رباب رزمی

اقلیم شناسی بارش را می توان رفتار غالب بارش در هرمکان تعریف نمود.یکی از روش های تحلیل اقلیم شناسی بارش، شناخت رفتار چرخه ای بارش است. این مهم از طریق بررسی و وارسی همسازهای مختلف بارش امکان پذیر است. در واقع همسازها انواع پویه های نهان دریک سری زمانی را نشان می دهند. اهمیت همسازها براساس پراش ویژگی های بسامد دریک سری زمانی تعریف می شود. در این تحقیق تلاش می شود جنبه های پنهان بارش در شمال غرب کشور ( استان های آذربایجان غربی، آذربایجان شرقی، اردبیل و زنجان) آشکار و تحلیل شود. در این راستا از تعداد 260 ایستگاه همدید، اقلیم شناسی و باران سنجی طی دوره ی آماری 2005 - 1966 استفاده شد. به منظور رفع نقیصه های آماری و جبران تفاوت طول دوره ی آماری، نقشه های ماهانه بارش تولید و عملیات محاسباتی برای حصول مشخصات همسازها بر روی یاخته های این نقشه ها انجام شد. بارش سالانه ی شمال غرب کشور از شمال شرق به جنوب غرب افزایش می یابد. برخلاف انتظار بیش ترین بارندگی در چکاد بلندی های این پهنه از کشور رخ نمی دهد. علاوه بر این، تغییرات مکانی بارش بسیار زیاد است. براساس روش های به کار رفته معلوم شد که دو سامانه همدید- محلی تا بیش از 90 درصد بارش شمال غرب را توجیه می کند. کمترین سهم بارش حاصل از سامانه های همدید در شمال شرقی ( پهنه کم بارش) رخ می دهد. بنابراین سهم بارش حاصل از سامانه های محلی (بارش همرفتی، کوهستانی، جبهه های محلی و ...) در این بخش بیشتر است. درحالی که متناسب با افزایش بارش سالانه، سهم سامانه های همدید نیز فزونی می یابد. بخش های جنوب غربی بیشینه ی بارش افزون تری از سامانه های همدید را دریافت می دارد. همچنین زمان وقوع بیشینه ی بارش حاصل از سامانه های همدید در شمال شرقی در اوایل دسامبر ولی در نیمه ی جنوبی در اواخر دسامبر و اوایل ژانویه رخ می دهد.

در ایران نیاز آبی برخی از محصولات کشاورزی از طریق بارندگی تامین می شود. بنابراین به منظور انجام کشت مطمئن در شروع هر هفته می بایست آب مورد نیاز محصول بر آورد شود. به علت مشخص نبودن مقدار بارش هفته لازم است داده های بارش ثبت شده در سال-های قبل جهت تخمین بارش مورد انتظار ارزیابی شوند. برای این منظور، در بعضی مطالعات، از مدل تخمین نقاط 30 درصد بارش استفاده شده است. در پژوهش حاضر نیز از روش مذکور استفاده شده است. در این مطالعه آمار 45 ساله داده های بارش روزانه ایستگاه هواشناسی همدان (2005-1961) مورد استفاده قرار گرفته است. ابتدا مجموع بارش های هفته ای محاسبه شده و سپس برای محاسبه نقاط %30 بارش در طول سال از روش توزیع احتمالات مدل گاما استفاده شده است. برای این منظور ابتدا نقاط %30 بارش داده های مشاهداتی محاسبه شده و سپس هموارسازی و برازش توزیع گاما روی تخمین های انجام شده، صورت گرفته است. نتایج مطالعه نشان می دهد که در ایستگاه مورد مطالعه از نظر احتمالات وقوع، دو فاز بارشی (از هفته 1 تا 21 و از هفته 45 تا 52) و یک فاز فاقد بارش (از هفته 22 تا 44) وجود دارد.

