حسین عساکره

با توجه به اهمیت حیاتی لایه ی اٌزون و سیر صعودی افزایش عوامل تخریب کننده ی آن طی دهه های اخیر، ضرورت مطالعه ی لایه ی اٌزون به منظور آگاهی از وضعیت آن در اتمسفر ایران، بیش از گذشته معلوم می گردد. طی سالهای اخیر تکنیکها و روشهای متعددی جهت پایش این گاز حیاتی در اتمسفر کره زمین به کار گرفته شده است. اما در این میان، استفاده از داده های ماهواره ای به دلیل در دسترس بودن و دارا بودن قابلیت هایی از قبیل قدرت تفکیک مکانی، زمانی و طیفی بالا، کاربرد گسترده ای پیدا نموده است. در این مطالعه نیز از داده های اٌزون جمع آوری شده توسط سنجنده ی AIRS مستقر بر روی ماهواره ی AQUA که امکان بررسی روند تغییرات اٌزون را در اتمسفر تمامی نقاط دنیا از جمله ایران فراهم نموده استفاده شده است. داده های مربوطه با فرمت NetCDF و با گامهای زمانی یک روزه و مکانی 1° x 1° طی دوره ی آماری 15 ساله (2017 – 2003) از وبگاه مربوطه  استخراج و با استفاده از نرم افزارهای ArcGIS و Grads پردازش، بارزسازی، تجزیه و تحلیل گردید. نتایج حاصله بیانگر افت سالانه ی اٌزون در اتمسفر ایران بوده است. در میان فصول، بیشترین و کمترین میزان اٌزون به ترتیب در فصول یهار و پاییز و به لحاظ ماهانه بیشترین و کمترین میزان اٌزون به ترتیب در ماههای مارس و اکتبر اتفاق افتاده است. به لحاظ مکانی نیز با حرکت از جنوب به سمت شمال، تقریباً به طور یکنواخت بر میزان اٌزون افزوده می گردد. به طوری که بیشترین مقدار میانگین اٌزون کلی ستونی (TOC) در دشت پارس آباد (318 دابسون) وکمترین مقدار آن در ناحیه ی به هم پیوسته ای از استانهای هرمزگان، کرمان و فارس و بخشی از جنوب شرق ایران (283 دابسون) مشاهده شد. حداکثر تراکم اٌزون (اٌزونسفر) نیز در ارتفاع 27 تا 40 کیلومتری اتمسفر آشکار گردید.

تغییرات آب و هوایی اشاره به تغییرات در میانگین یا تنوع در ویژگی های آب و هوایی دارد که همچنان نیز در حال حاضر برای دوره های طولانی ادامه خواهد داشت که نتیجه تغییر طبیعی و فعالیت های انسانی است. در پژوهش حاضر به منظور شبیه سازی تغییرات دمای حداقل از داده های دمای حداقل و مدل های گردش عمومی جو استفاده شد و بررسی عملکرد مدل ها با ضریب همبستگی و ریشه میانگین مربعات خطا صورت گرفت. در این مطالعه سال 1961-1990 به عنوان سال پایه و بررسی تغییرات دما در سانتی گرادی آینده دمای حداقل در سه دوره 2011-2040،2041-2070 و 2071-2099 انجام گرفت. نتایج پژوهش نشان داد که در سانتی گرادی آینده دماهای حداقل روندی کاهشی دارند. دماهای حداقل برآورد شده در دوره شبیه سازی برای دوره پایه برآورد مدل SDSM و شبکه عصبی مصنوعی در ماه ژانویه 8/1 و 3/2 درجه سانتی گراد نسبت به داده مشاهده شده اختلاف داشته است. در ژانویه براساس برآوردهای دو مدل در سال های 2011-2040 دما به میزان 3/3 درجه سانتی گراد افزایش دما برای سال های 2041 تا 2070 حدود 7/4 و برای بازه زمانی 2071 تا 2099 حدود 05/5 درجه افزایش خواهد یافت. براساس این تحقیق مدل SDSM نسبت به شبکه عصبی نتایج نزدیک به واقعیت را نشان 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.

