درخت حوزه‌های تخصصی

در سالهای اخیر استفاده از انرژی­های پاک و تجدیدپذیر از جمله انرژی باد به­دلیل محدودیت­ها و مشکلات بهره­برداری از سوخت­های فسیلی به یکی از استراتژی­های مهم کشورها تبدیل شده است. در این پژوهش قابلیت­های انرژی باد در استان­های کرمانشاه و کردستان با هدف شناسایی مناسب­ترین نواحی برای استقرار توربین­های بادی مورد ارزیابی قرار گرفته است. تحلیل­ها بر مبنای داده­های باد با فواصل زمانی3 ساعته در 11 ایستگاه سینوپتیک منطقه در دوره آماری هر ایستگاه انجام شد. با توجه به اینکه حداقل سرعت لازم برای راه­اندازی یک توربین بادی کوچک، 3 الی 4 متر بر ثانیه و توربین­های تجاری به­صورت مزرعه بادی 6 متر بر ثانیه است، مجموع ساعات با سرعت کمتر از m/s 3، به­عنوان ساعات سکون و با سرعت برابر یا بیشتر از آن، به­عنوان ساعات تداوم در نظر گرفته شد. سپس با استفاده از روش­های موجود، بر اساس سرعت باد ثبت­شده در ارتفاع 10 متری از سطح زمین سرعت­های باد تا ارتفاع 100 متری برآورد گردید. با توجه به جداول، نمودارها و نقشه­های مختلف تداوم- سرعت، میانگین سرعت و چگالی قدرت باد، ایستگاه بیجار از ارتفاع تقریبی50 متری (ارتفاع معمول دکل یک توربین بادی) و ایستگاه زرینه اوباتو، از ارتفاع 100 متری به­بعد برای نصب توربین­های تجاری به­صورت مزرعه بادی مناسب تشخیص داده شدند. سایر ایستگاه­ها به­جز مریوان و سرپل­ذهاب در ارتفاعات متفاوت از سطح زمین، قابلیت بهره­برداری از برق بادی در مقیاس محدود برای مصارفی همچون شارژ باتری، پمپ­های بادی آبکش و تأمین برق برای مصارف خانگی را دارا هستند.

در این پژوهش بارش های سنگین پهنه شمال غرب ایران با استفاده از رویکرد محیطی به گردشی بررسی شده است. به همین منظور، با استفاده از پایگاه داده بارش روزانه پهنه شمال غرب ایران، نقشه های هم بارش از روز 1/1/1340 تا 1/1/1388 بر روی یاخته هایی به ابعاد 14×14 کیلومتر، به روش کریگینگ میانیابی و ترسیم شد (ماتریس 533×17508). بر مبنای داده های حاصل از میان یابی، بارش های سنگین پهنه انتخاب و بررسی شد. این بارش ها در محدوده وسیعی از صفر تا 120درجه شرقی و صفر تا 80 درجه شمالی در ترازهای 500، 600، 700، 850، 925 و 1000هکتوپاسکال و در چهار دیده بانی در ساعت های 00:00، 06:00، 12:00 و 18:00زولو، محاسبه شد. نتایج پژوهش نشان دادکه چهار الگوی گردشی ضخامت در به وجود آمدن این گونه بارش ها مؤثر بوده است. در تحلیل این بارش ها برای هر الگوی گردشی یک روز نماینده معرفی گردید. نتایج تحلیل نشان داد که الگوی گردشی شماره 2، بیشتر بارش ها را توجیه م ی کند. این یافته ها می تواند نقش مهمی در پیش بینی بارش و جلوگیری از وقوع سیل در پهنه مطالعاتی ایفا نمایند[1].

