کلی گویند. این عنصر تحت تاثیر توپوگرافی و همچنین ارتفاع دچار تغییراتی می گردد. هدف از این مطالعه بررسی تأثیر عوامل محلی و مکانی بر توزیع بیشینه های آب قابل بارش ایران می باشد. برای این منظور داده های فشار، رطوبت ویژه ، مولفه مداری و مولفه نصف النهاری از پایگاه داده NCEP/NCAR وابسته به سازمان اقیانوس شناسی ایالات متحده استخراج و مورد بررسی و تجزیه تحلیل قرار گرفت. روش های مورد استفاده در این مطالعه، ضریب همبستگی و رگرسیون می باشد. سپس به منظور دست یابی بهتری نسبت به آب قابل بارش شیب تغییرات و روند شیب تغییرات بیشینه آب قابل بارش محاسبه گردیده است. نتایج حاصل از این مطالعه نشان می دهد که در بین عوامل مکانی، ارتفاع بیشترین تأثیر را در توزیع مکانی بیشینه آب قابل بارش داشته است. برخلاف بسیاری از دانشمندان که بر این عقیده بودند که با افزایش عرض جغرافیا، آب قابل بارش کاهش پیدا می کند، این قاعده در محدوده جو ایران کمتر به چشم می خورد. با این وجود بیشتر شیب تغییرات آب قابل بارش در بخش های از ارتفاعات زاگرس، غرب و جنوب غرب رخ داده است. نتایج حاصل از تحلیل چرخه ها نشان داد که بیشینه های آب قابل بارش در ایران دارای چرخه های کوتاه مدت 2 تا 4 ساله می باشند.

بخار آب به عنوان مهم ترین گاز گلخانه ای نقش مؤثری در گرمایش زمین ایفاء می کند. از این رو شناخت وضعیت این عنصر اقلیمی در مناطق جمعیتی می تواند نقش مهمی در بررسی آسایش اقلیمی یک منطقه داشته باشد. لذا در این پژوهش ابتدا به بررسی خودهمبستگی فضایی و شناسایی الگوی رفتاری مقادیر فشار بخار آب در جنوب و جنوب غرب ایران با استفاده از تکنیک تحلیل اکتشافی داده های فضایی (ESDA) و آماره موران محلی پرداخته شده است و سپس تأثیرات این عنصر مهم اقلیمی در کانون های جمعیتی مورد بحث قرار گرفته است. در این راستا از داده های فشار بخار آب 78 ایستگاه سینوپتیک موجود در پهنه جغرافیایی جنوب و جنوب غرب ایران با طول دوره آماری مناسب و بالاترین درجه تفکیک زمانی بهره گرفته شد. برای انجام تحلیل های خودهمبستگی ابتدا محدوده مطالعاتی با توجه به بهینه ترین تفکیک مکانی، به یاخته های 9×9 کیلومتر (3338 یاخته) تقسیم گردید. سپس مقادیر فشار بخار آب به صورت میانگین ماهانه، سالانه و دهه ای برای هر یاخته و با استفاده از نرم افزار MATLAB استخراج شد. نتایج تحلیل خودهمبستگی فضایی طی سه دهه گذشته (2010-1981) حاکی از تقویت خوشه های فشار بخار آب زیاد (بالا- بالا) و تضعیف خوشه هایی با مقادیر پایین (پایین- پایین) است. ایجاد خوشه های بالا-بالا فشار بخار آب در حاشیه خلیج فارس (به خصوص در استان بوشهر) و از بین رفتن مقادیر پایین- پایین در بخش های جنوبی زاگرس قابل مشاهده است. بررسی و مقایسه پراکندگی فضایی خوشه های بخار آب با خوشه های دمایی به عنوان یکی از مهم ترین پارامترهای تأثیرگذار بر روی فشار بخار آب، حاکی از خودهمبستگی مثبت و معنی دار در دوره مورد مطالعه بود. بنابراین، با توجه به اثر گذاری مستقیم و غیر مستقیم فشار بخار آب بر فعالیت های انسان و همچنین محیط طبیعی به عنوان بستر فعالیت های انسانی، استقرار جمعیت در کانون ها و مراکز جمعیتی مناطق مورد مطالعه، متأثر از نوسانات فشار بخار آب خواهد بود و این روند در آینده مشهودتر خواهد بود.

