درخت حوزه‌های تخصصی

برای بررسی کارایی شبکه ی عصبی مصنوعی در شبیه سازی تغییرات سطح ایستابی سفره ی آب زیرزمینی دشت ملایر، از اطلاعات هواشناسی ایستگاه های تبخیرسنجی در سطح دشت، حجم آب برداشتی از سفره و مقادیر سطح ایستابی آن استفاده شد. از این اطلاعات، به عنوان ورودی شبکه ی عصبی مصنوعی نوع پرسپترون چندلایه در چارچوب چهار ساختار اطلاعاتی استفاده شد. ساختار اوّل، شامل میانگین اطلاعات دمای حدّاکثر هوا، دمای حدّاقل هوا، حدّاکثر رطوبت نسبی هوا، حدّاقل رطوبت نسبی هوا و میانگین تبخیر در مقیاس زمانی ماهانه و ارتفاع سطح ایستابی ماه پیش بود. در ساختار دوم از اطلاعات سطح ایستابی در یک، دو، سه و چهار ماه پیش استفاده شد. در ساختار سوم، افزون بر اطلاعات ساختار شماره ی دو، میانگین سطح ایستابی ماه مورد نظر و میانگین سطح ایستابی ماه پیش هم به کار گرفته شد. ساختار چهارم، براساس میانگین سطح ایستابی ماه مورد نظر، میانگین سطح ایستابی ماه پیش و اطلاعات هواشناسی ماهانه تعریف شد. ساختار سوم با آرایش 1-4-4-6، به عنوان ساختار مناسب با 9/1 درصد خطا در مقایسه با مقادیر واقعی پیشنهاد شد که نشان دهنده ی اهمّیّت به کارگیری عوامل سطح ایستابی سال های گذشته، در ورودی شبکه ی عصبی است. اجرای مدل بهینه ی شبکه ی عصبی، افت سطح ایستابی را 18/1 متر، به ازای 9/1 درصد خطا برآورد کرد. جذر میانگین مربّعات خطا در مدل بهینه ی شبکه ی عصبی با آرایش 1-4-4-6 بر مبنای قانون آموزش لونبرگ مارکوات و تابع محرک سیگموئید، در مقابل تغییرات واقعی سطح سفره 44/0 متر با ضریب تعیین 99/0 به دست آمد. با توجّه به دقّت مناسب مدل و روند کاهنده ی حاکم بر سفره، می توان استفاده از شبکه ی عصبی مصنوعی برای تصمیم گیری در مدیریت دشت را، به عنوان ابزاری با سرعت و دقّت مناسب در شبیه سازی سطح آب زیرزمینی دشت ملایر، توصیه کرد.

در سال های اخیر، مطالعه فرین ها و حدی ها برای کارشناسان و دانشمندان اقلیم به علت تأثیرات شدید و مخربی که بر فعالیت های انسانی و فرایندهای طبیعی دارند، مورد توجه قرارگرفته اند که در کشور ما نیز به صورت پراکنده به این مهم پرداخته می شود. در این پژوهش سعی شده پیش بینی و تحلیل دماهای کرانگین بالای کرمانشاه با استفاده از داده های بیشینه مطلق سالانه ایستگاه کرمانشاه و ارتباط آن ها با شاخص اقلیمی اطلس شمالی طی یک دوره 50 ساله (2010- 1961) بررسی شود. از روش رگرسیون (پلی نومیال و لگاریتمی) و آماره من- کندال برای آزمون معنی داری روند تغییرات سری های دمایی استفاده شد و نمودار آن با استفاده از نرم افزار مطلب ترسیم گردید. با استفاده از ضرایب همبستگی پیرسون ارتباط آن ها با شاخص NAO و موج گرمایی بررسی گردید. نتایج نشان می دهد که دمای 2 دهه 1970 و 1980 پایین تر و 3 دهه 1960، 1990 و 2000 بالاتر از متوسط طولانی مدت باشند و دهه 1980 سردترین و دهه 2000 گرم ترین دهه معلوم گردید. نتایج کلی این پژوهش بیانگر نوسانات فصلی در سری دماهای کرانگین بیشینه کرمانشاه است که این نوسانات معنی دار نیستند. برای پیش بینی دمای کرانگین بیشینه کرمانشاه مدل هالت وینترز بهترین مدل تشخیص داده شد که حاصل از این مدل نشان می-دهد در سال های 2014 و 2019 دما افزایش ناهنجاری خواهد داشت. بیشترین همبستگی بین نوسان اطلس شمالی و دماها در فصول سرد سال و در بازه زمانی یک ماهه و به صورت منفی نمود پیداکرده، درحالی که ضریب همبستگی در فصول گرم سال با وقفه سه ماهه و از رابطه ای مثبت برخوردار است.

