درخت حوزه‌های تخصصی

از جمله مخاطرات محیطی مهم می توان به پدیده های آب و هوایی مخرّب اشاره کرد که سالانه خسارات مالی و جانی بسیاری به بار می آورند. برای پیش بینی و مقابله با آثار زیانبار این پدیده ها، علاوه بر روش های همدیدی معمول، بررسی ساختار ترمودینامیکی جو در لایه های مختلف و تحلیل شاخص های ناپایداری ضروری است. در پیش بینی های عملی هواشناسی، شاخص های بسیاری برای ارزیابی پایداری اتمسفر و پیش بینی ناپایداری به کار می رود. تلاش های کمی برای بررسی این شاخص ها در ایران انجام شده و برای کالیبره کردن و معرفی آستانه ها، کاری انجام نشده است. در این مطالعه، سعی شده جمع بندی کاملی از حدود و آستانهٔ شاخص های ناپایداری برای پیش بینی انواع پدیده های مخرّب تهیه شود. بدین منظور، دقت مجموعه ای از پارامترها و شاخص ها، به طور ویژه برای مشهد محاسبه و بررسی شده است که عبارت اند از: شاخص شوالتر، شاخص مجموع مجموع ها و فشار سطح تعادل، آب قابل بارش، عدد ریچاردسون، شاخص صعود LI، شاخص K، SWEAT، CAPE و CIN. پدیده های آب و هوایی مخرّبی که در طی سال های 1980 تا 2009 در ایستگاه مشهد رخ داده، استخراج و در سه دسته برق، توفان تندری، تگرگ، دسته بندی و استفاده شده اند. روزهایی که این معیارها را نداشته اند، در دسته ای به نام بدون ناپایداری قرار گرفته اند. برای محاسبه مقادیر شاخص ها، از داده های جو بالای حاصل از ارسال رادیوسوند در ایستگاه مشهد استفاده شده است. این داده ها نسبت به وجود یا عدم پدیده های مخرّب تحلیل، و نتایج این تحلیل ها بصورت نمودارهای باکس پلات و نقاط پراکنده برای نمایش بصری روابط و آستانه ها، در پدیده های مختلف ارائه شده است. درنهایت آستانه هر شاخص برای پیش بینی انواع پدیده ها در مشهد معرفی شده، و ترکیب شاخص صعود (LI) و انرژی پتانسیل در دسترس همرفتی (CAPE) و همچنین شاخص صعود و سطح تعادل، به عنوان بهترین شاخص های ترکیبی معرفی شدند.

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.

سیل، یکی از پدیده های ویرانگر طبیعی است که پیش بینی آن از اهمیت بالایی برخوردار است و در این میان برآورد بارش- رواناب به دلیل تأثیرگذاری عوامل مختلف، دشوار است. در این پژوهش با استفاده از شبکه پرسپترون چند لایه(MLP)، قانون یادگیری پس انتشار خطا(BP)، الگوریتم لونبرگ- مارکوارت(LM) و معیارهای RMSE و R2 جهت کارایی مدل، 6 سناریو تعریف گردید. بررسی حالات مختلف نشان داد که بهترین مدل شبکه عصبی جهت شبیه سازی بارش- رواناب، مدلی است با ساختار1-32-6 نرون در لایه های ورودی، پنهان و خروجی که مقادیر میانگین مربعات خطای مدل در مراحل مختلف آزمایش، صحت سنجی و آزمون به ترتیب؛ 23/0، 19/0 و 21/0 و ضریب همبستگی در بهترین سناریو به ترتیب؛ 98%، 97% و 96% می باشد که حاکی از همبستگی بالا و معنی داری بین مقادیر مشاهداتی و مقادیر پیش بینی شده دارد. نتایج حاصل، توانایی بالای شبکه عصبی مصنوعی در مدله نمودن بارش- رواناب را به هنگام استفاده از پارامترهای ؤئومورفولوژیکی در حوضه فریدن به خوبی نشان می دهد.

