جعفر معصوم پور سماکوش

پارامتر درجه- روز رشد یکی از مهمترین شاخص های آب وهواشناسی کشاورزی است که بررسی آن می تواند نقش مهمی در مدیریت منابع آب داشته باشد. هدف از این پژوهش پیش بینی تغییرات اقلیمی و بررسی اثر تغییر احتمالی آن بر مقادیر درجه- روز رشد در منطقه شمال غرب کشور است. بدین منظور داده های اقلیمی هفت ایستگاه سینوپتیک ارومیه، تبریز، زنجان، سنندج، قزوین، کرمانشاه و همدان طی یک دوره 25 ساله (2009 - 1985) به عنوان دوره پایه گردآوری شد و برهمین اساس تغییرات دمای دوره های (2030-2011 و 2065-2046) از طریق مدل HadCM3 شبیه سازی شد. به دلیل قدرت تفکیک زمانی و مکانی پایین مدل، خروجی های آن، با استفاده از نرم افزار LARS-WG در مقیاس روزانه و ایستگاهی، ریزگردانی و تحت سناریوهای انتشار A1B (سناریو حد وسط)، A2 (سناریو حداکثر یا بدبینانه) وB1 (سناریو حداقل یا خوش بینانه) ارائه گردید. واسنجی، صحت سنجی و کارایی مدل از نظر میزان انطباق داده های دیده بانی شده با مقادیر شبیه سازی شده از طریق آماره های ، RMSE و MAE مورد ارزیابی قرار گرفت. در نهایت با استفاده از دمای شبیه سازی شده، درجه- روز رشد تحت آستانه های حرارتی صفر، 5، 10 و 15 درجه سانتی گراد در دو بازه زمانی پایه (2009-1985) و آینده (2030-2011 و 2065-2046) محاسبه و مقایسه گردید. نتایج شبیه سازی نشان می دهد علی رغم تفاوت اندک، تغییرات دمای منطقه شمال غرب ایران، تحت هر کدام از سناریوها A1B، A2 و B1 در آینده افزایشی خواهد بود. در مجموع بیشترین افزایش دما معادل 7/0 درجه سانتی گراد مربوط به سناریوی A2 برای دوره 2030-2011 و به میزان 3/2 درجه سانتی گراد تحت سناریوی A1B برای دوره 2065-2046 آشکار گردید. کلاً با افزایش دما، مقادیر درجه- روز رشد در دوره های مورد بررسی و تحت هر آستانه حرارتی افزایش می یابد. تحت سناریوهای مطالعاتی، آستانه های دمایی صفر درجه سانتی گراد بیشترین و 15 درجه سانتی گراد کمترین تأثیر پذیری از تغییر اقلیم را نشان می دهند، به طوریکه بیشترین افزایش مقادیر درجه- روز محاسباتی تحت آستانه های صفر و 15 درجه سانتی گراد، در دوره اول نسبت به سناریوی مبنا (2009-1985)، به ترتیب به میزان 4/207 و 6/120 درجه- روز، تحت سناریو A2 و برای دوره دوم به میزان 5/752 و 5/463 درجه- روز، تحت سناریو A1B شبیه سازی گردید.

امروزه مدیریت منابع آب از اهمیت ویژه ای برخوردار است. از این رو، مطالعة بارش، به منزلة مهم ترین منبع تأمین آب، در مقیاس زمانی و مکانی بسیار حائز اهمیت است. این پژوهش در پی تحلیل، ارزیابی، و شناسایی رفتار بارش فصلی است. بدین منظور، داده های بارش 67 ایستگاه سینوپتیک کشور با دوره آماری سی ساله (1985 2014) استخراج شد. سری های زمانی بارش بررسی شد و بهترین مدل بر اساس ملاک اطلاع آکائیک به سری داده های هر ایستگاه برازش داده شد. صحت و کفایت مدل های برازش شده به کمک نمودار مانده های استانداردشده، نمودار تابع خودهمبستگی مانده های مدل، و آزمون لیونگ- باکس ارزیابی شد. مرتبه های اتورگرسیو، میانگین متحرک، و مرتبه های تفاضلی فصلی و بین فصلی حاصل از مدل های برازش شده برای بررسی وابستگی بارش های فصلی و بین فصلی و تحلیل روند سری های زمانی بارش فصلی بررسی شد. نتایج نشان داد برای همة ایستگاه های مورد مطالعه (جز بوشهر، شهرکرد، بیرجند، امیدیه آغاجاری، و رشت) مدل ساریما کفایت مناسبی دارد. نتایج به دست آمده از بررسی مرتبه های فصلی نیز نشان داد که به جز ایستگاه های کاشان، آبعلی، دوشان تپه، سمنان، و شاهرود در بقیة ایستگاه ها بارش ها از الگوهای فصلی تبعیت می کنند. همچنین، در بیشتر ایستگاه های مورد مطالعه (93%) روند کاهشی یا افزایشی معناداری در سری زمانی بارش فصلی مشاهده نشده است.