در پژوهش حاضر تلاش شده با استفاده از رویکرد محیطی به گردشی، الگوهای همدید توأم با موج های سرمای زمستانی در ایران شناسایی شود. براین اساس با استفاده از داده های میان یابی شده دمای کمینه برای زمستان های ۱۳۳۹ تا ۱۳۸۸ ضمن شناسایی روزهای همراه با سرمای فراگیر، داده های جوی شامل فشار تراز دریا و ارتفاع ژئوپتانسیل تراز ۵۰۰ هکتوپاسکال برای شناسایی الگوهای جوی همراه با موج-های سرمای فراگیر زمستانه در ایران بکار گرفته شد. با انجام تحلیل خوشه ای بر روی داده های فشار تراز دریا طی ۴۸۷ روز همراه با سرمای فراگیر، درنهایت ۵ الگوی همدید تشخیص داده شد. بررسی این الگوها نشان داد که تمامی موج های سرمای فراگیر در پهنه کشور با تکوین یک الگوی پرفشار گسترده بر روی ایران و مناطق همجوار آن توأم بوده است. برهمکنش سامانه های پرفشار سیبری و پرفشارهای اروپایی با کم فشارهای جنب قطبی در انتقال هوای سرد از نواحی قطبی و شمال اسکاندیناوی به عرض-های جنوبی نقش مهمی داشته است. همچنین استقرار پشته ها و سامانه های بندالی تراز میانی جو در بخش های مرکزی و شرقی اروپا و استقرار ناوه شرقی آن ها بر روی ایران با ریزش هوای سرد به قسمت عقب این ناوه توأم بوده و در ایجاد و تداوم موج های سرمایی در سطح کشور تأثیر زیادی داشته است.

بارش یکی از مهم ترین عناصر آب وهوایی موثر بر جنبه های مختلف محیط بشمار می آید از جلوه های رفتاری بارش خشونت آن است که به شکل مقادیر فرین ظهور می یابد. مقادیر فرین بارش می تواند به صورت سیل و خشکسالی و با ناهنجاری ها و پیامدهای محیطی - انسانی قابل توجهی رخ دهد. فرین های بارش نظیر تمامی عناصر آب وهوایی از الگویی جغرافیایی تبعیت می کند. شناسایی این الگوها، بویژه در نواحی که معیشت مبتنی بر نزولات آسمانی است، بر مدیریت و برنامه ریزی مبتنی بر دانسته های مذکور موثرند. با توجه به اینکه بارش های فرین بالای ناحیه خزری، یکی از مخاطرات طبیعی بویژه در بخش های شرقی این ناحیه می گردد، شناخت آرایش مکانی این پدیده می تواند برنامه ریزی های محیطی و کاهش آسیب پذیری و نیز افزایش سازگاری با این عارضه را آسان تر سازد. از این رو و به منظور واکاوی روابط فضایی مجموع فراوانی ماهانه بارش های فرین ناحیه خزری براساس آستانه صدک 99 و بیشتر، 385 ایستگاه ( همدید، اقلیم شناسی و بارانسنجی سازمان هواشناسی و باران سنجی وزارت نیرو ) طی بازه زمانی 2016-1966 مورد بررسی قرار گرفت. به منظور واکاوی روابط مکانی از برخی روش های آمار فضایی (آماره موران جهانی- موران محلی و آماره گتیس-ارد- جی) استفاده شد. نتایج حاصل از مطالعه حاضر نشان داد که رفتارحاکم بر مجموع فراوانی ماهانه بارش فرین ناحیه خزری از الگوی خوشه ای پیروی می کند. نواحی توام با خودهمبستگی های مثبت بیشتر در نواحی داخلی (نواحی کوهپایه ای) و به دور از خط ساحلی در اکثر ماه ها می باشد. خوشه های خودهمبستگی مثبت در بخش های شرقی و غربی و قسمت هایی از مرکز بیشتر گسترش دارند. آزمونG* (گتیس-جی استار) فراوانی خوشه هایی با ارزش بالا و پایین را تایید می کند. مقایسه یافته های این پژوهش و پژوهش های پیشین نشان داد که موقعیت جغرافیایی ناحیه خزری و ارتفاعات البرز و نیز سامانه های همدید موثر بر ناحیه خزری تاثیر شایان توجهی بر الگوی فضایی فراوانی رخداد بارش فرین دارند.

