پژوهشهای تغییرات آب و هوایی

تغییرپذیری اقلیم و تغییر آن یکی از مهمترین چالش های پیش روی بشر در قرن بیست و یکم است. بهترین روش پیش نمای رفتار اقلیم استفاده از مدل های گردش عمومی جو است. یکی از نقاط ضعف این مدل های شبیه ساز اقلیم زمین، عدم تطابق قدرت تفکیک مکانی آنها با مطالعات ریزمقیاس همچون ارزیابی های پیامد-محور است. در بسیاری از موارد اطلاعات حاصله می بایست در خدمت سیاستمداران و همچنین برنامه ریزان محلی و منطقه ای قرار گیرد تا بدین وسیله قادر به برنامه ریزی و اتخاذ استراتژی های آینده باشند. بدین منظور روش های ریزگردانی (Downscaling) پیشنهاد شده است. یکی از روش های ریزگردانی که به کرات در پژوهش های اقلیمی ایران استفاده شده است روش ریزگردانی آماری با استفاده از نرم افزار SDSMمی باشد. با هدف ارزیابی کارایی این مدل در مناطق مختلف اقلیمی ایران یک ایستگاه نماینده با دوره ی آماری 41 ساله انتخاب گردید. برای مقایسه نتایج مدل با داده های مشاهده شده از معیارهای همچون میانگین خطاهای مطلق، میانگین مربعات خطا و مجذور میانگین مربعات خطا استفاده گردید. نتایج نشان می دهد برونداد مدل برای مناطق خشک و فراخشک (گرم و سرد) چندان نتایج مناسب نمی باشد و این نتایج از سمت مناطق مرطوب کشور (شمال غرب و شمالی) به سمت مناطق خشک و فراخشک (جنوب، جنوب شرق و جنوب غرب) از نتایج غیرمنطقی و نامناسبی برخوردار می باشد. بررسی این علت بیانگر تکرار و عدم روز بارشی در ایستگاه ها می باشد. در واقع ایستگاه های مناطق مذکور با سرریز عدم بارش (Over flow) یا عدد صفر روبرو هستند. در ریزگردانی با مدل مذکور یکنواختی و میزان بارش دو فاکتور بسیار مهم می باشند. به طوری که توزیع یکنواخت بارش در افزایش کارایی مدل نسبت به میزان بارش بسیار شایان اهمیت است. بنابراین هرگونه برنامه ریزی بلند مدت بر اساس پیش نمایی های مدل SDSMدر مناطق خشک و نیمه خشک با خطا و عدم قطعیت بسیار بالایی همراه بوده و قابل اتکا و اصولی نخواهد بود

چرخش سلول هادلی برای سیستم آب و هوایی از اهمیّت اساسی برخوردار است و تغییرات آن مخاطرات و دگرگونی های آب و هوایی مهمی بر آب و هوای کمربند گرمسیری و نیمه گرمسیری دارد. میزان گسترش مناطق گرمسیری و متعاقب آن خشک شدن مناطق نیمه گرمسیری زیر شاخه های فرونشینی سلول هادلی رو به افزایش است؛ بنابراین در این مطالعه به بررسی تغییرات فصلی لبه بیرونی سلول هادلی در نیمکره جنوبی از داده های بازتحلیل پیش بینی میان مدت هواسپهر اروپایی (ECMWF) نسخه (ERA5) با تفکیک مکانی 25/0*25/0 درجه و بازه زمانی 40 سال (2018-1979) از تابع جریان عملکرد نصف النهاری در سطح 500 هکتوپاسکال با استفاده از نرم افزارهای گردس و متلب پرداخته شده است. یافته های پژوهش نشان داد، تغییرات لبه بیرونی سلول هادلی در فصل زمستان از عرض های 35 تا 38 درجه جنوبی، در فصل بهار از عرض های 29 تا 32 درجه جنوبی، در فصل پاییز از عرض های 30 تا 5/35 درجه جنوبی و در فصل تابستان از عرض های 28 تا 29 درجه جنوبی قابل مشاهده است؛ و همچنین با افزایش هر سال، لبه بیرونی سلول هادلی در فصلهای زمستان، پاییز، بهار و تابستان به طور متوسط به اندازه 039/0-، 048/0-، 014/0- و 012/0- درجه جغرافیایی افزایش می یابد. به طور کلی، نتایج نشان می دهد که گسترش لبه بیرونی سلول هادلی نیمکره جنوبی در فصلهای زمستان و پاییز به اندازه 2 تا 5/3 درجه عرض جغرافیایی افزایش یافته است و نسبت به فصول تابستان و بهار بسیار برجسته و آشکار است و شواهدی از تغییرات و گسترش چرخش سلول هادلی را به سمت عرض های جغرافیایی بالاتر را نشان می دهد و افزایش خشکی و بیابان زایی را در پیش رو خود دارد.

