سید ابوالفضل مسعودیان

هدف از پژوهش حاضر بررسی تغییرات روزهای همراه با پوشش برف( روزهای برفپوشان) در گروه های ارتفاعی در حوضه ی زاینده رود می باشد. برای این منظور داده های سنجنده ی مودیس ترا و مودیس آکوا برای دوره ی زمانی 1382 تا 1393 به صورت روزانه و در تفکیک مکانی 500 متر از تارنمای ناسا دریافت گردید. همچنین مدل رقومی ارتفاع هماهنگ با سیستم تصویر و تفکیک داده های پوشش برف از تارنمای ناسا دریافت و بر روی حوضه استخراج گردید. برای واکاوی هرگونه تغییری در روزهای برفپوشان در کمربندهای ارتفاعی، نخست فراوانی روزهای برفپوشان برای هر طبقه ی ارتفاعی از 1500 متر تا 3850 متر در گام های 50 متری محاسبه و سپس به کمک آزمون من کندال روند روزهای برفپوشان محاسبه شد. بررسی ها نشان می دهد در ماه های فروردین و اردیبهشت شمار روزهای برفپوشان در کمربندهای ارتفاعی بلند حوضه یک الگوی کاهشی را نشان می دهد. در ماه های آبان و آذر شمار روزهای برفپوشان در بسیاری از کمربندهای ارتفاعی رو به افزایش، اما در ماه های دی و بهمن شمار روزهای برفپوشان در بسیاری از کمربندهای ارتفاعی رو به کاهش است. بررسی روند تغییرات سهم بارش در حوضه نشان می دهد سهم بارش ماه های پاییزی رو به افزایش اما سهم بارش ماه های زمستانه رو به کاهش است. بنابراین به نظر می رسد تغییرات رژیم بارش در حوضه سبب تغییر رژیم برف گیری حوضه شده است و روند کاهش پوشش برف همراه با تغییر رژیم برف گیری، می تواند پیامدهای ناگواری را برای حوضه به دنبال داشته باشد.

داشتن آگاهی های بهنگام و درخور اعتماد از منابع اصلی پوشش برف کشور می تواند راه گشای بسیاری از مشکلات مربوط به مسائل آب در ایران باشد. هدف از پژوهش کنونی شناسایی و بررسی ویژگی های جغرافیایی برف خوان های ایران است. بدین منظور، داده های دو سنجندة مودیس تررا و مودیس آکوا برای بازة زمانی 1382 1393 به صورت روزانه و در تفکیک مکانی 500 × 500 متر از تارنمای سازمان فضایی امریکا دریافت شد. همچنین، مدل رقومی ارتفاع ایران هماهنگ با تفکیک و سیستم تصویر داده های پوشش برف به کار گرفته شد. پیش از به کارگیری داده ها برخی پردازش ها بر روی داده های روزانه به منظور کاستن از اثر ابرناکی انجام گرفت و درنهایت یک پایگاه نوین بر روی ایران به کمک یک کاسه سازیِ داده های سنجنده های مودیس تررا و مودیس آکوا ساخته شد. بررسی ها نشان داد در ایران به طور کلی سه برف خوان بزرگ وجود دارد که عبارت اند از: برف خوان البرز؛ برف خوان شمال غرب؛ و برف خوان زاگرس؛ و بیشینة شمار روزهای برف پوشان در این سه برف خوان به ترتیب 153، 132، و 127 روز در سال است. بررسی ها نشان داد شرایط ناهمواری نقش برجسته ای در پراکنش پوشش در برف خوان های ایران دارد و اینکه ناگزیر بیشترین پوشش برف در بلندترین بخش های کشور وجود دارد تصور درستی نیست.

پیش یابی دما، یکی از فراسنج های مهم آب و هواشناسی است که نقش اساسی در واکاوی تغییرات اقلیمی دارد. در این پژوهش، از داده های سطحی میانگین روزانه دمای ایستگاه های منتخب در کرانه های دریای خزر (انزلی، گرگان، رشت، بابلسر و رامسر) و داده های جو بالا (ارتفاع ژئوپتانسیل تراز 500 هکتوپاسکال) استفاده شده است. کمینه و بیشینه این ایستگاه ها از بازه زمانی 11/10/1357 تا 11/10/1389 خورشیدی به مدت 11689 روز، از سازمان هواشناسی کشور دریافت شده است و داده های ارتفاع ژئوپتانسیل تراز 500 هکتوپاسکال برای ساعت های (00:00، 03:00، 06:00، 09:00، 12:00، 15:00، 18:00 و 21:00 زولو) از بازه زمانی 01/01/1979 تا 01/01/2011 میلادی به کمک داده های چهار دید بانی در روز، از تارنمای مرکز NCEP/DOE برای سراسر نیمکره شمالی استخراج شد. سپس همبستگی بین داده های میانگین روزانه دما و ارتفاع ژئوپتانسیل تراز 500 هکتوپاسکال در سراسر نیمکره شمالی محاسبه شد. نتایج همبستگی نشان داد ایالات متحده آمریکا با 28، شمال چین 30، آفریقا 53 و ژاپن با 69 یاخته، دارای بیشترین یاخته هستند. در نیمکره شمالی، 180 نقطه وجود دارد که همبستگی آنها با دمای ایستگاه های منتخب بسیار زیاد است. همچنین، الگوی پیش یابی ایستگاه ها نشان می دهد به اِزای هر یک ژئوپتانسیل متر افزایش، میانگین روزانه دمای ایستگاه های انزلی، گرگان، رشت، بابلسر و رامسر به ترتیب 1/0، 1/1، 1/0، 1/0، 1/0 درجه سلسیوس افزایش خواهد داشت.

