حسین عساکره

تغییر مشخصه های بارش از جمله جلوه های قابل توجه پدیده تغییر اقلیم است. تغییر میزان بارش به ویژه در فصل گرم سال بر بسیاری از پدید ه های اقلیمی، محیطی و همچنین بر بسیاری از فعالیت های بشر اثر دارد. در این پژوهش سعی گردید تا تغییرات دهه ای میانگین بارش ماهانه فصل گرمِ ناحیه خزری مورد ارزیابی قرار گیرد. برای دستیابی به این هدف از داده های روزانه بارش فصلِ گرم، 385 ایستگاه همدید، اقلیم شناسی و باران سنجی سازمان هواشناسی کشور و ایستگاه های باران سنجی وزارت نیرو طی بازه زمانی 2016-1966 (51 سال) با تفکیک مکانی 3 × 3 کیلومتر استفاده شده است. نتایج بیانگر این است که، بیشینه شیو مکانی میانگین بارش و به تبع آن هسته پربارش از جنوب غربی دریای خزر به سمت ارتفاعات البرز و شرق ناحیه میل یافته است، این نشانگر جابه جایی هسته های پربارش ها به سمت این مناطق می باشد. علاوه براین وسعت مکانی بارش های کم مقدار رو به فزونی است. بر مبنای پژوهش های پیشین می توان این تغییرات را به تغییرات سامانه های مؤثر بر بارش ناحیه خزری (جابه جایی شمال سوی تاوه قطبی و پرفشار جنب حاره و نیز مسیر چرخندهای مدیترنه ای) نسبت داد. همچنین با در نظر گرفتن سیر افزایشی دما در فصل تابستان و کاهش تباین دمایی دامنه ها و سواحل، کاهش گستره زیر تأثیر فرایندهای همرفتی، بارش تابستانه نیز کاهش یافته است.

سری های زمانی که در مطالعات اقلیمی مورد بررسی قرار می گیرند، دارای ویژگی و رفتارهای متفاوتی از جمله روند، نوسان، افت و خیز و جهش هستند. هر سری زمانی ممکن است حاوی یک سری ویژگی ها و رفتارهای پنهانی باشند که با روش ها و مدل سازی های ساده آماری قابل استخراج نباشند. در این راستا تکنیک تحلیل طیفی یک ابزار توانمند در شناسایی و آشکارسازی افت و خیزهای نهان و آشکار در سری زمانی است. این تکنیک با تبدیل رفتار سری زمانی از حالت نوسانات زمانی (بعد زمانی) به بعد فرکانسی، چرخه ها یا افت و خیزهای موجود در سری را که با توابع ساده آماری مانند خودهمبستگی و میانگین متحرک و غیره نمود ندارند، را آشکار می سازد. در این مقاله جهت شناسایی رفتار بارش شهر شاهرود از میانگین بارش سالانه 60 ساله(2012- 1953)، بر اساس روش های توزیع آماری، شناسایی روند، مدل سازی روند و در نهایت شناسایی چرخه ها با استفاده از روش تحلیل همساز(هارمونیک) و تحلیل طیفی و با کمک از نرم افزارهای Matlab، Minitab و SPSS استفاده شده است. برای شناسایی دقیق تر رفتار مذکور میانگین بارش سالانه را به دو دوره 30 ساله تقسیم نموده و بعد از محاسبات هر دوره، دوره ها با هم مقایسه شدند. لذا بعد از شناسایی اولیه رفتار بارش، سری زمانی بارش از قلمرو زمانی به قلمرو فرکانسی تبدیل شد. سپس واریانس هر فرکانس(هرجفت سینوس و کسینوس یک فرکانس یا همساز می باشد)، و سهم واریانس هر چرخه از تغییرات واریانس کل بدست آمد. در مرحله بعدی دوره نگار و دوره های بازگشت برای هر یک از چرخه ها محاسبه و تغییرات تصادفی متغییرها(نوفه یا نویز) برای هر یک از دوره های منتخب استخراج گردید. نتایج نشان داد توزیع بارش شاهرود نرمال نیست و بهترین توزیع قابل برازش بر بارش شاهرود توزیع ویبول است. خروجی جهت و مقدار روند با استفاده از روش های ناپارامتری و پارامتری متفاوت می باشد به نحوی که بر اساس روش های ناپارامتری غیر خطی کندال و خطی اسپیرمن روند مثبت و مقدار آن به ترتیب 176/0 و 140/0 میلیمتر در سال ولی در روش پارامتری خطی، روند منفی با ضریب سالانه 0352/0- میلیمتر می باشد. همچنین نتیجه مدل سازی روند با استفاده از روش ناپارامتری مبین کاهش حجم سالانه بارندگی به مقدار 685/0- میلمتر است. این مقدار در روش مدل سازی خطی و نمایی مثبت می باشد. نتایج تحلیل طیفی وجود دو چرخه با ضریب اطمینان 95% در فرکانس های 03/0 و 17/0 با دوره بازگشت تقریبی 15 و 3 ساله برای میانگین بارش سالانه 60 ساله(2012- 1953)، یک چرخه با ضریب 95% در فرکانس 05/0 با دوره بازگشت 5/7 ساله برای میانگین بارش 30 سال اول دوره آماری(1982- 1953) و یک چرخه با ضریب 99% در فرکانس 47/0 با دوره بازگشت یک ساله برای میانگین بارش 30 سال دوم دوره آماری (2012- 1983) می باشد. همچنین خودهمبستگی های منفی در هر سه دوره بیانگر وجود نوفه آبی می باشد بدین معنی خط صفر پیوسته از چرخه اول تا آخرین چرخه به صورت پیوسته سیر صعودی را طی می کند.  

