پیمان محمودی

یخبندان یکی از پدیده های مهم مورد مطالعه در اقلیم شناسی است که از تغییر دما در طول زمان ناشی می شود. در این مطالعه هدف بر این است که از طریق طبقه بندی الگوهای همدید مرتبط با یخبندان های فراگیر ایران، مکانیزم های دینامیکی موجد این پدیده شناسایی شوند. لذا بر اساس یک اصل مکانی روزهایی که 65 درصد و بیشتر از مساحت ایران دمای صفر و زیر صفر درجه سانتیگراد داشته اند به عنوان روزهای همراه با یخبندان فراگیر ایران انتخاب شدند. تعداد این روزها در کل دوره مورد مطالعه به 835 روز رسید. لذا جهت شناسایی و بررسی الگوهای گردشی تراز 500 هکتوپاسکال (فشار سطح دریا)، داده های میانگین روزانه ارتفاع ژئوپتانسیل (فشار سطح دریا) برای محدوده مورد مطالعه استخراج و تحلیل مؤلفه های مبنا بر روی ماتریس آنها اجرا شد. نتیجه این تحلیل نشان داد که با 15 مؤلفه می توان 6/89 درصد تغییرات ارتفاع ژئوپتانسیل و 9/84 درصد تغییرات فشار سطح دریا را در زمان وقوع یخبندان های فراگیر ایران تبیین کرد. سپس برای شناسایی الگوهای گردشی مرتبط با یخبندان های فراگیر ایران، خروجی های تحلیل مؤلفه های مبنا به عنوان ورودی های تحلیل خوشه ای مورد استفاده قرار گرفت و در نهایت پنج الگو برای ارتفاع ژئوپتانسیل تراز 500 هکتوپاسکال و سه الگو برای فشار سطح دریا شناسایی شد. نتایج نشان داد رای اینکه یک یخبندان فراگیر در ایران رخ دهد باید در تراز 500 هکتوپاسکال یک پشته عمیق در حوالی دریای سیاه تشکیل و در سطح زمین نیز گسترش زبانه شرقی پرفشار اروپایی و یا گسترش زبانه غربی پرفشار سیبری را داشته باشیم.

در حاشیه دریاهای گرم، بر اثر افزایش دما و رطوبت نسبی پدیده ی اقلیمی شرجی رخ می دهد که سبب سلب آسایش و بروز مشکلاتی در زندگی روزمره ی انسان می شود. در این مطالعه، طبقه بندی روزهای شرجی در نیمه ی جنوبی ایران بررسی شد و پهنه بندی ویژگی های آماری روزهای شرجی با استفاده از سامانه ی اطلاعات جغرافیایی صورت گرفت. برای دستیابی به این اهداف، داده های ساعتی و روزانه فشار جزئی بخار آب برای یک دوره ی 15 ساله (2009 - 1995) مربوط به 13 ایستگاه منتخب از سازمان هواشناسی کشور اخذ گردید. سپس، روزهای شرجی براساس آستانه ی فشار جزئی بخار آب 8/18 هکتوپاسکال استخراج و در قالب هشت طبقه ی جداگانه تقسیم شد و پهنه بندی ویژگی های آماری روزهای شرجی با روش میانیابی کریجینگ صورت گرفت. نتایج این مطالعه نشان داد که بیشترین روزهای شرجی در مقیاس ماهانه در دو ماه ژوئن و ژولای و کمترین آن در ماه ژانویه اتفاق می افتد. در مقیاس فصلی، نیز بیشترین تعداد روزهای شرجی متعلق به فصل تابستان و کمترین آن مربوط به فصل زمستان است. از لحاظ مکانی نیز جنوب شرق ایران در مقایسه با جنوب غرب بیشترین تعداد روزهای شرجی را دارد. طبقه بندی روزهای شرجی نیز نشان داد که ایستگاه چابهار با بیشترین تعداد روزهای شرجی طبقه ی هشت (کل 24 ساعت شبانه روز دارای شرایط شرجی) حادترین ایستگاه در بین ایستگاه های مورد مطالعه بوده و ایستگاه هایی همچون کرمان، زاهدان و شیراز با داشتن کمترین روز شرجی طبقه ی هشت بهترین شرایط را دارا بوده اند.