برای استفاده بهتر از بارشهای یک منطقه، ابتدا لازم است تا شناخت کافی از شرایط سینوپتیکی و ترمودینامیکی رخداد بارش در آن ناحیه صورت بگیرد. پژوهش حاضر با استفاده از داده‌های بارش روزانه 38 ایستگاه هواشناسی، نقشه‌های سینوپتیکی، داده‌های جو بالای ایستگاههای کرمان، اصفهان و بندرعباس در یک دوره آماری 20 ساله در منطقه شیرکوه یزد انجام شده است. نتایج تحقیق نشان می‌دهد که سه نوع سیستم سینوپتیکی منطقه را تحت تأثیر قرار می‌دهد. الگوی نوع اول همراه با استقرار کم فشار سودانی روی شبه جزیره عربستان می‌باشد. الگوی نوع دوم سیستمهای ترکیبی سودانی- مدیترانه‌ای می‌باشند. این دو الگو به سبب تغذیه خوب رطوبت و دما از پهنه‌های آبی جنوب کشور و شرایط سینوپتیکی و ترمودینامیکی جوی مناسبتر، بارشهای زیادتری را در منطقه فراهم می‌آورند. الگوی نوع سوم سیستمهای مدیترانه‌ای می‌باشند که از رطوبت، ناپایداری و بارش کمتری برخوردارند. ساختار قائم دما و رطوبت ایستگاههای جو بالای مطالعه شده، نشان می‌دهد که 2 تا 3 روز قبل از انتقال سیستمهای کم فشار به منطقه، جو این ایستگاهها به طور شدید خشک و پایدار بوده و بتدریج با انتقال سیستمهای مذکور به منطقه رطوبت کسب کرده و دما نیز افزایش پیدا می‌کند. در نتیجه ساختار دمایی و رطوبتی جو ایستگاههای مذکور بتدریج ناپایدار شده و شرایط را برای ریزشهای جوی فراهم می‌آورد.

در هوای شهر تهران الگوی روزانة آلاینده CO برای فصل زمستان و تابستان وجود 2 بیشینه یکی در صبح و دیگری در شب را نشان میدهد. ترافیک وسایل نقلیه در صبح و کاهش ارتفاع لایه آمیخته در شب و پایداری ایستایی شبانه در وجود این بیشینه ها مؤثر هستند. همچنین بررسی تغییرات فصلی آلاینده CO وجود دو بیشینه در زمستان و تابستان را نشان میدهد. بررسی نقشه های همدیدی امواج سطح 200 میلیباری در فصل سرد نشان داد که در روزهای حاد آلودگی، محور جت جنب حاره ای، شمال غربی-جنوب غربی و نزدیک به حالت نصف النهاری است ولی در دوره های کمینة آلودگی، محور جت جنب حاره ای تقریبأ مداری بوده، و یا ناوه ای بر روی ایران حاکم است و سرعت های قوی مداری در کاهش آلودگی منطقه ای مؤثر هستند. بررسی ارتباط سیستم های جوّ بالا و غلظت های آلودگی نشان داد که دوره های حاد آلودگی مربوط به هنگامی است که سیستم پشته بر ایران حاکم است و یا سیستم حباب مانندی است که در اثر ترکیب دو موج روی جت های جنب حاره ای و قطبی ایجاد میشود و ایران داخل منطقه ای قرار میگیرد که از عرض های پایین با جت جنب حاره ای و از عرض های بالا با جت قطبی احاطه میشود. طول این دوره های حاد معمولأ حدود 3 تا 7 روز است که دوره های بلند تر همراه سیستم حباب مانند است. بررسی شرایط هواشناختی دوره های آلودگی نشان داد که اگر سیستم های پشته، یا حباب همراه با وارونگیهای دمای سطحی باشند، آلودگیهای شدید و مداومی رخ میدهدکه همراه با افزایش فشار در سطح زمین است ولی پیک فشار چند روز زودتر و گاهی همزمان رخ میدهد. همچنین در این دوره ها، شرایط سکون بر جوّ حاکم بوده و سرعت باد کاهش مییابد و دمای جوّ نیز افزایش نسبی پیدا میکند.