افزایش گرمایش جهانی به عنوان یکی از مسائل عمده جهانی در قرن حاضر مطرح است. به همین دلیل بررسی و ارزیابی روند آن برای انسان اهمیت دارد، از این رو شبیه سازی این متغیر اقلیمی برای درک آینده بشر می تواند راهگشا باشد. روش های مختلفی برای شبیه سازی و پیش بینی متغیرهای اقلیمی وجود دارد که معتبرترین آن ها استفاده از داده های مدل گردش عمومی جو یا GCM می باشد. از جمله پرکاربردترین مدل ها جهت ریز مقیاس کردن داده های GCM ، مدل آماری SDSM می باشد در تحقیق حاضر، میزان کارایی این مدل جهت ریزمقیاس نمایی میانگین دمای در ایستگاه شهر کرمانشاه مورد ارزیابی قرار گرفت . بدین منظور با استفاده از داده های دمای روزانه ایستگاه همدید شهر کرمانشاه و داده های مرکز ملی پیش بینی متغیرهای محیطی، انتخاب متغیرهای مستقل و کالیبره کردن مدل برای میانگین دما صورت گرفت . به منظور کالیبره کردن مدل داده های دیدبانی شده ایستگاه هواشناسی کرمانشاه و داده های مرکز ملی پیش بینی متغیرهای محیطی NCEP به دو دوره 15 ساله (1975- 1961) و (1990-1976) تقسیم شدند. از 15 سال اول برای کالیبره کردن مدل با استفاده از روش بهینه سازی حداقل مربعات خطا استفاده شد . این کار برای دوره 40 ساله از 1961 تا 2000 نیز انجام گرفت. سپس داده های دمای میانگین برای دوره ده ساله 2010 -2001 بر اساس 2 دوره پایه 15 ساله (1990-1961) و40 ساله (2000- 1961) تحت دو سناریوی A2 و B2 ، پیش بینی و با داده های مشاهداتی این دوره مقایسه شد تا میزان کارایی مدل برای پیش بینی ارزیابی گردد. نتایج نشان داد که با افزایش طول دوره پایه پیش بینی مدل بهتر خواهد شد و هرچه طول دوره کمتر باشد برآورد مدل چندان مناسب نخواهد بود.

در سال های اخیر تغییرات اقلیمی بر بخش کشاورزی در سطح دنیا و نیز ایران تأثیر گذاشته است. کشاورزان هر منطقه ای درک متفاوتی از این تغییرات دارند و عوامل متعددی بر ادراک آن ها تأثیرگذار می باشد. هدف این تحقیق توصیفی، سنجش ادراک کشاورزان و عوامل مؤثر بر ادراک آن ها بوده است. جامعه آماری کلیه 83261 خانوار کشاورزی استان زنجان بودند. با استفاده از جدول نمونه گیری کرجسی و مورگان 393 کشاورز به عنوان نمونه مشخص شد و از طریق روش نمونه گیری چندمرحله ای تصادفی انتخاب و مطالعه شدند. نتایج تحقیق نشان داد که ادراک 6/74 درصد کشاورزان از تغییرات اقلیمی در حد متوسط می باشد. ضریب همبستگی نشان داد که بین سطح تحصیلات، سرمایه اجتماعی، پیامدهای تغییرات اقلیمی، دوره آموزشی، مساحت زمین دیم، دسترسی به نهاده ها، درآمد کشاورزی، سن، کیفیت خاک زراعی دیم، مساحت زمین آبی، منابع اطلاعاتی استفاده شده و تجربه کشاورزی با ادراک کشاورزان در خصوص تغییرات اقلیمی رابطه مثبت و معنی داری وجود داشت. رگرسیون خطی چندگانه نیز نشان داد که پیامدهای تغییرات اقلیمی، دوره آموزشی شرکت کرده، سرمایه اجتماعی، مساحت زمین دیم، درآمد کشاورزی و منابع اطلاعاتی استفاده شده 58 درصد از ادراک کشاورزان در خصوص تغییرات اقلیمی را تبیین می کنند.

بارش یکی از عناصر و فرایندهای اصلی اقلیم هر منطقه است که در برنامه ریزی های شهری و روستایی، مکان یابی صنعتی، معماری، کشاورزی، صنایع، و ... نقش تعیین کننده دارد. ازاین رو، در تحقیق حاضر تلاش شده است تا مقدار، فراوانی، و شدت بارش های سالانه ناحیه خزری ارزیابی شود. بدین منظور، از داده های روزانه 385 ایستگاه همدید، اقلیم شناسی، و باران سنجی سازمان هواشناسی کشور و ایستگاه های باران سنجی وزارت نیرو طی بازه زمانی ۱۹۶۶-2016 استفاده شده است. با برازش مدل رگرسیون خطی به روش پارامتری، روند مقدار، فراوانی، و شدت بارش سالانه بررسی شد. نتایج حاصل از این پژوهش که در دیگر مطالعات مشهود نبوده است بیانگر این است که میانگین بارش سالانه و فراوانی آن به ترتیب در 4/61درصد و 1/47درصد از پهنه دارای روند افزایشی است. شدت بارش سالانه در همه پهنه دارای رفتار ایستاست. روند ضریب تغییرات میانگین بارش سالانه نشان داد که گستره تحت حاکمیت روند ایستا بیشتر است؛ به طوری که در همه خط ساحلی و بخش هایی از ارتفاعات البرز توزیع بارش در گذر زمان در طی فصل های مختلف سال تغییری نکرده است. بخش های شرقی ناحیه، ارتفاعات البرز (جنوب دریای خزر)، بخش هایی از ارتفاعات البرز غربی، و بخش بسیار کوچکی از غرب ناحیه روند کاهشی در ضریب تغییرات میانگین بارش سالانه دیده می شود.

