حسین عساکره

الگوسازی اقلیمی، یکی از روش های بنیادین و کارا در ساده سازی پیچیدگی های دستگاه اقلیم است که درک ما را از چگونگی رفتار این سامانه افزایش می دهد؛ همچنین همانندسازی های اقلیمی با به کارگیری برون داد مدل های گردش عمومی جو برای آگاهی از ویژگی های اقلیم در سال های آینده لازم است. با این همه امکان به کارگیری دستاوردهای مدل های گردش عمومی جو به شکل مستقیم برای همانندسازی اقلیم در مقیاس های ناحیه ای و کوچک تر وجود ندارد. یکی از راهکار های متداول برای حل این مشکل، ریزمقیاس گردانی آماری برون دادهای مدل های گردش عمومی است. مدل SDSM، یکی از پرکاربردترین مدل ها درزمینه یادشده است. روش بنیادین این مدل برای ریزمقیاس گردانی داده ها، رگرسیون چند متغیری است. در این پژوهش تلاش شده است با به کارگیری داده های میانگین دمای ارومیه از ابتدای سال 1961 میلادی تا پایان سال 2010، داده های دوباره واکاوی شده مرکز ملی پیش بینی های محیطی (NCEP) و برون داد مدل HadCM3[1] با سناریوهای A2 و B2، توان SDSM در ریزمقیاس گردانی و همانندسازی داده های دمایی ارزیابی شود. برای سنجش شایستگی مدل های به دست آمده و توان SDSM در همانندسازی از بعضی آزمون های آماری همچون آماره چو، خطای استاندارد، شاخص سازگاری ویلموت و همچنین رسم نمودارهای ماهیانه و سالیانه داده ها استفاده شده است. دستاوردهای این پژوهش نشان داد هرچه بازه زمانی برای میانگین گیری بیشتر باشد، میانگین های دمایی همانندسازی شده پسندیده تر و به واقعیت نزدیک تر خواهد بود؛ با وجود این مدل SDSM در همانندسازی بیشینه ها و کمینه ها کارکرد چندان پسندیده ای نداشته است؛ از این رو دستاوردهای این مدل فقط برای رسیدن به شناختی کلی از ویژگی های اقلیم آینده مناسب است و امکان به کارگیری در پروژه های دقیق را ندارد.

رطوبت جو نه تنها یک گاز گلخانه ای مهم به شمار می رود، بلکه وردش های جهانی اقلیم و چرخه آب نیز به شکل قابل توجهی تحت تأثیر این عامل قرار دارد. در این مطالعه برای بررسی الگوهای توزیع فراوانی آبِ بارش پذیر در ایران از فرآورده آب بارش پذیر سنجنده مودیس آکوا برای بازه زمانی 1381-1396 استفاده شد. نتایج حاصل از اجرای روش تحلیل مؤلفه اصلی بر روی آرایه فراوانی آبِ بارش پذیر در گستره ایران نشان داد چهار مؤلفه اول 5/95 درصد پراش کل را تبیین می کند. ارتباط هر یک از این مؤلفه ها با عامل ارتفاع و فاصله از دریا نیز بررسی شد. نتایج تحلیل مؤلفه نشان داد در بخش های داخلی، ارتفاع و در کرانه ها شرایط دمایی و فرارفت رطوبت بیشترین نقش را در توزیع فراوانی رطوبت جو ایران بازی می کنند؛ به طوری که آبِ بارش پذیر مناطق با ارتفاع بالاتر از 3000 متر کمتر از 6 میلی متر و سواحل دریای عمان در 60 درصد اوقات بالای 26 میلی متر است. واکاوی پیوند میان ارتفاع و فاصله از دریا با مؤلفه های اصلی نیز تأییدی بر یافته های فوق بود.

در این پژوهش ، از داده های نم ویژه، مؤلفه مداری و نصف النهاری جریان باد در تراز 850 هکتوپاسکال، همچنین از داده های روزانه آب بارش پذیر سنجنده مودیس آکوا در بازه زمانی 15 ساله (2017-2002) استفاده شد؛ سپس در طول این دوره روزهایی که متوسط آب بارش پذیر آن ها دو انحراف معیار از میانگین ِدوره فاصله داشت انتخاب و برای این روزها و دو روز قبل از آن شار رطوبت بدست آمد. یافته ها نشان می دهد در روزهایی که متوسط آب بارش پذیر بالا است (تیر و مرداد)، کرانه های دریای خزر بویژه در بخش های جنوب غربی آن و شمال غرب کشور شار رطوبت نیز بیشینه است. جریانات شمال شرقی و شرقی که در نتیجه استقرار یک کم فشار در شمال شرقِ دریای خزر از روی دریای خزر می گذرند، با ترابرد رطوبت به کرانه های خزر و شمال غرب وقوع بیشینه ی آب بارش پذیر را باعث می شوند. استقرار پرفشار جنب حاره بر روی دریای عرب از یک سو و یک کم فشار حرارتی بر جنوب شرق عربستان، شار رطوبت را از دریای عرب، خلیج عدن، دریای عمان و خلیج فارس به سوی کرانه های جنوبی و جنوب غربِ کشور افزایش داده و در نتیجه مقدار آب بارش پذیر نیز افزایش می یابد. در پاره ای از موارد مشاهده شد، جریاناتی که از شمال شرق و جنوب وارد کشور می شوند در دشت لوت و کویر مرکزی همگرا شده و رطوبت جو این نواحی را نیز افزایش می دهند. بر اساس نتایج بدست آمده، حضور کم فشار در غرب قزاقستان و استقرار پرفشار در دریای عرب و کم فشار در شرق عربستان نقش کلیدی در فرارفت رطوبت به ایران و افزایش رطوبت جو آن دارند.

