بررسی روند تغییرات دمای شبانه در ایران و تأثیر دی اکسید کربن (مقاله علمی وزارت علوم)
درجه علمی: نشریه علمی (وزارت علوم)
آرشیو
چکیده
سابقه و هدف:. مطابق با گزاره های علمی هنگامی که مقادیر زیادی از گازهای گلخانه ای مانند دی اکسید کربن در جو متمرکز می شود، درجه حرارت نه تنها در سطح زمین، بلکه در تروپوسفر هم افزایش پیدا خواهد کرد. آنچه شاید مهم ترین نکته در مورد نوسانات درجه حرارت سطح جهانی باشد، این است که با وجود فراز و فرودهای کوتاه مدت، شواهد نشان می دهد که سیاره ما به طور ثابت در حال انباشتن گرماست. شب هنگام، تابش های کوتاه پس از غروب خورشید حذف می شود و دمای هوا تابعی از تابش های بلند خروجی است. بنابراین دمای شبانه به عنوان متغیری است که به طور ویژه تحت تأثیر نوسانات گازهای گلخانه ای از جمله قرار دارد. بخشی از تابش موج بلند زمینی از طریق پنجره های جوی خارج می شود و بخش عمده ای از آن توسط گازهای گلخانه ای به صورت تابش بلند برگشتی به سطح زمین بازگشت داده می شود که به ویژه در شب ها و فصل زمستان نقش مهمی در تعادل دمایی کره زمین دارد. مطالعه و بررسی دمای شبانه در ارتباط با مقادیر دی اکسید کربن اتمسفر، می تواند روند تغییر اقلیم را آشکار سازد. در این پژوهش برای نخستین بار تصاویر سنجنده AIRS به منظور بررسی دمای شبانه و گاز دی اکسید کربن استفاده شد. اهمیت تغییر دما در زیست گیاهی و جانوری، و به طور کل تعادل طبیعت بروز و ظهور پیدا می کند و چنانچه این تعادل طبیعی از بین برود، تغییرات اساسی و گاهی جبران ناپذیر در حیات کره زمین و کشور ایران رخ خواهد داد که آثار نامطلوبی برای زندگی بر جای خواهد گذاشت. گاز گلخانه ای می تواند طی فرایند گلخانه ای دمای شبانه را دچار نوسان کند. لذا انجام این پژوهش می تواند مدیران و برنامه ریزان را در افزایش آگاهی و پیشبرد سیاست های اقلیمی برای کاهش و جلوگیری از خطرات احتمالی ناشی از تغییرات در مقادیر انتشار دی اکسید کربن و به تبع آن تغییرات دمایی و ایجاد طرح های مؤثر یاری می کند. مواد و روش ها: داده های این پژوهش مربوط به دوره آماری 2016-2003 و ماه های ژانویه، مه، ژوئیه و نوامبر است. به منظور بررسی تغییرات و دمای شبانه و تحلیل و ارزیابی اثرگذاری دی اکسید کربن بر متغیر دمای شبانه در این پژوهش نمودارهای سری زمانی ماهانه و فصلی بررسی شدند. به منظور بررسی معنادار بودن و یا عدم معناداری روندها و نوع روند، آزمون من– کندال به کار گرفته شد. آزمون همبستگی پیرسون و رگرسیون غیرخطی inverse برای تحلیل های آماری داده های دمای شبانه و استفاده شد. به منظور تحلیل بصری از دمای شبانه و به علت طولانی بودن دوره مورد مطالعه، نقشه های دمای شبانه سال های مورد مطالعه تهیه و با روش درون یابی IDW پهنه بندی شد. نتایج و بحث: بررسی آماری توزیع میانگین دمای شبانه در ایران نشان داد میانگین دما در انتهای دوره مطالعاتی (سال 2016) از میانگین کل دوره مطالعاتی به مقدار 42/0درجه کلوین، بیشتر بوده است. بیشترین نوسانات دمای شبانه مربوط به فصل زمستان و کمترین نوسانات که تاحدودی روند یکنواختی در آن مشاهده شده متعلق به فصل تابستان بوده است. مطابق با نمودار سری زمانی، روند میانگین فصلی، میزان در هر چهار فصل در سال های 2003 تا 2016 کاملاً افزایشی بوده است. با توجه به نمودار سری زمانی ماهانه، از بین ماه های مورد مطالعه ماه ژوئیه، کمترین نوسانات و ماه های نوامبر و ژانویه بیشترین نوسانات دمایی را به خود اختصاص دادند. براساس نقشه های دمای شبانه فصلی، کمینه دمای شبانه در شمال غرب، رشته کوه های البرز، زاگرس و نواحی خراسان شمالی در هر چهار فصل قابل مشاهده بود. سواحل جنوبی و شهرهای ساحلی جنوب از استان خوزستان تا استان سیستان و بلوچستان و همچنین دشت کویر و کویر لوت، در تمام فصل ها، بیشینه دمای شبانه را به خود اختصاص داده است. با توجه به نقشه پهنه بندی شده میانگین دمای شبانه ماه های ژانویه، مه، ژوئیه و نوامبر برای سال های 2003، 2006، 2009، 2012، 2015 و 2016، توزیع مکانی دمای شبانه در ایران حاکی از افزایش دمای شبانه ماه ژانویه در اواخر دوره مطالعاتی در برخی نواحی مرکزی شامل بخش هایی از استان های سمنان، یزد و اصفهان و بخش هایی از خراسان جنوبی و قسمت هایی در جنوب شرق ایران بود. مطابق نتایج آزمون من– کندال، تنها روند موجود در دمای شبانه ماه ژوئیه صعودی و معنادار بوده و روند ، در همه ماه ها صعودی و معنادار بوده است. براساس نتایج آزمون پیرسون، دمای شبانه ژوئیه همبستگی بالایی (66/0) با داشته است. نتایج مدل رگرسیون غیرخطی بین دو متغیر، حاکی از این بود که با ضریب تعیین 44/0 بیشینه بیشترین تأثیر را بر بیشینه دمای شبانه در ماه ژوئیه در دوره مطالعاتی داشته است. نتیجه گیری: مطابق با نتایج این پژوهش در بازه زمانی مورد مطالعه، رابطه بین روند افزایشی دمای شبانه و دی اکسید کربن در ماه تیر (ژوئیه) تأیید شد. به این ترتیب، احتمال افزایش دماهای شبانه به علت افزایش انتشار دی اکسید کربن در نواحی مناطق مختلف جهان، می تواند موضوع بررسی پژوهشگران قرار بگیرد. همچنین باید اشاره کرد که در بستر روندهای طولانی مدت، گاهی تغییرات دوره ای، رخ می دهد که دوام آن بیش از یک سال است. اگر مطالعه و پژوهش دیگری در ارتباط با موضوع پژوهش حاضر انجام پذیرد و سری زمانی طولانی تری (چندین دهه) مورد مطالعه قرار گیرد، ممکن است روند غالب بر ایران، شرایط دیگری را نشان دهد.Investigating the trend of night temperature changes in Iran and the effect of carbon dioxide
