کریم امینی نیا

این مطالعه تغییرات مکانی-زمانی وقوع خشک سالی را در استان خراسان رضوی توسط شاخص استانداردشده بارش–تبخیر و تعرق (SPEI) ارزیابی کرده است. برای این منظور ابتدا مدل های IPSAL-CM6، MRI-ESM2-0، GFDL-ESM4 و MIROC6 از سری مدل های فاز ششم (CMIP6) در مقیاس سالانه مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که GFDL-ESM4 از بین مدل های مورد بررسی دارای همبستگی بالاتری با دما و بارش داده های ایستگاهی است. پس از انتخاب مدل GFDL-ESM4 با استفاده از نرم افزار CMHyd ریزمقیاس نمایی انجام شده است و از نتایج این مدل برای محاسبه خشک سالی استفاده شد. در این تحقیق برای ریزمقیاس نمایی از روش تغییر عامل دلتا (DCF) برای بارش و دما استفاده شد. همچنین برای پیش نگری خشک سالی از سناریوی حد واسط (SSP2-4.5) استفاده شد. شدت و فراوانی خشک سالی هواشناسی در دوره تاریخی 1990 تا 2014 و دوره آینده 2026 تا 2050 مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که خشک سالی در استان خراسان رضوی دارای تغییرات زیادی است؛ به طوری که بیشینه فراوانی سالانه خشک سالی در دوره تاریخی 25 درصد است و این مقدار تحت سناریوی SSP2-4.5 به 31 درصد می رسد. فراوانی و شدت خشک سالی در آینده به ویژه در طول فصول بهار و تابستان به طور قابل توجهی افزایش می یابد. از نظر جغرافیایی شدت خشک سالی در تمامی فصول در شمال و شرق استان بیشینه است.

بارش یکی از عناصر اقلیمی است که با افزایش یا کاهش بر کلیه عوامل جوی-اقلیمی و زیست محیطی اثر دارد. به منظور تحلیل و بررسی آماری-همدیدی وقوع پاییز های مرطوب در شمال غرب ایران ، آمار بارش ماهانه فصل پاییز 15 ایستگاه سینوپتیک طی دوره آماری 2016- 1987 از سازمان هواشناسی دریافت گردید. جهت شناسایی و تفکیک فصول پاییز مرطوب، از شاخص بارش استاندارد استفاده گردید، سپس داده های فصلی تراز 500 و 700 هکتوپاسکال به مختصات10 تا 75 درجه طول شرقی و20 تا 70 درجه عرض شمالی در دوره های مرطوب از مجموع داده های بازسازی شده سایت NCEP/NCARدریافت و مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل نشان داد فراوانی وقوع وضعیت نرمال و ترسالی در شدت های ملایم و متوسط، در منطقه بیشتر رخ می دهد. همچنین ناهنجاری های منفی ناشی از کاهش ارتفاع در تراز 500 هکتوپاسکال بر روی منطقه و ناهنجاری های شدید مثبت بر روی مرکز تا شمال اروپا مهم ترین عامل وقوع پاییز مرطوب در منطقه می باشد. همچنیین در تراز 700 هکتوپاسکال بی هنجاری های مثبت حاکی از فعالیت کم فشار سودانی و مدیترانه ای در سطح زمین نسبت به بلندمدت در منابع تامین رطوبت ملاحظه می گردد. با توجه به هدف پژوهش که تغییر منبع رطوبت ذکر شده مشخص گردید دریای مدیترانه و دریای سرخ نقش تعیین کننده ای در ترسالی منطقه دارند.

در این پژوهش سعی شد در منطقه اهر که جنوب جنگل های ارسباران قرار گرفته و دارای مراتع بی شماری از گونه های مختلف است، میزان تبخیر و تعرق واقعی مراتع آویشن، نعناع و یونجه با استفاده از روشSEBAL  محاسبه شود. برای این کار از 6 تصویر ماهواره لندست 8 بین سال های 2017 تا 2020 که در دوره اولیه و پایانی رشد قرار داشتند، استفاده شد و نتایج با روش پنمن مانتیث مقایسه شد. نتایج بیانگر آن بود که براساس روش سبال، محصول نعنا در دوره اولیه رشد محصول به تاریخ 29/5/2021 کمترین میزان تبخیر و تعرق را با مقدار عددی 84/2 میلی متر در روز و محصول یونجه نیز در دوره اولیه رشد محصول به تاریخ 11/6/2019 بیشترین میزان تبخیر و تعرق را با مقدار عددی 49/3 میلی متر در روز داشته است. همچنین در دوره پایانی رشد در روش سبال، محصول نعنا در تاریخ 28/8/2018 کمترین میزان تبخیر و تعرق را با مقدار عددی 18/6 میلی متر در روز و محصول آویشن نیز در دوره پایانی رشد محصول به تاریخ 19/7/2022 بیشترین میزان تبخیر و تعرق را با مقدار عددی 41/7 میلی متر در روز داشته است. درنهایت براساس مقایسه های انجام گرفته، میان روش های موردمطالعه در دوره اولیه و پایانی رشد از نظر مجذور میانگین مربعات خطا، میانگین انحراف مطلق و ضریب تعیین، می توان چنین نتیجه گرفت که روش سبال در مقایسه با روش پنمن مانتیث دارای میزان خطا با RMSE برابر با 717/0، MAD برابر با 658/0 و ضریب تعیین 84/0 میلی متر در روز بوده که قابل قبول است.