در بسیاری از نقاط سطح زمین، باد به عنوان عامل اصلی و نیرویی قدرتمند در جابجایی مواد سطحی و فرسایش عمل می کرده است. یکی از مناطق توام با توان فرسایش بادی بالا در ایران، استان خوزستان است. در پژوهش حاضر تلاش شد تا توان باد در ایجاد فرسایش و حمل ذرات در نواحی مختلف استان خوزستان مورد بررسی قرار گیرد. برای رسیدن به این هدف از داده های 58 ایستگاه همدید و تبخیرسنجی استان خوزستان از سال 1987 تا 2010 میلادی استفاده شد. از آن جا که میزان رطوبت در رخداد فرسایش بادی بسیار موثر است، ویژگی های عمومی باد توام با خشکی استان مورد توجه قرار گرفت. بدین ترتیب آستانه فرسایش بادی انواع ذرات خاک، شامل لای، رس، ماسه ریز و ماسه درشت، به طور جداگانه محاسبه و احتمال رخداد فرسایش در شرایط خشک و مرطوب مورد بررسی قرار گرفت. بررسی های انجام شده نشان داد که بیشترین سرعت باد و کمترین میزان ضریب تغییرپذیری باد و همچنین کمترین میزان بارش و ضریب تغییرات آن در قسمت های جنوب، جنوب غرب و غرب استان رخ می دهد. از این رو در این قسمت ها توان فرسایش و احتمال رخداد آن برای هر چهار ذره به ترتیب در قسمت های جنوب، جنوب غرب و غرب استان بیشتر از نواحی دیگر است.

در این پژوهش از داده های مربوط به مؤلفة مداری و نصف النهاری باد طی 1330-1389 برای ابعاد مکانی 20 تا 80 درجة عرض شمالی و 10- تا 120 درجة طول شرقی و در تراز ارتفاعی 200 هکتوپاسکال استفاده شده است. این داده ها از NCEP/NCAR اخذ شده است. محاسبات روند از روش رگرسیون خطی با روش کمترین مربعات خطا (LSE) انجام گرفته است. نتایج بررسی روند در چهار فصل سال نشان داد که مقدار معنی داری روند سرعت رودباد برای فصل های بهار، تابستان، پاییز و زمستان به ترتیب 10، 9/2، 11 و 10 درصد از پهنه بوده است. در فصل های بهار و پاییز، مقدار روند بین 05/0- تا 15/0- مشاهده شد که در سدة آینده کاهش شدت رودباد را در پی خواهد داشت. به طورکلی، کاهش شدت بهاره، پاییزه و تابستانة رودباد جنب حاره در سدة آینده، در سطح اطمینان 95 درصد پیش بینی می شود. بررسی روند مؤلفة مداری و نصف النهاری رودباد در فصل های مختلف نشان داد که بیشترین تغییرات شرق سو در فصل زمستان 4/7 درصد و بیشترین تغییرات شمال سو در فصل بهار و پاییز با 6/10 و 4/8 درصد از پهنة مطالعه شده است. بررسی متوسط رودباد در دهه های مختلف نشان داد که بیشترین تغییرات رودباد مربوط به دهة پنجم (1370-1380) بوده است.