Introduction: According to scientific evidence, the concentration of large amounts of greenhouse gases in the atmosphere leads to an increase in temperature not only at the Earth's surface but also in the troposphere. Despite short-term fluctuations, evidence indicates ongoing global heat accumulation. At night, after sunset, the short rays are no longer present and the outgoing long rays determine the air temperature. Therefore, the nighttime temperature is particularly influenced by variations in greenhouse gases, including CO2. A portion of the Earth's long-wave radiation passes through the atmospheric windows, while the rest is sent back to the Earth's surface as long-wave radiation by greenhouse gases. This process is crucial for maintaining the Earth's temperature balance, particularly during nights and the winter season. In this study, the AIRS sensor images were utilized for the first time to analyze nighttime temperature and carbon dioxide levels in Iran. Research and studies in this regard help managers and planners to raise awareness and promote climate policies to reduce and prevent possible risks caused by changes in the amount of carbon dioxide emissions and, as a result, climate change.
Material and Methods: To investigate the changes in CO2 and night temperature and to assess the effect of carbon dioxide on the night temperature variable from 2003 to 2016 (January, May, July and November), monthly and seasonal time series graphs were examined. The Mann-Kendall test was used to assess the significance or non-significance of the trends and the type of trend. Pearson's correlation test and inverse non-linear regression were used for statistical analysis of night temperature and CO2 data. Night temperature maps were produced and classified using the IDW interpolation method.
Discussion and Results: Statistical analysis of the average night temperature distribution in Iran showed that the average temperature at the end of the study period (2016) was 0.42 o K higher than the average for the entire study period. The highest fluctuations in night temperature were associated with the winter season and the months of November and January, and the lowest fluctuations were associated with the summer season and July. The seasonal average trend of CO2 was completely increasing in all seasons and showed little fluctuation. Based on the distribution of the seasonal mean night temperature, the minimum night temperature was observed in the Northwest, Alborz, Zagros, and North Khorasan regions in all seasons. The southern coasts and southern coastal cities from Khuzestan province to Sistan and Baluchistan province, as well as the Kavir and Lut deserts, have the maximum night temperature in all seasons. Based on the average night temperature maps from 2003, 2006, 2009, 2012, 2015, and 2016, the spatial distribution of night temperatures in Iran shows an increase in January in certain central areas. These areas include parts of Semnan, Yazd, Isfahan, South Khorasan, and southeastern Iran. According to the results of the Mann-Kendall test, the trend of night temperature in July was upward and significant, and the trend of CO2 was upward and significant in all months. According to the results of Pearson's test, the night temperature in July has a high correlation (0.66) with CO2. The results of the non-linear regression model between the two variables showed that, with a coefficient of determination of 0.44, the maximum CO2 had the greatest influence on the maximum July night temperature during the study period.
Conclusion: According to the results of this research, the relationship between the rising trend of night temperature and carbon dioxide in July has been confirmed. Thus, the possibility of increasing night temperatures due to increasing carbon dioxide emissions in different regions of the world can be the subject of research by scientists. It should also be noted that in long-term trends there are sometimes periodic changes that last more than a year. If another study and research related to the subject of the present research is conducted and a longer time series (several decades) is studied, perhaps the dominant trend in Iran will show different conditions.
تبلیغات