یکی از کارهایی که در زمینه اقلیم شناسی همدید انجام می شود تیپ بندی هواست. در این پژوهش به منظور شناسایی تیپ های هوای ایستگاه اهر ، داده های روزانه مربوط به 16 پارامتر جوی طی دوره آماری 1/1/1365 تا 10/10/1391 استفاده شده است. برای این کار یک تحلیل خوشه ای با روش ادغام وارد بر روی ماتریس استاندارد شده با آرایه P( 16 ×9227)، انجام گرفت که در این آرایه روز ها در سطرها ومتغیرها در ستون ها قرار دارند و در نهایت 5 تیپ هوا برای شهر اهر شناسایی شد که عبارتند از: 1- تیپ گرم، نیمه خشک و بدون بارش2- تیپ معتدل، نیمه مرطوب و کم بارش3- تیپ خیلی سرد و یخبندان، نیمه مرطوب و بدون بارش4- تیپ معتدل سرد، نیمه مرطوب و کم بارش5- تیپ سرد، بسیار مرطوب و پربارش. نتایج مطالعه نشان داد تیپ معتدل، نیمه مرطوب و کم بارش بیشترین فراوانی را در شهر اهر و تیپ گرم، نیمه خشک و بدون بارش کمترین درصد حاکمیت را دارا می باشند. همچنین بررسی تغییرات زمانی تیپ های شناسایی شده حاکی از سیر نزولی تیپ هوای سرد، مرطوب و پربارش بوده و این در حالی است که تیپ های هوای متمایل به گرم ، روند عکس (افزایشی) را نشان می دهد. همچنین تیپ های هوایی که در دوره سرد سال و در شش ماه دوم سال فعال هستند با 8/58 درصد بیشترین درصد حاکمیت را به خود اختصاص داده اند.

بارش متغیری است که مقدار، شدت و نوع آن، در ابعاد زمانی و مکانی تغییر می کند. وقوع بارش های سنگین نمودی از این تغییرات است که عاملی مخاطره آمیز در بروز حوادث طبیعی مثل سیل می باشد. در این پژوهش با هدف بررسی رفتار بارش و دبی حوضه ی آبریز بابلرود، ایستگاه قران تالار، به عنوان ایستگاه شاخص انتخاب گردید. سپس چرخه های حاکم بر پارامترهای بارش و دبی ایستگاه مزبور در مقیاس سالانه (1391-1355) بر اساس تکنیک تحلیل طیفی تخمین زده شد. نتایج حاصله از تحلیل طیفی بر روی سری های زمانی دبی و بارش در سطح %95 اطمینان، نشان دهنده ی وجود یک چرخه 2 سالانه مشترک در دبی و بارش سالانه است. همزمانی وقوع چرخه ی معنی دار 2 ساله در سری زمانی بارش و دبی بدین معنی است که در هر 2 سال، تکرار رویدادهای بارشی سالانه، دبی سالانه را نیز متأثر می سازد. سپس با استخراج روزهای توام با بارش های سنگین در حوضه ی آبریز بابلرود، به بررسی رفتار جو در سطح زمین (SLP) و ارتفاع سطح میانی جو (سطح 500 هکتوپاسکال) در زمان وقوع آنها پرداخته شد. پس از گروه بندی این روزها بر اساس تکنیک تحلیل خوشه ای، سه الگو به عنوان الگوهای غالب بارش های سنگین در حوضه ی آبریز بابلرود، تعیین گردید. مشخص شد که شکل گیری امواج کوتاه در بستر امواج بلند و هدایت آن به سمت ایران و تأثیر عوامل جوی فوقانی مهم ترین عامل ایجاد بارش های سنگین در سواحل خزری و حوضه ی آبریز بابل رود می باشند.