تغییرات دما و بارش و به تناسب آن تغییرات اقلیمی همراه با وقوع مخاطراتی همچون خشکسالی و سیل تاثیرات بسیار زیادی بر وضعیت هیدرولوژی حوضه های آبریز دارند. بنابراین بررسی اثرات تغییر اقلیم بر منابع آب ضرورری به نظر می رسد. در این پژوهش به بررسی تاثیر تغییر اقلیم بر وضعیت هیدرولوژی حوضه آبریز حبله رود پرداخته شد. تغییرات دما و بارش با استفاده از داده های دمای حداقل، دمای حداکثر و بارش از سال 1996-2017 مورد بررسی قرار گرفت و با به کارگیری مدل LARS-WG تغییر اقلیم حوضه آبریز حبله رود با استفاده از مدل HadGEM2-ES و سناریوهای 2.6RCP، RCP4.5 و RCP8.5 در سال های 2021 تا 2050 شبیه سازی گردید. سپس با مدل هیدرولوژیکی SWAT وضعیت هیدرولوژیکی رواناب حوضه شبیه سازی شد. نتایج مدل LARS در دوره پایه نشاندهنده تطابق کامل این دوره با اختلاف ناچیز با داده های مدل سازی بود. همچنین مشخص گردید که در سال های 2021 تا 2050 دما و بارش تقریبا در تمامی ماه ها روند افزایشی داشته است. نتایج به دست آمده مدل SWAT نیز نشان داد همبستگی مناسب و قابل قبولی بین داده های شبیه سازی شده با مقادیر مشاهداتی حوضه حبله رود وجود دارد. علاوه بر این مبین گردید افزایش بارش در حوضه آبریز منجر به افزایش میزان رواناب سطحی در سطح حوضه مورد مطالعه در دوره پیش بینی 2021-2050 شده است. در نهایت یافته های این تحقیق نشان داد مدل LARS در  بررسی تغییرات اقلیمی حوضه و مدل SWAT در شبیه سازی رواناب حوضه توانمندی بالایی دارند.

این مطالعه با هدف ارائه چشم اندازی از اقلیم استان های محور شرقی کشور در دهه های آینده جهت برنامه ریزی کلان و اتخاذ روش های سازگاری و کاهش پیامدهای گرمایش جهانی انجام شده است. مطالعه حاضر با استفاده از مقیاس کاهی ترکیبی دینامیکی-آماری شامل  مدل منطقه ای اقلیمی RegCM4.5.11 به عنوان مدل دینامیکی و عامل تغییر به عنوان مدل آماری و با بکارگیری داده های شرایط مرزی مدل گردش کلی CanESM از سری مدل های CMIP5 بر روی  متغیرهای بارش و دما در منطقه شرق کشور از جمله استان های خراسان رضوی، جنوبی و سیستان و بلوچستان انجام گرفت. پس از انتخاب پیکر بندی بهینه مدل منطقه ای RegCM ، برونداد مدل منطقه ای RegCM به روش عامل تغییر پس پردازش آماری شد. مدل ترکیبی یادشده برای مقیاس کاهی برونداد مدل گردش کلی برای دو دوره آینده نزدیک (2021-2049)  و آینده دور (2099-2071) با استفاده از دو سناریوی RCP4.5 و RCP8.5 بکار گرفته شد. نتایج این تحقیق در مورد دما برای دوره آینده نزدیک حاکی از افزایش  سالانه 2/4 درجه ای در سناریوی RCP4.5 و  5/5 درجه در سناریوی RCP8.5 می باشد. در دوره آینده دور نتایج نشان دادند که دمای سالانه 2/5 درجه در سناریوی RCP4.5 و 9/8 درجه در سناریوی RCP8.5 افزایش می یابد. اگر در فرآیند مقیاس کاهی ترکیبی، سناریوی متوسط به عنوان میانگین پیش نگری ها در نظر گرفته شود، در آنصورت تغییرات بارش شرق کشور در آینده نزدیک بین 11- تا 15- درصد و در آینده دور بین 8- تا 149+ درصد نسبت به دوره دیدبانی خواهد بود. علیرغم اینکه تعداد اندکی از سناریوها، افزایش بارش را برای منطقه پیش نگری کرده اند، اما به نظر می رسد هر گونه اثرات افزایش بارش به دلیل افزایش دمای پیش نگری شده در منطقه بلااثر شده و منطقه در آینده درگیر تنش آبی خواهد شد که نیازمند اتخاذ روش های سازگاری و کاهش پیامدهای گرمایش جهانی  در منطقه است.