بارش به عنوان مهمترین عنصر اقلیمی همواره در سرزمین ایران از پیچیدگی های خاصی برخوردار بوده است. این پیچیدگی ها که بیشتر ناشی از موقعیت جغرافیایی این سرزمین پهناور بوده است باعث گردیده است که بارش از توزیع زمانی و مکانی یکنواختی برخوردار نباشد. هدفی که این تحقیق در پی دست یافتن به آن است تعیین تداوم های دو، سه و چهار روزه بارش در ایران زمین و تعیین ساختار احتمالی آن با استفاده از تعیین بهترین مرتبه زنجیره مارکوف و برازش آن بر داده های بارش در این سرزمین پهناور است. برای دستیابی به این هدف، داده های مربوط به بارش روزانه 44 ایستگاه هواشناسی سینوپتیک برای یک دوره 25 ساله (2005-1981) از سازمان هواشناسی کشور اخذ گردید. سپس با استفاده از مدل های مرتبه یک، دو و سه زنجیره مارکوف، پارامترهای تداوم بین بارش های دو روزه، سه روزه و چهار روزه محاسبه گردید. نتایجی که از این تحقیق حاصل آمد عبارتند از اینکه : • تداوم بارش های سه روزه ایران خاصیت خود همبستگی نداشته و از لحاظ ساختار احتمالاتی زنجیره ای از دسته های بینوم مستقل به شمار می آیند. • تداوم بارش های چهار روزه به جز نوار شمالی ایران خاصیت خودهمبستگی نداشته و این زنجیره نیز جزء سری های بینوم مستقل می باشند. • بهترین مدل آماری از میان سه مدل استفاده شده جهت بررسی تداوم بارش های ایران زمین در دوره سرد سال مدل زنجیره مارکوف مرتبه اول دو حالته می باشد . • اما در دوره گرم سال پارامتر تداوم برای بارش های سه و چهار روزه به جز برای نواحی جنوب غربی دریای خزر برای دیگر نواحی ایران وابستگی وجود ندارد. • مدل مناسب جهت تحلیل تداوم روزهای بارش در ایران زمین در دوره گرم سال، مدل زنجیره مارکوف مرتبه اول دو حالته می باشد.

برای مدل بندی رابطه بین سه عامل زمین-اقلیمِ ارتفاع، طول و عرض جغرافیایی با بارش های سالانه و فصلی استان کردستان از داده های ماهانه 83 ایستگاه سینوپتیک، اقلیم شناسی و بارانسنجی برای یک دوره 30 ساله (1387 - 1358) بهره گرفته شد. نقص آماری ایستگاه ها نسبت به 30 سال بر اساس مدل رگرسیونی با هماهنگ ترین ایستگاه ها تکمیل شد. مدل انتخابی برای ایجاد این رابطه، مدل رگرسیونی چند متغیره با استفاده از روش ورود گام به گام متغیرها به مدل بود. صحت دقت مدل ها نیز با آزمودن چهار فرضیه خطی بودن رابطه، ناهمبسته بودن خطاهای مدل، نرمال بودن باقیمانده ها و ثابت بودن واریانس باقیمانده ها سنجیده شد. نتایج حاصل از اجرای این مدل بر روی بارش های فصلی و سالانه نشان از ترکیب های متفاوت هرکدام از این سه متغیر بر روی توزیع مکانی بارش های فصلی و سالانه بود. به طوریکه ترکیب دو متغیر طول جغرافیائی و عرض جغرافیائی، به ترتیب 69، 66 و 46 درصد تغییرات مکانی بارش های فصل پاییز، بارش های سالانه و بارش های فصل بهار را توجیه می کنند. ترکیب دو متغیر عرض جغرافیایی و ارتفاع حدود 63 درصد تغییرات مکانی بارش فصل تابستان و ترکیب سه متغیر طول جغرافیایی، عرض جغرافیایی و ارتفاع 47 درصد تغییرات مکانی بارش را در فصل زمستان تبیین می کنند.

