محمدامین حیدری

تغییرات فشار در مراکز کنش جوی اثرات مهمی بر سایر مولفه ها و الگوهای جوی موثر در تغییر پذیری بارش دارد. این پژوهش به منظور واکاوی و مدلسازی اثر و ارتباط مراکز کنش جوی بر ناهنجاری فراگیر و شدید بارش در ایران با استفاده از داده های 30 ایستگاه همدید در طول دوره 2010-1961 و دادههای سایت NCEP/NCAR امریکا در بازه ماه های نوامبر تا مه انجام گرفته است. در این پژوهش از روش همبستگی پیرسون و مدل سازی رگرسیون چندمتغیره در بازه ماه برابر و پیش یابی یک ماهه استفاده شده است. بر اساس نتایج بدست آمده نقش مراکز کنش مورد مطالعه در ناهنجاری های بررسی شده بسیار قوی و تعیین کننده است. به شکلی که بر اساس مقادیر استانداردشده ارتفاع جوّ در این مراکز با استفاده از توابع رگرسیونی ارائه شده در این پژوهش به خوبی می توان مقادیر این ناهنجاریها را تعیین و پیش یابی کرد. نتایج این پژوهش نشان داد مقادیر استانداردشده ارتفاع ژئوپتانسیل جوّ در منطقه همگرایی دریای سرخ در تراز 700، ناوه شرق مدیترانه در تراز 500، و پرفشار شمال آفریقا نیز در تراز 500 به ترتیب مهمترین اثردر ناهنجاری بارش در ایران را دارند. همچنین نقش مراکزی مانند پرفشار آزورز و کمفشار سودان در پیش یابی یک ماهه ناهنجاری بارش بسیار پررنگ می باشد. صحت سنجی عملکرد توابع رگرسیونی ارائه شده به منظور پیش یابی یک ماهه ناهنجاری بارش کشور بر اساس مقادیر RMSE و BIAS بجز برای منطقه جنوب شرق کشور، برای سایر مناطق مورد تایید قرار گرفت.

در این پژوهش از سه پایگاه داده به ترتیب سازمان هواشناسی ایران (در دورة 2010 -1961)، داده های بازکاوی شدة سازمان مطالعات محیطی ایالات متحده (در دورة 2010 -1948) و مرکز داده های مدل های GCM و RCM کشور کانادا با دورة آماری (2040-1960) استفاده شد. همچنین روش های همبستگی اسپیرمن، آزمون روندیابی R همبستگی و من کندال و 13 مدل - سناریوی جفت شدة توصیه شدة IPCC به منظور مطالعة اثر تغییرات فشار منطقة سودان و دریای سرخ بر ناهنجاری های بارشی منطقة جنوب غرب ایران و در ارتباط با گرمایش جهانی به کار رفت. نتایج این پژوهش نشان می دهد رابطة وارون و معناداری بین فشار منطقة دریای سرخ و سودان با بارش ایستگاه های جنوب غرب ایران به ترتیب در سطح آماری 99 و 95درصد اطمینان وجود دارد؛ بدین ترتیب ناهنجاری بارش ماهیانه در ایستگاه های منتخب در جنوب غرب ایران، رابطة معنا داری با تغییرات فشار هوا در منطقة سودان و دریای سرخ دارد. مطالعة سه تراز فشار دریا، 925 و 850 هکتوپاسکال نشان می دهد ترازهای بالاتر همبستگی بیشتری با ماه های دارای ناهنجاری بارش دارند؛ همچنین روندیابی دورة 65ساله (مشاهداتی) و 30سالة (پیش بینی) فشار در منطقة سودان و دریای سرخ (زبانة سودان) حاکی است فشار در تراز دریا و ارتفاع ژئوپتانسیلی ترازهای 925 و 850 هکتوپاسکال، روند افزایشی معنا داری دارد و در دهه های آتی براساس خروجی بیشتر مدل ها بالاتر از نرمال اقلیمی (1990-1960) قرار خواهد داشت که نتایج رگرسیون خطی و آزمون من کندال نیز آن را تأیید می کند. براساس یافته های پژوهش ترازهای بالاتر و به ویژه در منطقة مرکزی سلول سودانی، تغییرات شدیدتری را نسبت به زبانة کم فشار بر روی دریای سرخ در ماه های نوامبر تا دسامبر دارد. تغییرات فشار در ترازهای بالاتر نسبت به ترازهای زیرین بیشتر بوده است؛ از این رو استنباط می شود تغییرات فشار در منطقة سودانی فقط منشأ زمینی و گرمایی ندارد و آثار عوامل دینامیکی فشار در این رابطه مؤثرتر بوده است. براساس نتایج به دست آمده تغییرات فشار و ارتفاع جو و تداوم آن درنتیجة پدیدة گرمایش جهانی در منطقة سودان و دریای سرخ موجب افزایش خشکسالی و کاهش بارش در جنوب غرب ایران می شود.