آبخوان کارست در مناطق آهکی اهمیت زیادی در تأمین آب مصرفی دارند، این آبخوان ها تحت تأثیر دوره های افزایش و کاهش بارش و همچنین تغییرات اقلیمی قرار دارند. به منظور مدیریت پایدار منابع آب، شناسایی تغییرات دبی چشمه های کارستی این آبخوان ها ضروری می باشد. در تحقیق حاضر تحلیل سری های زمانی هیدرولوژیکی، بین دبی چشمه های کارستی شهرستان کرمانشاه و بارش با استفاده از شاخص بارش استانداردشده، آزمون من- کندال و زنجیره مارکوف برای پایش و پیش بینی خشکسالی و اثر آن بر دبی چشمه های انجام گرفت. همچنین ارتباط بارش- دبی و تأخیر زمانی به صورت کوتاه و بلندمدت با همبستگی پیرسون بررسی شد. داده های تحقیق شامل دبی سراب های بی ابر، ورمنجه و نیلوفر و بارش ایستگاه های هواشناسی کرمانشاه، روانسر و اسلام آباد غرب برای دوره زمانی 88-1368 به صورت ماهانه و سالانه بود. نتایج تحقیق نشان داد بین دبی سراب ورمنجه (639/0) و بی ابر (642/0) با بارش ایستگاه هواشناسی اسلام آباد غرب و سراب نیلوفر با ایستگاه هواشناسی کرمانشاه (484/0) بیشترین همبستگی وجود دارد. به دلیل حالات مختلف بارش مانند جامد یا مایع، توزیع و شدت آن، اثر بارش بر افزایش دبی با تأخیر حداقل 2 ماه و حداکثر 6 ماه مشاهده شد. نتایج آزمون من- کندال بیانگر افزایش مقدار بارش (76-1368) و سپس کاهش (88-1377) می باشد که دبی سراب بی ابر همین روند را نشان می دهد، و دبی سراب نیلوفر از سال 1387 دچار تغییر کاهشی شده است. نتایج آزمون زنجیره مارکوف نشان داد که در هر سه ایستگاه احتمال رخداد دوره خشک بیشتر از دوره بارانی است، در ایستگاه اسلام آباد غرب 892/0، در ایستگاه روانسر 89/0 و در ایستگاه کرمانشاه 886/0 می باشد. مطالعه نشان داد که احتمال افزایش دوره های خشک در آینده بیشتر و به تبع آن دبی سراب های موردمطالعه کاهش خواهد یافت. مطالعه شاخص SPI سالانه روند کاهش دبی با خشکسالی را نسبت به دوره های تر بهتر نشان می دهد.