برای تهیه اطلس اقلیم شناسی ویژگی های یخبندان های ایران و دستیابی به الگوهای زمانی و مکانی آن، داده های مربوط به دمای حداقل روزانه 62 ایستگاه هواشناسی سینوپتیک برای یک دوره 15 ساله (2007-1991) برای ماه های اکتبر تا می از سازمان هواشناسی کشور اخذ گردید. با انتخاب روز اول اکتبر (9 مهر) به عنوان روز مبنا، پنج ویژگی آماری: متوسط روز آغاز یخبندان، متوسط روز خاتمه یخبندان، متوسط فراوانی تعداد روزهای یخبندان، متوسط طول فصل یخبندان و متوسط طول فصل رشد استخراج و نقشه های توزیع مکانی آنها ترسیم گردید. آرایش فضایی این شاخص ها به گونه ایی است که از جنوب تا مرکز ایران که ارتفاعات مرتفع در آن کمتر است دارای آریش منظم غربی – شرقی است اما از مرکز ایران به سمت شمال که ارتفاعات مرتفع نقش بارزتری پیدا می کنند این آرایش بهم خورده و بیشتر تابع ارتفاعات می گردند. در ادامه با اجرای تحلیل خوشه ای بر روی پنج ویژگی آماری یخبندان در ایران، مشاهده شد، که می توان ایران را به 6 خوشه متمایز تفکیک نمود. خوشه های بدست آمده با حروف انگلیسی A تا F نامگذاری شده اند. آرایش مکانی این 6 پهنه نیز همچون پنج ویژگی آماری یخبندان تابعی از عرض جغرافیایی و ارتفاع است. پهنه A جنوبی ترین پهنه ایران است که فاقد هرگونه یحبندان بوده و پهنه F که در شمال غربی ایران واقع شده است دارای زودرس ترین، دیررس ترین، طولانی ترین طول دوره یخبندان و کوتاه ترین طول فصل رشد در ایران می باشد. بنابراین آرایش ویژگی آماری یخبندان در ایران هم تابع عوامل زمین –اقلیم است و هم تابع سیستم های سینوپتیکی وارد شده به کشور.

تغییر آب و هوا، یکی از چالش های برجسته سده جاری است. در این میان تغییرات دما به عنوان پایه ای ترین عنصر آب و هوایی هر ناحیه از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در این مطالعه، فرضیه جابه جایی هسته های زمانی و مکانی موج های هوای سرد در قالب پایین ترین دماهای ماهانه برای ناحیه کوهستانی غرب و شمال غرب ایران بررسی شد. در جهت دستیابی به این هدف، داده های پایین ترین دماهای ثبت شده ماه های نوامبر تا می برای یک دوره 30 ساله (2005-1976) برای 11 ایستگاه منتخب از سازمان هواشناسی کشور دریافت گردید. سپس با انتخاب موج های شاخص سرماهای سالانه که بر پایه معیارهایی همچون حداقل چهار ایستگاه در قالب یک گروه دارای پایین ترین دماهای حداقل و همچنین دو روز فاصله میان موج انتخاب شده با گروه ایستگاه های قبل، جابه جایی های زمانی و مکانی موج های سرما و روند تغییرات آنها بررسی شد. نتایج حاصل از این تحقیق نشان می دهد که: یک جابه جایی در هسته های مکانی موج های شاخص سرما در طول دوره مورد مطالعه (2005-1976) از عرض های جغرافیایی حدود 35 درجه به سمت عرض های جغرافیایی بالاتر از 36 درجه انجام شده است. همچنین نتایج حاصل از تحلیل روند هسته های زمانی موج های شاخص نیز نشان دهنده از یک جابه جایی در هسته های زمانی وقوع سرماهای شدید در غرب و شمال غرب ایران است؛ بدین صورت که هسته های زمانی شاخص سالانه ازاوایل ماه فوریه و اواخر ماه ژانویه به سوی اوایل ماه ژانویه و حتی اواخر ماه دسامبر جابه جایی نشان می دهند، اما شایان ذکر است که این جابه جایی ها در سطح احتمالاتی 5 درصد تأیید نشده است. نکته دیگری که از این پژوهش منتج گردیده، این است که با توجه به جابه جایی هسته های مکانی و زمانی موج های سرماهای شاخص در غرب و شمال غرب ایران، دمای موج های شاخص روندی کاهشی داشته اند؛ یعنی به سمت سردتر شدن سوق پیدا کرده اند.