اجرای طرح احیای اراضی بیابانی دشت لامرد در استان فارس از طریق عملیّات نهال‌کاری، بذرپاشی و حفاظتی در سطحی معادل هشت هزار هکتار با استفاده از گونه‌های مقاوم به خشکی و شوری نظیر آتریپلکس ، سمر(کهور پاکستانی) از سال 1374 آغاز گردید. با توجّه به اهمیت اجرای طرح مذکور، این تحقیق به منظور بررسی تغییرات خاک و پوشش گیاهی در اثر اجرای طرح انجام شد. در هر منطقه (نهال‌کاری، بذرپاشی و حفاظتی) تعداد پنج پروفیل جهت بررسی خصوصیّات فیزیکی و شیمیائی خاک (بافت، هدایت الکتریکی، اسیدیته، آهک، گچ، نسبت جذب سدیم، املاح محلول سدیم، پتاسیم، کلسیم، منیزیم و کلر) حفر گردید. همچنین خصوصیّات پوشش گیاهی از جمله درصد پوشش، تولید، وضعیّت و گرایش پوشش گیاهی با استفاده از روش‌های معمول در هر یک از برنامه‌های اجرائی تعیین شد. به منظور مقایسة خصوصیّات خاک و پوشش گیاهی در مناطق و عمق‌های مختلف از آنالیز واریانس و جهت گروه‌بندی میانگین خصوصیّات از آزمون چند دامنه دانکن استفاده شد. براساس نتایج حاصله، خاک‌های منطقه مورد مطالعه دارای میزان شوری زیادی است و سایر املاح موجود در خاک در مقایسة با زمان اجرای طرح، به‌ویژه در منطقة حفاظتی (بحرانی) افزایش قابل توجّه داشته و گسترش منطقه حفاظتی به درون منطقه نهال‌کاری و بذرپاشی کاملاً مشهود است. با توجّه به بررسی‌های انجام شده، از دلایل مهّم خشکیدگی نهال‌ها در منطقة نهال‌کاری‌شده طیّ سال‌های بعد از اجرای طرح (علی‌رغم رشد قابل‌توجّه در سال اول) می‌توان به قطع عملیّات آبیاری تکمیلی، برخورد ریشة گیاهان با سخت‌لایه ناشی از آهک (در عمق 60-30 سانتی‌متری) و سطح ایستابی بالا و آب شور، آسیب‌دیدگی ریشه گیاهان به دلیل سله‌بندی شدید خاک سطحی و سنگینی بافت خاک اشاره کرد.