چرخندها یکی از مهم ترین عوامل تعیین کننده شرایط جوی بویژه بارش عرض های میانه هستند. تغییر در ویژگی چرخندهای یک ناحیه می تواند منجر به تغییر شرایط بارشی آن ناحیه شود. از این رو مطالعه جنبه های عمده ای از تغییرات چرخندها می تواند تغییرات شرایط بارشی را آشکار سازد. در مطالعه حاضر تغییرات رخ داده در چرخندهای موثر بر بارش حوضه آبریز رود زرد (زیر حوضه جراحی در استان خوزستان) طی سال های آبی 1356-1355 الی 1393-1392 به صورت دهه ای بررسی شده است. برای این منظور از نقشه های ارتفاع تراز 1000 هکتوپاسکال استفاده شد. نتایج بررسی های انجام شده نشان داد وسعت منطقه تحت حاکمیت و همچنین فراوانی چرخندها در دهه های مورد مطالعه و به تبع آن فراوانی روزهای بارش حاصل از این سامانه ها و مجموع بارش های حاصل از کنش های چرخندی سالانه در حوضه آبریز رود زرد طی دوره مورد مطالعه، روند کاهشی داشته اند. وسعت طولی منطقه تحت حاکمیت چرخندها از 5/72 درجه طول جغرافیایی در دهه اول به 55 درجه طول جغرافیایی در دهه چهارم و وسعت عرضی منطقه تحت حاکمیت چرخندها از 30 درجه عرض جغرافیایی به 25 درجه عرض جغرافیایی کاهش پیدا کرده است. بررسی سال به سال ورود چرخندهای موثر بر بارش حوضه آبریز رود زرد از مرز غربی به ایران نیز نشان داد که کمینه عرض جغرافیایی ورود چرخندها به کشور از سال آبی 66-65  و بیشینه آن از سال آبی 71-70 ناایستایی داشته است. به طوری که سال آبی 91-90 عرض جغرافیایی ورود چرخندها به ایران به باریک ترین مقدار مسیر خود رسیده است. تفاوت در میانگین فراوانی چرخندها در دو نیم دوره مورد مطالعه (نیم دوره اول: سال آبی 56-55 الی 74-73 و نیم دوره دوم سال آبی 75-74 الی 93-92) نیز حاکی از وجود جهش در فراوانی چرخندها می باشد.

شبکه های عصبی مصنوعی  به عنوان یکی از تکنیک های غیرخطی در مطالعات اقلیمی و هیدرولوژی اهمیت فراوانی به خود اختصاص داده اند. تغییراقلیم و به دنبال آن گرمایش جهانی از پدیده های اقلیمی به شمار می رود. شمار روزهای خشک و تداوم آن خشکسالی را به دنبال دارد. در این پژوهش از داده های بارش روزانه طی سال های (1976-2008) و شبکه عصبی مصنوعی در نرم افزار MATLAB به منظور پیش بینی شمار روزهای خشک ایستگاه تهران استفاده شده است. شبکه به کار رفته از نوع Feed-forward با الگوریتم کاهش شیب و مارکوارت لونبرگ در مرحله آموزش و یادگیری می باشد. ساختارهای گوناگونی در لایه ورودی و پنهان در مرحله آموزش مورد آزمایش قرار گرفت. در نهایت شبکه با 4 ورودی و 5 نرون در لایه پنهان و 1 نرون در لایه خروجی به مطلوب ترین ساختار (1-5-4) جهت پیش بینی بهینه با بیش ترین همبستگی پاسخ داد. نتایج نشان داد که در ایستگاه مذکور، روزهای خشک پیش بینی شده توسط شبکه در مقایسه با طول دوره آماری مورد بررسی دارای روند افزایشی بوده است که با محاسبه احتمال وقوع روزهای خشک، طی سال های (2018-2009) با استفاده از زنجیره مارکوف، موارد فوق تأیید گردیده است. ضریب همبستگی مقادیر پیش بینی روزهای خشک بدون ترکیب با الگوریتم ژنتیک 86 درصد است. بعد از آموزش شبکه با ترکیب  الگوریتم ژنتیک با لایه های مختلف این مقدار به 88درصد رسید که می توان گفت در صورت ترکیب شبکه با الگوریتم مذکور نتایج قابل قبول ارائه می دهد.