در رخداد ناهنجاری های آب وهوایی، نوسانات جوی و اقیانوسی جوی و اقیانوسی مؤثر هستند. یکی از انواع مهم این ناهنجاری ها دماهای ناهنجار و گرماهای کم سابقه به ویژه در فصل گرم سال است. برخی از چرخه های جوی و اقیانوسی در فزونی و تشدید ناهنجاری دما در این فصل مؤثر هستند. این پژوهش با هدف مدل سازی وایازی ارتباط مهم ترین شاخص های اقیانوسی و جوی با ناهنجاری های فراگیر دمای هوا در فصل گرم سال (ابتدای ماه مه تا انتهای ماه سپتامبر) در پهنه ایران انجام شده است. در این پژوهش رابطه همبستگی و توابع بهینه وایازی بین ۱۷ شاخص جوی و اقیانوسی و مقادیر استاندارد شده دما در ۳۰ ایستگاه همدید کشور با دوره آماری بیش از ۵۰ سال داده (۱۹۶۱-۲۰۱۰) و با روش پیرسون و در چهارگام زمانی متفاوت (به ترتیب گام همزمان، یک، دو و سه ماه پیشتر) به منظور تبیین و پیش بینی ناهنجاری دمای هوا در ایران ارائه شده است. بر این اساس تحلیل همبستگی عددی بین شاخص های مورد بررسی و ناهنجاری دمایی ایستگاه ها در فصل گرم سال در پهنه ایران نشان داد، شاخص های NINO۳، NINO۱+۲، NINO۳.۴، NINO۴، GBI، GLOBAL MEAN TEMPERATURE، از مهم ترین شاخص های اقیانوسی-جوی مرتبط با ناهنجاری دمایی فصل گرم در منطقه مورد مطالعه هستند. همچنین در این پژوهش توابع وایازی خطی برای ارتباط شاخص ها و ناهنجاری ماهانه و متوسط دمای ایران ارائه گردیده، که به وسیله آن می توان تغییرات دمایی ایران را تبیین و پیش بینی کرد. صحت عملکرد این توابع با استفاده از مطابقت داده های واقعی و مدل سازی شده (برآورد مقادیر r همبستگی، مقدار RMSE وMBE) با میزان اریبی قابل قبولی مورد تأیید قرار گرفته است.

در این پژوهش از سه پایگاه داد ی سازمان هواشناسی ایران (در دوره 1961 تا 2010) بر اساس 14 ایستگاه در غرب کشور، پایگاه داده های بازکاوی شده ی سازمان مطالعات محیطی ایالات متحده (در دوره ی 1948 تا 2014) و پایگاه داده مرکز مدل های GCM و RCM کشور کانادا با دوره ی آماری (2050-1960) به صورت ماهانه استفاده شد. همچنین در این پژوهش با استفاده از آزمون روندیابی R همبستگی، مدل HADGEM1 و دو سناریو A1B و A2، اثر گرمایش جهانی بر تغییرات فشار و دما مرکز چرخندزایی شرق مدیترانه و ارتباط آن با ناهنجاری بارش غرب ایران مورد واکاوی قرار گرفت و الگوی مکانی این ارتباط با استفاده از روش IDW در محیط ArcGIS ترسیم شد. بر اساس یافته های این پژوهش روند تغییرات مؤلفه های فشار و دما در شرق مدیترانه افزایشی و معنادار است که در این بین بیش ترین افزایش عمدتاً در ترازهای بالایی جو رخ داده و همچنان ادامه دارد. در طول سه دهه ی آتی بر اساس سناریو A2 مقادیر فشار تراز دریا در این منطقه در ابتدای دهه تا انتهای آن در حدود 1.7 تا 3 میلی بار افزایش فشار به نسبت متوسط 1960-1990 را تجربه خواهد نمود. این مقادیر برای سناریو A1B، 1.8 تا 2.2 میلی بار برآورد گردید. در مجموع نتایج این پژوهش، نشان دهنده ی افزایش دما و فشار جو در منطقه ی شرق دریای مدیترانه در دوره ی 65 ساله ی اخیر و بر اساس نتایج مدل سازی تا سال 2050 تداوم این افزایش پیش بینی می شود و همچنین با توجّه به رابطه ی وارون و قوی بین تغییرات فشار و دما جو در این منطقه و اثر آن بر ناهنجاری های بارشی غرب ایران، احتمال رخداد خشک سالی های فراگیر در نیمه ی غربی ایران در دهه های اخیر و احتمالاً آتی افزایش یافته است.

