پژوهشهای تغییرات آب و هوایی

تغییرپذیری مولفه های دما و بارش و نقش تغییر اقلیم بر روی آنها و همچنین تأثیر شاخص های بزرگ مقیاس اقلیمی در سالهای اخیر توسط محققین در حوزه های مختلف علمی مورد توجه خاصی قرار گرفتند. یکی از مهم ترین شاخص ها با مقیاس منطقه ای که به نوعی در شرق اقیانوس اطلس با شاخص NAO در یک محدوده عمل می کند به شاخص دریای شمال- خزر (NCP) اشاره نمود. در این پژوهش، از سه دسته داده شامل مولفه های دما و بارش، داده های بازکاوی شده ارتفاع ژئوپتانسیل 500 هکتوپاسکال و داده های ارتفاع ژئوپتانسیل 500 هکتوپاسکال بر اساس 14 مدل اقلیمی استفاده کردیم. در مرحله اول شاخص NCP برای دوره های آتی توسعه و تعمیم و سپس فازهای مثبت و منفی آن برای دو سناریوی RCP4.5 و RCP8.5 مشخص شد و همچنین مولفه های حداکثر دما، حداقل دما، نرخ بارش و تعداد روزهای بارشی نیز برای دوره های آتی ریزمقیاس نمایی گردیدند. با توجه به آینده نگری انجام شده برای فازهای مثبت و منفی این شاخص مشخص شد که برای دوره آتی 2060-2041 دمای حداکثر و حداقل در هر دو فاز بر مبنای دو سناریو افزایش خواهند یافت. آینده نگری نرخ و تعداد روزهای بارشی نیز نشان داد که رفتار تغییرات بارش در دوره آتی نسبت به دوره پایه بی نظم تر از مولفه دما خواهد بود. بطوریکه مشخص گردید میانگین تعداد روزهای بارش در سناریوی RCP4.5 در هر دو فاز از روند کاهشی برخوردار خواهند بود و همچنین در هر دو فاز نرخ بارش در ایستگاههای که با بدنه آبی دریای خزر فاصله نزدیکی دارند افزایش قابل توجهی را خواهند داشت. همچنین بر مبنای سناریوی  RCP8.5 متوسط تعداد روزهای بارش منطقه مورد مطالعه در فاز مثبت نسبت به دوره پایه در حدود ۵ روز کاهش و در فاز منفی ۴ روز افزایش خواهد یافت.

رشد سریع صنایع و کارخانه ها از یک طرف و جنگل زدایی و تخریب محیط زیست از طرف دیگر باعث افزایش روزافزون گازهای گلخانه ای در سطح زمین در دهه های اخیر شده است. افزایش گازهای گلخانه ای منجر به افزایش دمای اتمسفر در سطح جهانی می گردد که به گرمایش جهانی مرسوم می باشد. این اثرات منحصر به افزایش دمای اتمسفر نبوده و سایر متغیر های اقلیمی را نیز تحت تأثیر قرار می دهد که به آن پدیده تغییر اقلیم گفته می شود. این مطالعه به منظور بررسی اثرات تغییر اقلیم بر حوضه «قره سو» در دوره های 30 ساله (2044-2015) و (2075-2045) انجام پذیرفته است. 10 مدل GCM از مجموعه مدل های AR4 جهت بررسی تغییرات اقلیم در این مطالعه مورد استفاده قرار گرفت.6 ایستگاه هواشناسی برای بررسی تغییرات دما و 9 ایستگاه نیز برای بررسی تغییرات بارندگی انتخاب شدند. بر اساس دقت مدل هایGCM  در پیش بینی پارامترهای دما و بارش، این مدلها وزن دهی شده و بر اساس وزن آنها، الگوی متوسط برای تمام این مدل ها تعریف شد و تحت سناریوهای انتشار A2 وB1، داده های روزانه دما و بارندگی با استفاده از مدل LARS-WG تولید شدند. سپس با استفاده از روش IDW داده های هواشناسی به صورت منطقه ای تبدیل شدند. نتایج  وزن دهی مدل های GCM نشان داد که در بین ده مدل به طور میانگین، مدل IPCLCM4.0 بیشترین دقت را در برآورد دما و مدل GISS-ER بیشترین دقت را در برآورد بارش در کل حوضه قره سو از خود نشان دادند. همچنین نتایج مربوط به بخش تغییرات پارامترهای اقلیمی دما و بارش نشان داد که فصل تابستان و بهار به ترتیب بیشترین مقدار افزایش دما را در دو دوره ی آینده نزدیک (2044-2015) و آینده دور (2074-2045) برای هر دو سناریو A2 و B2 خواهند داشت و فصل زمستان بیشترین مقدار کاهش بارندگی را دارد.