با توجه به اهمیت تغییرات شار گرمای محسوس در تغییر موازنه انرژی سطحی و تغییرپذیری آب و هوایی مناطق مختلف، در این مطالعه داده های دمای هوا، دمای سطح زمین، و سرعت باد از داده های شبکه بندی NCEP/NCAR برای یک دورة 34 ساله (1980 2014) دریافت و بر اساس آن شار گرمای محسوس در همة ایران محاسبه شد. محاسبات مربوط به شار گرمای محسوس برای بهار و تابستان بر اساس رابطة حجمی انجام گرفت. میانگین متحرک و ناهنجاری متغیرها و روند تغییرات با تحلیل رگرسیون خطی، چندجمله ای، و ضریب همبستگی پیرسون انجام گرفت. نتایج نشان داد، در مقایسه با روند شار تابستان (039/0)، شار گرمای محسوس بهار با ضریب رگرسیون خطی (18/0) تغییرات شدیدتری را نشان می دهد. شاید ناهمگونی گرمایش سطحی در بهار موجب تغییرات دمایی بیشتری بین هوا و سطح می شود و ناهنجاری سرعت باد را نسبت به تابستان افزایش می دهد. در مقایسه با مؤلفه های دمایی، تغییرات باد تأثیر بیشتری در شار گرمای محسوس تابستانی می گذارد. ضریب تعیین چندجمله ای نشان می دهد که سرعت باد بیست درصد تغییرات شار گرمای محسوس تابستان را توجیه می کند. نواحی غرب، شمال غرب، مرکز، و کرانة جنوبی خزر بیشترین تغییرات شار گرمای محسوس را در دورة گرم و همچنین حداکثر تغییرات دمای هوا و دمای سطح را به خود اختصاص داده اند.

اهداف: طوفان تندری یکی از پدیده های آب و هوایی است که توسعه و تکامل آن تحت تأثیر عوامل دینامیکی و ترمودینامیک قرار دارد. هدف اصلی تحقیق حاضر، بررسی ویژگی های آماری و ترمودینامیکی رخداد طوفان های تندری در پهنة ایران است. روش: برای رسیدن به هدف مورد نظر، داده های ساعتی 14 ایستگاه سینوپتیک دارای رادیو سوند طی دورة آماری 19 ساله (2009-1991) از آرشیو سازمان هواشناسی دریافت و با استخراج کدهای مربوط به رخداد طوفان تندری فراوانی مکانی- زمانی آن ها بررسی شدند. در ادامه با استفاده از نرم افزار RAOB و نمودار اسکیوتی شاخص های ناپایداری از قبیل CAPE، LI، TT، SI و KI برای طوفان های تندری تجزیه و تحلیل شدند. یافته ها/ نتایج: نتایج حاصل از پردازش کدهای طوفان تندری نشان داد هرچند در مقیاس های زمانی سالانه، فصلی (بیشینه در فصل بهار 39٪ و کمینه در فصل تابستان با 7٪)، ماهانه (بیشینه در ماه های آوریل، مه و کمینه در آگوست) و ساعتی(بیشینه ساعت های 15 و 12) بیشینه و کمینة رخداد طوفان تندری برای پهنة ایران از زمان وقوع مشترکی برخوردارند، امّا رخداد طوفان تندری در هر ایستگاه و منطقه به شرایط مکانی و زمانی آن بستگی دارد. مقایسة دهه ای این پدیده نشان دهندة فراوانی وقوع بیشتر آن طی دورة 2000 -1991 نسبت به دورة 2009-2000 است. نتایج حاصل از بررسی و محاسبة شاخص های ناپایداری نشان داد که هم زمان با رخداد طوفان های تندری در سطح ایران، میزان همرفت و ناپایداری برای درصد قابل توجّهی از این پدیده در محدودة پایین این شاخص ها قرار دارد. نتیجه گیری: بر اساس نتایج آماری و ترمودینامیکی به دست آمده از این تحقیق می توان گفت که رخداد طوفان تندری در ابتدا وابسته به فصل اقلیمی هر منطقه است و عوامل محلّی همچون همرفت می توانند به عنوان عوامل ثانویه در رخداد طوفان های تندری مؤثر باشند.