یکی از حالات دمایی، دماهای بالا و رخداد روزهای گرم است. مطالعه رفتار مکانی روزهای گرم به لحاظ شناخت قوانین حاکم بر این حالت مهم دما، ضرورتی اجتناب ناپذیر است. در پژوهش حاضر تلاش شد تا روزهای گرم فراگیر ایران به روش آماری شناسایی و توزیع فضایی آن ها تحلیل شوند. به این منظور از پایگاه داده شبکه ای دمای بیشینه کشور که حاصل میان یابی مشاهدات روزانه از ابتدای سال 1340 تا انتهای سال 1386 است، بهره برده ایم. در نتیجه واکاوی انجام شده، 1539 روزِ گرم فراگیر شناسایی گردید. بیش ترین فراوانی روزهای گرم در ماه های فروردین، بهمن و دی می باشد. با هدف شناسایی الگوی پراکنش و روابط فضاییِ روزهای گرم فراگیر در پهنه کشور از آماره مورنِ کلی ، مورن محلی و نمایه گتیس- اُرد جی استار استفاده شد. الگوی فضایی برازندهِ روزهایِ گرم فراگیر ایران یک الگوی خوشه ای است که معنی داری آن در سطح اطمینان 99 درصد تأیید می گردد. خوشه های فراوانی روزهای گرم در مرکز ایران و خوشه های متوسط دما در حواشی کشور رخ داده اند. با این وجود نواحی تؤأم با بیشینه بسامد روزهای گرم، منطبق با نواحی بیشینه دمای روزهای گرم نیستند. عموماً نواحی دمایی زیر اثر رطوبت، عرض جغرافیایی و ارتفاع می باشند. گرم ترین نواحی تؤأم با روزهای گرم در جنوب و جنوب شرق کشور و نقاط کمینه تؤأم با روزهای گرم در بلندی ها و نواحی شمال غربی کشور جای دارند.

با توجه به اهمیت تغییر اقلیم، در این پژوهش تلاش شده ضمن تحلیل روند، به شناسایی نوسانات حاکم بر یکی از عناصر مهم اقلیمی یعنی فشار بخار آب پرداخته شود. جهت تحلیل روند از آزمون من-کندال و برای شناسایی نوسانات و آشکارسازی چرخه های نهان حاکم در سری زمانی داده های فشار بخار آب جنوب و جنوب غرب ایران از تکنیک تحلیل طیف استفاده گردید. بدین منظور از مقادیر فشار بخار آب 28 ایستگاه سینوپتیک واقع در جنوب و جنوب غرب ایران با طول دوره آماری بیشتر از 20 سال (از بدو تأسیس تا 2011) استفاده شد. نتایج تحقیق حاکی از حاکمیت روند معنی دار نزولی در اکثر ایستگاه ها بود؛ به طوری که این روند کاهشی منطبق بر بلندی های زاگرس و روند معنی دار افزایشی در حاشیه خلیج-فارس مشاهده شد. با اعمال تحلیل طیف بر روی داده های فشار بخار آب در سطح 95 درصد اطمینان، چرخه های متعدد حاصل گردید؛ به طوری که چرخه های سینوسی معنی دار 3-2، 4 و 15-7 ساله از عمومیت بیشتری برخوردار بودند. نتایج نشان از حاکمیت چرخه 3-2 ساله در منطقه بود که بیشترین تکرار در سری زمانی فشار بخار آب را به خود اختصاص داده است. توزیع فضایی این چرخه بیشتر در نزدیکی سواحل خلیج فارس مشاهده گردید. اکثر دانشمندان، وقوع چنین چرخه ای را ناشی از آل نینو – نوسانات جنوبی (ENSO) و تغییرات دوسالانه (QBO) الگوی بزرگ مقیاس گردش عمومی جو و جریانات مداری می-دانند.