آلودگی هوا، به ویژه در کلان شهرها، اهمیت قابل توجهی دارد. از عوامل تشدیدکننده این مشکل شهری شرایط جوی و تیپ های هوایی حاکم بر شهرهاست. تبریز از جمله کلان شهرهای کشور است که با شرایط حاد آلودگی هوا مواجه است. هدف اصلی از این پژوهش بررسی رابطه شرایط جوی و تیپ های هوایی تبریز در تشدید آلاینده های هواست. بدین منظور، سه نوع داده استفاده شده است: اول، میانگین داده های ساعتی گازهای آلاینده جو جهت بررسی آلودگی جو؛ دوم، میانگین داده های روزانه هواشناسی برای استخراج تیپ های هوایی؛ سوم، داده های بازکاوی شده مرکز ملی پیش بینی محیط و مرکز ملی پژوهش های جوی ایالات متحده امریکا برای وارسی الگوهای جوی توأم با تیپ های هوایی به کار گرفته شد. نتایج بررسی تیپ های هوایی توأم با روزهای آلوده نشان داد باد غالب جنوب غربی– شمال شرقی با سرعت کم است که حاصل استقرار مرکز پُرفشار اروپا و سیبری در شمال غربی و شمال شرقی ایران و استقرار مرکز کم فشار روی دریای خزر بوده است و توأم با حرکت هوا از مناطق پُرفشار به منطقه کم فشار به صورت ساعت گرد و همراه تکوین جریانات جنوب غربی بوده است. روزهایی که آلاینده PM10 به شدیدترین میزان رسیده است بر روی منطقه مورد مطالعه در تراز 1000 هکتوپاسکال مرکز کم فشار و در تراز 500 هکتوپاسکال جریانات مداری حاکم است. باد تراز دریا و 500 هکتوپاسکال به صورت جنوب غربی و غربی است. از آنجا که صنایع در غرب تبریز قرار دارند، کم فشار مذکور در ارتباط با سامانه های مجاور آلودگی صنایع را به مرکز شهر هدایت می کند.

تنوع عوامل مکانی (نظیر موقعیت جغرافیایی و ویژگی های توپوگرافیک) موجبات تنوع مکانی عناصر اقلیمی ازجمله بارش را فراهم کرده است. همراه با تغییرات زمانی بارش، عوامل مکانی نقش های مختلفی ایفا می کنند؛ از این رو برخلاف ثبات نسبی عوامل مکانی، می توان استنباط کرد که این عوامل در بستر تغییرات بارش نقش های مختلف ایفا می کنند. به منظور ردیابی نقش عوامل مکانی نظیر موقعیت (مختصات جغرافیایی) و عوامل توپوگرافیک (ارتفاع، شیب و جهت شیب) در بارش، از مدل شبکه عصبی مصنوعی استفاده شد. یافته های پژوهش حاضر نشان داد از دهه اول (1355- 1364) به سمت دهه چهارم (1385- 1394) میانگین بارش کشور کاهش زیادی داشته است. در این میان دهه دوم (1365- 1374) افزایش نسبتاً زیادی را تجربه و روند عمومی کاهشی را مختل کرده است. میزان بارش حاصل از مدل های برازش یافته در هریک از دهه ها، الگوی تغییرات زمانی مکانی بارش واقعی را به خوبی بازتاب می دهد و توجیه می کند. براساس یافته های الگوی برازش یافته مشخص شد نقش بعضی از متغیرهای موقعیت جغرافیایی و عوامل توپوگرافیک از دهه ای به دهه دیگر بسیار تغییرپذیر بوده است و بعضی از متغیرها نقش های نسبتاً ثابتی داشته اند. این امر گواهی بر این واقعیت است که تغییر کاهنده اثر یک متغیر با تغییر فزاینده اثر متغیرهای دیگر جبران می شود و نیز متناسب با تغییرات دهه ای بارش شکل می گیرد. در این میان نقش عرض جغرافیایی تغییرات زیادی داشته است. بیشترین و کمترین نقش این متغیر به ترتیب در دهه اول و دوم بوده است. در دو دهه انتهایی، تغییر همزمان نقش عرض جغرافیایی با تغییر میزان میانگین دهه ای بارش بسیار چشمگیرتر از دو دهه دیگر است. این واقعیت را می توان به تغییراتی نسبت داد که در مسیر چرخندها رخ داده است. این تغییر مسیر چرخندها در مطالعات پیشین بررسی و تأیید شده است؛ علاوه بر این افزایش بارندگی در دهه دوم با ضریب های متفاوت از دهه های دیگر، نقش منحصربه فرد عوامل مکانی- توپوگرافیک را در دوره های پربارش و کم بارش نشان می دهد.