تبخیر مؤلفه ای اساسی در چرخة هیدرولوژی است و نقش مهمی در مدیریت منابع آب دارد. در این تحقیق عملکرد مدل های شبکة عصبی مصنوعی (ANN) و ماشین بردار پشتیبان (SVM) در تخمین تبخیر روزانه ارزیابی شده است. داده های روزانة هواشناسی میانگین دما، سرعت باد، فشار هوا، رطوبت نسبی، بارش، دمای نقطة شبنم، و ساعت آفتابی ایستگاه های سینوپتیک تبریز و مراغه، به منزلة ورودی مدل های ANN و SVM، برای تخمین تبخیر روزانه استفاده شد. نخست ده ترکیب مختلف از هفت ورودی و سپس ورودی های منفرد به منظور تخمین تبخیر به کار گرفته شدند. نتایج مدل های استفاده شده نشان داد که هر دو مدل ANN و SVM عملکرد قابل قبولی در تخمین تبخیر دارند. ارزیابی نتایج استفاده از ورودی های تکی نشان داد که به ترتیب کاربردِ پارامترهای میانگین دما و ساعت آفتابی نسبت به پارامترهای دیگر نتایج بهتری در تخمین تبخیر هر یک از ایستگاه ها داشته است. بررسی های این تحقیق نشان می دهد که اگرچه تفاوت معنی داری بین نتایج سه تابع کرنل ماشین بردار پشتیبان وجود ندارد، تابع کرنل پایة شعاعی در مقایسه با توابع کرنل دیگر از دقت زیاد و عملکرد بهتری در تخمین تبخیر روزانه برخوردار است.

تبخیر و تعرق از مؤثرترین مؤلفه های بیلان آبی یک حوضه آبریز در مناطق خشک و نیمه خشک جهان است. هدف از این پژوهش، بررسی و مقایسه دقت برآورد تبخیر و تعرق واقعی کاربری های مختلف اراضی به وسیله الگوریتم توازن انرژی در سطح زمین (سبال ) ویژه مناطق ناهموار و کوهستانی، در مقایسه با مقدار محاسبه شده به روش فائو- پنمن- مانتیث با ترکیب دو سنجنده مودیس  و لندست 8  هم زمان در شهرستان ملایر است. الگوریتم سبال با برآورد تمامی مؤلفه های انرژی در سطح زمین همچون شار تابش خالص، شار گرمای خاک و شار گرمای محسوس، قادر به برآورد تبخیر و تعرق لحظه ای و روزانه است. در این پژوهش، از هشت تصویر سنجنده مودیس و تصویر لندست 8 هم زمان، طی سال های 2005 تا 2013 استفاده شد. داده های استفاده شده هواشناسی شامل دمای بیشینه، دمای کمینه، رطوبت نسبی، ساعات آفتابی و سرعت باد، طی همین دوره آماری از ایستگاه سینوپتیک ملایر به دست آمد. برای بررسی ارتباط بین مقدارهای تبخیر و تعرق واقعی و کاربری اراضی در منطقه دردستِ مطالعه، از تابع Zonal Statistic استفاده شد. نتایج نشان داد که در برآورد تبخیر و تعرق روزانه، به طور میانگین 43/0درصد اختلاف میان روش سبال و روش فائو- پنمن- مانتیث وجود دارد؛ بنابراین می توان تبخیر و تعرق ساعتی و روزانه را برای منطقه دردستِ مطالعه با دقتی مناسب برآورد کرد. همچنین، نقشه کاربری اراضی منطقه با روش شیء گرا با دقت 88درصد و ضریب کاپای 85/0 تهیه شد. نتایج نشان داد روش درون یابی پیکسل های مودیس با پیکسل های لندست برای ارزیابی کاربری غالب در پیکسل تصویر مودیس مؤثر بوده است و مقدار بیشینه تبخیر و تعرق واقعی مربوط به کاربری های زراعت آبی و دیم و کمترین تبخیر و تعرق مربوط به کاربری نواحی مسکونی است. کمترین انحراف معیار مربوط به مناطق آبی و بیشترین پراکنش میانگین، مربوط به کاربری مراتع است.