در پژوهش حاضر روند بارش سالانه ایران زمین با توجه به روند تغییرات فراوانی نمایه های فرین بالا و پایین و نیز نمایه های بهنجار بارش، به روش تحلیل پهنه ای در معرض توجه قرار گرفت. برای انجام پژوهش حاضر از نسخه سوم پایگاه داده ای اسفزاری با تفکیک مکانی 10 کیلومتر و برای بازه زمانی 01/01/1349 تا 29/12/1394 (46 سال و معادل 16801 روز) استفاده شد. روند بارش سالانه در کشور نشان داد که تغییرات بارش در بخش عمده ای (حدود 9/80 درصد مساحت) از کشور کاهشی بوده است و تنها بخش محدودی از کشور (حدود 19 درصد مساحت) روند افزایشی را تجربه کرده است. روند کاهشی بارش باعث کاهش آب حاصل از نزولات جوی در کشور به میزان حدود 5/1 میلیارد مترمکعب شده است. اگرچه استنباط های آماری نشان از عملکرد عوامل بزرگ مقیاس در شکل گیری روند کاهشی در بخش عمده ای از کشور است، امّا 53/33 درصد پهنه های توأم با روند کاهشی از دیدگاه معنی داری آماری تحت تأثیر عوامل محلّی (در شمال شرق و بخش هایی از شرق ایران، پیشکوه های داخلی زاگرس و پهنه ای ممتد از استان کرمان تا استان های اصفهان، چهارمحال و بختیاری و کهگیلویه بویراحمد، از غرب شیراز و شمال بوشهر در امتداد مرز غربی کشور تا شمال سنندج، هسته های پراکنده در بخش های جنوبی و شرقی ناحیه شمال غرب و شمال ایران) بوده است. بررسی ها نشان داد که نواحی توأم با روند کاهشی معنی دار تحت تأثیر کاهش بارندگی های پرمقدار (عمدتاً صدک 75 و بیشتر) بوده اند. نواحی توأم با روند مثبت و به لحاظ آماری معنی دار حدود 93/2 درصد از کشور را دربر می گیرند. این نواحی با گسستگی مکانی و به صورت هسته هایی بعضاً در درون نواحی توأم با روند منفی دیده می شوند.

هدف از این مطالعه بررسی و تحلیل آشفتگی، نوسانات و جهش نواحی بارشی ایران می باشد. برای این منظور داده های محیطی در دو بخش جمع آوری شده اند. در بخش اول داده ها حاصل میان یابی مشاهدات بارش روزانه 1434 ایستگاه همدیدی و اقلیمی از ابتدای سال 1340 تا 1383 از پایگاه داده های اسفزاری استفاده شده است. بعد از تشکیل پایگاه داده ای به منظور شناسایی نواحی بارشی ایران از تحلیل خوشه ای بر روی داده های میانگین و ضریب تغییرات بارش سالانه و ماهانه استفاده شده است. برای اعتبار سنجی نواحی بارشی ایران از تحلیل سیلهوته استفاده شده است. در ادامه به منظور بررسی آشفتگیها، جهش و نوسانات نواحی بارشی ایران پرداخته شده است. نتایج حاصل از تحلیل خوشه ای بیانگر این بوده است که نواحی بارشی ایران به شش طبقه قابل تقسیم بندی می باشند. در این بین نواحی خزری (ناحیه چهار) از بیشترین مقدار بارش و کمترین ضریب تغییرات برخوردار است. توزیع رژیم بارش در هر شش نواحی نشان می دهد که رژیم بارش ایران بیشتر در فصل زمستان و بهار و بعضا پاییز می باشد. بررسی و تحلیل آشفتگی بارش بیانگر این بوده است که بارش به جز در ناحیه چهار (ناحیه خزری) در سایر نواحی دیگر توزیع رخداد بارش همراه با آشفتگی بوده است. با وجود اینکه بیشترین آشفتگی ها در ناحیه زاگرسی رخ داده است اما بیشترین توالی آشفتگی ها مربوط به ناحیه بارشی پنجم می باشد. کمترین توالی آشفتگی ها در ناحیه مرکزی و شرقی کشور رخ داده است. نتایج حاصل از تحلیل جهش و نوسانات بیانگر این است که آشفتگی های بارش به جز در سالهای ابتدایی نواحی بارشی دو و پنج در سایر نواحی دیگر بارش فاقد جهش معنی دار بوده است این در حالی می باشد که نوسانات کوتاه مدت 3 تا 5 ساله بر بارش هر شش نواحی حاکم بوده است.