کشور ایران به جهت قرار گیری بر روی کمربند بیابانی نیمکره شمالی، آب و هوای خشک و بیابانی بر قسمت های زیادی از آن مستولی است. به دلیل همین موقعیت جغرافیایی ریزش های جوی در حیات و زندگی انسانی و جانوری آن نقش بسیار مهمی دارد و با توجه به این که منابع رطوبتی کشور در خارج از آن قرار دارد و این ریزش های جوی از سالی به سال دیگر نوسان دارند نقش سامانه های باران زا پررنگ تر می شود. یکی از مکانیسم های مهمی که باعث ایجاد ناپایداری و تراکم می شود چرخندها می باشد. به همین جهت شناخت مراکز چرخندی و مناطق چرخندزایی می تواند در مطالعات محیطی، برنامه ریزی و مدیریت منابع آب و بلایای طبیعی ، پیش بینی های جوی و توسعه اجتماعی اقتصادی کشور بسیار مهم و ضروری می باشد. در این پژوهش از داده های بازکافت شده ارتفاع ژئوپتانسیل NCEP/NCAR در 6 تراز جو(1000، 925، 850، 700، 600، hpa 500 ) برای سال 1371 شمسی استفاده شده است. برای شناسایی و جایابی کنش های چرخندی دو شرط در نظر گرفته شده است که عبارت اند از: 1- ارتفاع ژئوپتانسیل یاخته مورد بررسی نسبت به هر 8 همسایه پیرامونش کمینه باشد. 2- بزرگی شیو ارتفاع ژئوپتانسیل بر روی کرنل مورد بررسی برابر یا بیشتر از 100 متر بر 1000 کیلومتر باشد. در این پژوهش مراکز چرخندی و مناطق چرخندزایی و شدیدترین مرکز چرخندی هر تراز شناسایی شده است. با توجه به محاسبات انجام شده مشخص گردید که بیشینه درصد فراوانی چرخندها در 3 فصل اول سال در تراز hpa 500 و در فصل زمستان در تراز hpa 1000 و کمینه آنها در دو تراز 850 و hpa 700 رخ داده است. همچنین مراکز چرخندزایی که چرخندهای آنها کشور ایران را تحت تأثیر قرار می دهند شامل منطقه چرخندزایی جنوا، جنوب ایتالیا، جزایر سیسیل و ساردنی، جنوب یونان، دریای آدریاتیک، غرب اسپانیا، لیبی و الجزایر، ایسلند می باشد. در پایان یک رابطه همبستگی بین درصد فراوانی فصلی چرخندها با میانگین بارش کشور برقرار شد که نشان می دهد بین درصد فراوانی چرخندها با میانگین بارش کشور رابطه همبستگی مثبت وجود دارد.

روابط موجود در درون سیستم در قالب مدل های متعددی جمع بندی می شوند که این مدل ها ابزاری مهم جهت تبیین پدیده هایی هستند که در سیستم ها دیده می شوند. ازاین رو مدل سازی به عنوان ابزاری جهت درک ارتباطات اکوژئومورفولوژیکی پیچیده که در سیر تکامل ناهمواری و پوشش گیاهی حاکم می باشد می تواند در مدیریت تغییرات محیطی یا انسانی در سیستم های مناطق خشک و نیمه خشک مؤثر واقع شود. چشم اندازهای نبکایی ازجمله سیستم های اکوژئومورفیک پیچیده در مناطق بیابانی هستند که در اثر تجمع رسوبات بادی در اطراف گیاهان شکل می گیرند. هدف این پژوهش مدل سازی حجم رسوبات نبکا با روش های آماری و شبکه عصبی است. بدین منظور خصوصیات مورفومتری نبکاها و مورفولوژی گیاهی شامل، ارتفاع نبکا، قطر قاعده نبکا، حجم نبکا، قطر تاج پوشش و ارتفاع گیاه به روش طولی اندازه گیری گردید. سپس از بین روش های ساده رگرسیونی روش توانی به دلیل برخورداری از R² بالاتر انتخاب گردید. همچنین شبکه مورداستفاده جهت مدل سازی از نوع شبکه های پیش خور با الگوریتم آموزشی پس انتشار خطا می باشد. تابع آموزشی استفاده شده در شبکه Trainlm و تابع انتقال از نوع log sig می باشد. جهت آموزش شبکه از 75% داده ها و جهت آزمون شبکه از 35% داده ها استفاده شده است. نتایج نشان می دهد که مدل شبکه عصبی مصنوعی با ضریب تبیین 926/0 و میزان خطای 16/1 نسبت به مدل رگرسیونی با ضریب تبیین 868/0 و میزان خطای 3/3 از برتری بیشتری جهت برآورد حجم رسوبات نبکاهای مطالعاتی برخوردار است.