گرمایش جهانی و به تبع آن تغییر اقلیم، موضوع مهمی است که در دهه های اخیر توسط محققین در سرتاسر دنیا موردمطالعه قرارگرفته است. در این مطالعات تغییرات پارامترهای اقلیمی موردبررسی قرار می گیرد. با توجه به عدم قطعیت فراوان دخیل در برآورد این پارامترها، بهتر است شیوه ای اتخاذ گردد تا تحلیل ها با بررسی باند ناشی از منابع مختلف عدم قطعیت، صورت پذیرد. بدین منظور در این مطالعه تلاش شد با بررسی باند عدم قطعیت ناشی از 15 مدل AOGCM تحت تأثیر سه سناریو انتشار A1B، A2 و B1 به بررسی تغییرات پارامترهای حداقل دما، حداکثر دما و بارندگی در ایستگاه سینوپتیک مشهد واقع در حوضه قره قوم پرداخته شود. از مدل LARS-WG به منظور ریزمقیاس نمایی استفاده گردید. توانایی بالای مدل LARS-WG در شبیه سازی پارامترهای اقلیمی در دوره پایه تأیید شد؛ به طوری که مقادیر مدل نسبت به مقادیر مشاهده شده در تمامی ماه ها دقت خوبی را دارا بوده است. نتایج حاکی از وجود بیشترین باند عدم قطعیت در برآوردهای مربوط به سناریو A1B بود، ولی در مورد کمترین باند عدم قطعیت در مورد پارامترهای مختلف نتایج متفاوتی به دست آمد که برای حداقل دما و بارندگی سناریو B1 و برای حداکثر دما سناریو A2 معرفی گردید.

برآورد تبخیر و تعرق بالقوه جهت برآورد نیاز آبی گیاهان، مدیریت طرح‌های آبیاری و سایر مطالعات کشاورزی ضروری می‌باشد. در این پژوهش به منظور تعیین بهترین مدل برآورد تبخیر و تعرق بالقوه برای ایستگاه سینوپتیک اهر مقادیر تبخیر و تعرق بالقوه ماهانه حاصل از تشت تبخیر با مقادیر تبخیر و تعرق بالقوه به دست آمده از روش‌ های مختلف مورد ارزیابی قرار گرفتند. بر اساس این نتایج مشخص گردید که روش ‌های تورک، تورنث وایت، کریستینسن هارگریوز RA و بلنی کریدل پس از اعمال ضرایب اصلاحی، بهترین انطباق را با مقادیر تبخیر و تعرق بالقوه ماهانه حاصل از تشت تبخیر دارا می باشند.

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.

هدف از این پژوهش، بررسی تغییرات مکانی و میان یابی بارندگی ماهانه و سالانه در استان سیستان و بلوچستان با استفاده از روش های تک متغیره و چند متغیرة زمین آماری (OK، SK، Sklm، KED، UK و COK)، روش های قطعی (IDW، LPI، GPI و RBF) و رگرسیون خطی است. اطلاعات اولیه شامل داده های بارندگی پنجاه ایستگاه با طول دورة آماری مشترک 25 سال (1391-1367) و اطلاعات ثانویة (کمکی) مورد استفاده در روش های چندمتغیره شامل الگوی رقومی ارتفاع (DEM)، فاصله تا دریا، طول و عرض جغرافیایی بود. برای ارزیابی عملکرد روش ها از فن اعتبارسنجی متقابل و معیارهای جذر میانگین مربعات خطا (RMSE) و میانگین انحراف خطا (MBE) استفاده شد. نتایج تحلیل نیم تغییرنما حاکی از همبستگی زیاد مکانی بارندگی در بیشتر دوره ها با ساختار کروی است. بیشترین آستانة نیم تغییرنما مربوط به ماه های دی، بهمن و اسفند (با بیشترین مقدار بارندگی) و بیشترین شعاع تأثیر مربوط به بهمن و اردیبهشت است. نتایج اعتبارسنجی متقابل حاکی از دقت بیشتر رابطة رگرسیونی بارش- ارتفاع برای فروردین، KED برای اردیبهشت، UK برای خرداد و شهریور، RBF برای تیر، مرداد، مهر، آذر، دی، بهمن و بارندگی سالانه و SK برای آبان و اسفند است. به طور کلی، نتایج حاکی از برتری روش قطعی RBF و روش های زمین آماری در بیشتر دوره ها بود.