در این پژوهش با استفاده از آزمون آماری – گرافیکی من- کندال که یکی از روش های پیشنهادی سازمان هواشناسی جهانی برای تحلیل سری های زمانی است روند تغییرات میانگین دمای حداقل و حداکثر سالانه در ایران بررسی می شود. برای بررسی این روند و دستیابی به یک الگوی مناسب در این زمینه، داده های مربوط به دو متغیر فوق برای 44 ایستگاه هواشناسی سینوپتیک در یک دوره آماری 40 ساله (2008-1969) از سازمان هواشناسی کشور اخذ گردید. نتایج حاصل از این پژوهش نشان می دهد که بیشتر گستره ایران، هم شاهد تغییرات در میانگین دماهای حداکثر و هم حداقل بوده است؛ اگرچه این تغییرات در گستره ایران به یک شکل و اندازه نبوده است. 28 ایستگاه در گستره ایران زمین که در غرب، شمال غرب، جنوب غرب، شمال شرق و مرکز ایران بوده اند، دارای تغییرات افزایشی در میانگین دماهای حداکثر بوده اند که همگی این افزایش ها در سطح اطمینان 95 درصد معنی دار بوده اند. از میان ایستگاه های باقیمانده، دو ایستگاه چابهار و تربت حیدریه دارای روند کاهشی بوده اند و در بقیه ایستگاه ها تغییراتی مشاهده نشده است. نوع تغییرات رخ داده نیز همگی از نوع تغییرات ناگهانی و بیشتر آن هم در دهه سوم (1998-1989) به وقوع پیوسته است. از 33 ایستگاهی که افزایش در میانگین دماهای حداقل در آنها مشاهده گردیده است، 19 مورد دارای تغییراتی از نوع روند و بقیه از نوع تغییرات ناگهانی بوده است. این تغییرات افزایشی بجز در قسمت های کوچکی از غرب، جنوب غرب، جنوب و یک ایستگاه در شرق ایران در دیگر قسمت های ایران مشاهده گردیده است. دو ایستگاه فسا و شهرکرد نیز دارای روند کاهشی در دماهای حداقل بوده اند و در بقیه ایستگاه های باقیمانده روندی مشاهده نشده است. از لحاظ زمانی هم بیشترین تغییرات رخ داده در دهه سوم رخ داده است. میانگین حسابی آماره های آزمون من – کندال برای دماهای حداکثر 24/0 و برای میانگین دماهای حداقل 4/0 بدست آمد که حاکی از تقریباً دو برابر بودن تغییرات در میانگین دماهای حداقل در مقایسه با میانگین دماهای حداکثر است.

