فیروز مجرد

استعداد ایران برای وقوع خشکسالی با شدت های مختلف، ضرورت بررسی این پدیده را با شاخص های جدیدتر بیش از پیش روشن می سازد. محدودیت مهم شاخص های موجود این است که قادر به پایش خشکسالی ها در مقیاس روزانه نیستند. شاخص خشکسالی مؤثر این نقص را برطرف کرده است. مطالعه حاضر، با هدف تحلیل فراوانی خشکسالی های روزانه با شاخص خشکسالی مؤثر در 43 ایستگاه سینوپتیک کشور در یک دوره آماری 30 ساله به انجام رسیده است. بر این اساس، فراوانی خشکسالی های روزانه در ایستگاه های کشور در طی فصول و سال با شاخص خشکسالی مؤثر محاسبه شد. سپس ایستگاه های کشور با استفاده از تحلیل خوشه ای بر پایه مجموع فراوانی خشکسالی های ملایم تا بسیار شدید (رده های 1 الی 4) به پنج گروه تقسیم گردید و الگوهای فراوانی در هر گروه مورد بررسی قرار گرفت. نتایج تحقیق نشان داد که خشکسالی های بسیار شدید، به جز سه ایستگاه گرگان، زنجان و تربت حیدریه در سایر ایستگاه ها رخ نداده است. در مقابل، فراوانی وقوع خشکسالی های ملایم، متوسط و شدید در کشور، خیلی بیشتر از خشکسالی های بسیار شدید و تعداد آنها تقریباً با هم برابر بوده است. در کل کشور در 56 درصد از روزها انواع خشکسالی (ملایم تا بسیار شدید) رخ داده است. بر اساس نقشه های خروجی، توزیع فراوانی خشکسالی ها در کشور از الگوی جغرافیایی خاصی تبعیت نمی کند. لذا می توان گفت که انواع خشکسالی در تمام مناطق کشور اتفاق افتاده است. مقادیر کاهشیِ شاخص خشکسالی مؤثر در طول زمان، نشان از گرایش اغلب ایستگاه های کشور به سمت خشکسالی دارد.

میزان ساعات آفتابی با تأثیری که در تعیین میزان تابش خورشید دارد، عامل اصلی کنترل حیات، آب و هوا و سایر فعالیت های زیستی در سطح زمین به خصوص در مناطق خشک و نیمه خشک به شمار می رود. هدف این تحقیق آن است تا بر مبنای آخرین آمار، تصویری از ناموزونی ها و روندهای ساعات آفتابی در ایران، ارائه ومقادیر ساعات آفتابی را برآورد نماید. به این منظور سطح کشور با استفاده از روش تحلیل خوشه ای و قابلیت های نرم افزار ArcGISبا بهره گیری از آمار ساعات آفتابی سالانه و فصلی 87 ایستگاه سینوپتیک طیّ یک دوره ی 20 ساله (1986- 2005) پهنه بندی شد. برای تأیید صحت پهنه بندی از آزمون های پارامتریک سیداکو آنالیز واریانس یک طرفهیا آزمون های ناپارامتریک من- ویتنیو کروسکال- والیس استفاده شد. همچنین برای برآورد تعداد ساعات آفتابی و نیز شناسایی روندهای زمانی آن، به ترتیب از معادلات رگرسیون خطی چند متغیّره و ساده استفاده گردید. نتایج تحقیق نشان داد که از شمال به جنوب و از غرب به شرق کشور، بر میانگین تعداد ساعات آفتابی افزوده و از میزان تغییرپذیری آن کاسته می شود تا جایی که ضرایب تغییرات سالانه ی ساعات آفتابی، بر عکسِ توزیع مکانی تعداد آن، در سواحل دریای خزر بیشترین مقادیر و در کویرهای مرکزی کمترین مقادیر را دارد. در تمام سطح کشور، روندهای ساعات آفتابی، یا بطور معنی دار، افزایشی است و یا اصلاً معنی دار نیست. حتی یک مورد نیز روند کاهشی معنی دار در سطح کشور مشاهده نشد. میانگین روند افزایشی در سطح کشور، 6/16 ساعت در سال محاسبه گردید. مدل آماری نشان می دهد که بجز فصل تابستان، نقش عرض جغرافیایی در توزیع مکانی ساعات آفتابی، بسیار چشمگیر است. با استفاده از این مدل، تعداد ساعات آفتابی در سطح کشور بر مبنای ارتفاع و عرض جغرافیایی با دقت خوب برآورد گردید.