هدف از این مطالعه، ناحیه بندی و تحلیل چرخه های بارش نواحی مرکزی کشور است. بدین منظور از 29 متغیّر اقلیمی برای72 ایستگاه سینوپتیکی و کلیماتولوژی، طی دورة آماری از سال های 1359 تا 1390 استفاده شده است. برای دست یابی به این هدف، ابتدا با استفاده از روش های زمین آمار، پایگاه داده ای به ابعاد 29× 3673 کیلومتر تشکیل شده است. سپس به منظور ناحیه بندی اقلیمی از روش های تحلیل خوشه ای و تحلیل ممیّزی بهره گرفته شده است. به منظور آشکارسازی چرخه های نهان و آشکار بارش هریک از نواحی، از تحلیل طیفی (تحلیل همسازه ها) استفاده شده است. داده های حاصل از متغیرهای اقلیمی انتخاب شده به روش تجزیة خوشه ای ادغام وارد6، مورد بررسی و تجزیه و تحلیل قرار گرفت که پس از ترسیم دندروگرام چهار پهنة اقلیمی (1- ناحیه ای بارش زیاد، دمای بسیار کم و رطوبت زیاد؛ 2- بارش متوسط، دمای کم و رطوبت متوسط؛ 3- بارش بسیار کم، دمای بسیار زیاد و رطوبت بسیار کم؛ 4- بارش کم، دمای زیاد و رطوبت کم) شناسایی شد. به منظور ارزیابی نتایج حاصل از تجزیة خوشه ای، از روش تحلیل ممیّزی و آزمون تفاضل میانگین استفاده شد. نتایج حاصل از تحلیل ممیّزی نشان داد که 87/98 درصد از ایستگاه ها به طور صحیح در گروه مربوط به خود قرار گرفته اند. نتایج حاصل از اعمال تحلیل چرخه های بارش هر یک از این نواحی نشان داد که در هر چهار گروه، بیشتر چرخه های کوتاه مدت 2 تا 4 ساله حاکم بوده است؛ با وجود این، متنوع ترین چرخه ها در ناحیة یک، به دلیل عواملی مانند مجاورت با آب های خلیج فارس و قرارگیری در سایة ناهمواری های زاگرس، رخ داده است.

در دامنه‌های شمال غربی سبلان، به لحاظ عمل متناوب ذوب - انجماد، نوسانات شبانه‌روزی دما، اعمال فشارهای تکتونیکی وحضور درز و شکاف‌های متعدد در سنگ‌ها(عمدتاً آندزیت ،بازالت وگرانیت )، فرآیند هوازدگی همواره فعال است. عمل مداوم چنین فرآیندی درطی زمان، موجب انباشتگی واریزه‌ها وتخته سنگ‌ها، در پای دامنه‌ها، داخل درّه‌ها وعمدتاً درداخل آبراهه‌های درجه2و3شده است. این واریزه‌ها، دراثر دخالت عوامل مختلف، مانند وقوع سیلاب‌ها وگاه فعالیت‌های انسانی دربخش‌های حساس، جابجا شده وموجب تغییر مورفولوژی بسترهای طبیعی آب گردیده‌اند. جریانات واریزه‌ای منطقه مورد مطالعه، تحت تاثیر وضعیت توپوگرافی ودخالت عوامل مورفوژنز، مشخصات خاص خود را دارند. طول جریانات واریزه‌ای (به عنوان یک متغیر بسیار مهم )در محدوده مورد بررسی، معمولاً بزرگتر از پهنای آنها است. به‌طورمتوسط این میزان از 1:3 تا 1:5 دربخش‌های مرتفع منطقه، متفاوت است. نسبت مذکور درجریانات واریزه‌ای قدیمی (بالاتر ازروستای کوتلروینگجه)بالاودرجریانات واریزه‌ای کنونی (درسرتاسر منطقه )، که اغلب برروی گرانیت‌های اولیگوسن تشکیل شده‌اند، پایین است. نتایج حاصل ازبررسی‌های کمّی وتحلیل‌های آماری و با استفاده ازرگرسیون چند متغیّره نشان می‌دهد که، دربزرگ شدن طول مخروط واریزه‌ها که معرف حجیم شدن واریزه‌های تشکیل شده درپای دامنه‌ها است، نقش عمق معبر بسیار برجسته است. بررسی اقلیم گذشته و معبرهای عمیق ایجاد شده درجریانات واریزه‌ای قدیمی، نشان می‌دهد که در زمان تغییرات آب وهوائی هلوسن، به طورقابل ملاحظه‌ای بر میزان واریزه‌ها افزوده شد. وجود شیب‌های تند(40-90 درجه)، عدم پوشش گیاهی گسترده، وقوع بارش‌های شدید، وافزایش میزان ذوب برف‌های ارتفاعات و وقوع سیلاب‌های بزرگ، ازعلل اصلی ایجاد وجابجایی واریزه‌ها درگذشته و برجایگذاری معبرهای عمیق درارتفاعات پایین محدوده مورد مطالعه بوده است.