یکی از عوامل مهم آب و هوایی که در طی دوره سرد سال در بیشتر مناطق کشور بروز می کند، پدیده سرما و یخبندان است. برای مطالعه و بررسی تداوم روزهای یخبندان در ایران زمین از مدل زنجیره مارکوف، مرتبه های یک و دو و سه حالته (یخبندان و غیریخبندان) بهره برده شد. با استفاده از این مدل، ماتریس فراوانی و ماتریس احتمالات انتقال برای یک دوره 15 ساله (2005-1991) از ماه اکتبر تا ماه مه در 58 ایستگاه مورد مطالعه محاسبه گردید. سپس وابستگی روزهای یخبندان و غیریخبندان به یکدیگر، به همراه ایستایی و همگنی مکانی آنها مورد آزمون قرار گرفت و نتایج در قالب نقشه های پهنه بندی تداوم های مختلف در گستره ایران زمین فراهم گردید. از مهم ترین نتایج به دست آمده می توان به این موارد اشاره کرد: الف) وقوع روزهای یخبندان در گستره ایران زمین، به جز نواحی شمالی و جنوبی کشور که عموماً فاقد یخبندان اند، ویژگی زنجیره مارکوف را دارا هستند. به عبارت دیگر، تداوم روزهای یخبندان در ایران تصادفی نیست بلکه وقوع روز یا روزهای یخبندان به شرایط اقلیمی روزهای گذشته وابسته است. ب) وقوع یخبندان های دو ماه اکتبر و مه، که به ترتیب به یخبندان های زودرس پاییزی و یخبندان های دیررس بهاری مشهور هستند، دارای ویژگی زنجیره مارکوف مرتبه اول دوحالته اند؛ یعنی وقوع یخبندان فقط به شرایط اقلیمی روز گذشته مرتبط است. به عبارت دیگر، حاکمیت با تداوم های دو روزه است. ج) توزیع فضایی تداوم های دو روزه در گستره ایران زمین در ماه اکتبر محدود به نواحی مرتفع غرب، شمال غرب و شمال شرق ایران است، در حالی که این نوع از تداوم در ماه مه فقط در نواحی مرتفع شمال غربی ایران مشاهده می شود. د) ماه های نوامبر، دسامبر، ژانویه، فوریه، مارس و آوریل ماه هایی هستند که به نسبت های متفاوت، با تداوم های دو یا سه و چهار روزه مواجه اند. از این رو آزمون های آماری نشان می دهند که ویژگی زنجیره مارکوف وقوع روزهای یخبندان ایستا از زمان هستند.

"شهرستان زاهدان با توجه به موقعیت جغرافیایی و قرارگیری در عرض های پایین و دور بودن از محدوده اثر سامانه های مدیترانه ای نسبت به سایر نقاط کشور از رطوبت کمتری برخوردار است و در نتیجه همواره با خطرات و عوارض ناشی از خشکسالی مواجه می باشد؛ به خصوص خشکسالی پی در پی چند سال اخیر خسارات فراوانی را به محصولات زراعی و باغی منطقه وارد ساخته است. بر اساس شاخص SPI معرفی شده توسط مک کی، منطقه در 50 درصد موارد باخشکسالی مواجه است. این تعریف استثنایی و نادربودن رخداد خشکسالی را زیر سوال می برد، بنابراین برای سازگاری بیشتر این شاخص با واقعیت های موجود، اگ نیو شاخصSPI مک کی را اصلاح نمود. لذا به منظور بررسی خشکسالی های شهرستان زاهدان از شاخص SPI سه ماهه اصلاح شده توسط اگ نیو برای یک دوره شانزده ساله در طی سال زراعی 70-1369تا 85-1384 به صورت ماهیانه برای پنج ایستگاه هواشناسی شامل ایستگاه های زاهدان، نصرت آباد، قطار خنجک، نیک محمدآباد و لادیز استفاده شده است. نتایج نشان می دهد که SPI کوتاه مدت (سه ماهه) به تغییرات بارندگی ماهانه سریعا پاسخ می دهند. بنابراین می توانند کاهش بارندگی ماهانه را به خوبی نمایش دهند. بنابراین در کشاورزی و زراعت های مختلف یکساله می توان از نتایج آن استفاده نمود. با توجه به طبقه بندی اگ نیو، می توان به یکسان نبودن رخ داد شدت های خشکسالی در ایستگاههای مختلف درشهرستان زاهدان پی برد. به طوریکه بیشترین فراوانی شدت خشکسالی ها مربوط به خشکسالی های متوسط بوده است. نقشه های پهنه بندی شدت های خشکسالی نشان می دهد که قسمت های شرقی و مرکزی شهرستان بیشتر از قسمت های غربی از خشکسالی متاثر می شوند"