کانونهای کنترل جوّی هر منطقه متنوع هستند و شناخت چگونگی ارتباط و اثرات آنها با مولفه های جوی سطح زمین کمک شایانی به پیش یابی افت وخیزهای آب وهوایی می نماید. در این پژوهش ارتباط ناهنجاریهای فراگیر بارش غرب ایران با دو مولفه دما و فشار مراکز جوی (چرخندزایی) شرق و غرب مدیترانه در پنج تراز جوی (دریا، 925، 850، 500 و 300 هکتوپاسکال) دردوره آماری 2010-1961 مورد تحلیل و مدل سازی آماری به ترتیب به روشهای همبستگی پیرسون و وایازی چند متغیره خطی قرار گرفته است. بر اساس نتایج به دست آمده ارتباط و اثر مراکز کنش جوی شرق و غرب مدیترانه بر ناهنجاری های بارشی غرب ایران بصورت وارون و در سطح معنی داری 95% می باشد. در این پژوهش شاخص های آماری اختلاف دما و فشار استاندارد شده بین غرب و شرق مدیترانه به عنوان یکی از شاخصهای مهم در رابطه با تغییرات بارش منطقه غرب ایران شناسایی و ارائه شده است. بر اساس شاخص های طراحی شده هرگاه اختلاف DT و یا DH مثبت باشد به معنای بالاتر بودن دما و یا فشار استانداردشده (Z) جوّ در قسمت غرب دریای مدیترانه نسبت به شرق آن و در نهایت ترسالی (ماهانه) در منطقه پژوهش است و هرگاه شاخص منفی باشد به معنای رخداد دوره خشک در غرب ایران است. همچنین در زمینه شاخص های ارائه شده در ترازهای زیرین جوّ و به ویژه در مورد مولفه دما ارتباط معنی دار مستقیم و قوی با ناهنجاری بارش غرب ایران دیده شد. مدل سازی چند متغیره شاخصهای ارائه شده در منطقه مدیترانه با استفاده از روش وایازی چندمتغیره، رابطه نسبتاً قوی را در این زمینه ارائه داد که مولفه های انتخابی این شاخص شامل اختلاف فشار تراز دریا، اختلاف دمای تراز 925 و 850 هکتوپاسکال در قسمت غرب نسبت به شرق مدیترانه است. همچنین بررسی عملکرد مدل وایازی با استفاده از داده های واقعی صحت نسبی عملکرد مدل را تایید کرد.

ویژگی سازندهای سطحی پهنه های خاستگاه شاخابها و تغییرات زیست محیطی در ابعاد متعددی بر حوزه های موثر بر حیات انسان، از جمله کیفیت آب اثر می گذارند. دست کاری غیراصولی شیب ها توسط انسان و صنعتی شدن جوامع سبب تولید آلاینده های مختلف گردیده که با ورود به محیط زیست انسان و به ویژه در منابع آب، باعث کاهش کیفیت آب شده است. ورود مواد جامد به آب و افزایش بیش از حد مجاز غلضت یونهای، موجود در آب کشاورزی و سایر استفاده ها از آب، آن را با محدودیت رو به رو می سازد. لذا آلودگی و یا کاهش کیفیت منابع آب می تواند به طور مستقیم و غیرمستقیم سلامتی انسان و امنیت غذایی او را به خطر اندازد. رودخانه اهر یکی از رودخانه های مهم دامنه های غربی سبلان می باشد و نقش موثری در سیراب سازی و تأمین آب اراضی کشاورزی و شهرها و روستاهای در مسیر خود دارد. ولی در سال های اخیر این رودخانه دچار تغییراتی در میزان دبی و رواناب حوضه گردیده است. بنابراین، در این پژوهش به صورت موردی تغییرات درازمدت کیفیت آب رودخانه در ایستگاه اهر با استفاده از شاخص های (pH, Na، SO4، TDS) مورد بررسی و با استفاده از آزمون آماری من-کندال روندیابی گردیده است و سپس با استفاده از رابطه رگرسیون خطی هر سه شاخص تا سال 1400پیش بینی شده است. نتایج این بررسی، نشان می دهد، هر سه شاخص در طول دوره چهل ساله مورد مطالعه، روند افزایشی داشته اند، که در نتیجه آن شاخص Na همچنان در منطقه خوب، شاخص SO4، در محدوده خوب و قابل قبول و شاخص TDS به محدوده نامناسب و بد برای مصرف انسان بر اساس آستانه های تعیین شده شولر رسیده است. بنابراین بر اساس نتایج و پیش بینی های انجام شده، مواد جامد محلول در آب منطقه مورد مطالعه به شدت افزایش یافته و در صورت تداوم و تشدید این روند منجر به آلودگی آب این رودخانه و مضر برای مصرف انسان می گردد.