حالات دما، نوع تأثیر آن بر محیط را تعیین می کند. یکی از حالات بسیار مهم، قابل توجه و مؤثر دما، که به عنوان یک مخاطره جوی به شمار می آید، پدیده یخبندان است. یخبندان به لحاظ تاثیر بر فعالیت های اقتصادی و حیاتی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. به منظور تحلیل آماری یخبندان در ایران، داده های شبکه ای دمای کمینه روزانه ایران، از پایگاه داده اسفزاری ویرایش نخست بهره برداری شد. این داده ها دارای تفکیک زمانی روزانه از 01/01/1340 تا 11/10/1383 (15992 روز) است. تفکیک مکانی داده ها 1515 کیلومتر ( 7187 یاخته ) است. بدین ترتیب داده های شبکه ای دمای کمینه ایران آرایه ای به ابعاد 7187 15992 و با آرایش گاه جای چیده شد. کلیه تحلیل ها بر روی این آرایه انجام شده است. به منظور تحلیل یخبندان ها و بر اساس آستانه صفر درجه سلسیوس روزهای یخبندان و مشخصات توصیفی، آماری و ترسیمی آن ها از میان سطر ها و ستون های آرایه تولید شده استخراج گردید. برای به کار گیری روش ها و دستیابی به اهداف این تحقیق از نرم افزارهای سورفر و متلب استفاده شد. تحلیل سری زمانی متوسط دما در روزها و یاخته هایی که در آن ها یخبندان رخ داده است، نشان داد که کل روزهایی که یخبندان در آن ها رخ داد 9224روز از 15992 روز بوده است. رفتار نوسانی قوی و روند افزایشی ضعیف و نیز ظهور یک جهش رو به بالا از نیمه دوم دوره آماری از ویژگی های این سری زمانی است. الگوی نوسانی مشابه میانگین دمای یخبندان ها ولی فقدان روند معنی داری بر سری زمانی پهنه های زیر یخبندان حاکم است. کرانه های دریای عمان و بخش هایی از خلیج فارس در استان هرمزگان طی دوره آماری مورد بررسی فاقد یخبندان بوده اند. نواحی مرتفع دارای یخبندان هایی با دمای پایین و نواحی کم ارتفاع یخبندان های با دماهای بالاتر را تجربه می کرده اند؛ اما بررسی های آماری رابطه قوی تری برای عرض جغرافیایی نشان داده است. میانگین تعداد روزهای یخبندان در ایران بین صفر و 145روز قرار دارد. تعداد روزهای یخبندان در ایران با ارتفاعات رابطه قابل توجهی دارد. به منظور بررسی شدت یخبندان از نمایه چندک ها بهره گرفته شد. نتایج نشان داد که شدت یخبندان ها از دو متغیر مکانی ( ارتفاع و عرض جغرافیایی) تبعیت بیش تری داشته اند.

یخبندان یکی از مخاطرات طبیعی است که معمولاً با خسارت های فراوان مالی و حتی جانی همراه است. سامانه های گردشی جوی نقش اصلی را در وقوع، شدت و چگونگی توزیع فضایی یخبندان ها به خصوص در مناطق معتدله بر عهده دارند. هدف از این تحقیق، شناسایی و بررسی شرایط همدیدی حاکم در زمان وقوع یخبندان های زمستانه منطقه سیستان است. روش مورد استفاده در این تحلیل رویکرد محیطی به گردشی است. بدین منظور دو پایگاه داده مورد نیاز است. جهت دریافت داده های سطح زمین از داده های اقلیمی ایستگاه هواشناسی سینوپتیک زابل و زهک به عنوان نماینده اقلیمی منطقه استفاده شد و طولانی ترین و شدیدترین یخبندان از نظر طول دوره طی دهه اخیر (2010-2000) انتخاب گردید. پایگاه دوم داده ها و نقشه های سطح دریا، 850، و 500 هکتوپاسکال است که از مرکز ملی پیش بینی محیطی[1] و مرکز ملی مطالعات جوی[2] ایالات متحده آمریکا تهیه گردید. پوشش مکانی داده های جوی بین 30 تا 90 درجه شرقی و 10 تا 50 درجه شمالی می باشد. برای نمایش خطوط جریان هوا از محیط نرم افزاری Grads استفاده شده است. نتایج این مطالعه نشان داد که افت فشار منطقه در اثر فعالیت سامانه چرخندی بالخاش و همچنین نفوذ هم زمان فرود ناشی از جریان های غربی به نواحی غرب ایران عامل ایجاد یخبندان و تداوم آن در منطقه سیستان می باشد. استقرار سامانه چرخندی روی دریاچه بالخاش زمینه برای ریزش هوای سرد عرض های بالا و کرانه غربی فرود را به منطقه سیستان فراهم کرده است. انتقال محور فرود به نواحی شرقی تر و شرایط ذکر شده موجب تداوم پدیده یخبندان شده است. شدیدترین یخبندان ها زمانی رخ می دهند که منطقه سیستان در بخش غربی فرود قرار گرفته و از ریزش هوای سرد عرض های شمالی برخوردار شده باشد. عاملی که این شرایط را پدید آورده است تفاوت فشار در جنوب و شمال منطقه سیستان، به ویژه سامانه کم فشار جنوب شرق سیستان است که باعث هدایت و استقرار کرانه غربی ناوه به منطقه می گردد.