مهم ترین عامل در رخداد سیلاب های مخرب، وقوع بارش های سنگین است. نظر به اهمیت این مخاطره اقلیمی و اثرات زیانبار آن در محیط طبیعی و اجتماعی، هدف این پژوهش، بررسی تغییرات زمانی – مکانی بارش های فرین و مشخص ساختن سهم این بارش ها از بارش سالانه در پهنه غرب ایران می باشد. بدین منظور از داده های بارش روزانه 823 ایستگاه سینوپتیک، اقلیم شناسی و باران سنجی در بازه زمانی 01/01/1965 تا 30/12/2016 (18993 روز) استفاده شده است. این داده ها به روش کریجینگ بر روی گستره غرب ایران در شبکه ای منظم به ابعاد 6×6 کیلومتر میانیابی گردید و نهایتا، ماتریسی با ابعاد 6410×18993، حاصل شد. برای هر پیکسل و به ازای هر روز از سال، آستانه صدک 95 جهت شناسایی روزهای بارشی فرین به کار گرفته شد. نتایج نشان داد که با افزایش عرض جغرافیایی در پهنه مورد مطالعه، از مجموع بارش های فرین و همین طور، از نسبت سهم آن ها از بارش سالانه کاسته می شود. بارش های فرین حداقل 10 و حداکثر 31 درصد از بارش های سالانه را در گستره غرب ایران تشکیل می دهند که مقادیر حداقل آن بر منطقه آذربایجان و مقادیر حداکثر بر جنوب استان های ایلام و لرستان منطبق می باشد. به کارگیری رگرسیون خطی به روش کمترین مربعات خطا، برای بررسی روند مجموع بارش های فرین، نشان از وجود روند منفی در حدود 75 درصد از منطقه و روند مثبت در حدود 25 درصد از پهنه غرب ایران است. از این میان، در نزدیک به 44 درصد از پهنه، روند ها در سطح اطمینان 95 درصد معنادار بودند. روند سهم بارش های فرین از مجموع بارش سالانه، مشخص ساخت، در حدود 60 درصد از منطقه، نسبت این بارش ها در حال افزایش و در نزدیک به 40 درصد رو به کاهش می باشد که با توجه به سطح معناداری 95 درصد، 30 درصد از روند سهم بارش های فرین در بارش سالانه، معنادار شناخته شدند.

هدف از این پژوهش شناسایی تغییرات روند دما در نیمه غربی ایران می باشد. بدین منظور داده های دمای ماهانه 15 ایستگاه همدید طی دوره آماری 1960-2010 و برای نیمه غربی ایران گردآوری و پس از بررسی توسط آزمون های پتیت، SNHT، بویشاند و وان- نیومن با داده های واکاوی شدهERA-Interim ، ERA-20C ،NCEP و CMIP5 (RCP5/8 برای دوره 1960-2100) مقایسه و شبیه سازی شدند. روند دمای هر یک از این ایستگاه ها توسط آزمون من کندال و تخمین گر سن با 95 درصد اطمینان محاسبه گردید. بر اساس نتایج به دست آمده از تمامی مدل ها، روند مثبت معنی دار در بهار، تابستان و پاییز مشاهده و تنها در فصل زمستان روند مثبت معنی دار در نتایج مدل ERA-Interim دیده شد. مدل های CMIP5 برای دوره (2050-2100) مقادیری بین 2 تا 4 درجه سلسیوس در صد سال را برای فصول مختلف به همراه داشته که نسبت به نتایج دیگر مدل ها برای دوره 1979-2010 کم تر می باشد. مدل های CMIP5 و میانگین آن ها افزایش دمای سالانه را در کل منطقه مورد مطالعه تایید کرده و مقدار 7 درجه سلسیوس در صد سال را برای نیمه دوم قرن 21 نشان می دهند.

طی سده گذشته، اقلیم به گونه های مختلفی تغییر یافته است. این روند تغییرات احتمالاً برای آینده ادامه خواهد داشت. یکی از جلوه های تغییر اقلیم در وردایی رفتار دهه ای بارش قابل ردیابی است. به منظور ردیابی وردایی بارش ایران طی چهار دهه اخیر (1355-1394) و تفکیک تغییرپذیری متأثر از مختصات (موقعیت) جغرافیایی (طول جغرافیایی و عرض جغرافیایی) و توپوگرافی (ارتفاع، جهت، و میزان شیب دامنه ها)، به عنوان عوامل درونی مؤثر بر بارش، از الگوی رگرسیون خطی چندمتغیره استفاده شد. بدین ترتیب، بارش متأثر از مختصات جغرافیایی- عوامل توپوگرافیک برای هر دهه از میانگین بارش دهه ای تفکیک شد و الگوی مکانی بارش حاصل از عوامل بیرونی اقلیم بارشی به دست آمد. بنابراین، تغییرات دهه به دهه بارش در ارتباط با عوامل بیرونی مورد مداقه قرار گرفت. نتایج نشان داد طی چهار دهه اخیر تأثیر عوامل بیرونی مؤثر بر بارندگی ایران موجب کاهش پهنه های بارشی شده اند؛ به طوری که از اولین دهه مورد بررسی (1355-1364) به سمت دهه انتهایی (1385-1394) سهم عوامل بیرونی در وردایی بارش افزون تر شده است. بعد از دهه دوم تأثیر عوامل بیرونی حتی نسبت به میانگین کل افزایش داشته است؛ به طوری که در دهه اول 4/54 درصد و در دهه آخر نزدیک به 60 درصد از گستره کشور با وردایی بارش حاصل از عوامل بیرونی مواجه بوده است.

