امین علیزاده

تغییر اقلیم و افزایش درجه حرارت یکی از مسایل مهم زیست محیطی بشر به حساب می آید که در سالهای اخیر مطالعات زیادی را به خود اختصاص داده است. افزایش میانگین دمای کره زمین و تغییرات آن نمایه ای از تغییرات اقلیمی است که در تمامی نظریه های تغییر اقلیم به آن توجه شده است. با بررسی روند تغییرات میانگین دمای هوا می توان تغییرات اقلیمی در منطقه را ردیابی نمود. بر آورد ها نشان می دهد که میزان میانگین دمای کره زمین تا سال 2030 میلادی 0.7 تا 2 درجه سانتی گراد بیشتر از امروز خواهد بود. بر حسب سناریو های مختلف مدل های تغییر اقلیم افزایش  درجه حرارت ناشی از تغییرات اقلیمی در اغلب نقاط جهان پیش بینی و نتایج مختلفی ارایه گردیده است. بر اساس این پیش بینی ها میانگین درجه حرارت در مقیاس جهانی برای سال 2050 میلادی در سناریوهای مختلف تغییر اقلیم بین 3.5 تا 5 درجه سانتی گراد متغیر می باشد. همچنین شدت تغییر درجه حرارت در مناطق مختلف تفاوت زیادی خواهد داشت.مقاله حاضر برگرفته از بخشی از پژوهش بررسی تغییر اقلیم در دشت مشهد است. محدوده مورد مطالعه در طول جغرافیایی´20-°58 و´8 -°60 درجه شرقی و عرض جغرافیایی ´0-°36 و ´5-°37 شمالی در استان خراسان رضوی قرار گرفته است که بر اساس آمار موجود دارای متوسط دمای سالانه 12.4 و متوسط بارش 278.6 میلی متر است. برای داده های هوا شناسی مورد نیاز از ایستگاه سینوپتیک مشهد و گلمکان و 8 ایستگاه تبخیر سنجی و 25 ایستگاه باران سنجی واقع در دشت استفاده شده است. تغییرات زمانی درجه حرارت  امری کاملا مشخص در هر اقلیم است. مطالعه تغییر اقلیم و گرم شدن کره زمین به تغییرات درجه حرارت در طول دوره های آماری دراز مدت می پردازد. ساده ترین روش های مطالعه روند تغییرات درجه حرارت استفاده از روش های رگرسیون بین دمای هوا و زمان وقوع است. روش من کندال و لتن مایر دو روش آماری است که با استفاده از آنها روند تغییرات درجه حرارت در دشت مشهد مورد بررسی قرار گرفت. روند تغییرات درجه حرارت در دو سطح احتمالی 1 و 5 درصد  بررسی گردید. در روش لتن مایر و من کندال در سطح 1 و 5 درصد برای تمام ماه ها روند تغییرات درجه حرارت بررسی گردید نتایج نشان داد که در بیشتر ماه ها روند افزایشی بوده است.برای روش رگرسیون خطی و نمایی و درجه دو در تمام ایستگاهها برای هر سه پارامتر درجه حرارت (حداقل، حداکثر، متوسط)، روند صعودی به دست آمد. این روند افزایشی درجه حرارت به خصوص برای دمای حد اقل، بارزتر است. درجه حرارت در دوره های مختلف آماری با یکدیگر مقایسه گردید میانگین سه گانه درجه حرارت در سطح 1 و 5 درصد در 25 ساله اخیر با 25 ساله قبل به طور معنی داری اختلاف دارد. این تفاوت بین دوره های ده ساله اخیر با میانگین دراز مدت مشهود است. در روش لتن مایر و من کندال در سطح 1 و 5 درصد برای تمام ماه ها روند تغییرات درجه حرارت بررسی و نتایج نشان می دهد که در بیشتر ماه ها روند افزایشی است. اختلاف درجه حرارت هر سال با میانگین دراز مدت نیز محاسبه گردید نتایج نشان می دهد که روند تغییرات در اغلب ماه ها مثبت و افزایشی است. تغییرات تفاوت دمای متوسط سالانه دشت مشهد در طول دوره آماری با میانگین دراز مدت 50 ساله بررسی گردید در این حالت نیز داده‌ های درجه حرارت نشان دهنده روند مثبت در منطقه است و به طور کلی تغییرات دما در دشت مشهد مشهود بوده و می توان از این تغییرات به عنوان نمایه ای از تغییر اقلیم نام برد.