بارش یکی از متغیرترین عناصر اقلیمی است که تغییرات آن می تواند تبعات منفی محیطی، اجتماعی، اقتصادی و حتی فرهنگی برای جوامع بشری داشته باشد. ازاین رو مطالعه تغییرات بارش یکی از کانون های توجه اقلیم شناسان است. به ویژه افراز تغییر و تغییرپذیری از اهمیت شایان توجهی برخوردار بوده، می تواند نقش مهمی در پیش بینی های اقلیمی و در نتیجه مدیریت منابع آب و برنامه ریزی های بهینه محیطی، اقتصادی و کشاورزی داشته باشد. در تحقیق حاضر تلاش شده است تا رفتار میانگین طولانی مدت (تغییر) و نوسانی (تغییرپذیری) بارش در پهنه شمال غرب ایران ارزیابی گردد. بدین منظور از داده های 260 ایستگاه همدید، اقلیم شناسی و باران سنجی وابسته به وزارت نیرو و سازمان هواشناسی کشور طی دوره آماری 2005 - 1966 (40 ساله)، استفاده شد. با برازش مدل رگرسیون خطی به روش ناپارامتری، روند بارش بررسی شد. نتایج نشان داد که بارش سالانه دارای رفتاری کاهشی بوده است. روند کاهشی عمدتاً حاصل کاهش بارش طی دهه آخر بوده است. طی دهه چهارم بر خلاف دهه های قبل وسعت پهنه های کم بارش بیش از پهنه های پر بارش بود. این روند کاهشی 72 درصد از پهنه را در بر گرفته است. با تحلیل طیفی مشاهدات بارش، چرخه های معنی دار بارش سالانه در پهنه شمال غرب ایران شناسایی شد. براین اساس، چرخه های سینوسی معنی دار 3-2، 5-3، 11-5 و 11 سال به بالا آشکار گردید.گستره وسیعی از پهنه متاثر از چرخه های سینوسی 11-5 ساله است. طبق تجارب جهانی، وجود این چرخه ها را می توان به تاثیر عوامل کلان مقیاس اقلیمی – اقیانوسی نسبت داد. برای مثال چرخه های 3-2 ساله را عمدتاً به تغییرات دو سالانه ( QBO ) الگوی بزرگ مقیاس گردش عمومی جو و جریانات مداری و چرخه های 5-3 ساله را به پدیده انسو نسبت داده اند.

فرونشینی پدیده ای طبیعی است که رخداد آن می تواند بر الگوی جریان آب های سطحی و زیرزمینی و کیفیت منابع آبی تاثیر منفی داشته باشد. هم چنین باعث تحمیل خسارت بر تأسیسات زیربنایی و علت تبعات اقتصادی و اجتماعی گردد. در مقاله حاضر از داده های سطوح پیزومتری طی 11 سال دوره آماری موجود در منطقه قلعه در تسوج در بخش شمال شرقی دریاچه ارومیه بهره گرفته شد. مطالعه سطح آب زیرزمینی نشان داد که طی این سال ها میزان سطح آب زیرزمینی حدود 25 متر کاهش یافته است. لذا با توجه به میزان کاهش قابل توجه سطح آب زیرزمینی، به بررسی احتمال وقوع پدیده فرونشست زمین درمنطقه پرداخته شد. بدین منظور از نقشه های ژئومورفولوژی، زمین شناسی و گسل ها و لوگ های حفاری استفاده گردید. تلفیق و تحلیل نقشه ها توسط نرم افزارARC GIS و تهیه نقشه های ایزوپیز برای هریک از ماه های سال و سالانه با استفاده از نرم افزار Surfer Win و انجام تحلیل خوشه ای بر روی مقادیر سطح ایستابی آب های زیرزمینی نشان داد که طی 11 سال آمار موجود، میزان فرونشست زمین در برخی از قسمت های منطقه از جمله روستای قلعه به وقوع پیوسته است که این فرونشست را می توان به افت سطح آب های زیرزمینی نسبت داد.

اقلیم به دلیل تاثیرپذیری توام از عناصر و عوامل اقلیمی، سیستمی چند بعدی است. درک رفتار اقلیم نیازمند توجه به همه ابعاد آن می باشد. یکی از راه های درک این پدیده چند بعدی، کاهش پیچیدگی های آن از طریق مدلسازی است. از این رو در تحقیق حاضر تلاش گردید با در نظر گرفتن عوامل مکانی طول و عرض جغرافیایی، ارتفاع، شیب، جهت دامنه و انحنای ناهمواریها، و بهره گیری از تکنیک های آمار فضایی، به شناخت و مدلسازی فضایی بارش پرداخته شود. در این راستا از داده های بارش ماهانه 30 ایستگاه همدید واقع در شمال غرب ایران، طی 30 سال دوره آماری (1985-2014) بهره گرفته شد. با استفاده از تکنیک میان یابی کریجینگ، شبکه ای بر منطقه برازش داده شده و تعداد 4224 یاخته بدست آمد. سپس با استفاده از مدل رگرسیون کلی و رگرسیون موزون جغرافیایی به مدلسازی بارش و شناخت عوامل مکانی موثر بر آن اقدام گردید. نتایج نشان داد که بارش تابستانه دارای رفتاری خوشه ای است و بر اساس معیارهای ارزیابی مدل، مدل قدرت برازش و برآورد بهتری نسبت به مدل دارد. بر اساس رگرسیون کلی، عوامل مکانی ارتفاع و شیب مهمترین نقش را در رفتار بارش تابستانه منطقه دارند. این در حالی است که بر اساس نتایج مدل ، عامل ارتفاع در نواحی کوهستانی و شرق دریاچه ارومیه، عرض جغرافیایی در عرض های شمالی و شیب در شرق منطقه در دامنه های شرقی ارتفاعات، بیشترین نقش را در تغییرات مکانی بارش تابستانه شمال غرب ایران دارند.