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.

کم فشار دریای سرخ یکی از عوامل سازنده اقلیم در شمال آفریقا می باشد، که در ابتدا حالت حرارتی داشته و در فصل زمستان حالت ترمودینامیکی پیدا می کند، و با عمیق شدن ناوه ی آن در دوره سرد سال به سمت شرق دریای سرخ حرکت کرده و بر روی ایران نیز گسترش می یابد، از آنجایی که بررسی زمانی-مکانی کم فشار دریای سرخ در شناخت زمان فعالیت و بارش های این سامانه نقش بسزایی دارد. بنابراین آشنایی با ویژگی های این کم فشار، همواره مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است. با توجه به این شرایط که بارندگی اصلی ترین منبع تأ مین آب می باشد، تغییرات زمانی و مکانی بارش در منطقه بسیارچشمگیر بوده و این موضوع باعث اثرات سوء در فعالیت های اقتصادی و معیشتی به ویژه کشاورزی شده است. در این پژوهش سعی بر آن شده، که با روش های مختلف این تغییرات را شناسایی و تحلیل بر روی آن صورت بگیرد. برای انجام این پژوهش از داده ها ی ا رتفاع تراز 1000 هکتوپاسکال بازکاوی شده NCEP/NCAR با تفکیک شبکه ای 5/2 در 5/2 استفاده شده است. بررسی ها نشان داد کم فشار دریای سرخ در فصل سرد به سبب تأمین رطوبت کافی در منظقه شمال آفریقا نقش عمده ای در بارش های جنوب غربی ایران دارد. همچنین بیشترین زمان گسترش آن در ماه های آبان و آذر شناسایی و کم ترین فعالیت آن مربوط به ماه های گرم سال می باشد، در ماه های آبان و آذر نیز اوج فعالیت این سامانه شناسایی شده است. همچنین، شدت و گسترش کم فشارمورد مطالعه قرار گرفت و با توجه به یافته ها، طی سال های اخیر کاهش یافته است.

بارش یکی از برجسته ترین عناصر و پدیده های آب و هوایی است. شناخت بارش و به ویژه شناسایی دگرگونی های آن یکی از نخستین گام ها در برنامه ریزی های محیطی مبتنی بر دانسته های آب وهوایی است. یکی از ویژگی های رفتاری بارش دگرگونی های درازمدت آن در راستای زمان (روند) است. به نظر می رسد که روند سری های زمانی بارش بیش از آنکه از الگویی خطی پیروی کند، رفتاری غیرخطی داشته باشد. ازاین رو در این پژوهش کوشش شده است تا توزیع مکانی روند فراوانی بارش سالانه در شمال باختری ایران در دوره آماری 1970 تا 2013 میلادی، با استفاده از الگوهای خطی و چندجمله ای بررسی شود. در این راستا از داده های 219 ایستگاه همدید، آب و هواشناسی و باران سنجی استفاده شده است. یافته ها نشان داد که الگوهای خطی در آشکارسازی روند بارش سالانه در شمال باختری ایران با کاستی های فراوانی همراه هستند؛ به گونه ای که بر پایه یک الگوی خطی فراوانی بارش تنها در 82/21 درصد از شمال باختری ایران روند معنی داری داشته اند. حال آنکه با افزودن الگوهای درجه 2 و درجه 3  روند فراوانی بارش در 1/83 درصد از منطقه معنی دار می شود. چنانچه الگوی دارای بالاترین درجه را پایه گزینش الگوی برتر در هر یاخته بدانیم؛ آنگاه روند فراوانی بارش سالانه در 4/6 درصد از شمال باختری ایران دارای الگوی خطی، در 7/10 درصد دارای الگوی درجه 2 و در 66 درصد از منطقه دارای الگوی درجه 3 است. ازاین رو تنها در 9/16 درصد از منطقه هیچ روند معنی داری رخ نداده است. همچنین دریاچه ارومیه و رشته کوه های مرکزی منطقه نقش آشکاری بر تنوع توزیع مکانی روند بارش داشته اند. به گونه ای که کانون روندهای درجه 2 و دست کم بخش زیادی از روندهای خطی پیرامون دریاچه و در باختر کوه های مرکزی است. ازسوی دیگر گسترش روندهای درجه 3 در تمامی موقعیت های جغرافیایی به غیر از پیرامون دریاچه این گمانه را ایجاد می کند که روندهای درجه 3 بیش تر زیر اثر اطلاعات و رویدادهای بزرگ مقیاس آب وهوا شکل گرفته اند.