هدف از این مطالعه شناسایی رابطه بین الگوهای پیوند از دور با تغییرپذیری فراوانی روزهای همراه با یخبندان های فراگیر در ایران است. برای رسیدن به این هدف، نخست داده های مربوط به دماهای حداقل روزانه 663 ایستگاه هواشناسی همدید و اقلیم شناسی ایران طیّ بازه ی زمانی 2004-1962 برای ماه های اکتبر تا آوریل از سازمان هواشناسی کشور و دوم شاخص های پیوند از دور برای همان بازه ی زمانی از دو پایگاه داده های مرکز ملی پیش بینی محیطی-مرکز ملّی پژوهش های جویNCEP/NCARو مرکز پیش بینی اقلیمی وابسته به سازمان پژوهش های جوی و اقیانوسی ایالات متحده برداشت شد. سپسروزهایی که 65 درصد و بیشتر از مساحت ایران را دمای صفر و زیر صفر درجه سانتیگراد فرا گرفته بود، به عنوان روزهای همراه با یخبندان های فراگیر انتخاب شدند.سپس فراوانی این روزها به تفکیک ماه، فصل و سال استخراج گردید. در ادامه با استفاده از روش گام به گام مدل های رگرسیونی چند متغیّره، مهمترین الگوهای پیوند از دور اثرگذار بر روی تغییرپذیری فراوانی روزهای همراه با یخبندان های فراگیر ایران شناسایی شدند. نتایج نشان می دهد که فراوانی روزهای همراه با یخبندان های فراگیر در فصل زمستان و همچنین در مقیاس سالانه، تنها با الگوی اطلس شرقی (EA) رابطه ی آماری معنادار نشان داده اند که این رابطه نیز یک رابطه ی معکوس می باشد بطوری که ضریب همبستگی این شاخص به ترتیب برای فصل زمستان و سالانه (33/0-) و (37/0-). ماه دسامبر با مجموع سه شاخص اطلس شرقی (EA)، نوسان شمالی (NOI) و الگوی حاره ای نیمکره ی شمالی (THN)، ماه ژانویه تنها با الگوی آرام شرقی-آرام غربی (EP-NP) و ماه فوریه با دو الگوی اسکاندیناوی (SCA) و نوسان قطبی (AO) همبستگی نشان داده اند که به ترتیب مقادیر آنها برابر با (55/0+)، (45/0-) و (52/0) بوده است. در نهایت میانگین ماهانه ی الگوهای فشار سطح دریا در فازهای مثبت و منفی شاخص های مورد مطالعه برای ماه های دسامبر، ژانویه و فوریه مورد مطالعه قرار گرفت. در هر کدام از فازهای مثبت و منفی الگوی گسترش زبانه ی غربی پرفشار سیبری مسبب وقوع حداکثر و حداقل فراوانی روزهای همراه با یخبندان های فراگیر بوده است.