گستره و وردش پذیری پوشش های برفی، فراسنج های مهمی در سامانه های آب شناختی و آب و هواشناسی است. برای مناطقی که منبع اساسی آب آن ها از انباره های برفی حاصل می شود، مطالعه روند تغییرات پوشش های برفی اهمیت بسیار زیادی دارد. بسیاری از رودخانه های پرآب ایران، از انباره های برفی کوهستان ها سرچشمه می گیرد؛ بنابراین بررسی تغییرات پوشش برف در کشوری همچون ایران بسیار ضروری و مهم است. در پژوهش حاضر، تغییرات روزهای برفپوشان ایران در کمربندهای ارتفاعی مختلف به کمک داده های رقومی پوشش برف سنجنده های مودیس تررا و مودیس آکوا واکاوی شد. برای این منظور، خردترین گونه داده های پوشش برف این دو سنجنده که در تفکیک مکانی 500 متر در دسترس است، به صورت روزانه و برای بازه زمانی 1393-1382 به کارگرفته شد. همچنین، الگوی رقومی ارتفاعی (Dem) هماهنگ با سیستم تصویر داده های برف در تفکیک مکانی 500 متر از تارنمای ناسا دریافت شد. برای واکاوی هرگونه تغییری در روزهای برفپوشان در کمربندهای ارتفاعی، نخست فراوانی روزهای برفپوشان برای هر طبقه ارتفاعی از 1500 متر تا 5500 متر در گام های 100متری محاسبه و سپس به کمک آزمون من کندال، روند روزهای برفپوشان بررسی شد. یافته ها نشان داد، در ماه های فروردین، تیر، امرداد، شهریور، آذر، بهمن و اسفند در هیچ یک از کمربندهای ارتفاعی روند معناداری دیده نمی شود. این درحالی است که در ماه اردیبهشت در 21 کمربند ارتفاعی و در ماه خرداد نیز در 10 کمربند ارتفاعی روند کاهش روزهای برفپوشان دیده می شود. همچنین، روند افزایش روزهای برفپوشان تنها در ماه های مهر، آبان و دی دیده شد. در ماه مهر دو کمربند، در ماه آبان یک کمربند و در ماه دی نیز یک کمربند ارتفاعی، روند افزایش روزهای برفپوشان را از خود نشان دادند.

قنات یکیازپیچیده ترین فنون ابداعی بشر برای استخراج منابع آب زیر زمینی درمناطقخشکو نیمه خشکاستکهبرایآب رسانیدرمناطقکمآبوحتیبدونآببه وجودآمدهاست. قنات ها در شهرستان لنجان علی رغم دسترسی مردم این شهرستان به آب رودخانه زاینده رود از اهمیت فراوانی برخوردار است و در این منطقه از رشته قنات هایی جهت آبیاری سطوح زیر کشت استفاده می شود. روش پژوهش این مطالعه «توصیفی-تحلیلی» است و اطلاعات از منابع، اسناد کتابخانه ای و سازمان های مرتبط تهیه شده است. در این پژوهش سعی شده تغییرات کمّی آب قنات های منطقه و وضعیت کاهش سطح زیر کشت زراعی آبی مرتبط با تغییر تخلیه آب قنات های شهرستان لنجان مورد بررسی قرار گیرد. برای انجام این مطالعه داده های آماری گردآوری شده با استفاده از مدل امتیاز استاندارد پردازش شده است. در ادامه داده ها بر اساس هدف مطالعه، با استفاده از مدل رگرسیون خطی سری های زمانی،نمودارهای هیدروگراف و روش همبستگی تجزیه و تحلیل شده است. نتایج مطالعه نشان داد که میزان تخلیه آب قنات های شهرستان لنجان طی دوره آماری گذشته به ویژه در سال های خشکسالی روند کاهشی داشته است. به طوری که تعدادی از قنات ها در سال آبی 1390-1389 به طور کامل خشک شده است. هم چنین کاهش سطحزیرکشترابطه مستقیمیبامیزان تخلیه آبقنات هابا ضریب معناداری (001/0sig=) و ضریبهمبستگیبه مقدار 69/0 داشته است.