بارش از جمله عناصر اقلیمی است که در بُعد زمان و مکان دارای تغییرات بسیاری است. در این بین مطالعه بارش های حدی به سبب اثرات مخرب و زیانبار آن، دارای اهمیت بسزائی است. هدف اصلی مقاله، بررسی تغییرات درون سالانه مقادیر حدی بارش در ایران با استفاده از تکنیک تحلیل هارمونیک است. برای رسیدن به نتیجه مطلوب، داده های بارش از آمار 40 ایستگاه سینوپتیک کشور با دوره آماری 2010-1966 (45 ساله) استخراج گردید. تحلیل هارمونیک به واسطه عمل در فضای طیفی، دارای قابلیت زیادی در بررسی تغییرپذیری بارش است. تحلیل هارمونیک نشان داد که در بیشتر مناطق کشور، عمدتاً تغییرات مقادیر حدی بارش دارای الگوی سالانه بوده و PVR(1) بیشترین سهم را در توضیح و تبیین واریانس داده ها بر عهده دارد. بیشترین میزان PVR(1) در بخش های مرکزی و جنوب غربی (به میزان بیش از 80% به طور مثال در ایستگاههای دزفول و کاشان) مشاهده شد. در سواحل جنوبی دریای خزر و سواحل جنوبی ایران، هارمونیک اول از میزان قابل توجهی (بیش از 70%) برخوردار بوده است. به طورکلی دو هارمونیک اول، واریانس داده ها را به میزان زیادی در بیشتر نواحی ایران توضیح داده و نیاز به هارمونیک های بیشتر وجود ندارد. به عبارتی دیگر، تغییرپذیری سالانه و شش ماهه، مهمترین تغییرات در بارش های حدی ایران می باشند. بدین ترتیب نقش پدیده های بزرگ مقیاس جوی در ایجاد بارش های حدی بیشتر از سایر عوامل است. در بخش-هایی از شمال غرب و جنوب شرق هارمونیک دوم نقش بیشتری در توضیح واریانس دارد. میزان متفاوت T1 بارشهای حدی ایران نیز حکایت از تفاوت های زمانی و مکانی بسیار بالای رخداد های حدی بارش در این منطقه دارد.

با توجه به ضرورت برآورد تبخیر و تعرق در مدیریت منابع آب، برنامه ریزی آبیاری و تامین نیاز آبی گیاهان، محاسبه و تغییرات زمانی و مکانی آن بسیار مهم و حیاتی می باشد. در این پژوهش به منظور محاسبه مقدار تبخیر و تعرق پتانسیل از روش پنمن مانتیث فائو که از دقت بالاتری نسبت به سایر مدل ها برخوردار است استفاده شده است. جهت محاسبه مقادیر روزانه تبخیر و تعرق، از آمار هواشناسی 50 ایستگاه سینوپتیکی طی یک دوره آماری 29 ساله (2009 1981) استفاده شد. ابتدا مقادیر ماهانه و سالانه تبخیر و تعرق طی دوره آماری مورد نظر محاسبه شدند و از مقادیر متوسط آنها نیز جهت بررسی تغییرات ماهانه و فصلی استفاده گردید. با استفاده از آزمون ناپارمتریک من کندال و در محدوده اطمینان 95 درصد، روند ماهانه و سالانه تبخیر و تعرق مشخص گردید. نتایج نشان داد که روند تبخیر و تعرق در سراسر کشور رو به افزایش است. بیشترین تغییر روند سالیانه و افزایش تبخیر و تعرق در ایستگاه های بیرجند، شاهرود، قزوین، جاسک، سمنان، بابلسر، دوشان تپه و سنندج و کمترین مقدار تغییر نیز در ایستگاه های فسا و کیش مشاهده شده است که در این دو ایستگاه، مقدار تبخیر و تعرق تقریباً بدون تغییر باقی مانده است. بیشترین تغییر روند ماهانه در ماه جولای و در ایستگاه های خشک کشور و همچنین کمترین تغییر روند ماهانه نیز در ماه های دسامبر و ژانویه رخ داده است.