تغییرات اقلیمی از دیدگاه بسیاری از دانشمندان پدیده طبیعی است که در مدت زمان طولانی رخ می دهد. تأثیر فعالیت های بشر نیز باعث تشدید اثرات پدیده تغییرات اقلیمی، شدت روند این تغییرات و تغییر زمانی این پدیده نظیر بارش می گردد. در بررسی تغییر اقلیمی می توان از پارامترهای مختلف هواشناسی استفاده کرد ازجمله این پارامترها می توان به چرخندگی اشاره کرد. چرخندگی مثبت و منفی در موج بادهای غربی باعث ایجاد تغییراتی در نوع ریزش بارش می گردد. هدف این پژوهش بررسی ارتباط نوسانات چرخندگی بر بارش منطقه سردشت می باشد. ابتدا داده های بارش روزانه از ایستگاه سینوپتیک سردشت اخذ و پس از تجزیه وتحلیل آماری داده ها، با استفاده از نرم افزار گردس نقشه های سینوپتیک امگا، ارتفاع ژئوپتانسیل تراز ۵۰۰ میلی بار، فشار سطح دریا و چرخندگی برای روزهای نماینده استخراج و موردبررسی قرار گرفت. نتایج حاکی از ایجاد جبهه در سطح زمین در کلیه نقشه های فشار سطح دریا در ایستگاه سردشت می باشد. همچنین در نقشه ژئوپتانسیل، منطقه موردمطالعه در بخش وزش افقی چرخندگی مثبت فرود بادهای غربی واقع شده که باعث ایجاد شرایط ناپایدار در تراز ۵۰۰ میلی بارشده و موجبات صعود رطوبت را فراهم کرده است. در سطح زمین، مهم ترین منابع رطوبتی که باعث تقویت جبهه و بارش در ایستگاه موردبررسی شدند دریای سیاه، مدیترانه و خزر بود. جهت وزش باد در سطح زمین به صورت شمال شرقی- جنوب غربی و در سطح بالا غربی، جنوب غربی و شمال غربی بود. در اغلب روزها شاهد سلطه یک سامانه سیکلونی در منطقه می باشیم که با ایجاد شرایط ناپایدار توسط جبهه، بارش رخ داده است. در نقشه امگا، کلیه روزها ناپایدار بوده و هسته های امگای منفی در ایستگاه سردشت شکل گرفته است. نقشه چرخندگی نشان از تأثیرگذاری چرخندگی مثبت در این ایستگاه می باشد که موجب ریزش بارش بخصوص بارش مایع در منطقه شده است. .

پژوهش پیش رو سعی دارد تا با بهره گیری از تصاویر ماهواره ای MODIS، درجه حرارت شبانه سطح زمین را در شهر تهران و حومه آن مورد واکاوی قرار دهد. بدین منظور ویژگی های درجه حرارت شبانه در شهر تهران و حومه آن از طریق داده های MOD11A2 نسخه 6 به صورت میانگین های 8 روزه برای شب (22:30) با قدرت تفکیک 1 کیلومتر طی سال های 2000 تا 2021 جمع آوری شدند. سری زمانی درجه حرارت سطح زمین در مرکز و حومه شهر تهران بدست آمد و از طریق آن سری زمانی شدت جزیره حرارتی سطح زمین طی شب محاسبه گردید. یافته های پژوهش نشان داد که روند تغییرات درجه حرارت شبانه در مرکز شهر تهران کاملا متفاوت از حومه آن است بدین صورت که همزمان با افزایش معنادار درجه حرارت شبانه سطح زمین در حومه شهر، روند معناداری در درجه حرارت شبانه سطح زمین در مرکز شهر مشاهده نمی شود. از این رو آهنگ شتابان افزایش درجه حرارت شبانه در حومه شهر نسبت به مرکز آن، روند نزولی جزیره حرارتی سطح شهر را سبب شده است بدین صورت که در مقیاس فصلی و سالانه روند کاهشی شدت جزیره حرارتی سطح شهر در سطح اطمینان 99 درصد معنادار بوده است. با توجه به نتایج بدست آمده می توان اظهار داشت، اگرچه در سال های اخیر زمین گرمتر شده است ولی میزان گرم شدن مرکز شهر و حومه آن به یک اندازه نبوده است بنابراین شدت جزیره حرارتی شبانه سطح زمین در تهران یک روند کاهشی معنادار را به صورت فصلی و سالانه ثبت کرده است.