سری های زمانی که در مطالعات اقلیمی مورد بررسی قرار می گیرند، دارای ویژگی و رفتارهای متفاوتی از جمله روند، نوسان، افت و خیز و جهش هستند. هر سری زمانی ممکن است حاوی یک سری ویژگی ها و رفتارهای پنهانی باشند که با روش ها و مدل سازی های ساده آماری قابل استخراج نباشند. در این راستا تکنیک تحلیل طیفی یک ابزار توانمند در شناسایی و آشکارسازی افت و خیزهای نهان و آشکار در سری زمانی است. این تکنیک با تبدیل رفتار سری زمانی از حالت نوسانات زمانی (بعد زمانی) به بعد فرکانسی، چرخه ها یا افت و خیزهای موجود در سری را که با توابع ساده آماری مانند خودهمبستگی و میانگین متحرک و غیره نمود ندارند، را آشکار می سازد. در این مقاله جهت شناسایی رفتار بارش شهر شاهرود از میانگین بارش سالانه 60 ساله(2012- 1953)، بر اساس روش های توزیع آماری، شناسایی روند، مدل سازی روند و در نهایت شناسایی چرخه ها با استفاده از روش تحلیل همساز(هارمونیک) و تحلیل طیفی و با کمک از نرم افزارهای Matlab، Minitab و SPSS استفاده شده است. برای شناسایی دقیق تر رفتار مذکور میانگین بارش سالانه را به دو دوره 30 ساله تقسیم نموده و بعد از محاسبات هر دوره، دوره ها با هم مقایسه شدند. لذا بعد از شناسایی اولیه رفتار بارش، سری زمانی بارش از قلمرو زمانی به قلمرو فرکانسی تبدیل شد. سپس واریانس هر فرکانس(هرجفت سینوس و کسینوس یک فرکانس یا همساز می باشد)، و سهم واریانس هر چرخه از تغییرات واریانس کل بدست آمد. در مرحله بعدی دوره نگار و دوره های بازگشت برای هر یک از چرخه ها محاسبه و تغییرات تصادفی متغییرها(نوفه یا نویز) برای هر یک از دوره های منتخب استخراج گردید. نتایج نشان داد توزیع بارش شاهرود نرمال نیست و بهترین توزیع قابل برازش بر بارش شاهرود توزیع ویبول است. خروجی جهت و مقدار روند با استفاده از روش های ناپارامتری و پارامتری متفاوت می باشد به نحوی که بر اساس روش های ناپارامتری غیر خطی کندال و خطی اسپیرمن روند مثبت و مقدار آن به ترتیب 176/0 و 140/0 میلیمتر در سال ولی در روش پارامتری خطی، روند منفی با ضریب سالانه 0352/0- میلیمتر می باشد. همچنین نتیجه مدل سازی روند با استفاده از روش ناپارامتری مبین کاهش حجم سالانه بارندگی به مقدار 685/0- میلمتر است. این مقدار در روش مدل سازی خطی و نمایی مثبت می باشد. نتایج تحلیل طیفی وجود دو چرخه با ضریب اطمینان 95% در فرکانس های 03/0 و 17/0 با دوره بازگشت تقریبی 15 و 3 ساله برای میانگین بارش سالانه 60 ساله(2012- 1953)، یک چرخه با ضریب 95% در فرکانس 05/0 با دوره بازگشت 5/7 ساله برای میانگین بارش 30 سال اول دوره آماری(1982- 1953) و یک چرخه با ضریب 99% در فرکانس 47/0 با دوره بازگشت یک ساله برای میانگین بارش 30 سال دوم دوره آماری (2012- 1983) می باشد. همچنین خودهمبستگی های منفی در هر سه دوره بیانگر وجود نوفه آبی می باشد بدین معنی خط صفر پیوسته از چرخه اول تا آخرین چرخه به صورت پیوسته سیر صعودی را طی می کند.  