هدف پژوهش حاضر ارزیابی تأثیرات شهرنشینی بر تغییرات زمانی و مکانی فراسنج های اقلیمی و ارتباط با آن است. بنابراین تأثیر شهرنشینی بر دمای حداقل و حداکثر در نقاط شهری شمال غرب ایران بررسی گردید. از داده های هواشناسی (1987-2017) و داده های شهرنشینی حاصل از سرشماری عمومی و نفوس مسکن (1365-1395) استفاده شد و روش های آماری ضریب همبستگی پیرسون و آزمون من-کندال به کار برده شد. براساس این آزمون روند مثبت و معناداری در دمای حداقل و حداکثر در میان ایستگاه های شهری مشاهده گردید. نوآوری مقاله حاضر در تأثیر افزایش جمعیت و توسعه فیزیکی شهرها بر پارامترهای اقلیمی شهرها می باشد. تغییرات ده ه ای نشان از تأثیر شهرنشینی بر آب وهوا است. نتایج ارتباط دمای حداقل و حداکثر با تعداد جمعیت در نقاط شهری مثبت می باشد. میزان همبستگی دمای حداقل در خلخال و خرم دره (شهرهای کوچک) 8/0، در شهرهای مراغه و خوی (شهرهای متوسط) 7/0 و دمای حداکثر در شهر مهاباد 61/0 به دست آمد و در شهرهای بزرگ اردبیل و زنجان ارتباط بسیار زیادی به میزان 7/0، 75/0 اما در ارومیه و تبریز (شهر خیلی بزرگ و کلان شهر) جمعیت با دمای حداقل ارتباط کمی داشت ولی دمای حداکثر در هر دو شهر با ضریب بالای 68/0، 61/0 مشاهده شد که نشان دهنده نقش قابل توجه شهرنشینی در آب وهوای شهری است. در شهرهای کوچک و متوسط و بزرگ تغییرات در دمای حداقل قابل توجه بود. در تمامی ایستگاه ها بررسی تغییرات ده ه ای جمعیت و دمای حداقل و حداکثر روند افزایشی نشان داد و تغییرات زیاد در دهه های 1375-1385 و 1385-1395 می باشد.        

بارش های سنگین به عنوان عامل مخاطره آمیز در بروز سیل، به طور مداوم خسارت های جبران ناپذیری در بیشتر مناطق، ازجمله استان لرستان وارد می کند. در این پژوهش به بررسی نقش تعامل الگوهای توأم بریده کم فشار و رودباد جبهه قطبی در رخداد بارش سنگین فروردین ماه 1398 در استان لرستان پرداخته شد. برای نیل به این هدف، از چهار پایگاه داده شامل: فراسنج های پایش جوی روزانه (نقشه های فشار، دما، باد، تاوایی، رطوبت نسبی و ...) پایگاه  NCEP/NCAR با قدرت تفکیک مکانی 5/2 درجه جهت شناسایی الگوهای همدیدی مؤثر بر وضعیت هواشناختی منطقه موردمطالعه، نقشه های همپوشانی مدل عددی جهانیGFS با قدرت  تفکیک مکانی 13 کیلومتر برای بررسی تطبیقی جریان باد با فراسنج های موردمطالعه، داده های بارش ماهوارهTRMM  با قدرت تفکیک مکانی 25/0 درجه، جهت پایش توزیع فضایی بارش و داده های مشاهداتی ایستگاه هواشناسی خرم آباد بر اساس کدهای هواشناسی همدیدی (ww)، در راستای تحلیل وضعیت هوا در هنگام رخداد بارش سنگین، استفاده شد. نتایج حاصله حاکی از ناپایداری و صعود هوای مرطوب، توسط دو واداشت جوی بریده کم فشار و رودباد جبهه قطبی و همگرا شدن جریانات مرطوب از سه کانون رطوبتی شمال اقیانوس هند، دریای سرخ و شرق مدیترانه می باشد. این ویژگی ها، شرایط همدیدی دینامیکی لازم را برای وقوع بارش سنگین مهیا نمود. البته عوامل محیطی متعدد دیگری، از قبیل اشباع بودن لایه سطحی خاک به دلیل میزان بالای بارش در روزهای قبل از وقوع سیل و ... در تشدید سیل مذکور نقش داشته اند.

در بسیاری از نقاط سطح زمین، باد به عنوان عامل اصلی و نیرویی قدرتمند در جابجایی مواد سطحی و فرسایش عمل می کرده است. یکی از مناطق توام با توان فرسایش بادی بالا در ایران، استان خوزستان است. در پژوهش حاضر تلاش شد تا توان باد در ایجاد فرسایش و حمل ذرات در نواحی مختلف استان خوزستان مورد بررسی قرار گیرد. برای رسیدن به این هدف از داده های 58 ایستگاه همدید و تبخیرسنجی استان خوزستان از سال 1987 تا 2010 میلادی استفاده شد. از آن جا که میزان رطوبت در رخداد فرسایش بادی بسیار موثر است، ویژگی های عمومی باد توام با خشکی استان مورد توجه قرار گرفت. بدین ترتیب آستانه فرسایش بادی انواع ذرات خاک، شامل لای، رس، ماسه ریز و ماسه درشت، به طور جداگانه محاسبه و احتمال رخداد فرسایش در شرایط خشک و مرطوب مورد بررسی قرار گرفت. بررسی های انجام شده نشان داد که بیشترین سرعت باد و کمترین میزان ضریب تغییرپذیری باد و همچنین کمترین میزان بارش و ضریب تغییرات آن در قسمت های جنوب، جنوب غرب و غرب استان رخ می دهد. از این رو در این قسمت ها توان فرسایش و احتمال رخداد آن برای هر چهار ذره به ترتیب در قسمت های جنوب، جنوب غرب و غرب استان بیشتر از نواحی دیگر است.