وردایست یک لایه مرزی بین دو لایه اتمسفر با ویژگی های بسیار متفاوت است. این منطقه نقش بسیار مهمی در هوا و اقلیم جهانی و منطقه ای دارد. در این پژوهش برای شناسایی وردایست بر روی جو ایران در ماه های فصل پاییز و بهار از داده های دما و ارتفاع ژئوپتانسل پایگاه ECMWF برای ترازهای 700 تا 50 هکتوپاسکال با تفکیک مکانی 25/0×25/0 درجه قوسی و مشاهدات روزانه در بازه زمانی 1979 تا 2018 بهره گرفته شد. با توجه به تأثیرات و اهمیت وردایست، سعی شد وردایست و عواملی که احتمال ارتباط آن ها با وردایست می رفت بررسی شود. نتایج به دست آمده از این پژوهش نشان داد که روند تغییرات ترازهای فشار وردایست در همه ماه های فصل بهار و ماه های اکتبر و نوامبر منظم بوده و با افزایش عرض جغرافیایی ارتفاع ترازهای فشار وردایست کاهش می یابد. بررسی تغییرات ارتفاع وردایست در رابطه با ترازهای فشار وردایست نیز نشان داد که در فصول واکاوی شده این دو نمایه با هم هماهنگ نیستند. براساس نتایج این پژوهش، مشخص شد که احتمال ارتباط وردایست با عوامل محلی پایین است و در بین همه متغیرهای موردبررسی در همه ماه های دو فصل موردمطالعه دمای تراز پایین و بالای وردایست بیشترین تأثیر را در روی وردایست دارند.

در این پژوهش ، از داده های نم ویژه، مؤلفه مداری و نصف النهاری جریان باد در تراز 850 هکتوپاسکال، همچنین از داده های روزانه آب بارش پذیر سنجنده مودیس آکوا در بازه زمانی 15 ساله (2017-2002) استفاده شد؛ سپس در طول این دوره روزهایی که متوسط آب بارش پذیر آن ها دو انحراف معیار از میانگین ِدوره فاصله داشت انتخاب و برای این روزها و دو روز قبل از آن شار رطوبت بدست آمد. یافته ها نشان می دهد در روزهایی که متوسط آب بارش پذیر بالا است (تیر و مرداد)، کرانه های دریای خزر بویژه در بخش های جنوب غربی آن و شمال غرب کشور شار رطوبت نیز بیشینه است. جریانات شمال شرقی و شرقی که در نتیجه استقرار یک کم فشار در شمال شرقِ دریای خزر از روی دریای خزر می گذرند، با ترابرد رطوبت به کرانه های خزر و شمال غرب وقوع بیشینه ی آب بارش پذیر را باعث می شوند. استقرار پرفشار جنب حاره بر روی دریای عرب از یک سو و یک کم فشار حرارتی بر جنوب شرق عربستان، شار رطوبت را از دریای عرب، خلیج عدن، دریای عمان و خلیج فارس به سوی کرانه های جنوبی و جنوب غربِ کشور افزایش داده و در نتیجه مقدار آب بارش پذیر نیز افزایش می یابد. در پاره ای از موارد مشاهده شد، جریاناتی که از شمال شرق و جنوب وارد کشور می شوند در دشت لوت و کویر مرکزی همگرا شده و رطوبت جو این نواحی را نیز افزایش می دهند. بر اساس نتایج بدست آمده، حضور کم فشار در غرب قزاقستان و استقرار پرفشار در دریای عرب و کم فشار در شرق عربستان نقش کلیدی در فرارفت رطوبت به ایران و افزایش رطوبت جو آن دارند.