میان‎یابی، تعمیم داده‎های نقطه‎ای به داده‎های پهنه‎ای و ترکیب نقشه‎ها سه نمونه از کاربردهای مهم GIS در مطالعات اقلیم‎شناسی می‎باشد. در این پژوهش سعی بر آن است تا با استفاده از توانایی GIS در میان‎یابی و تعمیم داده‎های نقطه‎ای به داده‎های پهنه ‎ای، تخمین توان فرسایندگی باران (با روش فورنیه) را به واقعیت نزدیک‎تر نمود. در روش فورنیه با استفاده از دو پارامتر اقلیمی (متوسط بارش سالانه و میانگین بارندگی پرباران‎ترین ماه سال) و دو پارامتر فیزیولوژیکی (ارتفاع و شیب منطقه)، توان فرسایندگی باران محاسبه می‎شود. نتایج حاصل از این پژوهش نشان داد که بین دو روش محاسبه توان فرسایندگی باران اختلاف زیادی وجود دارد، به طوری که در روش استفاده از میانگین‎ها، توان فرسایندگی باران حدود 121 تن در کیلومترمربع در سال برآورد گردید اما با استفاده از توانایی‎های GIS این میزان حدود 267 تن در کیلومترمربع در سال برآورد شد.

در این پژوهش تلاش شد تأثیر پدیده تغییر اقلیم بر پنج پارامتر هواشناسی از جمله دمای حداقل، حداکثر و میانگین، بارندگی و رطوبت نسبی در زیرحوضه تهران- کرج بررسی شود. بدین منظور از مدل گردش عمومی HadCM3 تحت سناریوی انتشار A2 استفاده شد که سه دوره آینده 2039-2010، 2069-2040 و 2099-2070 به عنوان دوره های آینده نزدیک، میانی و دور و 2005-1976 به عنوان دوره پایه درنظرگرفته شد. هرچند مدل های گردش عمومی مناسب ترین ابزار بررسی پدیده تغییر اقلیم شناخته شده اند اما با توجه به وضوح مکانی پایین این مدل ها، استفاده از آن ها در مقیاس منطقه ای امکان پذیر نیست. در این پژوهش روش ریزمقیاس نمایی وزن دهی عکس فاصله با هشت سلول محاسباتی ارایه شد و سناریوهای تغییر اقلیم با استفاده از روش عامل تغییر به دست آمد و با تشکیل سری زمانی سناریو اقلیمی در آینده، محدوده تغییرات و متوسط آن در دوره-های مختلف برآورد شد. در تمامی دوره ها سه پارامتر مربوط به دما نسبت به دوره پایه، افزایش یافته بود بطوری که در دوره 2099-2070 میزان آن نسبت به دو دوره دیگر بیشتر بود. در مورد رطوبت نسبی وضعیت برعکس است؛ به ویژه در ماه های گرم سال این کاهش شدت بیشتری یافته است. این در حالی است که بارندگی تغییرات چشم گیری نداشته است اما کاهش آن در دوره های آینده قابل پیش بینی است. درنهایت تأثیر تغییر اقلیم بر دوره های خشک و تر بااستفاده از روش میانگین متحرک 5 ساله ارزیابی شد که نتایج بدست آمده نشان داد با نزدیک شدن به دوره آینده دور، تأثیر رو به افزایش تغییر اقلیم تأیید می شود.