    روزهای سرد فراگیر یکی از رخداد های ناهنجار اقلیمی هستند که تاثیرات زیادی بر محیط زیست و فعالیت های انسانی دارند. این رویداد ها در نتیجه ی شکل گیری الگوهای جوی پیچیده ای ایجاد می شوند. شناخت نحوه ی برهمکنش سامانه های جوی در این الگوها می تواند در پیش بینی شرایط مشابه و کاهش خسارات احتمالی مفید باشد. بر این اساس در پژوهش حاضر تلاش شد با استفاده از داده های میان یابی شده ی دمای کمینه در سطح کشور و همچنین داده های جوی طی سال های 1339 تا 1388، شرایط دمای سطح زمین و شرایط همدید و پویشی ترازهای مختلف جو در روز 1/11/1342 به عنوان فراگیرترین روز سرد در پهنه ی ایران مورد تحلیل قرار گیرد. در این روز 4/98 درصد از پهنه ی کشور تحت تاثیر سرما قرار داشته است. نتایج تحلیل همدید و پویشی سامانه های جوی مولد سرمای این روز نشان داد که ایجاد یک سامانه ی بندالی در غرب و مرکز اروپا و استقرار یک سامانه ی کم ارتفاع در شمال روسیه و حرکات متضاد این دو سامانه نسبت به یکدیگر موجب ریزش هوای سرد جنب قطبی از نواحی شمالی اسکاندیناوی به سمت ایران شده است. همچنین مشخص شد عامل ارتفاع در تشدید سرمای این روز در سطح کشور نقش مهمی ایفا نموده است.

یکی از انواع رفتارهای ظاهراً آشفته بارش، وردایی ماه به ماه بارش در مقیاس دهه ای است که نمایه ای از ساختار اقلیم بارشی بشمار می آید. در پژوهش حاضر توزیع ماه به ماه بارش ایران زمین و تغییرات دهه ای آن با بکارگیری نمایه ضریب تغییرات برای دوره آماری 1394-1349 و با بهره گیری از داده های شبکه ای اسفزاری نسخه سوم بررسی شد. روابط این متغیر با متغیرهای مکانی - توپوگرافیک با استفاده از داده های مدل رقومی ارتفاع و براساس شگردهای رگرسیونی برای چهار دوره ده ساله (1364-1355، 1374-1365، 1384-1375 و 1394-1385) بررسی شد و نیز برای دستیابی به الگوی فضایی از شگرد تحلیل خوشه ای استفاده شد. یافته های پژوهش حاضر تنوع تباین ماهانه بارش در کشور را تایید نمود، امّا برخلاف انتظار روند بلند مدت تغییرپذیری ماه به ماه بارش عموماً در کشور فاقد معنی آماری است. همچنین طی دهه های مختلف تغییرات قابل توجهی بین نواحی با کمینه، بیشینه و در نتیجه دامنه تغییرات مکانی و نیز میانگین پهنه ای ضریب تغییرات ماه به ماه بارش مشاهده نشد. با این وجود، نواحی توأم با بارش نسبتاً یکنواخت کشور برای چهاردهه متوالی رفتار تناوبی داشته اند. همچنین گستره پهنه های توأم با مقادیر مختلف تغییرپذیری نیز تغییر می یافته است. اگرچه در هر دهه و نیز در کل دوره این گستره ها با عوامل مکانی - توپوگرافیک در ارتباط معنی داری بوده است، اما این رابطه نسبتاً کم بوده است. تحلیل فضایی مبتنی بر تحلیل خوشه ای، 5 ناحیه تغییرپذیری ماه به ماه بارش به دست داد. این نواحی از عرض جغرافیایی حدود 32 درجه به سمت شمال، به طور تقریبی از مدارات تبعیت می کنند؛ ولی در نیمه جنوبی کشور عموماً با نصف النهارات ارتباط بیشتری به نمایش می گذارند.