تغییر اقلیم پدیده ای است که بررسی همه جانبه آن نیازمند بررسی طولانی مدت عناصر مختلف اقلیمی نظیر دما، بارش، تبخیر، رطوبت و ... می باشد. بارش و دما از عناصر مهم آب و هوایی هستند که تغییر آنها می تواند تأثیر بسزایی در تغییرات سایر اجزا محیطی از جمله تغییرات کاربری های سطح زمین داشته باشد. می توان گفت تغییر پوشش سطح زمین، ارتباط مستقیمی با تغییر اقلیم جهانی دارد. بر این اساس در تحقیق حاضر تلاش شده است که تغییرات طولانی مدت دما و بارش در حوضه آبریز کارون و سپس ارتباط احتمالی این تغییرات با تغییرات کاربری های سطح زمین مورد بررسی قرار گیرد. لذا داده های دما و بارش روزانه از 152 ایستگاه همدید و باران سنجی از سال 1972 تا 2014 تهیه شده و نقشه های روزانه آنها با اندازه یاخته های 4 × 4 کیلومتر با استفاده از تکنیک میان یابی کریجینگ تولید شد.  به دلیل تنوع اقلیمی و مکانی موجود در کارون، حوضه آبریز به 12 زیرحوضه کوچک تر تقسیم شد. سپس با استفاده از کد نویسی در سامانه گوگل ارث انجین GEE و با بهره گیری از داده های رقومی ماهواره های سری لندست 5، 7 و 8  سنجنده های TM   و OLI/TIRS ، نقشه های کاربری اراضی با محاسبه میانگین هر کاربری استخراج گردید. با استفاده از الگوریتم حداقل فاصله از میانگین طی دوره های چند ساله (1987-1997-2007-2018) طبقه بندی تصاویر انجام شد. برای پایش تغییرات زمانی کاربری های اراضی نیز از مدل پویایی کاربری ها بهره گرفته شد. همچنین برای بررسی رفتار طولانی مدت دما و بارش از آزمون من کندال بهره گرفته شد. سپس تغییرات زمانی این عناصر و هم زمانی این تغییرات با تغییرات کاربری های اراضی مورد ارزیابی قرار گرفت.  نتایج تحقیق نشان داد که از بین دو عنصر اقلیمی مورد مطالعه، بارش، بیشترین تأثیر را بر تغییر کاربری های سطح زمین، به ویژه در حوضه های مرتفع کارون داشته است.  همچنین کاهش بارش طی زمان به همراه تأثیر عوامل انسانی، تأثیر مخربی روی تغییرات نوع کاربری ها به ویژه کاهش سطح جنگل ها، مراتع، سطوح آبی و کشاورزی آبی منطقه داشته است. بررسی روند دما نیز نشان داد که با وجود نوساناتی که در رفتار دما دیده می شود اما این تغییرات جزئی بوده و نسبت به بارش، تأثیر چندانی در تغییرات کاربری های سطح زمین نداشته است.

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.

در سال های اخیر سطح تراز آب های زیرزمینی در اثر تغییرات اقلیمی و همچنین شیوه و میزان بهره برداری از آن ها، روند نزولی داشته است. با توجه به افزایش تقاضای آب و افت شدید آب های زیرزمینی، مدیریت پایدار این منابع از اهمیت شایانی برخوردار است. پیش بینی سطح ایستابی با استفاده از مدل های ریاضی و آماری می تواند کمک قابل توجهی به برنامه ریزی و تصمیم گیری های مناسب جهت تأمین آب در درازمدت، داشته باشد. در این مطالعه تلاش شده است تا سطح آب های زیرزمینی با استفاده از شبکه ی عصبی گرادیان دیسکنت و تابع انتقال Hyperbolic Tangent پیش بینی شود. مدل تابع انتقال Tanh با تعداد 40 نرون در لایه پنهان با ضریب همبستگی 99/0 و مجذور مربعات خطا 01/0 برای پیش بینی سطح ایستابی پیاده سازی شد. با تعمیم این مدل به ده چاه مشاهده ای و برون یابی در محیط سامانه ی اطلاعات جغرافیایی، مدل مکانی پیوسته سطح ایستابی در دشت سرخون برای سال 1400 تخمین زده شد. نتایج نشان داد که سطح ایستابی در قسمت های غربی دشت با مقدار 98/72 متر بیشترین و در بخش شرقی دشت با توجه به تراکم جمعیتی بیشتر مقدار با 72/18 متر کمترین سطح ایستابی را خواهند داشت. با توجه به میزان خطای پایین مدل، می توان نتیجه گرفت که با اجرای این مدل در دیگر حوزه ها می توان پیش بینی صحیحی از سطح آب های زیرزمینی به دست آورد و در برنامه ریزی و مدیریت پایدار آب های زیرزمینی از آن استفاده نمود