در این تحقیق، مدل تبرید تدریجی عصبی (NDE)با بهره گیری از ترکیب های ورودی مختلف برای تخمین بار معلق رسوبی روزانه به کار گرفته شد. به این منظور در اولین بخش از تحقیق، مدل NDEبا استفاده از داده های دبی روزانه و بار معلق رسوبی روزهای پیشین تعلیم داده شده و برای تخمین بار معلق رسوبی رودخانه گیوی چای مورد استفاده قرار گرفت. در دومین بخش از تحقیق، مدل NDE با استفاده از پارامترهای ضریب تبیین (R2) و خطای مجذور میانگین مربعات (RMSE )با مدل های سیستم استنتاجی فازی عصبی (ANFIS)و تابع پایه شعاعی (RBF) مقایسه گردید. نتایج نشان داد که مدل NDE با برخورداری از مقادیر ضریب تبیین (R2) معادل9586/0 و RMSE معادل 160 میلی گرم در لیتر در مقایسه با سایر مدل ها از قابلیت بهتری در تخمین بار معلق رسوبی برخوردار است. در تخمین حداکثر بار معلق رسوبی نیز مدل NDE، با برخورداری از مقادیر خطای نسبی (RE) معادل 47- درصد به نتایج بهتری دست یافته است.

بارش از متغیرترین عناصر اقلیمی است که تغییرات آن پیامدهای محیطی و اقلیمی دارد. هدف از این پژوهش شناسایی نواحی اقلیمی از نظر توالی روز بارشی و بررسی ویژگی یکنواختی بارش است. برای تحقق اهداف از روش تحلیل خوشه ای برای ناحیه بندی اقلیمی و به منظور بررسی پراکندگی مکانی و زمانی بارش از آمارة ضریب تغییرات و یکنواختی (H) در سه بازة زمانی (ده سال اول، دوم، و سوم) سالانه و فصلی برای شناخت جزئیات تغییرات بارش استفاده شد. بر اساس معیار روز بارشی (بارش یک روزه تا بارش با توالی هفت روز و بیشتر)، ایران به هفت ناحیة اقلیمی تقسیم شد. سپس، نواحی مختلف ایران از لحاظ سهم توالی های بارش در تأمین روز بارش مقایسه شد. مشخص شد که بارش یک روزه در اغلب نواحی بیشترین سهم را در ایجاد بارش دارد. همچنین، مشخص شد که میانگین ضریب تغییرات سالانة ایران در دهة سوم (2004-2013) افزایش یافته و شاخص یکنواختی بارش این دهه کاهش یافته است؛ به عبارت دیگر، بارش در دهة سوم به تمرکز گرایش داشته است. نمایة یکنواختی بارش ناحیه ها نشان داد که ناحیة 4 (شمال غرب و شمال شرق کشور) و ناحیة 3 (سواحل شمال کشور) تمایل به یکنواختی زمانی دارند و کمترین مقدار یکنواختی مربوط به ناحیة 1 (سواحل جنوب و جنوب شرق کشور) است.

تحلیل های احتمالی، روش هایی مفید برای شناخت و پیش بینی پدیده ایی نظیر بارش می باشند. از جمله ی این روش ها می توان به زنجیره مارکوف اشاره کرد. زنجیره ی مارکوف حالت خاصی از مدل هایی است که در آنها حالت فعلی یک سیستم به حالت های قبلی آن بستگی دارد. با این روش می توان احتمال وقوع و دوره ی بازگشت پدیده های اقلیمی نظیر بارش را محاسبه نمود. از اینرو در پژوهش حاضر با استفاده از آمار بارش روزانه مربوط به 58 سالِ(2013-1956) ایستگاه همدیدی شیراز، تواتر و تداوم روزهای بارانی در این شهر با به کارگیری مدل زنجیره مارکوف مورد مطالعه قرار گرفت. آمار فوق براساس ماتریس شمارش تغییر حالات رخداد روزهای خشک و تر (روزهای فاقد بارش و روزهای بارش) مرتب شده، سپس ماتریس تغییر وضعیت براساس روش درست نمایی بیشینه محاسبه گردید. ماتریس مزبور نیز با توان های مکرر، پایا و دوره بازگشت روزانه بارش مورد ارزیابی و تحلیل قرار گرفت. در ادامه دوره های بازگشت روزهای بارش 2 تا 5 روز و دوره بازگشت روزهای خشک 1 روز نیز مورد ارزیابی قرار گرفت. سپس دوره بازگشت تداوم روزهای بارانی 2 تا 5 روزه برای دوازده ماه سال نیز محاسبه گردید. نتایج حاصل نشان داد که احتمال وقوع بارش(روزهای تر) در هر روز 1167/0 درصد و احتمال عدم وقوع بارش(روزهای خشک) 8833/0 درصد می باشد. همچنین مشخص شد که بیشترین احتمال وقوع روزهای با بارش، طی فصل زمستان بویژه ماه های ژانویه و فوریه بوده است. برای نمونه دوره بازگشت 2 روز بارانی متوالی در ماه ژانویه حدود 5 روز برآورد گردید. از این رو مشاهده گردید که بارش شیراز از توزیع زمانی ناهمگنی برخوردار است. به عبارت بهتر بارش شیراز یکنواخت نمی باشد و متمرکز است.