هدف از این پژوهش شناسایی تغییرات روند دما در نیمه غربی ایران می باشد. بدین منظور داده های دمای ماهانه 15 ایستگاه همدید طی دوره آماری 1960-2010 و برای نیمه غربی ایران گردآوری و پس از بررسی توسط آزمون های پتیت، SNHT ، بویشاند و وان- نیومن با داده های واکاوی شده ERA - Interim ، ERA - 20C ، NCEP و CMIP5 ( RCP 5/8 برای دوره 1960-2100) مقایسه و شبیه سازی شدند. روند دمای هر یک از این ایستگاه ها توسط آزمون من کندال و تخمین گر سن با 95 درصد اطمینان محاسبه گردید. بر اساس نتایج به دست آمده از تمامی مدل ها، روند مثبت معنی دار در بهار، تابستان و پاییز مشاهده و تنها در فصل زمستان روند مثبت معنی دار در نتایج مدل ERA - Interim دیده شد. مدل های CMIP5 برای دوره (2050-2100) مقادیری بین 2 تا 4 درجه سلسیوس در صد سال را برای فصول مختلف به همراه داشته که نسبت به نتایج دیگر مدل ها برای دوره 1979-2010 کم تر می باشد. مدل های CMIP5 و میانگین آن ها افزایش دمای سالانه را در کل منطقه مورد مطالعه تایید کرده و مقدار 7 درجه سلسیوس در صد سال را برای نیمه دوم قرن 21 نشان می دهند.

در پژوهش حاضر با استفاده از داده های روزانه 385 ایستگاه سازمان هواشناسی کشور و ایستگاه های وزارت نیرو طی بازه زمانی 2016-1966 رژیم بارشی ناحیه خزری و تغییرات آن مورد بررسی قرار گرفت. نقشه های بارش روزانه با تفکیک مکانی 3×3 کیلومتر ایجاد و مشخصات عمومی بارش ماهانه و سالانه بررسی گردید. به منظور شناسایی رژیم بارش و تغییرات آن، نمایه فصلی بارش برای کل دوره آماری مورد مطالعه و پنج دهه اخیر برآورد شد. نتایج نشان می دهد نمایه فصلی بارش ناحیه خزری بیانگر وجود سه نوع رژیم بارش است. کم ترین وسعت مکانی مربوط به رژیم بارش یکنواخت می باشد، که در بخش های کوچکی از ارتفاعات البرز دیده می شود. گسترده ترین رژیم بارشی مربوط به رژیم یکنواخت با یک فصل مرطوب تر است. این رژیم بارشی، در شرق و غرب ناحیه و جنوب دریای خزر مشاهده می شود. رژیم سوم که به رژیم عمدتاً فصلی با یک فصل خشک کوتاه مربوط می باشد، خط ساحلی دریای خزر، بخش هایی از ارتفاعات تالش و بخش کوچکی از شرق ناحیه را پوشش می دهد. نتایج حاصل از بررسی تغییرات رژیم بارشی ناحیه خزری طی پنج دهه اخیر نشانگر این است، مساحت تحت پوشش بارشی رژیم یکنواخت به استثنای دهه چهارم (2005-1995) کاهش چشم گیری داشته است. بخش اعظم ناحیه خزری طی پنج دهه اخیر دارای رژیم بارشی یکنواخت با یک فصل مرطوب تر می باشد. این رژیم بارشی در شرق و غرب ناحیه و جنوب دریای خزر دیده می شود. به سمت دهه های اخیر بر گستره تحت پوشش این رژیم بارشی افزوده و از سهم دو رژیم دیگر کاسته می گردد. رژیم بارشی عمدتاً فصلی با یک فصل خشک کوتاه تر، در خط ساحلی دریای خزر، بخش هایی از ارتفاعات تالش و بخش هایی از شرق ناحیه مشاهده می شود. نکته قابل ذکر، تغییرات فراوان این رژیم بارشی در شرق ناحیه است. به طور کلی می توان گفت که، این رژیم بارشی دارای رفتار تناوبی (کاهش-افزایش-کاهش-افزایش) می باشد.