استفاده از متغیرهای آب وهوایی و طبیعی در تنظیم فعالیت های کشاورزی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در مطالعة حاضر، میانگین تاریخ های آغاز و خاتمة دورة بارش اصلی در ده ایستگاهجنوب دریای خزر با استفاده از شاخص درصد تجمعی میانگین بارش کل سال در دوره های پنج روزه (pentads) با نرم افزار Instat محاسبه شد. بر اساس تاریخ های آغاز به دست آمده از نرم افزار و با استفاده از آمار روزانة عناصر آب وهوایی شامل بارش، دماهای حداکثر و حداقل، رطوبت نسبی حداکثر و حداقل، تابش خورشیدی و سرعت باد در دوره ای 26ساله و نیز به کمک خصوصیات خاک ایستگاه ها طول دورة کشت و عملکرد پتانسیل کلزا با استفاده از مدل CropSyst برآورد شد. در نهایت، بر اساس بیشترین عملکرد به دست آمده از بین تاریخ های مختلف، مناسب ترین تاریخ شروع و طول دورة کشت محصول تعیین شد. نتایج تحقیق نشان داد که تاریخ های آغاز دورة بارش اصلی در ایستگاه ها از 8 شهریور تا 10 آبان متغیر است و این تاریخ ها در مقایسه با تاریخ های خاتمة بارش نوسان کمتری دارد. مناسب ترین تاریخ های آغاز کشت کلزا در ایستگاه ها از 13مهر تا 29 آبان با طول دورة کشت 173تا 209 روز تعیین شد. عملکرد پتانسیل محصول در منطقه با میزان بارندگی رابطة مستقیم و با دوری از ساحل رابطة معکوس دارد.

در سالهای اخیر استفاده از انرژی­های پاک و تجدیدپذیر از جمله انرژی باد به­دلیل محدودیت­ها و مشکلات بهره­برداری از سوخت­های فسیلی به یکی از استراتژی­های مهم کشورها تبدیل شده است. در این پژوهش قابلیت­های انرژی باد در استان­های کرمانشاه و کردستان با هدف شناسایی مناسب­ترین نواحی برای استقرار توربین­های بادی مورد ارزیابی قرار گرفته است. تحلیل­ها بر مبنای داده­های باد با فواصل زمانی3 ساعته در 11 ایستگاه سینوپتیک منطقه در دوره آماری هر ایستگاه انجام شد. با توجه به اینکه حداقل سرعت لازم برای راه­اندازی یک توربین بادی کوچک، 3 الی 4 متر بر ثانیه و توربین­های تجاری به­صورت مزرعه بادی 6 متر بر ثانیه است، مجموع ساعات با سرعت کمتر از m/s 3، به­عنوان ساعات سکون و با سرعت برابر یا بیشتر از آن، به­عنوان ساعات تداوم در نظر گرفته شد. سپس با استفاده از روش­های موجود، بر اساس سرعت باد ثبت­شده در ارتفاع 10 متری از سطح زمین سرعت­های باد تا ارتفاع 100 متری برآورد گردید. با توجه به جداول، نمودارها و نقشه­های مختلف تداوم- سرعت، میانگین سرعت و چگالی قدرت باد، ایستگاه بیجار از ارتفاع تقریبی50 متری (ارتفاع معمول دکل یک توربین بادی) و ایستگاه زرینه اوباتو، از ارتفاع 100 متری به­بعد برای نصب توربین­های تجاری به­صورت مزرعه بادی مناسب تشخیص داده شدند. سایر ایستگاه­ها به­جز مریوان و سرپل­ذهاب در ارتفاعات متفاوت از سطح زمین، قابلیت بهره­برداری از برق بادی در مقیاس محدود برای مصارفی همچون شارژ باتری، پمپ­های بادی آبکش و تأمین برق برای مصارف خانگی را دارا هستند.