تبخیر فرایند انتقال رطوبت از سطح زمین - منابع رطوبتی به جو می باشد. شناخت و ارزیابی تبخیر، یک بخش مهم در محاسبه بیلان آب و مدیریت صحیح منابع آب می باشد. از منظر اقلیمی، عوامل متعددی در فرایند تبخیر دخالت دارند که از مهم ترین آنها می توان به تابش و دمای هوا، سرعت باد و رطوبت نسبی اشاره کرد. تغییرپذیری تبخیر در مقیاس های زمانی مختلف به ویژه طی فرایند و روند گرمایش زمین، از جمله مظاهر در خور توجه تغییرات اقلیمی است. بررسی تغییرات دهه-ای تبخیر و فراسنج های موثر بر آن، نقش موثری در برنامه ریزی میان مدت و مدیریت منابع آب ایفا می کند. هدف از پژوهش حاضر واکاوی تغییرات دهه ای تبخیر در ارتباط با فراسنج های موثر (دما، خشکی و حرکت هوا) بر این فراسنج می-باشد. بدین منظور از پایگاه داده های روزانه تبخیر، دما، رطوبت نسبی و باد، حاصل میان یابی ایستگاه های همدید، اقلیم شناسی هواشناسی و باران سنجی وزارت نیرو طی بازه زمانی 2018-1969 با تفکیک مکانی 4 × 4 کیلومتر استفاده شد. نتایج نشان داد فراسنج دما نسبت به سایر فراسنج ها نقش مهم تر و موثرتری بر فرایند تبخیر دارد، ولی میزان سهم این فراسنج از دهه اول (1978- 1969) به سمت دهه های انتهایی رو به کاهش است. رطوبت از میان عناصر جوی جایگاه دوم را به لحاظ تاثیر بر فرایند تبخیر دارد که بالعکس دما نقش آن از دهه های ابتدایی به سمت دهه انتهایی (2018-2009) رو به افزایش است. همین روند در مورد فرایند باد نیز تکرار شده و نقش آن از دهه اول (1978- 1969) به سمت دهه انتهایی (2018- 2009) رو به افزایش است.

گسترش قطب سوی کمربندگرمسیری را در اثر تغییرات آب و هوایی ناشی از فعالیت های انسانی، به ویژه افزایش گازهای گلخانه ای و تغییر کاربری اراضی زمین می دانند. تغییرپذیری پهنای کمربند گرمسیری به عرض های جغرافیایی بالاتر حاکی از گسترش منطقه خشک نیمه گرمسیری است که این امر حاکی از افزایش فراوانی خشکسالی در هر نیمکره است. به منظور تغییرپذیری پهنای کمربند گرمسیری نیمکره شمالی در عرض های میانه از شاخص های کسر بارش از تبخیر، مؤلفه مداری بردار باد، تابع جریان نصف النهاری، دمای سطح وردایست، تابش موج بلند خروجی زمین و فشار سطح زمین استفاده شده است. یافته های پژوهش نشان داد، گسترش عرض جغرافیایی کمربندگرمسیری با تابع جریان نصف النهاری به سمت عرض های جغرافیایی بالاتر با 1 تا 3 درجه عرض جغرافیایی و تاثیر فرونشینی گردش هدلی افزایش دامنه تبخیر از بارش را نشان داده است که کسر بارش از تبخیر 1 تا 3 درجه عرض جغرافیایی افزایش داشته است. جت جنب حاره در حرکت شاخه های فوقانی وردسپهر از گردش هدلی با 2 تا 4 درجه عرض جغرافیایی افزایش داشته است که می تواند بر سامانه های رطوبت زای گذری و همچنین بر میزان بارشها اثر منفی داش ته باش د. گسترش قطب سوی کمربند گرمسیری که پیامدی از دگرگونی و مخاطرات آب و هوایی به شمار می ر ود، جا به جایی مکانی قطب سوی رودباد جنب حاره ای را در پی خواهد داشت و در نتیجه کمربندهای خشک جنب حاره ای به سمت قطب را ارائه می کنند؛ و همچنین تابش موج بلند خروجی زمین 1 تا 2 درجه عرض جغرافیایی افزایش یافته و دلیلی بر افزایش گرما در وردسپهر فوقانی گردیده است و این باعث افزایش خشکی و کاهش خفیف ابر در وردسپهر فوقانی شده است و همچنین باعث گسترش کمربند گرمسیری به سمت عرض های جغرافیایی بالاتر شده است. به طور کلی، یافته های پژوهش نشان داد که اکثر شاخص های کمربند گرمسیری از سال 1979 روند افزایشی داشته است.