یکی از ویژگی های تغییر اقلیم، تغییر تداوم فصل خشک است. طبق تعریف انجمن هواشناسی ایالات متحده آمریکا دوره های تکراری از کمینه بارش در طی سال که دست کم یک ماه به طول انجامد، «فصل خشک» گفته می شود. تداوم فصل های خشک و مرطوب به لحاظ شدت و فراوانی رویدادهای بارشی و نیز به لحاظ انعکاس پدیده تغییرات آب و هوایی و همچنین به لحاظ این که بر فراسنج های دیگر آب وهوایی تاثیر می نهند، از اهمیت شایان توجهی برخوردار است. دراین پژوهش از داده های شبکه ای بارش روزانه کشور از ابتدای سال 1340 تا انتهای سال 1389 با تفکیک مکانی 15 در 15 کیلومتر استفاده شد تا برخی ویژگی ها و نیز روند بلند مدت فصل خشک کشور وارسی و بررسی شود. بدین منظور از روش های آمار کلاسیک و آمار مکانی استفاده شد. نتایج بررسی نشان داد که در بیشتر نواحی کشور روند کاهشی بارش سالانه تا 2 میلی متر است. فصل خشک در ایران (بجز در در شمال غرب کشور، زاگرس مرتفع و جنوب شرق) عمدتاً به شکل پیوسته و در یک فصل رخ می دهد. توزیع مکانی میانگین بلندمدت فصل خشک نشان داد که طولِ فصل خشک تابعی از عرض جغرافیایی و ارتفاع است. طول فصل خشک عموماً از جنوب به سمت شمال کاهش می یابد، اما آرایش ناهمواری ها جهت گیری عمومی طولانی ترین فصل خشک را متاثر ساخته است. از این رو نواحی هم طول فصل خشک به موازات مدارات شکل نگرفته اند، بلکه به صورت اریب از جنوب شرق به شمال غرب کشیده شده اند. روند تغییرات طول فصل خشک نشان داد که پهنه توام با افزایش طول فصل خشک حدود 77/2 درصد و پهنه توام با کاهش فصل خشک 22/8 درصد از سرزمین ایران را دربر می گیرد. تغییرات طول فصل خشک را می توان به عوامل متعددی نسبت داد. در این زمینه تغییرات جایگاه پرفشار جنب حاره و نیز تغییر مسیر چرخندها را می توان از عوامل بسیار موثر بشمار آورد.

وردایست لایه انتقال بین وردسپهر و پوشن سپهر است. در این پژوهش برای شناخت وردایست بر روی جو ایران از داده های دما و ارتفاع ژئوپتانسیل مربوط به پایگاه ECMWF در بازه ی زمانی 1979 تا 2018 با تفکیک افقی 0/25 درجه در ترازهای مختلف جو و بر پایه افت آهنگ دما (LRT) استفاده شد. نتایج پژوهش نشان داد که در ماه های فصل زمستان تغییرات تراز فشار وردایست بر روی ایران از عرض جغرافیایی تبعیت می کند و با افزایش عرض جغرافیایی ارتفاع وردایست کاهش می یابد، اما در ماه های فصل تابستان ویژگی های تراز فشار وردایست متفاوت با ماه های فصل زمستان است. در این ماه ها تغییرات ترازهای فشار وردایست از عرض جغرافیایی تبعیت نمی کنند؛ بر روی ارتفاعات زاگرس و کرمان ارتفاع وردایست در پایین ترین حد خود قرار دارد، در حالی که بالاترین ارتفاع وردایست در این ماه ها در عرض های جغرافیایی بالاتری نسبت به دیگر ماه ها واقع می شود. بررسی دمای تراز پایین و بالای وردایست نیز نشان داد که دمای تراز پایین وردایست در تمام ماه های فصول بررسی شده پایین تر از دمای تراز بالای آن است و دمای دو تراز با تغییرات ارتفاع وردایست در ماه های مختلف دچار تغییر شده است. بررسی تفاضل دمایی دو تراز اطراف وردایست نشان داد که تفاضل دمایی دو تراز اطراف وردایست در فصل تابستان در مقایسه با فصل زمستان قابل توجه تر است. این در حالی بود که در فصل زمستان تفاضل دمایی در اکثر مناطق از عرض جغرافیایی تبعیت می کند و با افزایش عرض جغرافیایی تفاضل دمایی کاهش می یابد.

مؤلفه های مکانی از عوامل مؤثر در بروز تغییرات رفتار بارش در یک محدوده می باشند و این امر ضرورت استفاده از علم زمین آمار در مطالعات بارش را نشان می دهد. در پژوهش حاضر تلاش شده تا با استفاده از فراسنج های نیم تغییرنما و رگرسیون جغرافیایی موزون، الگوی بارش های 121 ایستگاه هواشناسی شامل 27 ایستگاه همدید،7 ایستگاه اقلیم شناسی و 87 ایستگاه باران سنجی سازمان هواشناسی کشور در دوره آماری 2014-1994 برای فصل بهار مورد بررسی قرار گیرد. نتایج حاصل از آماره نیم تغییر نما نشان داد که ساختار مکانی بارش از ماه آوریل به سمت ماه ژوئن کاهش یافته است ؛ که نشان دهنده کاهش وسعت عمل سیستم های بزرگ مقیاس در بارش محدوده مطالعاتی و افزایش توان عوامل محلی در وقوع بارش است. بر اساس مدل رگرسیون جغرافیایی موزون مشخص گردید که در تمام منطقه، ناهمواری ها بیشترین اثر را در کنترل بارش دارد و علاوه بر آن در کردستان و جنوب آذربایجان غربی جهت شیب، در اردبیل و شمال آذربایجان شرقی عامل شیب بر بارش اثر گذار هستند. همچنین اثرات عامل عرض جغرافیایی منطبق بر حضور بادهای غربی در محدوده بوده و در ماه آوریل در کردستان و در ماه های می و ژوئن در آذربایجان شرقی بیشترین اثرات را داشته است.