منطقه ارسباران یکی از مناطق مهم اقتصادی، کشاورزی و توریستی شمال غرب ایران می باشد که معمولا بیشترین بارش سالانه را در فصل بهار دریافت می نماید. به منظور شناسایی الگوهای همدیدی تراز میانی جو در بهار های پر بارش این منطقه، داده های میانگین روزانه ارتفاع ژئوپتانسیل تراز 500 هکتوپاسکال برای مختصات صفر تا 70 درجه طول شرقی و 15 تا 65 درجه شمالی در دوره های مرطوب بهار سالهای (1972،1976،1979،1981،1986،1992) از پایگاه داده های اقلیمیNCEP/NCAR استخراج گردید. برای انتخاب مهمترین مؤلفه ها با استفاده از روش تحلیل مؤلفه های اصلی(PCA)،از ماتریسی به ابعاد 386×610(610 یاخته × 386 روز) با آرایه S بهره گرفته شد. نتایج نشان داد که با سیزده مولفه حدود 92 درصد از کل تغییرات تراز میانی جو قابل توجیه است. با انجام روش خوشه بندی تفکیکی بر روی این سیزده مولفه و دوره های مرطوب یاد شده، شش الگوی گردشی بدست آمد که در 5 مورد از الگوهای استخراج شده، وجود یک مرکز پرارتفاع در شرق مدیترانه تا جنوب شرق اروپا از مهم ترین عوامل وقوع دوره های مرطوب بهاره تشخیص داده شد. از عوامل اصلی دیگر می توان به امواج کوتاه تراز میانی جو اشاره نمود که در این موقع از سال معمولا مابین دریای خزر و دریای سیاه فعال بوده و دوره های مرطوب بهاره این منطقه را موجب می شوند. این سامانه ها در ارتباط با مراکز فعال ناوه ای مستقر در آسیای مرکزی و ارسال امواج کوتاه آنها، ناپایداری و وقوع بارش را در فصل بهار برای این منطقه به ارمغان می آورند.

به منظور تحلیل و بررسی تغییرات بارش برف سنگین در منطقه شمال غرب کشور، آمار روزانه دما و بارش 10 ایستگاه سینوپتیک که شامل ایستگاه های پر برف محدوده مطالعاتی را می شوند، از سازمان هواشناسی کشور دریافت گردید. بررسی ها نشان داد که بارش برف سنگین در همه ایستگاه ها و در طول دوره آماری مشترک دارای نوسانات زیاد و روند کاهشی بوده است. استفاده از آزمون رتبه ای من کندال در مورد ایستگاه های دارای آمار طولانی مدت، وجود روند نزولی در دریافت بارش برف سنگین را برای ایستگاه های تبریز و ارومیه و عدم وجود روند در اردبیل و خوی را نشان داد. همچنین آزمون گرافیکی من کندال نشان داد که در دهه اخیر بارش برف سنگین به جز تبریز در سه ایستگاه دیگر در جهت کاهشی، تغییر ناگهانی داشته، اگر چه این تغییر، معنی دار نبوده است. بررسی تغییرات ماهانه بارش برف سنگین، وقوع این نزولات در بازه زمانی طولانی هشت ماهه (اکتبر تا می) را برای ایستگاه های اردبیل، اهر و خلخال نشان می دهد. از نظر نسبت بارش برف سنگین به کل بارش های سنگین برای 5 ماه برفی سال، اردبیل با 90 ٪ و مراغه فقط با 41٪ به ترتیب بیشترین و کمترین نسبت را دارا بوده اند.

به منظور آگاهی از توزیع زمانی و مکانی شروع و خاتمه ی بارش در استان آذربایجان شرقی، آمار روزانه ی بارش در شش ایستگاه انتخابی اهر، تبریز، جلفا، سراب، مراغه و میانه از سازمان هواشناسی استان دریافت گردید؛ بررسی ها و محاسبات انجام یافته نشان دادند که با افزایش عرض جغرافیایی در سطح منطقه، بارندگی در فصل پاییز زودتر شروع شده، و در فصل بهار دیرتر پایان می یابد. به منظور آگاهی از وجود تفاوت های احتمالی زمان شروع و خاتمه ی بارش در سال های مختلف از نظر میزان دریافت بارش ، داده های بارش سالانه هر یک از ایستگاه ها را به نمره استاندارد (نمره Z) تبدیل کردیم و با تفکیک سال ها به سه گروه خشک، مرطوب و نرمال با استفاده از این شاخص، مشخص شد که زودترین میانگین تاریخ شروع بارش در تمامی ایستگاه های انتخابی در سال های مرطوب بوده و دیرترین این تاریخ در سال های خشک و همچنین دیرترین میانگین تاریخ خاتمه ی بارش در تمامی ایستگاه های انتخابی در سال های خشک است.