تحقیق حاضر، الگوی ریاضی حوضه آبریز آجی چای را، که در بخش شرقی حوضه آبریز دریاچه ارومیه بین طول های 47°52? و 45°32? شرقی و عرض های 38°30? و 37°36? شمالی در شمال غرب کشور جمهوری اسلامی ایران قرار گرفته است، ارایه می نماید.در این پژوهش از آمار ایستگاه جو بالای تبریز که تنها ایستگاه از نوع خود در منطقه (شمال غربی کشور) می باشد، استفاده شده است. داده های تحقیق را هفت شاخص ناپایداری جوی (LI, SW, T.T, C.T., V.T, K, SI) در ایستگاه مذکور مربوط به 71 مورد وقوع سیل از سال 1375 تا 1383 در حوضه آبریز آجی چای تشکیل داده اند. مقایسه این شاخص ها با استانداردهای ناپایداری جوی مغایرت هایی را در برخی موارد بین ارقام مشاهداتی و ارقام پیشگویی شده نشان داده است و نهایتا شاخص های ناپایداری حوضه آبریز آجی چای به شرح زیر تعیین شده اندSI=<7.12                                  V.T>=24.7                                T.T>=41.8 K>=14.3                                   C.T>=11.5                                SW>=11.65 LI=<6.79

هدف نهایی از این تحقیق شناخت عوامل مؤثر دینامیکی و همدیدی بر پدیده یخبندان در کشور ایران است تا بتوان با پیش بینی آن در آینده شدت خسارت ها را کاهش داد. در موج سرمای 8 - 15 دیماه 1385، تعداد کثیری انسان و حیوان تلف شده و فشار گاز در بخش های زیادی از کشور تقلیل پیدا کرد و رفت و آمد در بسیاری از شهر ها و جاده های کوهستانی دچار مشکل جدی شد. به دلیل نفوذ یک موج سرمای گسترده به داخل کشور در روزهای 8 - 15 دیماه بین 75 - 80 درصد از پهنه کشور دچار یخبندان شد. این تحقیق نشان می دهد که عمده سامانه های منجر به یخبندان از شرایط سینوپتیکی زیر پیروی میکنند: - در ترازهای دریا و تراز 850 هکتوپاسکال (که از لحاظ شرایط سینوپتیکی شبیه هم بوده اند) زبانه سردی از نزدیک قطب و با امتداد شمال – جنوب تا نیمه جنوبی ایران امتداد دارد که سبب انتقال هوای سرد قطبی و جنب قطبی تا جنوب کشور شده است؛ - تراز 500 هکتوپاسکال (تروپوسفر میانی) در روز شروع موج سرما، مرکز کم ارتفاعی با منحنی 492 ژئوپتانسیل دکامتر روی شمال سیبری بسته شده است که زبانه نسبتاً عمیقی با راستای شمالی – جنوبی تا جنوب ایران گسترش پیدا کرده است. در ادامه این مرکز کم ارتفاع و زبانه به تدریج به عرض های پایین تر گسترش پیدا کرده و تقریباً تا پایان روز چهارم موج سرما (اول ژانویه) این روند ادامه داشته است و زبانه سرد قطبی بدون حرکت قابل ملاحظه ای به سمت شرق یا غرب، باعث تداوم ریزش هوای سرد قطبی در لایه های میانی جو روی ایران شده است. از روز چهارم، ناوه سیبری شروع به حرکت به سمت شرق کرده و هوای پایداری را تا پایان موج سرما بر منطقه حاکم کرده است. - شرایط سینوپتکی حاکم در تراز 300 هکتوپاسکال شباهت بسیار زیادی با تراز 500 هکتوپاسکال دارد. بنابراین با نفوذ یک موج سرما از سمت شمال و با امتداد شمالی- جنوبی و بلوکه شدن سیستم روی منطقه به مدت 8 روز تداوم داشته و با انتقال هوای سرد آرکتیکی سرمای شدید را روی ایران حاکم کرده است.