در فصل زمستان، به ویژه در مناطق سردسیر، گاز طبیعی از مهم ترین حامل های انرژی برای تأمین آسایش آب وهوایی است. به منظور مطالعه آسایش آب وهوایی و تأثیر آن بر مصرف گاز طبیعی در شهر زنجان از میانگیندرازمدتفراسنج هایآب وهوایی استفاده شد. تقویم آب وهوایی با استفاده از نمایه های به کاررفته در مدل ریمن و شرایط آسایش ماهانه به وسیله نمایه نوول و نمودار زیست اقلیمی اولگی مشخص شد و در هریک از آن ها میزان مصرف گاز طبیعی مطالعه و مشخص گردید که مرداد و تیر گرم ترین ماه های سال در شهر زنجان هستند و در این زمان کمترین مقدار گاز طبیعی نیز مصرف می شود. بیشترین مقدار مصرف گاز طبیعی در نمایه های مدل ریمن در تنش سرمایی بسیار شدید رخ داده است. میزان مصرف گاز طبیعی در این شهر به شدت تابعِ شرایط آب وهوایی است و بهترین نمایه در جهت ارائه تقویم آب وهوایی در این شهر با تأکید بر مصرف گاز طبیعی «نمایه دمای مؤثر استاندارد (SET)» تشخیص داده شد. از این شاخص برای پیش بینی میزان مصرف گاز طبیعی استفاده شد و مشخص گردید که به ازای یک واحد کاهش در شاخص دمای مؤثر استاندارد، مقدار 63100 متر مکعب مصرف گاز طبیعی در شهر زنجان افزایش می یابد.

تغییر روند سامانه های کلان مقیاس جوی همچون پرفشار جنب حاره ای، نقش بسزایی در تغییر اقلیم سطح زمین دارد. در این پژوهش برای نیل به این هدف، از داده های ارتفاع ژئوپتانسیل جو تراز میانی (تراز 500 ه.پ) از پایگاه داده وابسته به مرکز اروپایی پیش بینی میان مدت جو استفاده شده است. این داده ها داری تفکیک مکانی 1*1 درجه قوسی و به صورت میانگین روزانه برداشت گردیده است. دوره آماری این پژوهش از سال 1980 تا 2019 میلادی برای کشور ایران بوده و شامل 155 یاخته است. جهت بررسی روند ارتفاع ژئوپتانسیل بر روی ایران از آزمون روند من-کندال استفاده گردید. نتایج پژوهش نشان داد که ارتفاع ژئوپتانسیل جو بر روی ایران در ماه های ژوئن، جولای و آگوست دارای روند افزایشی (مثبت) در سطح معنی داری 1.96 است. البته روند کاهشی ارتفاع ژئوپتانسیل در مناطق شرق و جنوب شرق ایران قابل تأمل است. همچنین در تمام ماه های موردبررسی، ارتفاع جو ایران در مناطق مرکز، غرب و شمال غرب روند افزایشی داشته که عموماً این روند افزایشی متأثر سطح گستره پرفشار جنب حاره است. این تغییرات باعث ناهنجاری در الگوهای آب و هوایی مناطق می گردد.

تغییرات اقلیمی، گرمایش جهانی و خشکسالی های اخیر طی سال های گذشته از جمله مهم ترین نگرانی های بشر در امور مدیریت و برنامه ریزی مبتنی بر دانسته های اقلیمی به حساب می آید. یکی از روش های بررسی تغییرات اقلیمی، استفاده از مدل های اقلیمی و ریزمقیاس نمایی است که امروزه این امر با استفاده از مدل های هوشمند و تجربی نظیر شبکه های عصبی مصنوعی از ارزش زیادی برخوردار است. هدف از این پژوهش، ریزمقیاس نمایی و شبیه سازی دمای بیشینه ایستگاه سینوپتیک قزوین با استفاده از روش شبکه عصبی مصنوعی و بهره گیری از نرم افزار MATLAB است. بدین منظور از داده های 26 عنصر جوّّّی برگرفته از مرکز ملی پیش بینی محیطی و مرکز ملی پژوهش های جوّّّی ( NCEP/NCAR ) و داده های دمای بیشینه ایستگاه سینوپتیک قزوین برای دوره آماری 2005-1961 و سناریوهای انتشار ( RCP ) خروجی مدل CanESM2   برای دوره آماری 2100-2006 استفاده گردید. در تحقیق حاضر از چهار روش پیش رونده، روش حذف پس رونده، نمایه کاهش درصدی و روش گام به گام به منظور پیش پردازش متغیرها و گزینش متغیرهای ورودی مدل استفاده شده است. سپس با بکارگیری آماره های ضریب همبستگی ( R ) و میانگین مربعات خطا ( MSE ) بهترین معماری شبکه طراحی گردید که طی آن با استفاده از روش پیش رونده، متغیرهای میانگین دما در ارتفاع نزدیک سطح زمین، میانگین فشار تراز دریا و ارتفاع تراز 500 و 850 هکتوپاسکال به عنوان متغیرهای پیش بینی کننده انتخاب شدند و در نهایت براساس آن، شبیه سازی انجام گرفت. پس از بررسی مقادیر شبیه سازی شده تحت سناریوهای RCP4.5 ، RCP2.6 و RCP8.5 مشخص شد که دمای ایستگاه سینوپتیک قزوین تا سال 2100 طی سناریوی RCP 2.6 نسبت به دوره پایه (2005-1961)، حدود 1.3 درجه سانتی گراد، طبق سناریوی RCP 4.5 به میزان 2.7 درجه سانتی گراد و مطابق سناریوی RCP 8.5 مقدار 4.1 درجه سانتی گراد افزایش خواهد داشت.