برآورد میزان تبخیر- تعرق از پارامترهای بسیار مهم در برنامه ریزی های توسعه آبیاری می باشد. با توجه به این که روشهای گوناگونی برای این منظور توصیه شده است، انتخاب روش مناسب یکی از معضلات تصمیم گیری در این مورد می باشد. در این تحقیق از داده های لایسیمتر وزنی الکترونیکی جهاد دانشگاهی کرمان استفاده شده است و روشهای مختلف تجربی مقایسه شده اند. دستگاه لایسیمتر قادر است در دوره های زمانی کوتاه (حداقل 5 دقیقه) مقدار تبخیر- تعرق و پارامترهای هواشناسی را اندازه گیری و ثبت نماید. علاوه بر آن با استفاده از اطلاعات جمع آوری شده توسط لایسیمتر و داده های هواشناسی اندازه گیری شده در ایستگاه جهاد دانشگاهی (به عنوان ایستگاه مرجع) و ایستگاه هواشناسی فرودگاه کرمان (به عنوان یک ایستگاه غیرمرجع)، روشهای مختلف برآورد تبخیر- تعرق گیاه مرجع چمن مورد واسنجی قرار گرفت. مقایسه تبخیر- تعرق اندازه گیری شده از لایسیمتر وزنی و برآورد شده با روشهای مختلف، نشان داد که در ایستگاه مرجع روشهای پنمن- مونتیث، پنمن فائو اصلاح شده دارای بهترین برآورد و روش جنسن- هیز دارای کمترین دقت بود. در ایستگاه غیرمرجع به ترتیب روشهای پریستلی- تایلور، پنمن 1948 بلانی- کریدل اصلاح شده فائو برآوردهای دقیق تری برای تبخیر- تعرق ارائه کردند و روش پنمن- کیمبرلی 1972 دارای کمترین دقت بود.

رشد جمعیت و نیاز به محصولات کشاورزی و دامی و محدودیت منابع آب به عنوان بستر اصلی تولیدات غذایی، مساله کم آبی را به گونه ای بسیار جدی فراروی برنامه ریزان استان خراسان در وضعیت بسیار بحرانی قرار گرفته است. نزدیک به 40 درصد جمعیت استان خراسان در این دشت ساکن اند و این دشت تنها قطب صنعتی استان است. با وجود این که به دلیل نیاز فراوان به آب شرب و صنعت بخش کمتری از منابع آب موجود به مصرف کشاورزی این دشت می رسد و تنها 75 درصد منابع آب در آبیاری محصولات زراعی و باغی استان مورد استفاده دارد اما این مقدار نیز نسبت به پتانسیل آبی دشت بسیار زیاد است به طوری که مازاد برداشت سالانه آب از منابع غیر قابل تجدید دشت مشهد به بیش از 136 میلیون متر مکعب می رسد و این امر باعث شده است که میانگین افت سطح ایستایی در دشت مشهد سالانه 1.47 متر باشد. خشکسالی های اخیر که توام با افزایش دمای هوا بود باعث گردید که زارعان آب بیشتری به مصرف کشاورزی برسانند به طوری که در سال آبی 81-1380 در استان خراسان حدود 762 میلیون متر مکعب بیش از سال های قبل از منابع آب زیرزمینی برداشت شد و به همین دلیل متوسط افت سطح آب های زیرزمینی دشت مشهد از 1.47 متر به 3.04 متر و در بعضی نقاط به بیش از 7 متر رسید. افزایش دمای هوا چه به دلیل خشکسالی های دوره ای و چه به دلیل گرمایش جهانی در سال های آتی امری بسیار محتمل است. مدل های پیش بینی اقلیم نیز نشان می دهد که دمای هوا در آینده در منطقه شمال شرق ایران و استان خراسان 2 تا 2.75 درجه افزایش خواهد یافت. هر چند این رقم اغراق آمیز به نظر می رسد اما در هر صورت لازم است برنامه ریزی های زراعی صورت گیرد به نحوی که بر منابع آب تجدید شونده بیش از حد متعارف فشار وارد نیاید. بدین منظور ابتدا باید پتانسیل افزایش نیاز آبیاری در اثر بالارفتن دمای هوا برای محصولات مختلف و در الگو و ترکیب کشت موجود بررسی شود. در این مقاله افزایش نیاز آبی در سه سناریوی افزایش دماغ (2، 4 و 6 درجه سانتی گراد) بررسی و روش های سازگاری با آن به نحوی که مصرف آب کشاورزی در وضعیت کنونی ثابت بماند مطالعه شده اند. نتایج نشان می دهد که در صورت افزایش دمای هوا به میزان 2 درجه سانتی گراد نیاز خالص آبیاری با الگو و ترکیب کشت کنونی 6 درصد نسبت به وضعیت نرمال افزایش خواهد داشت. میزان افزایش نیاز آبیاری به ازای 4 و 6 درجه افزایش دما به ترتیب 11 و 17 درصد برآورد شده است.