دیدبانی های مودیس تِرا و آکوا با چگالی مکانی و زمانی مناسب در گستره ی ناهمگون ایران می تواند دانسته های ما را از ویژگی های دمایی ایران افزایش دهد. در این پژوهش خوشه بندی داده های دمای رویه ی زمین باهدف شناسایی پهنه های دمایی و بررسی تغییر ات مکانی و زمانی آن در هر پهنه انجام شده است. تفاوت زمانی برداشت دمای رویه ی زمین در روزهای مختلف برای هر یاخته با استفاده از هم زمان سازی داده های مودیس تِرا و آکوا اصلاح شد و پس از محاسبه ی شیب دمای رویه ی زمین دمای ساعت ۳۰: ۱۲ نیم روز برای هر یاخته ی درون مرز ایران تولید شد. از پایگاه داده ی تولیدشده در مقیاس روزانه، آرایه ای در ابعاد ۱۲*۲۶۸۸*۱۷۶۵ تولید شد که میانگین بلندمدت ماهانه ی دمای رویه ی زمین ایران است. خوشه بندی دمای رویه ی زمین به منظور آشکارسازی پهنه های دمایی ایران به روش وارد روی داده های ماهانه انجام شد. در گام اول خوشه بندی، ایران به دو پهنه ی دمایی سرد و گرم تقسیم شد که خوشه بندی مجدد آن ها چهار پهنه ی بسیار گرم، گرم، معتدل و سرد را در گستره ی ایران نمایان ساخت. خوشه های دمای رویه ی زمین ایران هماهنگی زیادی با ناهمواری ها و عرض جغرافیایی نشان می دهند. بخش های مرتفع تر ایران در رشته کوه های زاگرس و البرز و نیز بلندی های داخلی ایران در خوشه های معتدل و سرد قرار می گیرد درحالی که مناطق پست در عرض های جنوبی و بیابان های داخلی ایران پهنه های بسیار گرم و گرم ایران هستند. هنگام رخداد بیشینه ها دمای رویه ی زمین در پهنه های گرم و معتدل به مقادیر دما در پهنه ی بسیار گرم نزدیک تر می شوند. با توجه به گستره ی پهنه ی گرم که یک سوم مساحت ایران را در برمی گیرد می توان نتیجه گرفت که بخش های زیادی از کشور در صورت افزایش دما قابلیت تبدیل به مناطق بسیار گرم را دارد.

در پژوهش کنونی برای بررسی پیوند بین روزهای برفپوشان با ارتفاع، شیب و وجه شیب از داده های دو فرآورده دورسنجی مودیس تررا و مودیس آکوا برای بازه زمانی 1393-1382 بهره گرفته شد. تفکیک مکانی داده های به کاررفته در این پژوهش 500 است. همچنین داده های مدل رقومی ارتفاع ایران (DEM) در تفکیک مکانی 500 متر و با سیستم تصویر سینوسی هماهنگ با تفکیک و سیستم تصویر داده های مودیس تررا و مودیس آکوا از تارنمای سازمان فضایی ناسا برداشت شد. در داده های مدل رقومی ارتفاع (DEM) به کاررفته افزون بر ارتفاع نقاط، اطلاعات شیب و وجه شیب برای هر یاخته نیز در دسترس است. در این پژوهش نخست میانگین روزهای برفپوشان (روزی که زمین پوشیده از برف است) ایران برای بازه زمانی 1393-1382 محاسبه شد و سپس با کدنویسی در نرم افزار مت لب برای هر طبقه ارتفاعی از ارتفاع 29- تا 5476 متری در گام های یک متری میانگین روزهای برفپوشان همان ارتفاع محاسبه شد. پس از محاسبه شمار روزهای برف برای هر طبقه ارتفاعی، پیوند روزهای برفپوشان با ارتفاع، شیب و وجه شیب بررسی شد. یافته ها نشان داد ارتباط بین روزهای برفپوشان با ارتفاع لزوماً رابطه خطی نیست و در گروه های ارتفاعی رفتاری متفاوت را از خود نشان می دهد.

هدف از این مطالعه تحلیل و تعیین الگوهای همدید منجر به یخبندان های فراگیر ایران است. برای رسیدن به این هدف دمای حداقل روزانه 663 ایستگاه هواشناسی همدید و اقلیم شناسی کشور برای یک بازه زمانی 43 ساله از سال 1962 تا 2004 از سازمان هواشناسی ایران اخذ شد. در ادامه نقشه های همدمای حداقل روزانه کشور از 1/1/1962 تا 31/12/2004 به مدت 9116 روز و با استفاده از روش میانیابی کریگینگ تهیه شدند. سپس براساس یک معیار مکانی یخبندان ها به سه گروه یخبندان های جزئی (کمتر از 25 درصد از مساحت ایران)، یخبندان هائی نیمه فراگیر (بین 25 درصد تا 65 درصد) و یخبندان های فراگیر ( بیش از 65 درصد از مساحت ایران) تقسیم بندی شدند. سپس ماه ها، فصل ها و سال هایی ک یک واحد انحراف معیار پایین تر و یا بالاتر از میانگین بلندمدت روزهای همراه با یخبندان های فراگیر داشتند انتخاب و در نهایت میانگین الگوهای گردشی برای سال ها، فصل ها و ماه هایی که دارای حداکثر و حداقل فراوانی روزهای همراه با یخبندان های فراگیر بودند مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که در دوره های همراه با حداکثر فراوانی روزهای همراه با یخبندان های فراگیر تقویت و گسترش نصف النهاری کم فشار جنب قطبی (کم فشار ایسلند) باعث جابجایی زبانه غربی پرفشار سیبری به سمت عرض های جغرافیایی پایین تر می شود. این جابجایی باعث استقرار یک پرفشار موضعی بر روی دریای مدیترانه می شود که گردش واچرخندی این پرفشار علاوه بر ریزش هوای سرد بر روی نیمه غربی ایران باعث عقب راندن زبانه نصف النهاری کم فشار موسمی سودان به سمت عرض های جغرافیایی پایین تر می شود که نتیجه آن چیزی جزء کاهش رطوبت و دما بر روی نیمه غربی ایران نیست. اما در دوره های با حداقل فراوانی روزهای همراه با یخبندان های فراگیر شرایطی بر عکس دوره های حداکثری مشاهده می شود. بدین ترتیب که با تضعیف کم فشار جنب قطبی و متعاقب آن کاهش گستردگی مکانی مداری و نصف النهاری آن، پرفشار سیبری میل بیشتری به گسترش نصف النهاری در جهت شمالی کانون مرکزی خود پیدا می کند و از گستردگی زبانه غربی این سامانه پرفشار کاسته می شود. در نتیجه یک کم فشار موضعی بر روی دریای مدیترانه مستقر می شود. تحت چنین شرایطی، شاهد نفوذ بیشتر زبانه کم فشار موسمی سودان از طریق دریای سرخ به سمت عرض های جغرافیایی بالاتر است. لذا نفوذ این زبانه و ترکیب آن با کم فشار روی دریای مدیترانه باعث افزایش دما و همچنین رطوبت در جنوب، غرب و شمال غرب ایران می شود که این وضعیت تعدیل شرایط اقلیمی سرد بر روی نیمه غربی ایران را به همراه دارد. در سطح 250هکتوپاسکال نیز سرعت و موقعیت روباد حاکی از تضعیف سرعت آن بر روی ایران در زمان حداکثری روزهای همراه با یخبندان های فراگیر و تقویت سرعت آن در زمان حداقلی روزهای همراه با یخبندان های فراگیر یران دارد.