مطالعه ی دمای اعماق خاک از نظر هواشناسی، اقلیم شناسی، کشاورزی، صنعت و دیگر فعّالیّت های زیستی اهمّیّت فراوانی دارد. در این پژوهش، روابط دمای سطح زمین با دماهای اعماق 10، 50 و 100 سانتی متری خاک بررسی شد. این بررسی در پنج ایستگاه سینوپتیک استان کرمانشاه با بهره گیری از آمار ساعات30/6 صبح و 30/6 بعدازظهر در یک دوره ی 14 ساله (2006- 1993) و با استفاده از روش های آماری انجام گرفت. نتایج پژوهش نشان داد که با افزایش ژرفای خاک، دامنه ی نوسان سالانه ی دما و به ویژه دامنه ی شبانه روزی دما کاهش می یابد تا اینکه در عمق 5/0 متری، کمابیش اختلاف شبانه روزی دما از بین می رود. همچنین نوسان های شبانه روزی دمای هر عمق، در تابستان بیشتر از فصول دیگر است. اختلاف سالانه ی دما بین سطح زمین و اعماق، تا عمق 50 سانتی متری افزایش پیدا می کند؛ ولی از آن به بعد کمابیش به حالت ثبات می رسد. آزمون t با نمونه های وابسته نشان داد که میانگین ارقام سالانه ی دما در دو عمق 50 و 100 سانتی متری و نیز، اختلاف شبانه روزی دما بین این دو عمق، اختلاف معنا داری را نشان نمی دهد. تشابه رفتار منحنی های دمایی در اعماق خاک حاکی از آن است که جنس خاک، صرف نظر از اختلاف هایی که در اثر تفاوت های آب وهوایی پدید می آید، تأثیر چندانی در ترتیب توزیع ارتفاعی (عمقی) دما ندارد. در فصل زمستان، پایین ترین دماهای حداقل در اعماق 10، 50 و 100 سانتی متری خاک، نسبت به پایین ترین دماهای سطح زمین، به طور میانگین به ترتیب 3، 13 و 33 روز تأخیر نشان می دهد. این تأخیر برای بالاترین دماهای حداقل در فصل تابستان چند روز بیشتر است. بنابراین می توان نتیجه گرفت که درکل پایین ترین دماها، زودتر از بالاترین دماها به عمق معیّنی می رسند. دماهای اعماق خاک در ایستگاه ها با استفاده از یک مدل وایازی چندگانه و برمبنای سه متغیّر دمای سطح خاک، شماره ی روز سال و عمق موردنظر با دقّت خوب برآورد شد.

برآورد حدّاکثر بارش محتمل از جمله تحقیقات کاربردی و مهمی است که علاوه بر شناسایی رفتار بارش های حدّی در آب وهواشناسی، در طراحی سازه های بزرگ آبی به-خصوص سدها مورد توجّه هیدرولوژیست هاست. در این پژوهش، به منظور برآورد حدّاکثر بارش محتمل در استان کرمانشاه از روش سینوپتیکی استفاده شده است. به این منظور پس از جمع آوری و پردازش امّا،ر بارش روزانه5 ایستگاه استان، تعداد سه توفان انتخاب و با انجام بیشینه سازی های دمای نقطه شبنم و سرعت باد و محاسبه ضریب رطوبت، مقدار حدّاکثر بارش محتمل برای منطقه با تداوم های 24، 48 و 72 ساعته در دوره های بازگشت 50و 100 ساله برآورد گردید. برای سه تداوم فوق در این دو دوره بازگشت به ترتیب برابر با 164 و 246 میلی متر، 287 و 357 میلی متر و 340 و 439 میلی متر بود. پس از اخذ داده های ترازهای مختلف جوی از NCEP/NCAR؛ نقشه های فشار سطح دریا، ارتفاع ژئوپتانسیل، مؤلّفه های باد مداری و نصف النهاری و رطوبت نسبی، ترسیم و به کمک آنها سامّا،نه های بارش زا در روزهای توفانی از روز شروع توفان تا خاتمه آن تجزیه و تحلیل شدند. بررسی نقشه های سینوپتیکی- دینامیکی مشخص کردکه درخلال وقوع توفان های شدید، منطقه مورد مطالعه تحت تأثیر سامّا،نه های کم ارتفاع دینامیکی ناشی از سامّا،نه های بندالی اُمگاشکل قرار داشته که سبب بارندگی های شدید در استان شده است. این توفان ها نتیجه تقویت و تشدیّد فعّالیّت مرکز چرخند مدیترانه ای و ادغام آن با مرکز چرخند نواحی قطبی از عرض های بالا بوده است. همچنین این سامّا،نه ها از شرق دریای مدیترانه، دریای سرخ و خلیج فارس تغذیه رطوبتی می شده اند.