سیستم های آب و هوایی، سیستم هایی پیچیده و در عین حال سازمان یافته به شمار می روند. چرا که تابع رفتاری تصادفی در مکان ها و سال های مختلف است، در این راستا، سیستم پرارتفاع جنب حاره با جابه جایی در محل قرارگیری خود در سال های مختلف، وقایع محیطی گاه منظم و گاه تصادفی (خشکسالی یا ترسالی و...) را در یک منطقه به وجود می آورند. این وقایع محیطی، در سطوح مختلفی از تعادل، آستانه و مخاطرات جای می گیرند. در این نوشتار در پاسخ به این موضوع، یعنی شناسایی رفتار سیستم های پرارتفاع جنب حاره از تعادل تا مخاطرات، تلاش شد در قالب تفکری سیستمی، این روند، شناسایی و مورد ارزیابی قرار گیرد. از آنجا که در رفتارشناسی سیستم های آب و هوایی، برهم کنش مطالعات کمّی و کیفی ضروری است. بدین منظور روش تحقیق در این مطالعه از دو بخش اصلی تشکیل می شود؛ در روش تحقیق آماری، داده های دریافت شده سطح فشار 500 هکتوپاسکال طی دوره آماری 1948-2018 و داده های بارش ماهانه 84 ایستگاه سینوپتیک هواشناسی، دریافت و مورد تحلیل قرار گرفت. در گام بعد نتایج آماری بدست آمده از سیستم پرارتفاع، براساس مفاهیم  تعادل، آستانه ها یا فرین، مخاطرات و بلایا در بررسی واکنش های نواحی روستایی از نظر سازگاری و کاهش مخاطرات مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که در طی دوره زمانی مورد مطالعه، بیرونی ترین پربند تاثیرگذار بر روی ایران به عنوان معرف گسترش حد شمالی پرارتفاع جنب حاره، از چندین سطح تعادل به ویژه تعادل ایستا، یکنواخت لحظه ای، دینامیک و فراپایدار پیروی کرده است و در برخی سال ها با اثر آستانه ای یا فرین، مواجه شده است. این فرین ها بیانگر تهدیدی بر شروع مخاطرات محیطی می تواند باشد. که در صورت رفتارشناسی آب و هوا همگام با رفتارشناسی سیستم های روستایی و به کارگیری شیوه های مدیریت فعال می توان آسیب های احتمالی آن بر نواحی روستایی را کاهش داد و درجه سازگاری نواحی روستایی را ارتقا داد.

تغییرات در فراوانی و شدت خشکسالی همراه با تغییر اقلیم، تأثیر قابل توجهی بر منابع آب و محیط زیست دارد که به نوبه خود در کشاورزی، جامعه و اقتصاد منعکس می شود. هدف از این تحقیق، بررسی تاثیر تغییر اقلیم بر روی خشکسالی هواشناسی در ایستگاه ارومیه می باشد. بدین منظور ابتدا با استفاده از داده های بارندگی، خشکسالی دوره پایه 2005-1986 و دو دوره آینده (2050-2031 و 2070-2051) در مقیاس های زمانی 3، 6، 12 و 24 ماهه در ایستگاه ارومیه محاسبه شد. داده های بارش دوره های آتی به کمک مدل گزارش پنجم CanESM2  و سناریوهای RCP2.6، RCP4.5 و RCP8.5 و با استفاده از مدل ریزمقیاس نمایی SDSM تعیین شدند. سپس روند مقادیر SPI در دوره پایه و آینده با استفاده از آزمون من-کندال بررسی شد. بررسی تغییرات بارش نشان داد که در دوره آینده اول (2031-2050)، بر اساس دو سناریو RCP2.6 و RCP8.5، میانگین بارش افزایش می یابد ولی در دوره دوم (2051-2070) کاهش بسیار کمی در میزان بارش دیده می شود. همچنین مقادیر SPI در مقیاس زمانی طولانی مدت، شدت خشکسالی بیشتری را نشان می دهند و در بین سناریوهای مورد بررسی، RCP8.5 نسبت به سایر سناریوها، شدت خشکسالی بیش تری را نسبت به دوره پایه نشان می دهد. نتایج آزمون من- کندال نیز نشان دهنده روند معنی دار SPI در دوره پایه و دوره های آینده بر اساس سناریو RCP8.5 است.