یکی از حالات دمایی، دماهای بالا و رخداد روزهای گرم است. مطالعه ی روزهای گرم و سازوکارهای جوّی توأم با این رویداد با توجه به اهمیت این حالت دما، ضرورتی اجتناب ناپذیر است. در پژوهش حاضر تلاش شد تا روزهای گرم فراگیر ایران، شناسایی، طبقه بندی و تحلیل شوند. به این منظور از دو پایگاه داده استفاده شد. اول پایگاه داده شبکه ای دمای بیشینه ی کشور، این داده ها حاصل میان یابی مشاهدات روزانه از ابتدای سال 1340 تا انتهای سال 1386 است. دوم داده های جوّی شامل متغیّر های فشار تراز دریا (هکتوپاسکال)، مؤلفه ی باد مداری و نصف النهاری (متر بر ثانیه) و ارتفاع ژئوپتانسیل (متر) است. به منظور بررسی این داده ها محدوده ی بین 10 درجه طول غربی تا 120 درجه طول شرقی و از استوا تا 80 درجه ی عرض شمالی درنظر گرفته شد. در طول دوره ی آماری، 1539 روزِ گرم فراگیر شناسایی گردید. بر اساس تکنیک تحلیل خوشه ای روزهای گرم در چهار گروه طبقه بندی شد. تحلیل شرایط جوی این روزها نشان داد که توأم با تکوین روزهای گرم استقرار کم فشارهای منطقه ای و ناهنجاری منفی فشار بر روی کشور محتمل است. در این شرایط جهت گیری وزش باد از نواحی جنوب، به ویژه عربستان، عراق و افریقا در ترازهای زیرین و حتی میانه ی جو که حاصل افزایش ارتفاع بر روی ایران می باشد، دیده شده است. گرمایش سطحی و تراز بالایی موجب تکوین پایداری جو شده است. زیرا تفاوت دمایی دو تراز کم و در نتیجه تخلیه ی حرارتی کاهش و ثبات شرایط دمایی مورد انتظار است.

هدف از پژوهش کنونی بررسی ساختار مکانی تغییرات روزهای برفپوشان در ایران است. برای این منظور داده های پوشش برف سنجنده های مودیس تررا و مودیس آکوا برای بازه زمانی 1393-1382 به صورت روزانه و در تفکیک مکانی 500 × 500 بکارگرفته شد. پیش از بکارگیری داده های خام اولیه برخی پردازش های نخستین بر روی کل سری زمانی داده ها به منظور کاستن از ابرناکی انجام گرفت. سپس برای هرکدام از سال های مورد بررسی داده های روزانه به صورت فصلی درآورده شد. برای شناسایی تغییرات روزهای برفپوشان برای هر یک از فصول سال، معادله خط رگرسیونی بر روی هر یک از یاخته ها برازش داده شد و شیب خط داده ها بر روی هر یک از یاخته ها محاسبه گردید. کلیه محاسبات این پژوهش با انجام کدنویسی در نرم افزار مت لب انجام پذیرفت. بررسی ها نشان داد در همه فصول سال روندهای افزایشی و کاهشی شمار روزهای برفپوشان دیده می شود. در فصل زمستان بیش ترین تغییرات شمار روزهای برفپوشان دیده شد به گونه ای که در این فصل 64/22 درصد از گستره کشور دارای روند کاهشی و 69/2 درصد از مساحت ایران نیز دارای روند افزایشی شمار روزهای برفپوشان بود.