خشکسالی کشاورزی در ایران به عنوان یک فاجعه ی طبیعی برای تمام مردم، به ویژه کشاورزان، شناخته شده است. هرچند از وقوع خشکسالی نمی توان جلوگیری کرد، اما اگر ماهیت و خصوصیات آن مورد مطالعه و بررسی قرارگیرد، می توان نسبت به پیش بینی آن امیدوار بود و با آمادگی از اثرات زیان آور آن کاست. در این نوشتار استان سیستان و بلوچستان با توجه به داشتن شرایط خاص اقلیمی، از نظر پدیده ی خشکسالی، مورد بررسی قرارگرفته است. دراین پژوهش، پایش و پیشبینی خشکسالی استان سیستان و بلوچستان، با استفاده ازالگویی که بر اساس شاخص SPI و درصد از نرمال و زنجیره ی مارکف تهیه شده ،انجام گرفته است. نتایج حاصل از تحقیق نشان میدهد که منطقه ی مورد مطالعه نسبت به خشکسالیهای میان مدت و کوتاه مدت حساس است و بیشتر خشکسالیهایی که در این منطقه اتفاق افتاده است، خشکسالی ملایم و متوسط است و احتمال وقوع پدیده ی خشکسالی در مناطق مرکزی استان بیشتر است.

یکی از مهمترین نشانه های هواشناسی که در مقیاس جهانی بر فراسنجهای آب و هوایی در مناطق مختلف کره زمین تاثیر میگذارد، پدیده ENSO یا النینو- نوسانات جنوبی است. نوسانات این پدیده باعث ایجاد نوسانات معنیداری در وضعیت بارش و دمای برخی نقاط کره زمین می شود. در این پژوهش به منظور بررسی میزان ارتباط تغییر آب و هوا با پدیده ENSO و ارتباط آن با تغییرات فراسنجهای آب و هوایی و امکان پیش بینی وقوع خشکسالی در استان خراسان ،ابتدا با استفاده از رابطه همبستگی سالانه و فصلی شاخص نوسانات جنوبی (SOI) با داده های بارش به دست آمده و سپس به منظور مطالعه دقیقتر نحوه تاثیر پدیده ENSO بر نحوه تغییرات بارش مناطق مختلف استان خراسان ، نقشه های پهنه بندی مربوط ترسیم شد. به طور کلی میتوان نتیجه گرفت بارش کلیهمناطق استان (به ویژه نوار مرکزی و تا حدودی شمالی) نسبت به پدیده ENSO واکنش معنیداری نشان میدهند. به عبارت دیگر میانگین ضرایب همبستگی بارش با مقادیر SOI به طور سالانه و فصلی منفی است، یعنی با افزایش مقادیر SOI ، مقادیر بارش در سطح استان خراسان در فصول و سالهای مختلف کاهش مییابد.بنابراین در مناطق مختلف استان خراسان در زمان فعالیت فاز منفی ENSO (شرایط النینو)، تغییرات بارش به صورت افزایشی می باشدو این شرایط را میتوان با دگرگونی الگوی وقوع پدیده ENSO در سطح جهان مرتبط دانست.