بارش از سرکش ترین عناصر اقلیمی به شمار می رود. بنابراین شناخت رفتار نوسانی آن از ضروریات برنامه ریزی محیطی (آگاهی از رفتار آشکار و نهان)، این متغیر کلیدی می باشد. الگوسازی روند و تکنیک تحلیل طیفی یکی از روش های مناسب جهت درک رفتار آشکار و نهان، برای استخراج و تحلیل نوسان های اقلیمی با طول موج های مختلف است.دراین راستا تکنیک تحلیل طیف اندازه ای از توزیع واریانس را در امتداد تمامی طول موج های ممکن سری زمانی به دست می دهد. در این پژوهش از آمار 37 ایستگاه حوضه های آبریز مند و حله(اعم از باران سنجی و سینوپتیک) از بدو تاسیس تا سال 2011میلای که حداقل 30 سال آمار داشتند، جهت بررسی و تحلیل چرخه های بارش سالانه بهره گرفته شده است. براین اساس،ابتدا الگوسازی در خانوداه چند جمله ایها برای شناسایی روند بارش سالانه(الگوی خطی یا سهمی) ایستگاهها در منطقه مورد ارزیابی قرار گرفت.در ادامه نیز با استفاده از تکنیک تحلیل طیفی دوره نگارهای بارش سالانه با فاصله اطمینان 95 درصد برای هر یک از ایستگاههای منطقه مورد مطالعه برآورد و چرخه های معنی دار در طول سری های زمانی بارش حوضه استخراج گردید. بر پایه یافته های این پژوهش مشخص شد که درتمامی ایستگاههای حوضه، بارش سالانه دارای روند کاهشی می باشند، و در این میان 11 ایستگاه با توجه به معنی داری آماری از الگوی روند خطی و سهمی تبیعیت می نمایند، و حاکی از یک رفتار کاهشی در بارش سالانه ایستگاههای مورد مطالعه است.در ادامه نیز مشخص شد که با استفاد ه از تکنیک تحلیل طیفی چرخه های 3-2 ساله ، 10- 3 ساله و گاها چرخه های با دوره بازگشت 10ساله و بالاتر بر بارش حوضه حاکم می باشد. بطوری که میزان چرخه های 3-2ساله بصورت فضایی نیز در تمامی منطقه مورد مطلعه دارای بیشترین رخداد بازگشت بارش سالانه می باشند.

شناسایی ویژگی های بارش روزانه در برنامه ریزی منابع آب و الگوهای کشت اهمیت زیادی دارد، با برازاندن مدل های احتمال بر بارش روزانه می توان به برخی ویژگی های این داده ها در قالبی خلاصه دست یافت. در این پژوهش، از داده های بارش روزانه شبکه بندی شده پایگاه داده بارش آفرودیت خاورمیانه به ابعاد 25/0 25/0 درجه طول / عرض جغرافیایی استفاده شده است. داده های بارش روزانه این پایگاه داده در محدوده ایران طی دوره 1/1/1330 تا 29/12/1385 (معادل20453 روز) خورشیدی به کمک نرم افزار Grads استخراج گردید. برای شناسایی برازنده ترین توزیع روزهای بارشی، از آزمون نیکویی برازش کلموگروف- اسمیرنف استفاده شد. با برنامه نویسی در محیط نرم افزار Matlab توابع توزیع تیپ نرمال و گاما بر تک تک یاخته های با بارش بیش از 5/0 میلی متر برازش داده شد. تابع نظری توزیع گامای دو فراسنجی و نمایی توانسته اند شرایط آماری لازم آزمون نیکویی برازش در فاصله اطمینان 95% را به عنوان برازنده ترین توزیع احراز نمایند. محاسبه فراسنج های برازنده ترین تابع توزیع فراوانی نشان می دهد با وجود کم بودن مقدار فراسنج میانگین بارش مورد انتطار در بخش قابل توجهی از کشور میزان اعتماد به بارش روزانه کم و نوسان بارش زیاد است. فراسنج های چولگی و کشیدگی حکایت از چوله بودن بارش و عدم تقارن در بارش دارد. از طرف دیگر، پایین بودن مقدار فراسنج شکل، نشان دهنده فاصله زیاد تابع توزیع فراوانی بارش با شرایط نرمال دارد موضوعی که توسط آماره های آزمون آماری نیکویی برازش نیز تأیید شده بود.