در این پژوهش روند تغییرات وردایست بر روی جو ایران در ماه های دو فصل بهار و پاییز با استفاده از داده های پایگاه ECMWF در بازه-ی زمانی 1979 تا 2018 مورد واکاوی قرار گرفت. نتایج حاصل از بررسی روند تغییرات وردایست در دو فصل بهار و پاییز نشان داد که در بخش های وسیعی از کشور روند برآورد شده فاقد معنی آماری است و فقط در ماه مارس در بخش هایی از غرب و شمال غرب کشور و در ماه سپتامبر بر روی ارتفاعات زاگرس روند مثبت و به لحاظ آماری معنی دار بود. نتایج بررسی روند دمای دو تراز اطراف وردایست نیز نشان داد که در تمام ماه های فصل بهار و دو ماه اول فصل پاییز به جز مناطق بسیار محدودی از کشور، روند برآورد شده فاقد معنی آماری است. روند دمای دو تراز اطراف وردایست در ماه نوامبر با دیگر ماه های مورد واکاوی تفاوت قابل توجهی داشت. در این ماه بخش های وسیعی از کشور در دو تراز اطراف وردایست روند به لحاظ آماری معنی دار بود. بررسی روند تفاضل دمایی دو تراز اطراف وردایست نیز نشان داد که در مناطق توأم با روند معنی دار، روند تفاضل دو تراز بالا و پایین وردایست منفی بوده است. این ویژگی می تواند به معنای کاهش ستبرای لایه ی وردایست در طول چهل سال گذشته باشد. واکاوی روند پراش، چولگی و کشیدگی وردایست نیز نشان داد که در سه ماه فصل بهار در اغلب مناطق روند فاقد معنی آماری است؛ امّا در فصل پاییز (به ویژه ماه سپتامبر) در بخش هایی از کشور روند مشاهده شده به لحاظ آماری معنی دار است. با توجه به نتایج به دست آمده می توان گفت که در طول چهل سال گذشته تأثیر خطی تغییرات آب و هوایی بر تغییرات تراز فشار لایه ی وردایست موجود بر روی جو ایران طی ماه های فصل بهار و پاییز بسیار ناچیز و تغییرات خطی در فصل بهار بسیار محدودتر از فصل پاییز بوده است.

روزهای 25 و 26مارس سال 2019 به عنوان روزهای بارش فرین و فراگیر ایران به منظور مطالعه انتقال رطوبت حاره به برون حاره و نقش آن در بروز بارندگی انتخاب شد. بررسی ها نشان دهنده تعاملات حاره- برون حاره در روزهای انتخابی و گسترش ابرها از حاره به برون حاره تحت عنوان ابرهای پُرشار حاره ای (TP) است. برای شناسایی ابرها از تصاویر ماهواره ای متئوست IR استفاده شد. به منظور بررسی شرایط سینوپتیکی همراه با TP، نقشه های سینوپتیکی ارتفاع ژئوپتانسیل، رودبادهای جبهه قطبی، و جنب حاره در ترازهای 300 و 200 هکتوپاسکال تهیه شد. تصاویر ماهواره ای نشان از دو باند TP با دو منشأ اقیانوسی و قاره ای دارد. نتایج نشان داد عوامل صعود دینامیکی عرض میانی و جنب حاره که به مناطق حاره نفوذ کرده اند به انتقال ابرها به مناطق برون حاره منجر شده اند. TPها توسط ناوه غربی اقیانوس اطلس و ناوه غربی شرق مدیترانه و رودبادهای مستقر در منطقه واگرایی آن ها به عرض های برون حاره انتقال می یابند. ایران تحت نفوذ منطقه واگرایی ناوه غربی و هسته های سرعت رودبادهای جنب حاره و جبهه قطبی است که باعث شده اند ابرها ایران را پوشش دهند و به عنوان یک منبع رطوبتی حاره ای تحت تأثیر شرایط ناپایداری حاکم بر ایران به رخداد بارش منجر شوند.