یکی از مهمترین نشانه های هواشناسی که در مقیاس جهانی بر فراسنجهای آب و هوایی در مناطق مختلف کره زمین تاثیر میگذارد، پدیده ENSO یا النینو- نوسانات جنوبی است. نوسانات این پدیده باعث ایجاد نوسانات معنیداری در وضعیت بارش و دمای برخی نقاط کره زمین می شود. در این پژوهش به منظور بررسی میزان ارتباط تغییر آب و هوا با پدیده ENSO و ارتباط آن با تغییرات فراسنجهای آب و هوایی و امکان پیش بینی وقوع خشکسالی در استان خراسان ،ابتدا با استفاده از رابطه همبستگی سالانه و فصلی شاخص نوسانات جنوبی (SOI) با داده های بارش به دست آمده و سپس به منظور مطالعه دقیقتر نحوه تاثیر پدیده ENSO بر نحوه تغییرات بارش مناطق مختلف استان خراسان ، نقشه های پهنه بندی مربوط ترسیم شد. به طور کلی میتوان نتیجه گرفت بارش کلیهمناطق استان (به ویژه نوار مرکزی و تا حدودی شمالی) نسبت به پدیده ENSO واکنش معنیداری نشان میدهند. به عبارت دیگر میانگین ضرایب همبستگی بارش با مقادیر SOI به طور سالانه و فصلی منفی است، یعنی با افزایش مقادیر SOI ، مقادیر بارش در سطح استان خراسان در فصول و سالهای مختلف کاهش مییابد.بنابراین در مناطق مختلف استان خراسان در زمان فعالیت فاز منفی ENSO (شرایط النینو)، تغییرات بارش به صورت افزایشی می باشدو این شرایط را میتوان با دگرگونی الگوی وقوع پدیده ENSO در سطح جهان مرتبط دانست.

طبقه بندی یکی از مهم ترین روش های استخراج اطلاعات از تصاویر رقومی ماهواره ای است. در روش های معمول پیکسل پایه، طبقه بندی براساس ارزش عددی هریک از پیکسل ها انجام می شود که نتیجه بازتاب عارضه های متناظر آن در سطح زمین است. توانایی روش های کلاسیک در طبقه بندی تصاویر ماهواره ای هنگامی که اشیاء متفاوت اطلاعات طیفی مشابهی دارند محدود می با شد. این امر موجب کاهش صحت روش های طبقه بندی پیکسل پایه می گردد. اما در روش طبقه بندی شیءگرا اطلاعات طیفی با اطلاعات مکانی ادغام گردیده و پیکسل ها براساس شکل، بافت و تن خاکستری در سطح تصویر با مقیاس مشخص سگمنت سازی شده و طبقه بندی تصویر براساس این سگمنت ها انجام می شود. در این تحقیق الگوریتم طبقه بندی پیکسل پایه حداکثر احتمال و الگوریتم طبقه بندی نزدیک ترین همسایه شیءگرا در طبقه بندی تصاویر سنجنده HDR ماهواره ای SPOT 5 مورد مقایسه قرار گرفته است و به منظور مقایسه نتایج، نقشه کاربری اراضی استان آذربایجان غربی با هر دو روش طبقه بندی تهیه شده است. مقایسه نتایج مربوط به صحت کلی طبقه بندی ها نشان می دهد که روش طبقه بندی شیء گرا با افزایش دقت معادل 7% در هر دو شاخص صحت کلی و کاپا، در طبقه بندی تصاویر ماهواره ای از دقت بالاتری برخوردار است. نتایج این تحقیق در استخراج نقشه های کاربری اراضی استان آذربایجان شرقی و آشکارسازی تغییرات کاربری 30 ساله محدوده بالادست سد ستارخان مورد استفاده قرار گرفت.