در این پژوهش به منظور شناسایی تیپ های هوای سمنان 7 متغیر( که با توجه به ساعات سه گانه دیده بانی مجموعا 18 متغیر را شامل می شود) از اول فروردین ماه 1358 تا بیست و نهم اسفندماه 1382 در ایستگاه سینوپتیک سمنان بررسی گردید. انجام تحلیل خوشه ای بر روی آرایة داده های استاندارد شده(9094×18) و ادغام روزها بر اساس روش «وارد» نشان داد؛ سمنان دارای 5 تیپ هوا می باشد که عبارتند از: 1- تیپ معتدل 2- تیپ گرم و بادی 3- تیپ بسیار سرد، بارشی و مه آگین 4- تیپ بسیار گرم، خشک و بادی و 5- تیپ بسیار سرد و یخبندان. بر اساس یافته های این پژوهش تیپ هوای بسیار گرم، خشک و بادی فراوان ترین و بادوام ترین و تیپ معتدل، کم بسامدترین و کم دوام ترین تیپ های هوای سمنان هستند. در ادامه برای هر تیپ یک روز به عنوان روز نماینده انتخاب گردید. فراوانی ماهانه و سالانه هر کدام از تیپ ها نیز محاسبه و مشخص گردید که فراوانی سالانه تیپ ها در سه دهه گذشته تغییر کرده است. در پایان به بررسی ارتباط این تیپ ها با الگوهای گردشی تراز میانی جو پرداخته شد و آشکار گردید که رخداد هر کدام از تیپ ها متأثر از الگوهای گردشی خاصی است.

در پژوهش حاضر به بررسی و تجزیه وتحلیل کیفیت آب های زیرزمینی دشت ارومیه طی سال های 1380 و 1393 پرداخته شده است. هدف عمده و اصلی در این پژوهش، بررسی تغییرات زمانی و مکانی کیفیت آب های زیرزمینی دشت ارومیه، تهیه نقشه پهنه بندی عناصر برای دوره زمانی موردمطالعه و مقایسه میزان عناصر موجود در آب های منطقه با استانداردهای موجود است. آمار و داد های هواشناسی و همچنین کیفیت آب های زیرزمینی دشت ارومیه، به تعداد 20 چاه نمونه (1380-1393)، از مهم ترین داده های این تحقیق به شمار می روند. نقشه های توپوگرافی 25000 و نقشه های زمین شناسی 100000 و نرم افزارهای GIS مهم ترین ابزار کار به شمار می روند. روش تجزیه وتحلیل مبتنی بر روش های زمین آماری و تحلیل نمودارهای ویلکوکس، پایپر و شولر است. نتایج نشان می دهد در سال 1380 حداکثر گسترش کلراید در بخش مرکزی دشت ولی در سال 1393 مقادیر حداکثر به شرق دشت یعنی به سمت دریاچه ارومیه گسترش پیداکرده است. سدیم در سال 1380 در شمال و مرکز و تا حدی جنوب بالاست ولی در سال 1393 این مقادیر در شرق و شمال شرق زیاد است. مقادیر یون کلسیم نیز در سال 1393 نسبت به سال 1380 در شرق دشت افزایش پیداکرده است. یون بیکربنات در سال 1380 به میزان حداکثر 2/9 در غرب دیده می شود در حالی این میزان در سال 1393 به 2/10 و نیمه شرقی افزایش پیداکرده است. حداکثر هدایت الکتریک آب های زیرزمینی دشت ارومیه در سال 1380 در حدود 1656 میکروموس در سانتیمتر و در مرکز و شمال غرب دشت قرار دارند. درحالی که در سال 1393 این میزان 2300 واحد شده و بیشتر در شرق دشت ارومیه مشاهده می شود. میزان سختی کل آب نیز از بخش مرکزی در سال 1380 به بخش شرقی دشت در سال 1393 منتقل شده است. به طورکلی اغلب عناصر در طی دوره مطالعاتی به لحاظ زمانی و مکانی دچار تغییرات شده اند. ضمن اینکه باوجود شرایط خاص در منطقه، آب های زیرزمینی به لحاظ مصارف سه گانه به ویژه در بخش شرب، از کیفیت مناسبی برخوردار است.