مطالعه ی حاضر سعی دارد با رویکردی جدید رویدادهای بارشی فرین در غرب ایران را با توجه به دو شاخصه شناسایی کند: اول تعیین آستانه ای مناسب؛ آن گونه که هم شناسایی رخدادهای فرین، از نظر فراوانی وقوع امکان پذیر باشد و هم از نظر بزرگی و اندازه، بیشترین نزدیکی را با رفتار اقلیم شناختی بارش در منطقه داشته باشد. دوم مشخص کردن مقیاس مکانی مناسب برای مطالعه این رویدادها در غرب ایران. هدف از مقیاس مکانی، تعریف شرایط فراگیر برای رخدادهای فرین می باشد. برای رسیدن به این هدف از پایگاه داده های شبکه بندی بارش روزانه در ماتریسی با ابعاد 6410×18993 از سال 1965 تا 2016، بهره گرفته شده است. برای شناسایی این بارش ها علاوه بر آستانه اصلی که میانگین بارش های بیش از صدک 75 برای هر پیکسل و به ازای هر روز از سال می باشد، آستانه دومی که انحراف معیار این بارش ها است با مقادیر یک، دو و سه برابری، به میانگین افزوده شده است. بر این اساس سه گروه از بارش های فرین در منطقه شناسایی شد و براساس گستره ی مکانی که تحت پوشش قرار گرفته بود، تفکیک و الگوهای فشار تراز دریا توام با این بارش ها برای هر گستره استخراج شد. سپس با استفاده از تکنیک تحلیل خوشه ای، طبقه بندی گردید. نتایج حاصل از به کار گیری فرآیند فوق، نشان داد که میانگین بارش های بیش از صدک 75 به علاوه دو برابر انحراف استاندارد، آستانه ای بهینه برای مطالعه فرین های بارشی در غرب ایران محسوب می شود و همچنین حداقل گستره برای شناسایی بارش فرین فراگیر در این منطقه، پهنه 20 درصد و بالاتر می باشد.

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.  

شناخت نحوه رخداد رودباد به عنوان یکی از اجزای اصلی گردش عمومی جوّ، تأثیر بسزایی در پیش بینی و چگونگی وقوع سایر رویدادهای اقلیمی دارد. در پژوهش حاضر، از داده های مربوط به مؤلّفه مداری و نصف النّهاری باد در ترازهای 200، 300، 400 و 500 هکتوپاسکال، در محدوده عرض جغرافیایی20 تا  80 درجه شمالی و طول جغرافیایی 10 درجه غربی تا120 درجه شرقی بهره گرفته شده است. بازه زمانی مورد استفاده، شامل فروردین 1330 تا اسفند 1389 بوده است. در این مطالعه ماتریسی به ابعاد 1325×21914 (سطرها تعداد روز و ستون ها تعداد یاخته ها است) از متوسط روزانه سرعت باد، برای هر تراز تدوین گردید. این داده ها با به کارگیری نرم افزار GrADS استخراج شده است. سپس با استفاده از نرم افزار Arc Map بیضی استاندارد برای هر تراز ترسیم گردید.  نتایج تحلیل توصیفی در مقیاس سالانه، بیانگر رخداد مرکز متوسّط سالانه رودباد جنب حارّه بر فراز شمال آفریقا، دریای سرخ و شمال عربستان در تراز 200 هکتوپاسکال است. مرکز مزبور در ترازهای پایین تر به سمت شرق جابجا شده است. همچنین بررسی متوسّط فراوانی سالانه حاکی از رخداد بیشینه وقوع هسته در مناطق مذکور است. این امر یکی از عوامل مهم در انتقال پدیده گرد وغبار به جنوب غرب و غرب کشور است.  ترسیم بیضی استاندارد در تمام سطوح نشان داد که کشور در نیمه دوم بیضی استاندارد قرار گرفته است و در ترازهای پایین تر بیضی استاندارد به سمت غرب و تا حدودی شمال جابجا شده است. بررسی فراوانی بیشینه هسته در طول دوره، مراکز بیشینه فراوانی وقوع هسته را در خوزستان، بوشهر، فارس، کرمان، هرمزگان و سیستان و بلوچستان نشان داد. نحوه عملکرد دینامیکی هسته رودباد در ورودی راست و خروجی چپ هسته، که همراه با واگرایی بالایی است، همزمان با همگرایی در منطقه ای که فاقد رطوبت کافی است، توفان غباری را در پی دارد.