در این پژوهش که به منظور واکاوی و پیش یابی تغییرات فرین آب وهوایی منطقه آبادان صورت گرفته است، از داده های دوره آماری 1951 تا 2010 ایستگاهی و همچنین بااستفاده از مدل MAGICC-SCENGEN و با بکارگیری داده های مدل های GISS-ELTوCNRM-CM3 به منظور شبیه سازی بارش و مدل INMCM-30 به منظور شبیه سازی دما تحت سناریو P50 انجام شده است. به منظور روندیابی تغییرات از روش ناپارامتریک من-کندال و به منظور سنجش عملکرد مدل از مقادیر شاخص های آماری RMSE و MBE استفاده گردید. بر اساس نتایج به دست آمده آستانه بیشینه دمای بیش از 43 درجه سلسیوس بیشترین افزایش و همچنین آستانه های مربوط به دمای کمینه نیز روند افزایشی داشته اند. رطوبت نسبی منطقه در هرچهار شاخص مورد مطالعه روند کاهشی داشته و تغییرات بارش منطقه گویای تمرکز بیشتر بارش در ماه های سرد سال و کاهش بارش های بهاری در ماه های مارس تا مه و همچنین افرایش بارش های شدید، و افزایش مقدار بارش متوسط روزانه می باشد. به نظر می رسد افزایش دما، کاهش رطوبت و افزایش اندک بارش به همراه تمرکز بیشتر آن در چند ماه و روند کاهشی معنی دار تعداد روزهای با بارش کمتر از 5 میلی متر در روز و روند معنی دار افزایشی بارش های با بیش از 15 میلی متر در روز گویای ناهنجار شدن اقلیم این منطقه می باشد. همچنین بر اساس نتایج به دست امده مدل بکارگرفته شده در این پژوهش اگرچه دارای مقادیر محسوسی خطا می باشد، اما در مجموع براوردهای آن قابل پذیرش می باشد.

فعالیت کشاورزی در هر منطقه به میزان زیادی به آب وهوا و تغییرات مولفه های آب وهوایی وابسته است. تغییر در پوشش سطحی مانند خشک شدن دریاچه ها نقش موثری بر مولفه های آب وهواشناسی در مقیاس خرد و محلی دارد. این پژوهش با استفاده از شبیه سازی رایانه ای (مدل TAPM) اثر خشک شدن دریاچه ارومیه را بر مولفه های هوا، و همچنین با استفاده از محاسبه تبخیر و تعرق گیاه مرجع به روش فائو-پنمن-مونتیث، اثر خشک شدن دریاچه ارومیه را بر تبخیر و تعرق گیاه گندم را در بازه کاشت-برداشت مورد مطالعه قرار داده است. بر اساس یافته های این پژوهش، افزایش دمای روزانه و کاهش رطوبت همراه با افزایش سرعت وزش باد، موجب افزایش تبخیر و تعرق گیاه گندم، به ویژه در ماه های مارس تا ژوئن بین 10 تا 25 میلیمتر در شرایط خشک شدن دریاچه ارومیه خواهد گردید. بر اساس نتایج پژوهش گیاه گندم در ماه های مارس و اوریل در شرایط خشک شدن دریاچه بیشترین تغییر تبخیرو تعرق را تجربه را خواهد نمود، و بر این اساس نیاز به آبیاری بیشتری در این بازه خواهد داشت.

وضعیت پوشش سطح زمین نقش بسیار مهمی در دمای هوا و در لایه خرد و محلی دارد. بطورکلی هرگونه تغییر در سطح زمین پیامدهای آب وهوای شدیدی در این مقیاس ها خواهد داشت. خشک شدن دریاچه های داخلی از مسائل نوظهور آب وهواشناسی می باشد که خشک شدن احتمالی دریاچه ارومیه در شمال غربی ایران یکی از این نمونه هاست. در این پژوهش از مدل شبیه ساز آلودگی هوا (TAPM)، جهت شناخت اثر خشک شدن دریاچه ارومیه بر تغییرات دمایی ایستگاه مراغه در سال های 2003 و 2006 استفاده شده است. بر اساس نتایج به دست آمده در این پژوهش، متوسط دمای سالانه ایستگاه مراغه در اثر خشک شدن دریاچه 0.25 درجه سلسیوس افزایش، و در ماه های گرم سال به ویژه اوت و ژوئیه در ساعات میانی روز به طور متوسط افزایش حدود 4 درجه سلسیوس و همچنین در ماه های سرد به ویژه دسامبر و ژانویه حدود 3.5- درجه سلسیوس در متوسط دمای شبانه، کاهش را نشان می دهد. بر این اساس با خشک شدن دریاچه ارومیه دماهای کمینه و بیشینه سالانه در منطقه مورد مطالعه تغییرات محسوسی را نشان می دهند.