آگاهی از دمای سطح زمین تغییر ات زمانی - مکانی ترازمندی انرژی در سطح زمین را آشکار می سازد. در داده های دمای سطح زمین مودیس اختلاف زمان خورشیدی محلی وجود دارد. این اختلاف ممکن است به دلیل تفاوت زمانی در برداشت پیکسل های یک خط پیمایش ماهواره در یک روز باشد یا در روزهای مختلف زمان محلی برداشت دما در یک پیکسل متغیر باشد. هدف از پژوهش کنونی بررسی شیب دمای سطح زمین و تغییرات زمانی - مکانی آن در ایران است که با داده های روزهنگام مودیس تِررا و آکوا بررسی شده است. از نتایج این پژوهش می توان در برآورد دمای سطح زمین برای یک ساعت محلی ثابت استفاده کرد. بدین ترتیب، امکان مقایسة داده های دورسنجی دمای سطح زمین با داده های ایستگاهی و نیز امکان مقایسة دمای پیکسل های مختلف در سراسر ایران با یکدیگر فراهم می آید. تغییرات زمانی - مکانی چشم گیری در شیب دمای سطح زمین ایران دیده می شود؛ این تغییرات از شرایط محیطی و تغییرات دریافت انرژی خورشید اثر می پذیرد. در ماه های مختلف سال شیب های دمایی صفر تا 1+ درجة کلوین بر ساعت و 1+ تا 2+ درجة کلوین بر ساعت گسترة بیشتری از ایران را پوشش می دهند؛ با این حال، در دورة سرد سال شیب های صفر تا ۱- درجه ، به ویژه در بلندی های البرز و زاگرس، گسترش می یابد.

در این پژوهش،جهت بررسی روند تغییرات دمای جمهوری آذربایجان از داده های دمای میانگین پایگاه داده دانشگاه سانتا کلارا که دارای تفکیک مکانی 5/0×5/0 درجه است،در یک دوره 50 ساله (1950-1999) استفاده شده است. نخست برای واکاوی مکانی داده ها،با روش نزدیک ترین همسایگی در نرم افزار Surfer نقشه های همدمای سالانه، فصلی و ماهانه تهیه گردید.پس از بررسی نقشه سالانه،میانگین یاخته ای دمای سالانه آذربایجان 7/11 درجه سانتی گراد تعیین شد.کمینه دما در ارتفاعات شمالی (شاه داغ و بازاردوزو) و باختری آذربایجان حدود 5 درجه سانتی گراد است،اما در بخش های مرکزی و خاوری آذربایجان (شیروان) بیشینه دمایی که حدود 15 درجه سانتی گراد است نشان داده شده،خط همدمای 11 درجه بیشتر بخش نخجوان را گرفته که نشان می دهد دمای هوای نخجوان نسبت به آذربایجان خنک تر است.فصل تابستان با میانگین دمای 22 و 7/22 درجه سانتی گراد به ترتیب برای آذربایجان و نخجوان به عنوان گرمترین فصل سال و فصل زمستان با میانگین دمای 9/1- و 8/0 درجه سانتی گراد به ترتیب برای آذربایجان و نخجوان به عنوان سردترین فصل سال شناخته شد.برج بهمن با میانگین دمای 8- درجه سردترین ماه سال است،کمینه دمای این برج در ارتفاعات شمالی بازاردوزو و شاه داغ و ارتفاعات باختری آذربایجان است،برای واکاوی روند زمانی دما،سری های زمانی ماهانه،فصلی و سالانه محاسبه گردید و سپس با آزمون ناپارامتری من-کندال روند افزایشی یا کاهشی با سطح اطمینان 95% و 99% آزمون شد.در بین سریهای زمانی سالانه، فصلی و ماهانه فقط برج فروردین در سطح 95 درصد در آذربایجان دارای روند معنادار افزایشی است.

در این پژوهش به کمک داده های میانیابی شده ی دمای کمینه ی ایران طیّ بازه ی زمانی 1/1/1340 تا 29/12/1382روند تعداد روزهای یخبندان بررسی شد. یک آرایه ی با ابعاد7187×15705 حاصل شد که بر روی سطرها روز و بر روی ستون ها یاخته ها قرار داشت[1]. برای همه ی ماه های سال، تعداد روزهای همراه با یخبندان بر روی هر یاخته شمارش شد. برای شناسایی روند از آزمون ناپارامتری من- کندال و برای محاسبه ی شیب روند از آزمون خطی رگرسیون به روش حداقل مربعات استفاده شد. بطور کلی نتایج پژوهش نشان داد که در بیشتر گستره ی ایران، روند تعداد روزهای یخبندان رو به کاهش است. این مناطق بر روی شمال غرب و مناطق پست و هموار نواحی جنوبی، مرکزی و شرق ایران قرار دارد. تنها بر روی درصد بسیار کوچکی از گستره ی ایران روند مثبت است که بر روی رشته کوههای زاگرس و البرز دیده می شود. در ماه دی بیشترین گستره ی روند منفی و در ماه اسفند بیشترین گستره ی روند مثبت تعداد روزهای یخبندان وجود دارد. تعداد روزهای یخبندان ایران در فصل تابستان و ماه خرداد ایستا و بدون روند است.