حوضة آبخیز سد اکباتان با وسعتی معادل 22155 هکتار در بخش شمالی الوند و در فاصله 10 کیلومتری جنوب­شرقی شهر همدان واقع شده است. در این حوضه لغزش­ها نقش مورفوژنیک بسیار مشخصی داشته و موجب برهنه­سازی دامنه­ها شده­اند. بر اساس بررسی­های میدانی و عکس­های هوایی 7 مورد لغزش به عنوان نمونه ثبت و انتخاب شده که از پراکنش خاصی در سطح حوضه از لحاظ زمین­شناسی خاک­شناسی و هیدرولوژی برخوردارند. بیشتر لغزش­ها از نوع سطحی و کم عمق می باشد. تجمع نهشته های سطحی بیشتر از نوع رس و ماسه در برخی از مـناطق بویژه چاله های انباشتی شـده که محل مناسبی جهت بروز لغزش­ها فراهم نموده است. قسمت اعظم مواد لغزش یافته از مکان اولیه خود جابجا شده­اند. مقدار زیاد نسبت D/L بیانگر گسترش جانبی و تغییر شکل عرضی مواد و برآورد نسبت­های L/W و W/D و L/D نشان­دهندة تأثیر مستقیم و فراوان شیب در بروز لغزش­هاست. تغییر در ابعاد طولی و عرضی لغزش­ها شدیده بوده و این موضوع در خصوص تغییرات طولی شدیدتر است لغزش­های منطقه سطحی معادل 76/26668 مترمربع از سطح حوضه با حجمی معادل 7/60517 مترمکعب و عمقی معادل 44 سانتی­متر را تحت تأثیر قرار داده­اند به طوری که در سطح حوضه از طریق لغزش­ها مورد فرسایش واقع شده­اند و با توجه به موقعیت آنها موجب انباشت رسوب در مخزن سد اکباتان و کاهش عمر مفید آن می­شوند.

در این پژوهش بارش های سنگین پهنه کم بارش شمالی ایران با استفاده از رویکرد محیطی به گردشی مورد بررسی قرار گرفت. به منظور تحلیل این گونه بارش ها در این پهنه از پایگاه داده بارش اسفزاری استفاده شده است. ابتدا پایگاه داده ای از بارش روزانه از 1/1/1340 تا 10/11/1383 (شامل15992روز) تهیه شد. به کمک داده های بارش روزانه 1437 ایستگاه سینوپتیک و کلیماتولوژی نقشه های همبارش پهنه به روش کریگینگ روی یاخته های 18×18 کیلومتر محاسبه و یک ماتریس 362×15992 حاصل شد. 100 روز از سنگین ترین بارش های پهنه از پایگاه داده بارش روزانه جهت مطالعه انتخاب شد. انجام یک تحلیل خوشه ای بر روی فواصل اقلیدیسی این ماتریس به روش ادغام وارد نشان داد که چهار الگوی اصلی فشار سطح دریا در پهنه فعال هستند. بدین ترتیب 100 مورد از رخدادهای بارش سنگین پهنه کم بارش شمالی ایران از لحاظ فشار سطح دریا، فراوانی تابع رودباد، همگرایی شار رطوبت و فراوانی تابع جبهه زایی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند. آرایش جغرافیائی این الگوها آشکار می سازد که واچرخند سیبری، واچرخند سیاه، فرود دریای سرخ و فرود خلیج فارس مسبب اصلی این گونه بارش ها بوده اند.