کشور ایران به دلیل قرار گیری بر روی کمربند خشک و نیمه خشک دنیا و به تبع آن بروز خشکسالی های دوره ای، با معضل کم آبی در بخش های مختلف کشاورزی، شرب و صنعت و آبزی پروری روبرو است. در این راستا تلاش های بسیاری در جهت کاهش اثرات سوء کم آبی در کشور صورت گرفته است به نحوی که جوابگوی نیازهای بخش های مختلف باشد. از اقداماتی که در این جهت صورت گرفته است، مدیریت یکپارچه (بهم پیوسته) منابع آب است. هدف از مدل یکپارچه (به هم پیوسته) مدیریت منابع آب، ایجاد یا سوق دادن عرضه و تقاضای آب به سمت تعادل است به نحوی که حداقل نیاز منابع آب برای همه ذینفعان فراهم گردد. برای رسیدن به این هدف استفاده از ابزارهای شبیه سازی منابع و مصارف آب ضروری به نظر می رسد. این امر ابزار مناسبی را جهت استفاده پایدار از منابع آبی موجود در حوضه فراهم می سازد. این ابزارها، براساس شبیه سازی منابع و مصارف و تعیین بیلان در مناطق مختلف (زیر حوضه ها)، برآورد و تحلیل اثرات اقتصادی- اجتماعی و اکولوژیکی را در مورد گزینه های مختلف مدیریت منابع آب، آسان می سازد. در مقاله حاضر سعی شده است با استفاده از نرم افزار Ribasim مدل شبیه سازی عرضه و تقاضای منابع آب زیر حوضه نازلو چای از حوضه آبریز دریاچه ارومیه طراحی گردد. مدل با استفاده از داده های سری های زمانی 35 ساله منابع آب (آبدهی و بارندگی) و تلفات (تبخیر)، داده های متوسط ماهانه تخلیه از آب های زیرزمینی و داده های انواع مصارف شامل؛ شرب و صنعت، کشاورزی، حداقل جریان سطحی رودخانه، وضعیت منابع و مصارف آب در حوضه و ورودی به دریاچه ارومیه را به صورت ماهانه شبیه سازی نموده و براساس اولویت های منابع و مصارف که در مدل قابل انتخاب می باشند، نتایج حاصل از تأمین انواع مصارف و کمبودهای آن ها در خروجی برنامه قابل دستیابی خواهد بود.

گسترش سریع استفاده از شبکه های عصبی مصنوعی ( ANN) به عنوان مدل تجربی و کارآمد در علوم مختلف از جمله هواشناسی و اقلیم شناسی نشان دهنده ضرورت ارزش بالای مطالعه این مدل هاست. پیش بینی بارش برای اهداف مختلفی نظیر برآورد سیلاب، خشکسالی، مدیریت حوضه آبریز، کشاورزی و ... دارای اهمیت بسیاری است. هدف این مقاله پیش بینی بارش ماهانه با استفاده از شبکه های عصبی مصنوعی در شهر تهران می باشد. در این تحقیق از داده های بارش ماهانه طی دوره آماری 53 سال (1951-2003) و شبکه های عصبی مصنوعی به عنوان یک روش غیر خطی جهت پیش بینی بارش استفاده شده است. نتایج این تحقیق بعد از آزمون شبکه با لایه های پنهان و با ضرایب یادگیری مختلف نشان داد که استفاده از شبکه های عصبی مصنوعی با یک پرسپترون 2 لایه پنهان با ضریب یادگیری 1/0 و مومنتم 7/0 مدل نسبتاً بهتری را ارائه می کند. ضریب همبستگی بین مقادیر واقعی ماهانه بارش و پیش بینی شده توسط شبکه بدون ترکیب با الگوریتم ژنتیک برابر با 88/0 و ضریب تعیین برابر با 77/0 می باشد. همچنین بعد از آموزش مجدد شبکه و آزمون شبکه با لایه های پنهان و ضرایب مختلف یادگیری در ترکیب با الگوریتم ژنتیک نشان داد که ترکیب شبکه با ویژگی های مذکور با الگوریتم ژنتیک باعث کاهش خطا و افزایش سرعت محاسبات شده و مدل بهتری را ارائه می کند. ضریب همبستگی بین مقادیر واقعی ماهانه بارش و پیش بینی شده توسط شبکه برابر با 91/0 و ضریب تبیین برابر با 83/0 می باشد.