از مهم ترین اهداف آمار فضایی، بررسی روابط مکانی داده های محیطی (بارش شدید) برای تحلیل الگوها و وابستگی های فضایی است. در این راستا تحلیل اکتشافی داده های فضایی روش هایی را برای تمایز بین الگوهای تصادفی و غیر تصادفی فراهم می آورد. در این پژوهش با کاربرد آماره فضایی به تبیین الگوهای مکانی بارش های شدید که با پیامد های محیطی – انسانی همراه است، پرداخته شد. در این راستا مجموع فراوانی ماهانه بارش های شدید فصول سرد ناحیه خزری در دو گروه آستانه صدک 95-90 و 99-95، از 385 ایستگاه اقلیمی طی 2016- 1966 با کاربرد آماره موران و آماره Gi*به منظور تحلیل خودهمبستگی فضایی استفاده شد. یافته های آماره موران کلی نشان داد که رفتار حاکم بر بارش شدید دارای ساختار فضایی و به شکل خوشه ای است. بررسی های ماهانه فصول نشان داد که به لحاظ فراوانی وقوع بارش های حاصل از این دو گروه بارشی، فراوانی رخداد بارش های صدک آستانه 95-90 بیشتر از آستانه صدک 99-95 می باشد. براساس نقشه های موران محلی نواحی با خود همبستگی های مثبت در هر دو گروه بارشی بیشتر در نواحی غربی، مرکزی و الگوهای حاصل از خودهمبستگی منفی در بخش شرقی قرار دارد. در بررسی روابط مکانی، آماره دو متغیره موران بین بارش شدید و عوامل جغرافیایی نشان داد که تأثیر عوامل جغرافیایی در فراوانی رخداد فرین ها ضعیف تر از عملکرد و نفوذ سامانه های همدید است. درنهایت، در این ناحیه که این بارش ها یکی از مخاطرات طبیعی است، شناسایی این الگوها می تواند در مدیریت و برنامه ریزی و کاهش آسیب پذیری و افزایش سازگاری مؤثر باشد.

    روزهای سرد فراگیر یکی از رخداد های ناهنجار اقلیمی هستند که تاثیرات زیادی بر محیط زیست و فعالیت های انسانی دارند. این رویداد ها در نتیجه ی شکل گیری الگوهای جوی پیچیده ای ایجاد می شوند. شناخت نحوه ی برهمکنش سامانه های جوی در این الگوها می تواند در پیش بینی شرایط مشابه و کاهش خسارات احتمالی مفید باشد. بر این اساس در پژوهش حاضر تلاش شد با استفاده از داده های میان یابی شده ی دمای کمینه در سطح کشور و همچنین داده های جوی طی سال های 1339 تا 1388، شرایط دمای سطح زمین و شرایط همدید و پویشی ترازهای مختلف جو در روز 1/11/1342 به عنوان فراگیرترین روز سرد در پهنه ی ایران مورد تحلیل قرار گیرد. در این روز 4/98 درصد از پهنه ی کشور تحت تاثیر سرما قرار داشته است. نتایج تحلیل همدید و پویشی سامانه های جوی مولد سرمای این روز نشان داد که ایجاد یک سامانه ی بندالی در غرب و مرکز اروپا و استقرار یک سامانه ی کم ارتفاع در شمال روسیه و حرکات متضاد این دو سامانه نسبت به یکدیگر موجب ریزش هوای سرد جنب قطبی از نواحی شمالی اسکاندیناوی به سمت ایران شده است. همچنین مشخص شد عامل ارتفاع در تشدید سرمای این روز در سطح کشور نقش مهمی ایفا نموده است.

بارش عنصری اقلیمی با وردایی زمانی- مکانی بسیار بالاست. از جلوه های وردایی بارش مقادیر فرین آن است که با پیامدهای محیطی– انسانی و به سبب تأثیرات گسترده در ساختارهای فیزیکی و انسانی در کانون مطالعات اقلیمی است. بنابراین، بررسی این نوع بارش ها در ناحیه ای که قطب کشاورزی است و، از طرفی، این بارش ها یکی از مخاطرات طبیعی است اهمیت دارد. به منظور واکاوی فضایی مجموع فراوانی سالانه بارش شدید (آستانه های صدک 90-95، 95-99) و خیلی شدید (صدک 99 و بیشتر)، از داده های میان یابی شده بارش روزانه طی بازه 1966-2016 استفاده شد. برای شناسایی الگوی پراکنش مکانی از آماره موران و Gi* استفاده شد. با توجه به مقدار نمایه موران کلی 9/0 (سطح اطمینان 99درصد)، الگوی فضایی برازنده بارش ها الگوی خوشه ای است. در گروه بارشی شدید، بیشتر الگوهای خوشه ای مثبت در بخش های مرکزی و غربی و بارش خیلی شدید بیشتر در بخش شرقی، مرکزی و ناخوشه ها در گروه اول و دوم بیشتر در بخش شرقی و در گروه سوم در بخش های مرکزی و جنوب غربی ناحیه است. آزمون Gi* فراوانی خوشه هایی با ارزش بالا و پایین را تأیید می کند. در بررسی روابط مکانی با آماره دومتغیره موران، طول جغرافیایی و ارتفاعات البرز بیشترین تأثیر را در رخداد بارش ها دارند.