بررسی تغییرات زمانی و مکانی ذوب برف دارای اهمیت زیادی در زمینه های مختلف از جمله مدیریت منابع آب دارد. لذا پژوهش حاضر با هدف بررسی تغییرات زمانی و مکانی و نیز خودهمبستگی فضایی میزان ذوب برف شمال غرب ایران برای ماه های فصول سرد انجام شده است. برای این منظور، داده های ذوب برف از مرکز اروپایی پیش بینی میان مدت هوا (ECMWF)، نسخه (ERA5) با قدرت تفکیک مکانی 25/0×25/0 درجه طی دوره آماری 1982 تا 2022 دریافت و سپس به چهار دوره ده ساله تقسیم گردید. جهت تحلیل تغییرات خودهمبستگی فضایی، از شاخص های موران جهانی و تحلیل لکه های داغ (گتیس- آرد جی) در سطح معنی داری 90، 95 و 99 درصد استفاده گردید. هم چنین به منظور تعیین اثر دما بر میزان ذوب برف، روند تغییرات میانگین حداقل دمای ماهانه تعداد 20 ایستگاه سینوپتیک منطقه شمال غرب مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از پژوهش حاضر نشان داد که در منطقه مورد مطالعه ذوب برف دارای خودهمبستگی فضایی و الگوی خوشه ای شدید می باشد. طی دهه اول تا پایان دهه چهارم، میزان ذوب برف در ماه های اُکتبر، نوامبر و دسامبر بین تقریبا صفر تا 27/5 میلی متر در روز بوده، که در ماه دسامبر همراه با ناهنجاری منفی حداقل دما، از پهنه (تعداد پیکسل) و مقدار ذوب برف شمال غرب کاسته شده است. نتایج حاصل از تحلیل میزان تغییرات ذوب برف در ماه های فصل زمستان نیز نشان داد که در این فصل هم مقدار و هم پهنه ذوب برف در طی دوره مورد مطالعه افزایش پیدا کرده است. بدین صورت که دامنه ی تغییرات آستانه ی ذوب برف در ماه های ژانویه، فوریه و مارس بین 95/0 تا 27/19 میلی متر در روز از دهه اول تا پایان دهه چهارم افزایش پیدا کرده است. در بین ماه های فصل زمستان، ماه فوریه با ناهنجاری شدید مثبت حداقل دما (با روند افزایشی معنی دار حداقل دما) همراه بوده، و بر این اساس به پهنه (تعداد پیکسل) و مقدار ذوب برف شمال غرب افزوده شده است.

در پژوهش حاضر از داده های مرکز جوی اروپایی(ECMWF)، از سال 1979 تا پایان سال 2018 تفکیک مکانی 25/. در 25/. به منظور واکاوی تغییرات شمار مراکز چرخندی دریای مدیترانه استفاده شده است. روش های زیادی برای بررسی تغییرات و وجود روند در بین داده های آماری وجود دارد، که به دو دسته آمار پارامتری و ناپارامتری تقسیم می شود. روش رگرسیون خطی از دسته پارامتری است و معمول ترین روش ناپارمتری آزمون من -کندال می باشد. با برازش مدل من کندال و مدل رگرسیون خطی روند مقدار، فراونی مراکز چرخندی حوضه دریای مدیترانه دردو مقیاس فصلی و سالانه ارزیابی شد. با واکاوی روند تغییرات شمار مراکزچرخندی در مقیاس فصلی فصل های بهار، پاییز و تابستان تداوم های پنج روزه دارای روند معنی دار بوده است. اما در مقیاس سالانه در هیچ کدام از تداوم ها روند معنی دار مشاهده نگردید. با برازش مدل رگرسیون در مقیاس فصلی و سالانه تداوم های یک و دو روزه دارای شیب خط رگرسیون مثبت می باشند.

در این مطالعه، جهت تحلیل نقشه همبستگی و رگرسیون گردش هدلی با جت نیمه گرمسیری، فشار سطح زمین، تابش موج بلند خروجی زمین، رطوبت نسبی تراز 850 هکتوپاسکال، بارش و داده های ناهنجاری های وزنی بارش استاندارد شده استفاده شده است. نتایج مطالعه نشان داد رابطه سلول هدلی و جت نیمه گرمسیری بر نیوار ایران در ت راز 200 هکتوپاسکال همبس تگی مثب تی با مقدار 4/0 - 7/ 0 تا 35 درجه عرض جغرافیایی را دارد و همچنین تحلیل رگرسیون نشان داد که در عرض های جغرافیایی بین 15 تا 35 درجه شمالی جت نیمه گرمسیری (m/s) 1 بیشتر از حالت نرمال است، البته در سال 2017 تا عرض های جغرافیایی 30 درجه شمالی 2 متر در ثانیه افزایش را نشان داد که بر میزان بارش اثر منفی داشته است. رابطه سلول هدلی با تابش موج بلند خروجی زمین در مناطق جنوبی، جنوب غربی و جنوب شرقی ایران با مقدار 4/0 و ارتفاعات زاگرس و شمال غرب ایران با مقدار 7/0 و رگرسیون با مقدار (w/m2) 01/0 بیشتر از حالت نرمال نشان داد که به عنوان یک منبع گرمای محسوس در وردسپهر میانی عمل نموده و گرما مستقیماً به وردسپهر میانی اضافه شده و موجب گرمایش نیمه فوقانی وردسپهر شده است که رابطه سلول هدلی و رطوبت نسبی تراز 850 هکتوپاسکال در اکثر مناطق ایران به میزان 4/0 و مقدار رگرسیون 2 تا 1 را نشان داده است. رطوبت نسبی پایین همراه با توده خشک شده هوا در زیر مناطق شاخه نزولی سلول هدلی قرار دارد که شرایط خشکی را حاکم کرده است که شاخص ناهنجاریهای بارش در عرض های پایین تر از 35 درجه در مناطق جنوبی، جنوب غرب و جنوب شرقی ایران همبستگی منفی (7/0-) را نشان داد که شرایط عدم بارش و خشکسالی را ایجاد می کند.