در این پژوهش جهت شناسایی و آشکارسازی روند تغییرات فراوانی روزهای همراه با یخبندان های فراگیر و نیمه فراگیر ایران، داده های مربوط به دمای حداقل روزانه 663 ایستگاه هواشناسی همدید و اقلیم شناسی کشور برای بازه زمانی 1962 تا 2004 و برای ماه های اکتبر تا آوریل از سازمان هواشناسی کشور دریافت شد. پس از دریافت داده ها و آماده کردن پایگاه داده های دمای حداقل کشور، نقشه های همدمای کشور برای هر روز از 1/1/1962 تا 31/12/2004 به مدت 9116 روز به روش کریگینگ میانیابی شد. در ادامه بر اساس یک اصل مکانی، یخبندان ها به سه دسته یخبندان های فراگیر (وقوع همزمان در بیش از 65 درصد از مساحت ایران)، یخبندان های نیمه فراگیر (وقوع همزمان یخبندان در بین 25 تا 65 درصد از مساحت ایران) و یخبندان های محلی (وقوع همزمان یخبندان در کم تر از 25 درصد از مساحت ایران) تقسیم بندی شدند. سپس با استفاده از دو روش تخمینگر شیب سنس و رگرسیون خطی فراوانی روزهای همراه با یخبندان های فراگیر و نیمه فراگیر در سه مقیاس ماهانه، فصلی و سالانه بررسی شد. نتایج نشان داد که روند تغییرات فراوانی روزهای همراه با یخبندان های فراگیر ایران در ماه های دسامبر، ژانویه، فصل زمستان و سالانه دارای روند کاهشی معنادار از لحاظ آماری بوده است. اما برای فراوانی روزهای همراه با یخبندان های نیمه فراگیر مشاهده شد که تنها در ماه ژانویه روند تغییرات معنادار بوده است و جهت تغییرات آن نیز مثبت بوده است. یعنی در طول 43 سال مورد مطالعه بر تعداد روزهای همراه با یخبندان های نیمه فراگیر افزوده شده است. بنابراین زمانی که از تعداد یخبندان های فراگیر در ماه ژانویه کاسته شده است از این طرف بر تعداد یخبندان های نیمه فراگیر افزوده شده است. همین قانون برای دیگر مقیاس های ماهانه، فصلی و سالانه نیز حکمفرما بوده است.

هدف از این مطالعه شناسایی رابطه بین الگوهای پیوند از دور با تغییرپذیری فراوانی روزهای همراه با یخبندان های فراگیر در ایران است. برای رسیدن به این هدف، نخست داده های مربوط به دماهای حداقل روزانه 663 ایستگاه هواشناسی همدید و اقلیم شناسی ایران طیّ بازه ی زمانی 2004-1962 برای ماه های اکتبر تا آوریل از سازمان هواشناسی کشور و دوم شاخص های پیوند از دور برای همان بازه ی زمانی از دو پایگاه داده های مرکز ملی پیش بینی محیطی-مرکز ملّی پژوهش های جویNCEP/NCARو مرکز پیش بینی اقلیمی وابسته به سازمان پژوهش های جوی و اقیانوسی ایالات متحده برداشت شد. سپسروزهایی که 65 درصد و بیشتر از مساحت ایران را دمای صفر و زیر صفر درجه سانتیگراد فرا گرفته بود، به عنوان روزهای همراه با یخبندان های فراگیر انتخاب شدند.سپس فراوانی این روزها به تفکیک ماه، فصل و سال استخراج گردید. در ادامه با استفاده از روش گام به گام مدل های رگرسیونی چند متغیّره، مهمترین الگوهای پیوند از دور اثرگذار بر روی تغییرپذیری فراوانی روزهای همراه با یخبندان های فراگیر ایران شناسایی شدند. نتایج نشان می دهد که فراوانی روزهای همراه با یخبندان های فراگیر در فصل زمستان و همچنین در مقیاس سالانه، تنها با الگوی اطلس شرقی (EA) رابطه ی آماری معنادار نشان داده اند که این رابطه نیز یک رابطه ی معکوس می باشد بطوری که ضریب همبستگی این شاخص به ترتیب برای فصل زمستان و سالانه (33/0-) و (37/0-). ماه دسامبر با مجموع سه شاخص اطلس شرقی (EA)، نوسان شمالی (NOI) و الگوی حاره ای نیمکره ی شمالی (THN)، ماه ژانویه تنها با الگوی آرام شرقی-آرام غربی (EP-NP) و ماه فوریه با دو الگوی اسکاندیناوی (SCA) و نوسان قطبی (AO) همبستگی نشان داده اند که به ترتیب مقادیر آنها برابر با (55/0+)، (45/0-) و (52/0) بوده است. در نهایت میانگین ماهانه ی الگوهای فشار سطح دریا در فازهای مثبت و منفی شاخص های مورد مطالعه برای ماه های دسامبر، ژانویه و فوریه مورد مطالعه قرار گرفت. در هر کدام از فازهای مثبت و منفی الگوی گسترش زبانه ی غربی پرفشار سیبری مسبب وقوع حداکثر و حداقل فراوانی روزهای همراه با یخبندان های فراگیر بوده است.