شناخت شرایط همدیدی و دینامیکی الگوهای گردش جو جهت تحلیل و شناسایی عوامل مؤثر بر وقوع بارش حائز اهمیت است. هدف پژوهش حاضر، شناخت الگوهای بارش حدی بهاره در ارتباط با کمیت های دینامیکی طی دوره 50 ساله (2010-1961) در سواحل جنوبی دریای خزر می باشد. بدین منظور، داده های روزانه ارتفاع ژئوپتانسیل، مؤلفه مداری(u) و نصف النهاری(v) باد، نم ویژه و سرعت قائم مرکزملی پیش بینی محیطی و پژوهش جوّی آمریکا با تفکیک مکانی 5/2 درجه استفاده گردید. در ادامه کمیت های دینامیکی: تاوایی نسبی، نمودار هاو مولر تاوایی، سرعت قائم، میدان های باد واگرایی - همگرایی و نیمرخ قائم تعیین گردید. نتایج نشان داد، بارش های حدی بهاره سواحل جنوبی دریای خزر از 4 الگوی دینامیکی تبعیت می کنند. الگوی اول، سامانه بندالی امگایی واقع در شرق اروپا و کوه های اورال- الگوی دوم، سیکلون های مدیترانه ای -الگوی سوم، سامانه بندالی شکل گرفته بر روی سیبری و آسیای میانه و الگوی چهارم، شگل گیری سامانه بندالی عامل اصلی بارش بهاره در سواحل جنوبی دریای خزر می باشند. این الگو تا حدودی شبیه به الگوی اول بوده با این تفاوت که، گسترش پرفشار جنب حاره به سمت شمال در فصل بهار غیرعادی است. بررسی کمیت های دینامیکی طی فعالیت سامانه ها نشان دهنده سرعت قائم منفی جو، تاوایی مثبت و منطقه همگرایی بر روی سواحل خزر می باشد. مجموعه این عوامل حاکی از وجود شرایط مناسب برای صعود دینامیکی هوای جو منطقه و صعود سریع ذرات به سطوح میانی و فوقانی جو بوده که ریزش های سنگین بهاره را موجب می شود.

در این پژوهش، ویژگی های سینوپتیکی فصل های اقلیمی در غرب ایران بر اساس داده های هواشناسی یک دوره ی زمانی 28 ساله، از سال 1982 تا 2009 میلادی مورد بررسی قرار گرفته است. هدف اصلی این پژوهش، بررسی ارتباط میان تغییرات الگوهای سینوپتیکی سطح دریا و تراز 500 هکتوپاسکال با زمان و طول مدّت هریک از فصول اقلیمی غرب ایران است. ابتدا با استفاده از تحلیل خوشه ای روی داده های میانگین فشار سطح دریا، ارتفاع تراز 500 هکتوپاسکال و همچنین رطوبت نسبی و جهت باد سطوح مذکور، نوع و طول مدّت هریک از فصول اقلیمی تعیین شد. سپس برای شناسایی نوع توده های هوا در هر فصل اقلیمی، از داده های ساعت های 3، 9، 15 و 21 UTC که عبارتند از: دمای هوا، دمای نقطه ی شبنم، میانگین پوشش ابر، بارش روزانه و فشار (QFF) و سمت و سرعت باد استفاده شد. برای کاهش متغیّرها، از روش تحلیل عاملی و برای گروه بندی متغیّرها، از روش تحلیل ممیّزی استفاده شده است. سپس فراوانی هر توده هوا بر حسب درصد برای هریک از فصول طیّ 28 سال محاسبه و ضمن معرّفی توده هوای غالب هر فصل، الگوی سینوپتیکی توده های هوا و عّلت مغایرت زمان آغاز و پایان هریک از فصول اقلیمی با فصول نجومی تشریح شده است. نتایج این مطالعه نشان داد که طولانی ترین فصول در غرب ایران، زمستان و تابستان هستند و اصلی ترین توده های هوای آنها نیز، به ترتیب توده های هوای معتدل خشک (DM) و حارّه ای خشک (DT) است. فصول بهار و پاییز نیز دو فصل گذار در میان این فصول به شمار می روند که در پاییز همانند فصل زمستان، توده هوای DM و در بهار توده هوای MM که توده هوای معتدل و مرطوب نامیده می شود، اصلی ترین الگوها را تشکیل می دهند.