وجود واقعیت ها و رویدادهای تصادفی اقلیمی زمینه کاربرد « دانشِ احتمال» را در اقلیم شناسی مهیا کرده است. به طوری که بسیاری از واقعیت های اقلیمی با به کارگیری ابزارها و تکنیک های احتمالاتی قابلیت توجیه و تفسیر بهتری دارد. کاربرد نظریه احتمال در اقلیم شناسی رفتار بسیاری از پدیده های اقلیمی به ظاهر غیر قطعی را به شکل قانون مند ارائه و به تصمیم گیری مدیران و آینده نگری برنامه ریزان کمک می کند. یکی از رویکردها و ضرورت های مطالعات اقلیم شناسی، مطالعه احتمال رخداد چند رویداد درارتباط با یکدیگر است. شانس وقوع یک رویداد به شرط وقوع رویدادی دیگر را «احتمال شرطی» گویند. در تحقیق حاضر، احتمال وقوع شرایط بارشی مختلف در سرزمین ایران، براساس شرایط دمایی متفاوت؛ یعنی: احتمال شرطی حالات بارش به شرط وقوع حالات دما بررسی شده است. در این راستا از دیده بانی های روزانه دما و بارش پایگاه داده ای اسفزاری بهره گرفته شد. نتایج تحقیق به وسیله تحلیل خوشه ای و با استفاده از روش فاصله اقلیدوسی و روش ادغام وارد به صورت نقشه های طبقه بندی احتمالاتی ارائه و تحلیل شد. براساس این مطالعه، سه پهنه اصلی شمالی، مرکزی و جنوبی در کشور تشخیص داده شد. همچنین هفت زیرگروه براساس برخی ویژگی های احتمال شرطی بارش به شرط حالات دمایی برای سه پهنه حاصل شد. هریک از پهنه ها و زیر گروه های مربوط منعکس کننده شرایط اقلیمی و سازوکارهای مؤثر برآن است. از این رو می توان روش به کار رفته دراین تحقیق را رویه ای مناسب برای تحلیل های اقلیمی دانست.

هدف از این مطالعه بررسی ناهنجاری ها و چرخه های آب قابل بارش جوّ ایران زمین است. بدین منظور داده های فشار و نم ویژه طی دورة 1950-2010 از پایگاه داده های NCEP/NCAR وابسته به سازمان ملی جوّ و اقیانوس شناسی ایالات متحده استخراج و تجزیه وتحلیل شد. برای انجام محاسبات از امکانات برنامه نویسی در محیط نرم افزار Grads و Matlab و نیز برای انجام عملیات ترسیمی از نرم افزار Surfer بهره گرفته شد. نتایج بررسی ناهنجاری های آب قابل بارش جوّ ایران نشان داد که نواحی سواحل به دلیل هم جواری با منابع عظیم رطوبتی خلیج فارس، دریای عمان و دریای خزر دارای ناهنجاری های مثبت و نواحی مرکزی، نواحی مرتفع و شمال غرب و شمال شرق کشور به دلیل دور بودن از منابع رطوبتی و متأثر بودن از ارتفاعات دارای ناهنجاری های منفی است. نتایج حاصل از تحلیل چرخه ها نشان می دهد که چرخه های کوتاه مدت دو تا پنج ساله بیشترین حاکمیت را در کشور داشتند. با وجود این، بیشترین چرخه های کوتاه مدت در نواحی جنوب شرق رخ داده است. بیشتر دانشمندان چرخه های دو و سه ساله را با ال نینو – نوسانات جنوبی و گردش عمومی جوّ و جریانات مداری مرتبط می دانند. همچنین، چرخه های دو تا پنج ساله را به رخداد ال نینو مربوط دانستند.