در ایران نیاز آبی برخی از محصولات کشاورزی از طریق بارندگی تامین می شود. بنابراین به منظور انجام کشت مطمئن در شروع هر هفته می بایست آب مورد نیاز محصول بر آورد شود. به علت مشخص نبودن مقدار بارش هفته لازم است داده های بارش ثبت شده در سال-های قبل جهت تخمین بارش مورد انتظار ارزیابی شوند. برای این منظور، در بعضی مطالعات، از مدل تخمین نقاط 30 درصد بارش استفاده شده است. در پژوهش حاضر نیز از روش مذکور استفاده شده است. در این مطالعه آمار 45 ساله داده های بارش روزانه ایستگاه هواشناسی همدان (2005-1961) مورد استفاده قرار گرفته است. ابتدا مجموع بارش های هفته ای محاسبه شده و سپس برای محاسبه نقاط %30 بارش در طول سال از روش توزیع احتمالات مدل گاما استفاده شده است. برای این منظور ابتدا نقاط %30 بارش داده های مشاهداتی محاسبه شده و سپس هموارسازی و برازش توزیع گاما روی تخمین های انجام شده، صورت گرفته است. نتایج مطالعه نشان می دهد که در ایستگاه مورد مطالعه از نظر احتمالات وقوع، دو فاز بارشی (از هفته 1 تا 21 و از هفته 45 تا 52) و یک فاز فاقد بارش (از هفته 22 تا 44) وجود دارد.

در ایران، رژیم بارش بیشتر از نوع زمستانی است و بارش های تابستانی، اندک و به صورت اتفاقی رخ میدهند، در این پژوهش، بارش های ایجادکنندة سیل در استان خراسان رضوی را- که در تاریخ 24/6/88 اتفاق افتاد و در شهر درگز و دیگر شهرهای استان سیلاب به وجود آورد- بررسی کرده ایم. برای شناسایی این رگبار مخرب، داده های بارندگی ایستگاهای همدید و اقلیم شناسی را در روز یادشده استفاده کرده ایم؛ بعد از تعیین مقدار بارندگی، ویژگیهای ترمودینامیک رگبار مورد نظر را با استفاده از داده های رادیوسوند و نمودار اسکیوتی ایستگاه مشهد تحلیل کرده ایم؛ در نهایت، با استفاده از داده های جو بالا- که از مرکز ملی پیش بینی محیطی و مرکز ملی مطالعات تحقیقات جوی ایالات متحده گرفته شده- تحلیل همدید جهت پدیدة مورد نظر را انجام داده ایم. بدین منظور، نقشه های فشار تراز پانصد هکتو پاسکال و همچنین نقشه های فشار تراز دریا برای دو روز قبل از رگباری و روز رگباری را به صورت شش ساعته ترسیم کردیم. تحلیل همدیدی نقشه ها بیانگر آن است که سامانة ایجادکننده این رگبار در اثر حرکت رو به شمال و شرق پرفشار آزور، و عقب نشینی شاخة جنوبی آن در اثر عمیق شدن ناوة کم فشار قطبی ایجاد شده و نیز اندرکنش با کم فشار گنگ ، ناپایداری و رگبار را ایجاد کرده است.

بروز خشکسالی ها و ترسالی ها باهمه پیامدهایی که دارند،‌ یک پدیده تکراری و طبیعی در اکوسیستم محیط محسوب می شود. در این تحقیق به منظور پیش بینی خشکسالی ها و ترسالی های استان مازندران با استفاده از روش سری زمانی باکس- جنکینز که شامل مدل های مختلف سری زمانی از جمله اتورگرسیو،‌میانگین متحرک،‌مدل های تلفیقی اتورگرسیو با میانگین متحرک و مدل های تلفیقی اتورگرسیو با میانگین متحرک و مدل های فصلی می باشد،‌ به پیش بینی بارندگی چهار ایستگاه منتخب در سطح استان که از آمار ماهانه طولانی و کاملی ( بابلسر،‌ قائم شهر 2000-1951، رامسر 2000-1955 و نوشهر 2000-1977)‌ بر خوردار بودند،‌پرداخته شد. بعد از برازش دادن مدل های مختلف باکس- جنکینز برای پیش بینی بارش چهار ایستگاه فوق،‌ مشخص شدکه مدل های فصلی این روش برای پیش بینی،‌ از دقت و کارایی بیشتری برخوردار می باشند. مدل های فصلی در حقیقت ترکیبی از مدل های تلفیقی اتورگرسیو با میانگین متحرک غیر فصلی و فصلی می باشند.