مکانیزم های صعود بارندگی در مناطق مختلف از الگوهای متفاوتی تبعیت می کنند. شناخت این الگوها می تواند سطح برنامه ریزی محیطی را ارتقاء بخشد. هدف اصلی پژوهش حاضر بررسی ویژگی های زمانی بارش های بیش از پنج میلی متر و تعیین سهم بارش های همرفتی شهر تبریز بر اساس داده های جو بالا می باشد. بدین منظور داده های ساعتی بارش ایستگاه تبریز طی دوره آماری بیست وشش ساله(2005-1980)، از آرشیو سازمان هواشناسی دریافت و با گزینش داده های بارش بیش از5 میلی متر، فراوانی زمانی آنها بررسی گردید. پس از گزینش نمونه های مورد بررسی، نمودارهای اسکیوتی روزهای بارش به همراه شاخص های ناپایداری ازقبیل CAPE، LI، TT، SI و KI تجزیه و تحلیل شدند. پردازش این داده ها در مقیاس سالانه بیانگر وقوع مکرر آنها است. حداکثر رخداد این بارش ها در بهار و حداقل آنها در تابستان است. در مقیاس ماهانه، بیشترین تعداد وقوع در ماه های می و آوریل می باشد. نتایج حاصل از ترسیم نمودار های اسکیوتی و محاسبه شاخص های ناپایداری نشان می دهد که نقش عامل همرفت در رخداد بارش های دوره گرم منطقه، بسیار ناچیز است(تنها در 20 درصد از بارش های منطقه تاثیرگذار است)، زیرا هنگامی می توان عامل همرفت را عامل اصلی بارش محسوب کرد که نه تنها میزان همرفت شدت کافی داشته باشد، بلکه ناپایداری لازم برای ایجاد بارش را نیز فراهم سازد. در مجموع، پس از بررسی 96 نمونه بارش دوره گرم سال مشخص شد که عامل همرفت، بیشترین نقش را در رخداد بارش ماههای ژوئن و می داشته است.

آرایش الگوهای همدید هوایی و سامانه­های فشار در طول سال همراه با نقش عوامل محلی، موجب تولید، صعود، انتقال و انتشار انبوهی از ریزگردها در مناطق جنوبغرب، غرب و شمالغرب ایران، می­شود. در این مطالعه، با هدف بررسی عوامل همدید موثر بر رخداد این پدیده جوی در بخش های غربی ایران، 10 موج گردوغباری مهم طی یک دوره آماری 5 ساله از سال 1384 تا 1388، انتخاب و مورد مطالعه قرار گرفت. بنابر اهمیت موج فراگیر و گسترده گردوغباری روزهای سیزدهم تا شانزدهم تیر ماه 1388، الگوهای همدید و مکانیسم تشکیل، انتقال و انتشار گردوغبار درآن به تفصیل مطالعه شد. نتایج حاکی از این است که؛ در تمام موارد، استقرار یک سامانه کم فشار بر منطقه خاورمیانه و تقویت شرایط ناپایداری در سطح بیابان ها و همچنین تاثیر هماهنگ یک موج کم فشار دینامیک بر فراز جو منطقه، زمینه مناسب را برای انتقال ریزگردها به جو منطقه فراهم می آورد. همگرایی سامانه های پرفشار آزور، کم فشار حرارتی و افزایش شیب فشاری در روزهای اوج فعالیت پدیده، باعث تقویت سیستم های بادی سطح بالا گردیده و باعث انتقال و انتشار مقادیر انبوهی از ریزگردها در بخش های وسیعی از جنوب غرب، غرب و شمال غرب ایران می شود. بررسی الگوهای حاکم بر نقشه های همدید هوایی اعم از سطح زمین و تراز بالا و همچنین نمودارهای ترمودینامیک جو بالا در تمام موج های گردوغباری انتخابی از جمله موج فراگیر مذکور، نشان می دهد که تفاوت چندانی بین آنها از نظر تولید، انتقال و انتشار گردوغبار مشاهده نمی شود. شاید مهمترین تفاوت، مربوط به نزدیکی بیشتر فرود موج کوتاه سطح 500 هکتوپاسکالی به غرب ایران و ضعیف تر شدن حاکمیت پرفشار آزور بر روی ایران است که حرکت توده گردوغبار بر روی کشور را تسهیل نموده است. قطع بادهای سطح فوقانی طی روزهای چهاردهم تا شانزدهم تیر ماه، باعث سکون نسبی و فعالیت بسیار کند سیستم شده و پخش و انتشار ریزگردها را با تاخیر بیشتری همراه نموده است.