بارندگی یک عنصر مهم و تأثیرگذار بر جوامع و فعالیت های انسانی است؛ به طوری که امروزه رکن اصلی مطالعات در کلیه برنامه ریزی های محیطی و اقتصادی به شمار می رود. نظر به اهمیت این عنصر اقلیمی، در پژوهش حاضر تلاش شده است که تغییرات مقدار، فراوانی بارش روزانه ی غرب، جنوب غرب ایران طی دوره ی آماری (2016- 1979) ارزیابی شود. در راستای انجام این پژوهش از دو نوع  پایگاه داده، پایگاه داده محیطی شامل بارش، (مستخرج از پایگاه داده اسفزاری) و پایگاه داده های جوی شامل ارتفاع ژئوپتانسیل (مستخرج از پایگاه داده مرکز اروپایی پیش بینی میان مدت جوی موسوم به ECMWF ) استفاده شده است. همچنین به منظور شناسایی چرخندها از یک الگوریتم عددی استفاده شد. براساس این الگوریتم طی کل دوره ی آماری، 459 مرکز چرخندی شناسایی شد. نتایج نشان داد که کمینه ی میانگین بارش روزانه در محدوده مورد بررسی در طی کل دوره ی آماری، بخش هایی از جنوب، جنوب غرب و شمال شرق را در برگرفته است. در زمان فعالیت کم فشار دریای سرخ  بخش های جنوب و جنوب غرب منطقه مورد مطالعه زیر پوشش بارش قرار می گرفته است. بیشینه ی بارش در شرایط عمومی و نیز به هنگام فعالیت کم فشار دریای سرخ در بخش هایی از شمال غرب، غرب و شرق محدوده ی مورد مطالعه (منطبق بر ارتفاعات زاگرس) با پهنه های زیر پوشش مختلف متمرکز بوده است. درصد مساحت توأم با بیشینه بارش در زمان فعالیت کم فشار دریای سرخ بیشتر بوده است. کمینه ی شمار روزهای بارانی نیز در طی کل دوره و نیز در زمان فعالیت کم فشار دریای سرخ در قسمت های جنوب و جنوب غرب منطقه ی مورد مطالعه با درصد مساحت های متفاوت برتری داشته است.

در این پژوهش، سعی شده تا با استفاده از روش همبستگی لوند، رابطه الگوهای فشار روزانه تراز دریا با بارش استان گیلان، طی دوره 1976 تا 2005 در ماه سپتامبر مطالعه شود. در روش همبستگی لوند که روش ویژه ای برای شناسایی رابطه بین الگوهای گردشی و عناصر اقلیمی می باشد، رابطه بین الگوهای فشار تراز دریا و بارش های روزانه ماه سپتامبر در گیلان شناسایی و بررسی گردد. در این راستا فشار روزانه تراز دریا در محدوده ی طول جغرافیایی 0 تا 70 درجه ی شرقی  و عرض جغرافیایی 10 تا 60 درجه ی شمالی با تفکیک مکانی 5/2 × 5/2 از پایگاه داده های جوی NCEP/NCAR استخراج شد. داده های بارش روزانه 23 ایستگاه از سازمان هواشناسی و وزارت نیرو تهیه شد. با اعمال روش لوند بر روی داده های فشار، 6 الگو برای سپتامبر استخراج گردید. نتایج حاصله نشان می دهد که استقرار الگوی های فشار و تامین رطوبت آن ها از دریای خزر و دریای سیاه، تاثیر زیادی در تولید بارش دارد، به طوری که اگر هم فشار های گسیل شده به سمت گیلان از روی دریای خزر و یا دریای سیاه عبور کند، در سواحل گیلان بارش قابل ملاحظه ای ایجاد می کنند. بارش های حاصل از این الگوها، در امتداد ساحل خزر بیش تر از مناطق مرتفع استان می باشد. حضور پرفشار سیبری و کم فشار برروی اروپا و یا حضور پر فشار بروی اروپا موجب تولید بارش در استان گیلان می شود. اما با استقرار کم فشار روی سیبری و عبور زبانه های گرم این سامانه از روی دریای خزر، شرایط تولید بارش مهیا نمی شود و یا میزان بارش تولید شده ناچیز است.