یکی از روش های بهبود مدیریت آب در مزرعه، برآورد دقیق آب مصرفی گیاه از طریق محاسبه تبخیر- تعرق است. بیشتر معادلات تبخیر - تعرق بر اساس داده های هواشناسی ایستگاههای مرجع به دست آمده اند، حال آن که داده های هواشناسی غالبا از ایستگاههای غیر مرجع به دست می آیند. استفاده از این داده ها برای برآورد تبخیر - تعرق، به منظور برنامه ریزی های توسعه ای، ممکن است موجب بروز خطاهای قابل ملاحظه ای شود. هم زمان با اندازه گیری تبخیر - تعرق لایسیمتروزنی، با استفاده از روش های مختلف مقادیر تبخیر - تعرق قبل و بعد از اصلاح دما، محاسبه گردید. اصلاح دما روی روش هارگریوز - سامانی تاثیری نداشت. سه روش تابشی: فائو 24، پریستلی - تایلور، جنسن - هیزپس، از اصلاح دما و استفاده از معادلات اصلاحی برای محاسبه تبخیر - تعرق روزانه مناسب تشخیص داده شدند.

با توجه به قرار گرفتن استان خراسان در ناحیه آب و هوایی خشک و نیمه خشک ایران و وقوع خشکسالی های مکرر در سالهای اخیر، اهمیت پرداختن به مقوله پیش بینی خشکسالی بیش از پیش آشکار می شود. به منظور بررسی این امر، از آمار بارندگی سالانه یازده ایستگاه سینوپتیک استان طی سالهای 1970 تا 2002 استفاده شد که پس از تکمیل داده های ناقص، با استفاده از مدل زنجیره مارکف مرتبه اول، ماتریس های احتمال انتقال و ماتریس معادل برای تمام ایستگاه ها محاسبه شدند. با توجه به این که ماتریس احتمال انتقال در مدل مارکف مرتبه اول تنها وضعیت یک سال آینده را مشخص می سازد، با یک بار ضرب این ماتریس در خود ماتریس، احتمال انتقال دو مرحله ای برای تعیین وضعیت های مختلف در سال 2004 محاسبه و نقشه های پهنه بندی احتمال وقوع برای سه وضعیت خشکسالی، نرمال و حالت مرطوب رسم گردید.

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، ساختار گردش بزرگ مقیاس جو و رفتار تابستانه جت جنب حاره در منطقه خاورمیانه در بازه زمانی ۱۶ آوریل (۲۷ فروردین) تا ۱۵ جولای (۲۴ تیر) برای دوره ۳۰ ساله (۱۹۸۱-۲۰۱۰) با استفاده از داده های شبکه بندی روزانه مؤلفه باد مداری تراز ۲۰۰ هکتوپاسکال، مورد تجزیه وتحلیل قرار گرفت. در هر سال، تغییر رفتار روزانه جت به صورت تصویری و عددی مورد پایش قرار گرفت. در بررسی رفتار روزانه جت، شدت جریان و میزان جابجایی عرضی هسته جت معیارهای اصلی جهت تشخیص تغییر الگوی گردش و آغاز فصل تابستان در نظر گرفته شد. پردازش داده ها بر اساس رفتار جت در دو آستانه زمانی، شامل زمان آغاز و زمان خاتمه پرش شمال سو صورت گرفت. یافته ها بیانگر آن است که در منطقه خاورمیانه تابستان واقعی- بر اساس حقایق مبتنی بر گردش کلی جو- با لحاظ نمودن دو آستانه زمانی آغاز و خاتمه پرش شمال سو به ترتیب حدود ۲۱ روز و ۱۷ روز زودتر از تاریخ نجومی (اول تیر ماه) آغاز می گردد. صحت تعیین زمان آغاز تابستان توسط آزمون کای اسکور مورد تأیید قرار گرفت. بررسی روند تغییرات، نشان دهنده روندی با شیب مثبت، برای زمان آغاز تابستان در منطقه است. یافته ها همچنین بیانگر آن است که آغاز فصل تابستان در ۱۵ سال دوم مورد مطالعه، انحرافات و نابهنجاری های قابل ملاحظه ای در قیاس با ۱۵ سال اول دارد. ادامه داشتن این روند باعث نزدیکی زمان آغاز اقلیمی تابستان به آغاز نجومی و از طرفی کوتاه شدن طول فصل تابستان خواهد شد.