تصادفات یکی از معضلات سیستم های حمل و نقل، جاده ای است. در این گونه حوادث دلخراش همواره چهار عامل انسان، وسیله نقلیه، جاده و محیط دخالت دارند. در بین عوامل محیطی، عامل اقلیم و پدیده های مرتبط با آن جزو تاثیرگذارترین عوامل است. هر چند این پدیده ها اجتناب ناپذیر و در مواردی خارج از توان و اختیار انسان هستند، ولی تاثیر بعضی از آنها را با اعمال روشهایی در طراحی راه و برخی دیگر را با حضور به موقع عوامل راهداری در محل، می توان به حداقل رساند.در این تحقیق، به منظور بررسی تاثیر پارامترهای اقلیمی بر ایمنی حمل و نقل، ابتدا آستانه های بحرانی مسیر سنندج - همدان به عنوان یک مقاله موردی مشخص و سپس تصادفات این مسیر در ماههای سرد سال مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند. نتایج به دست آمده از تجزیه و تحلیل داده ها عبارت اند از: 1. خطرناکترین ماه از لحاظ وزش تندبادها (سرعت بیش از 10 متر بر ثانیه) در مسیر سنندج - همدان ماه اسفند می باشد؛ 2. از لحاظ دید کمتر از 1000 متر (مه)، یخبندان و ریزش برف، دی ماه جزو خطرناک ترین ماهها به شمار می رود؛ 3. بیشترین تصادفات و شرایط ناپایدار جوی در شرایط ابری بوده است؛ 4. اسفندماه با 22.4 درصد تصادفات، بیشترین تصادفات را به خود اختصاص داده است؛ 5. پرتصادف ترین جاده سنندج - همدان، قطعه 1 تا 5 کیلومتری از مبدا سنندج می باشد

از میان عوامل محیطی، عامل اقلیم و پدیده های جوی جزء تأثیرگزارترین عوامل روی ایمنی حمل و نقل به حساب می آیند که خطرناک ترین آن ها یخبندان می باشد. بدین منظور برای مطالعه توزیع زمانی و مکانی پدیده یخبندان در مسیر سنندج  همدان از ماتریس وضعیت های اقلیمی استفاده شد. برای استفاده از این ماتریس، از قسمت خدمات ماشینی سازمان هواشناسی کشور داده های روزانه سه پارامتر دما، بارش و رطوبت نسبی سه ایستگاه سینوپتیک سنندج، قروه و همدان برای یک دوره ده ساله دریافت شد و مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت که نتایج زیر به دست آمد. بر اساس ماتریس وضعیت های اقلیمی، شرایط اقلیمی N5 ( میانگین دمای روزانه بین 2-6 درجه سانتی گراد به همراه رطوبت نسبی بیش از 80% یا بارش کم تر از 2 میلی متر) و N6 (میانگین دمای روزانه بین 2-6 درجه سانتی گراد به همراه بارش بیش از 2 میلی متر) جزء شرایط خطرناک برای ایمنی تردد وسائط نقلیه در مسیر سنندج- همدان می باشند، که بیشترین تمرکز آن ها در ماه های ژانویه ( 9 روز )، فوریه ( 5 روز ) و دسامبر ( 4 روز ) می باشد. یخبندان در منطقه اواخر سپتامبر شروع می شود و اوایل ماه مارس به پایان می رسد. اما یخبندانی که برای ایمنی حمل و نقل ایجاد خطر می کند خیلی دیرتر یعنی در ماه دسامبر روی می دهد.