تغییرات شدید آب و هوایی (و گرمایش کره زمین) در سال های اخیر به تغییر الگوهای جوی و پدید آمدن ناهنجاری های اقلیمی در اغلب نقاط جهان منجر شده است. فرایند تغییر اقلیم به ویژه تغییرات دما از مهم ترین چالش ها در قلمرو علوم زمین و علوم محیطی است. هرگونه تغییر در مشخصه های دما به عنوان یکی از عناصر مهم اقلیمی هر منطقه موجب تغییر در ساختار اقلیمی آن منطقه می گردد. از این رو شناخت تغییرات و روند دما در برنامه ریزی های محیطی مبتنی بر دانسته های آب وهوایی هر نقطه و ناحیه امری ضروری به نظر می رسد. به همین جهت پژوهش حاضر به شبیه سازی دمای روزانه (کمینه، بیشینه و میانگین) شهر زنجان تا سال 2100 می پردازد. روش اجرای پژوهش از نوع توصیفی – تحلیلی و روش گردآوری داده ها کتابخانه ای (اسنادی) است. برای بررسی دمای شهر زنجان از داده های کمینه، بیشینه و میانگین روزانه دما از ایستگاه همدید شهر زنجان طی دوره 2021-1961 استفاده شد. داده های مدل گردش عمومی جوی جهت شبیه سازی متغیرهای اقلیمی (دمای کمینه، متوسط و بیشینه) با استفاده از شگرد شبکه عصبی مصنوعی و سناریوهای اقلیمی، در دوره های آتی مورد استفاده قرار گرفت. نتایج حاصل از شبیه سازی فرین های دمایی با استفاده از سناریوهای RCP2.6، RCP4.5 و RCP8.5، نشان داد که افزایش متوسط دمای روزانه، کمینه و بیشینه تحت تمامی سناریوها، به ترتیب 6/3، 3/3 و 7/2 درجه سلسیوس برای دوره 2022-2100 محتمل است. بررسی داده های ماهانه شبیه سازی شده تحت سناریوها و داده های مشاهده شده نظیر نشان می دهد که احتمال دارد کمینه، میانگین و بیشینه دما در ماه های ژانویه و فوریه بیشترین افزایش را داشته باشند. در حالی که با توجه به 3 سناریو، احتمال دارد که میانگین کمینه در ماه اوت، متوسط دما در ماه آوریل و بیشینه دما در ماه اکتبر کم ترین افزایش را تجربه کنند. همچنین دمای فصلی شبیه سازی شده تحت سناریوها نشان می دهد همه فصل های سال به ویژه فصل های سرد سال، گرم تر خواهند شد. شمار رخداد فراوانی فرین ها نیز در هر سه مقیاس دمایی (کمینه، میانگین و بیشینه) برای چارک 25ام و75ام در هر سه سناریو افزایش خواهد یافت.

با توجه به تغییرات اقلیمی و گرمایش جهانی، پیش بینی دمای بیشینه و کمینه که از مهم ترین پارمترهای اقلیمی است، فرصت مناسبی را برای برنامه ریزی و ارائه تمهیدات لازم در اختیار برنامه ریزان قرار می دهد. در این پژوهش با استفاده از مدل ریزگردانی آماری دینامیک (SDSM) و مدل ریزگردانی براساس شبکه عصبی مصنوعی (ANN) بیشینه و کمینه دمای ایستگاه اصفهان شبیه سازی شد. در این راستا از داده های مرکز ملی پیش بینی محیطی (NCEP) به عنوان متغیرهای پیش بین جهت واسنجی و ارزیابی مدل استفاده شد و از داده های HadCM3 تحت دو سناریوی A2 و B2 جهت شبیه سازی دمای کمینه و بیشینه ایستگاه اصفهان طی سه دوره زمانی 2016-2040، 2041-2070 و 2071-2099 استفاده شد. نتایج نشان داد که دمای بیشینه و کمینه طی دوره های یاد شده افزایش چشم گیری خواهند داشت. به گونه ای که بر اساس سناریوی B2 و در هر دو مدل شبکه عصبی و SDSM تا سال 2099 نسبت به دوره پایه، میانگین سالانه دمای کمینه 38/2 و 22/3 درجه و دمای بیشینه 43/3 و 22/4 درجه سلسیوس افزایش خواهد یافت. بر اساس این پژوهش، مدل شبکه عصبی مصنوعی نتایج قابل قبول تری را نشان داد.

 مراکز فشار و سامانه های همدیدی گوناگونی اقلیم ایران را تحت تأثیر خود قرار می دهند که تغییرات آن ها می تواند پیامدهای قابل توجه اقلیمی به همراه داشته باشد. در این پژوهش واکاوی روند تغییرات بلندمدت تعداد مراکز چرخندی ترکیبی مدیترانه-دریای سرخ، به عنوان مراکز چرخندزایی مؤثر بر اقلیم بارشی ایران، مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور داده های ارتفاع ژئوپتانسیل تراز 1000 هکتوپاسکال برای دوره آماری 40 ساله 1987 تا 2018 از مرکز پیش بینی میان مدت جوّی اروپا (ECMWF) استخراج شد. درمجموع طی این دوره، 97 مرکز کم فشار چرخندی ترکیبی مدیترانه-دریای سرخ بر منطقه مورد مطالعه شکل گرفت. براساس روش ناپارامتری آزمون خی دو روند تغییرات تعداد چرخندهای توأمان بررسی شد. نتایج نشان داد که در طی دوره مورد بررسی، تعداد چرخندهای توأم دریای مدیترانه–دریای سرخ به لحاظ آماری متغیرهای مورد مطالعه (زمان و تعداد مراکز چرخندی توأمان) تغییرات معنی داری به صورت دهه ای و نیز بین دو نیمه دوره آماری تجربه نکرده اند. به منظور بررسی دقیق تر و با احتمال اینکه تغییرات می تواند در مقیاس کوتاه تر رخ دهد، قیاس بین نمونه های متعدد انجام شد و مبنای کار تغییرات دوره های دو و چهارساله قرار گرفت و تغییرات مقطعی در این دوره ها به لحاظ آماری در سطح معنی داری (045/0) مشاهده شد.