در دهه های اخیر شواهد روشنی از افزایش دما در مقیاس سیاره ای و منطقه ای وجود دارد. این شواهد نشاگر جاب ه جایی یا ایز بین رفتن نواحی آب وهوایی به دلیل تغییرات آب وهوایی است که همواره بستری برای پرسش های بی شماری پیرامون چگونگی سازگاری انسان با این تغییرات ایجاد می کند. در این پژوهش برای واکاوی مساحت متاثر از تغییر آب وهوایی نمایه ای با عنوان نمایه ی مساحتی(AI)، بر مبنای دمای کمینه، بیشنیه و میانگین معرفی و تغییرات زمانی آن طی سال های اخیر واکاوی شده است. برونداد این پژوهش نشان داد که این نمایه به طور متوسط با مقدار 54/0 در سال در حال افزایش است. افزون بر این، افزایش میزان این نمایه بر مبنای دمای کمینه بیش از دمای بیشینه است

برای انجام این پژوهش از داده های روزانه ی میانگین دمای پایگاه داده ی یاخته ای اسفزاری ایران زمین، طی بازه ی زمانی 1/1/11340 تا 11/10/1383استفاده شد. برای شناسایی سرماهای فرین ایران زمین از نمایه ی فوجیبه یا نمایه ی بهنجار شده ی دما (NTD) بهره بردیم. سپس نمایه بر حسب بزرگی و گستره مرتب شد و 500 روز را که شدیدترین و فراگیرترین سرماهای ایران بودند، برای تحلیل انتخاب شدند. داده های مربوط به ارتفاع ژئوپتانسیل برای دو تراز 1000 و 500 هکتوپاسکال طی بازه ی زمانی یاد شده از تارنمای www.esrl.noaa.gov مربوط به آزمایشگاه پژوهش های سامانه ی زمین وابسته به سازمان هواشناسی و اقیانوس شناسی ایالات متحده امریکا برداشت شد. سپس برای روزهای برگزیده شده ناهنجاری ضخامت محاسبه و به کمک تحلیل خوشه ای با روش ادغام وارد داده های مربوط به ناهنجاری ضخامت جو دسته بندی شدند. همزمان با رخداد هر الگو نقشه ی مربوط به میانگین ضخامت و ناهنجاری دمای مطلق ایران ترسیم شد. یافته های این پژوهش نشان داد که هنگام رخداد سرماهای فرین ایران 5 الگوی ناهنجاری متفاوت در ضخامت جو دیده می شود. پاسخ ناهنجاری دمای مطلق ایران زمین به الگوهای شناخته شده متفاوت است. شدیدترین سرماهای فرین ایران زمین هنگامی رخ می دهد که بر روی سیبری و شمال شرق ایران هسته ی بسیار قوی ناهنجاری منفی و بر روی دریای بارنتز،گروئنلند و اروپا ناهنجاری مثبت ضخامت جو دیده می شود. میانگین ناهنجاری دمای مطلق ایران زمین هنگام رخداد چنین الگویی 9/5- درجه ی سانتی گراد است.

یخبندان یکی از پدیده های مهم مورد مطالعه در اقلیم شناسی است که از تغییر دما در طول زمان ناشی می شود. در این مطالعه هدف بر این است که از طریق طبقه بندی الگوهای همدید مرتبط با یخبندان های فراگیر ایران، مکانیزم های دینامیکی موجد این پدیده شناسایی شوند. لذا بر اساس یک اصل مکانی روزهایی که 65 درصد و بیشتر از مساحت ایران دمای صفر و زیر صفر درجه سانتیگراد داشته اند به عنوان روزهای همراه با یخبندان فراگیر ایران انتخاب شدند. تعداد این روزها در کل دوره مورد مطالعه به 835 روز رسید. لذا جهت شناسایی و بررسی الگوهای گردشی تراز 500 هکتوپاسکال (فشار سطح دریا)، داده های میانگین روزانه ارتفاع ژئوپتانسیل (فشار سطح دریا) برای محدوده مورد مطالعه استخراج و تحلیل مؤلفه های مبنا بر روی ماتریس آنها اجرا شد. نتیجه این تحلیل نشان داد که با 15 مؤلفه می توان 6/89 درصد تغییرات ارتفاع ژئوپتانسیل و 9/84 درصد تغییرات فشار سطح دریا را در زمان وقوع یخبندان های فراگیر ایران تبیین کرد. سپس برای شناسایی الگوهای گردشی مرتبط با یخبندان های فراگیر ایران، خروجی های تحلیل مؤلفه های مبنا به عنوان ورودی های تحلیل خوشه ای مورد استفاده قرار گرفت و در نهایت پنج الگو برای ارتفاع ژئوپتانسیل تراز 500 هکتوپاسکال و سه الگو برای فشار سطح دریا شناسایی شد. نتایج نشان داد رای اینکه یک یخبندان فراگیر در ایران رخ دهد باید در تراز 500 هکتوپاسکال یک پشته عمیق در حوالی دریای سیاه تشکیل و در سطح زمین نیز گسترش زبانه شرقی پرفشار اروپایی و یا گسترش زبانه غربی پرفشار سیبری را داشته باشیم.