درمیان فرایند های تخریب زمین، فرسایش خاک مهم ترین تهدید برای منابع آب و خاک در مناطق خشک و نیمه خشک بحساب می آید. این تحقیق در حوضه آبریز شیرین دره، منطقه ای نیمه خشک در شمال شرقی ایران، برای ارزیابی روش پتانسیل فرسایش (EPM) و روش هیدروفیزیکی (CSY) در تولید نقشه های پتانسیل فرسایش و بار رسوب با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) انجام شد. داده هایی که در این تحقیق مورد استفاده قرار گرفتند از نقشه های توپوگرافی، عکس های لندست ETM+، عکس های هوایی و داده های هواشناسی بدست آمده اند. سنجش فرسایش در روش EPM و CSY از طریق فاکتور های طبقه بندی شده انجام شد. در انتها مشخص شد بیشتر مناطق دارای پتانسیل فرسایش زیاد و بسیار زیاد دارای سازنده های زمین شناسی مثل: سرچشمه (Ksr)، سنگانه (Ksn) و رسوبات کواترنری (Q) هستند. همچنین نتایج نشان داد که بیشتر بار رسوب حوضه آبریز شیرین دره مربوط به بخش شرقی است. پیشنهاد می شود که عملیات آبخیزداری و حفاظت خاک در مناطق شرقی حوضه آبریز شیرین دره اجرا گردد.

این تحقیق با هدف شناسایی شاخص های حدی موثر بر عملکرد گندم آبی در استان خراسان رضوی در دوره های گذشته و آینده صورت گرفته است. بدین منظور از داده های روزانه دمای حداقل، حداکثر و بارش در 20 ایستگاه همدیدی و تبخیرسنجی استان خراسان رضوی با دوره آماری 2011-1982 استفاده شده است. همچنین از داده های روزانه پروژه CORDEX در دوره 2050-2021 با دو سناریو RCP2.6 و RCP8.5 جهت دوره آینده بهره گرفته شده است. مقادیر عملکرد در دوره های فوق با مدل واسنجی و ارزیابی شده AquaCrop شبیه سازی شده است. مقدار متوسط عملکرد در دوره گذشته 79/3 تن در هکتار و در دوره آینده با سناریو 6/2 و 5/8 به ترتیب برابر با 88/4 و 24/5 تن در هکتار به دست آمده است. علت افزایش مقدار محصول در شرایط تغییراقلیم آینده مربوط به افزایش دما و افزایش غلظت دی اکسیدکربن می باشد. نتایج تحلیل های رگرسیونی شاخص های حدی موثر نشان می دهد که در هر دو دوره، شاخص های حدی موثر از جنس دما بوده و شاخص های حدی بارشی به عنوان شاخص حدی موثر شناخته نشده اند. بر اساس احتمال وقوع و میزان خسارت زایی شاخص های حدی کاهنده عملکرد، مقدار ریسک تولید در نقاط مختلف محاسبه شده و پهنه بندی شده است. نتایج نشان می دهد که در مناطق شمالی و مرکزی ریسک زیاد تا متوسط و در نقاط جنوبی ریسک تولید کم مشاهده می شود. درصد مساحت نواحی با ریسک کم و خیلی کم در دوره های آینده کاسته شده و بر درصد مساحت نواحی با ریسک متوسط تا خیلی زیاد افزوده می شود. این امر نشان دهنده آن است که با وجود بیشترشدن عملکرد در آینده، از مساحت مناطق با قابلیت کشت گندم با میزان ریسک کم از لحاظ وقوع شاخص های حدی آسیب زا کاسته خواهد شد.