از چرخندهای مؤثر بر بارش های بعضاً فراگیر ایران زمین، سامانه های ادغامی دریای مدیترانه و دریای سرخ می باشند. ازاین رو دستیابی به روند تغییرات شدت ارتفاع ژئوپتانسیل و شیو ارتفاع ژئوپتانسیل هم زمان با الگوهای توأم مدیترانه- دریای سرخ به عنوان یکی از عوامل نمودهای این چرخندها و نیز بارش برخی نواحی ایران زمین، از اهمیت شایان توجهی برخوردار است. برای انجام این پژوهش از داده های ارتفاع ژئوپتانسیل تراز 1000 هکتوپاسکال مربوط به مرکز پیش بینی میان مدت جوی اروپایی و نسخه ERA-Entrim به صورت دیده بانی شش ساعته طی بازه زمانی 1979-2018 استفاده شد. برای بررسی وجود جهش و نوسانات در شدت مراکز چرخندی توأمان مدیترانه – دریای سرخ در طی دوره آماری از نمایه الکساندرسون موسوم به نمایه آزمون همگنی استاندارد نرمال (SNHT) استفاده گردید. به منظور وارسی و بررسی معنی داری روند بین داده های ارتفاع ژئوپتانسیل و داده های شیو ارتفاع ژئوپتانسیل، آماره ناپارامتری خی دو به کار گرفته شد. به منظور تحلیل و الگوسازی روند بلندمدت از روش پارامتری رگرسیون خطی بهره گرفته شد. یافته های پژوهش حاضر بیان گر افزایش ارتف اع ژئوپتانسیل در محل شکل گیری مراکز چرخندی دریای مدیترانه و همچنین کاهش شیو فشار در مقادیر متوسط سالانه می باشد که احتمالاً منجر به کاهش ناپایداری و بارش در مناطق تحت تأثیر خواهد شد. داده های شیو ارتفاع ژئوپتانسیل دریای مدیترانه در سال 1996 یک جهش معنی دار داشت که سری زمانی را به دو مقطع زمانی قبل و بعد از جهش تقسیم کرد، نتایج نمایانگر روند صعودی در این دو مقطع زمانی است، امّا دوره دوم نسبت به دوره قبل با شیب ملایم تری افزایش پیداکرده است

بارش به به عنوان یکی از مهم ترین متغیرهای اقلیمی در ایران با الگوهای زمانی – مکانی پیچیده ای مشخص می شود. در این تحقیق به منظور بررسی یکی از این جنبه های پیچیده، تغییرات احتمالی بارش ایران ، احتمال و روند تداوم 1 تا 7 روزه بارش انتخاب و مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور از پایگاه داده اسفزاری نسخه سوم ( حاصل میان یابی داده های بارش روزانه 2188 ایستگاه همدید، اقلیمی و بارانسنجی سازمان هواشناسی به مدت 46 سال،1349 -1394) استفاده شد. ابتدا به منظور بررسی تغییرات بارش، احتمال وقوع و تعداد روزهای بارانی در ارتباط با عوامل مکانی (طول، عرض و ارتفاع) از الگوی رگرسیون خطی استفاده شد. سپس به منظور بررسی تداوم، روزبارانی (روزی که بارش آن از میانگین بارش آن روز در هر پیکسل نقشه بیشتر باشد) مشخص شد. بر اساس روش مارکوف احتمال وقوع روزهای بارانی و احتمال تداوم بارش 1 تا 7 روزه بارش محاسبه و نقشه کلی آن برای ایران ترسیم شد. نتایج بررسی وقوع احتمال تداوم 1 تا 7 روزه حاکی از آن بود که احتمال وقوع بارش هایی با تداوم 1 روزه برای اکثر مناطق ایران بیش از سایر تداوم های بارشی بود. باوجود این که جنوب غربی دریای خزر دارای بیشترین بارش سالانه و روزانه ایران بود، احتمال رخداد تداوم بارش یک روزه (بیش از 10درصد) در سواحل شرقی دریای خزر بیشتر بود. با توجه به اینکه قسمت جنوب غربی خزر دارای بیشترین بارش سالانه و روزانه در ایران می باشد. در تداوم های بالاتر اگرچه احتمال وقوع بارش برای کل ایران وجود داشت، امّا بیشترین احتمال رخداد بارش در سواحل خزر دیده شد. در روند احتمال تداوم 1 تا  7 روزه بارش بیشترین درصد تغییرات مربوط به سواحل شمالی و محدوده شمال غرب ایران و همچنین مناطقی از جنوب شرق ایران (سیستان و بلوچستان و هرمزگان ) بود.