بارش مهم ترین متغیر آب شناختی است که پیوند میان جو و فرآیندهای سطحی را برقرار می سازد. سه چهارم گرمای جو حاصل آزادسازی گرمای نهان تبخیر است. لذا پهنه بندی اقلیمی بارش فصل پاییز جهت دستیابی به توسعه همه جانبه در ابعاد مختلف مکانی-زمانی ضروری می باشد. برای این منظور از داد ه های روزانه فصل پاییز در 21 ایستگاه سینوپتیک منطقه مورد مطالعه با دوره آماری مشترک 32 (1989-2018) مورد واکاوی قرار داده است. بعدازآن که داده های مفقودی به روش جرم مضاعف توسط نرم افزار (spss) بازسازی و تکمیل گردید، این داده ها وارد محیط (EXCEL) شده و ماتریسی به صورت آرایه ای به حالت R با ابعاد 21×3491 تهیه شد. در این تحقیق برای اطلاع از وضعیت نرمال بودن داده ها از آزمون کلموگروف-اسمیرنوف و روند تغییرات آن ها از آزمون من-کندال با نرم افزار (MINITAB) استفاده شده است. پس از هنجار سازی، یک تحلیل عاملی با چرخش متعامد واریماکس بر روی آرایه بهنجار شده، اعمال گردید و مشخص شد درمجموع بیش از 16/68 درصد پراش داده ها توسط اقلیم بارش پاییزه منطقه توجیه می شود؛ که از میان عوامل، عامل اول 61 درصد و عامل دوم 7 درصد مهم ترین مقادیر پراش داده ها را بیان می کند. با انجام تحلیل خوشه ای سلسله مراتبی و با روش ادغام وارد بر روی ماتریس نمرات عامل ها، دو ناحیه اصلی و خرده ناحیه بارشی شناسایی شدند. این نواحی عبارت اند از: نواحی پربارشی و نواحی بارشی متوسط؛ بنابراین می توان گفت سهم بارش پاییزه حاصل از سامانه های محلی (بارش همرفتی، کوهستانی، جبهه های محلی و...) و عوامل مکانی(عرض جغرافیایی، موقعیت نسبی ایستگاه ها و...) در بخش جنوب غربی بیشتر است؛ و بخش های جنوب غربی به خصوص ایستگاه پیرانشهر بیشینه ی بارش افزون تر از سامانه های همدید را دریافت می کند. همچنین زمان وقوع بیشینه بارش فصل پاییز در نواحی بارشی متوسط شمال غرب حاصل از سامانه های همدید و  عوامل مکانی در ماه نوامبر در نیمه جنوب غربی رخ می دهد.

هدف اصلی از این تحقیق بررسی تغییرات ضخامت جو و ارتباط آن با تغییرات دمایی در طی دوره سرد سال است. برای نیل به این هدف اقدام به استخراج داده های ارتفاع ژئوپتانسیل و دمای تراز 1000 هکتوپاسکال برای سال های 1960 تا 2020 میلادی از سایت NCEPNCAR شده است. در گام بعدی با استفاده از امکانات برنامه نویسی گردس اقدام به استخراج عددی ضخامت جو بین تراز های 1000 تا 500 هکتوپاسکال به واحد متر و داده های دمای تراز 1000 هکتوپاسکال به درجه سانتی گراد شده سپس به منظور بررسی دقیق تر 60 سال آماری به چهار دوره 15 ساله تقسیم شده است. توزیع مکانی میانگین 15 ساله و میانگین بلند مدت 60 ساله و همچنین ناهنجاری های مثبت نشان داد که طی دوره اول تا دوره چهارم ضخامت جو افزایش قابل توجه ای داشته و این افزایش در دوره چهارم به حداکثر خود رسیده است. بررسی روند در دوره اول کاهش ضخامت جو را برای کل ایران نشان داده ولی با آغاز سال 1976(آغاز دوره دوم) شاهد روند افزایشی شدید ضخامت جو بوده ایم که این روند افزایشی تا دوره چهارم ادامه داشته است. نتایج ضریب هبستگی پیرسون نشان داد که ارتباط معناداری بین تغییرات ضخامت جو و تغییرات دمای دوره سرد ایران در سطح 95 درصد اطمینان وجود دارد. از لحاظ مکانی این همبستگی در پهنه غرب، شمال غرب و جنوب غربی کشور به بالاترین حد خود می رسد. در نتیجه می توان بیان داشت که ضخامت جو ایران طی سال های اخیر روند افزایشی محسوس و معناداری داشته و یکی از علل آن تغییر ماهیت جریانات ورودی به ایران و البته گرمایش جهانی می باشد.