در این نوشتار، برای بررسی همزمانی پرفشار دریای سیاه با رخداد بارش روزانه در ایران زمین از یک سو، داده های فشار تراز دریا در بازکاوی دوم از پایگاه داده های جوی مرکز پیش-بینی های محیطی NCEP/DOE استخراج شده است. تفکیک زمانی این داده ها، روزانه و تفکیک مکانی آن، 5/2×5/2 درجه قوسی است. چارچوب پوش مورد بررسی، مناطق بین20 تا 70 درجه طول شرقی و 20 تا 70 درجه عرض شمالی را در بر می گیرد و شامل 441 یاخته می باشد. از سویی دیگر، از داده های بارش روزانه 235 ایستگاه همدید در ایران استفاده شده است. بازه ی زمانی مورد بررسی، 45 ساله(11/10/1339 تا 11/10/1383 خورشیدی) است که تشکیل آرایه ای به ابعاد 235× 16071 داده است. سطرها، نماینده ی روز و ستون ها، نماینده ی ایستگاه ها هستند. نتایج نشان داد که بیشترین همزمانی ماهانه رخداد بارش ایران زمین با سامانه پرفشار دریای سیاه در اسفندماه با 66 درصد و کمترین میزان با 30 درصد از آنِ مردادماه می باشد. گستره ی مکانی این همزمانی در اسفندماه مناطقی از شرق، شمال شرق، شمال، شمال غرب و غرب ایران و تا حدودی نیز جنوب غرب ایران را به صورت هسته هایی متراکم در برمی گیرد، لیکن در تیرماه فقط کرانه های جنوبی دریای خزر شاهد رخداد بارش همزمان با پیدایش، گسترش یا تقویت سامانه پرفشار دریای سیاه است. همچنین بیشترین همزمانی فصلی از آنِ فصل زمستان با 60 درصد است و فصل تابستان با 38 درصد پایین ترین میزان همزمانی را دارند. به طور کلی، بیش از 50 درصد بارش ایران همزمان با رخداد سامانه پرفشار دریای سیاه رخ می دهد.

علی رغم اتفاق نظر اکثر دانشمندان بر وقوع پدیده گرمایش جهانی، لیکن شک و تردیدهایی در خصوص وقوع این پدیده محیطی از سوی برخی از دانشمندان مطرح می شود. آنان گرمایش جهانی را با این استدلال زیر سؤال می برند که دمای ثبت شده در ایستگاه ها شایستگی نمایندگی روند دما را ندارد. زیرا با گذشت زمان و افزایش جمعیت شهرها و نیرومند شدن جزیره ی گرمایی، دمای ایستگاه ها بازتاب جزیره ی گرمایی است نه گرمایش جهانی. برای رفع این شبهه، می توان موضوع را با رویکردی متفاوت ارزیابی کرد و به جای بررسی دما،گرمایش جهانی را از روی تغییرات ستبرای هواسپهر، ردیابی نمود. بدین منظور داده های شبکه ای ارتفاع ژئوپتانسیل تراز هزار و تراز پانصد هکتوپاسکال نیمکره شمالی از 11/10/1357 تا 09/10/1392 به مدت 12782 روز از تارنمای NCEP/DOE برداشت گردید. نقشه های ستبرا برای هر روز محاسبه و سپس نقشه میانگین ستبرای هر روز برای کل نیمکره فراهم شد. این محاسبات برای تمامی 12782 روز انجام شد و سری زمانی میانگین وزنی ستبرای هواسپهر نیمکره شمالی بدست آمد. سری مذکور علاوه بر نیمکره شمالی برای ایران نیز محاسبه شد و رفتار آن با سری های زمانی میانگین دماهای کمینه و بیشینه ایران ارزیابی گردید. بررسی ها نشان داد که طی دوره بررسی شده (1392-1357) میانگین ستبرای نیمهزیرین هواسپهر نیمکره شمالی حدود 13 متر افزایش داشته است. سال 1377 نقطه عطفی در تغییرات ستبرای هواسپهر نیمکره شمالی است. در این سال جهشی در سری زمانی ستبرای هواسپهر نیمکره شمالی دیده می شود. بررسی ها نشان داد که تغییرات ستبرای هواسپهر نیمکره شمالی در تمامی عرض های جغرافیایی یکسان نیست. در مناطق حاره بسیار ناچیز و در عرض های جغرافیایی بالا، بسیار شدیدتر بوده و دارای روند افزایشی معنادار می باشد. بررسی رابطه بین ستبرای هواسپهر نیمکره شمالی و ایران نشان می دهد که در طی دوره 35 ساله ستبرای هواسپهر ایران حدود 7/2 متر بیش از میانگین ستبرای نیمکره شمالی، افزایش یافته است. یعنی سرعت روند افزایش گرمایش ایران بیش از میانگین نیمکره شمالی است. سری زمانی دمای کمینه نسبت به دمای بیشینه رابطه بهتری را با سری زمانی میانگین ستبرای هواسپهر نیمکره شمالی نشان می دهد. در حالی که سری زمانی دمای بیشینه نسبت به دمای کمینه رابطه قوی تری با سری زمانی ستبرای هواسپهر ایران دارد. از سوی دیگر بررسی سری دمای کمینه و ستبرای هواسپهر ایران نشان داد که رفتار دمای کمینه در قبل و بعد از سال 1371 تغییر یافته و این می تواند بازتاب دهنده افزایش وردش پذیری دمای کمینه در فاز دوم باشد. در مجموع بررسی ها نشان داد که با هر درجه افزایش میانگین دما در ایران، حدود 17 متر بر ستبرای هواسپهر ایران افزوده شده است.