گسترش شهر ها و تأثیر آن ها بر ساختار فضایی کلان شهر ها، همواره از مسائل مورد توجه برنامه ریزان بوده است. یکی از مهم ترین عواملی که در جهت دهی به این توسعه نقش بارزی ایفا می کند، عوامل طبیعی از جمله عوامل اقلیمی است که تاکنون در کشورمان بدلایل مختلف از جمله منافع اقتصادی ناشی از ساخت و سازهای بی رویه، کمتر مورد توجه بوده است. از آنجا که این بی توجهی باعث توسعه نامعقول و لجام گسیخته کلان شهر تهران در جهات نامناسب جغرافیایی شده است، بنابراین، تحقیق حاضر بر آن است که بر مبنای عناصر اقلیمی و عوامل جغرافیایی به مکانیابی بهینه نواحی مناسب برای توسعه فیزیکی کلان شهر تهران بپردازد. در این تحقیق برخی از عناصر اقلیمی و عوامل جغرافیایی دخیل در مکانیابی کلان شهر تهران، انتخاب و نقشه های مربوطه بر اساس آمار ایستگاه های منطقه و سایر اطلاعات، با استفاده از نرم افزار ArcGIS به روش میانیابی یا با استفاده از معادلات رگرسیونی، تهیه شدند. سپس لایه های رستری به دست آمده، پس از بازطبقه بندی ارزش های یاخته های آن ها، با استفاده از دو مدل تجزیه و تحلیل مکانی ( SA ) و تجزیه و تحلیل سلسله مراتبی مکانی ( SAHP )، وزن دهی و تلفیق شدند و بدین ترتیب نقشه های نهایی هر کدام از دو مدل فوق به دست آمد. در گام بعد با استفاده از تصاویر ماهواره ای منطقه و انجام تصحیحات مختلف هندسی و رادیومتریک بر روی آن ها، نقشه های شاخص پوشش گیاهی ( NDVI ) و کاربری زمین تهیه گردید. سپس هر یک از این دو نقشه با نقشه های نهایی دو مدل SA و SAHP تلفیق و در نهایت، نقشه های تناسب توسعه فیزیکی به دست آمد. نتیجه تحقیق نشان داد که با در نظر گرفتن پهنه های اراضی بایر و تلفیق آن با پهنه های تناسب و به منظور حفظ پوشش گیاهی، توسعه شهر به سمت جنوب مطلوب تر از سایر جهات است. مناطق غربی و شمالغربی در اولویت های بعدی قرار می گیرند.

دماهای حداقل در ایران، بر مبنای آمار چهل ساله 44 ایستگاه سینوپتیک، با استفاده از روش ها و تکنیک های آماری، از جمله تجزیه و تحلیل واریانس یک طرفه، آزمون مقایسه های چندگانه بونفرونی و معادله های رگرسیون چندگانه، مطالعه شد و بر مبنای تحلیل خوشه ای ( CA )، سطح ایران از نظر دماهای میانگین حداقل با استفاده از قابلیت های نرم افزارهای GIS ، به صورت سالانه و فصلی پهنه بندی گردید. همچنین برای میان یابی و برآورد نقطه ای تغییرات مکانی در قالب نقشه های دما و ضریب تغییرپذیری از روش کریجینگ استفاده شد. نتایج تحقیق، چهار پهنه متفاوت دمایی میانگین حداقل سالانه را برای کشور مشخص کرد که بررسی نقشه سالانه و نقشه های پهنه بندی فصلی، نقش عرض جغرافیایی را در توزیع دماها، بخصوص در نوار ساحلی جنوب بخوبی نشان می دهد، اما در سایر نقاط، بویژه منطقه شمال غرب و زاگرس، نقش ارتفاع بارزتر است. آزمون های آماری از جمله تجزیه و تحلیل واریانس یکطرفه و آزمون مقایسه های چندگانه بونفرونی، درستی پهنه بندی ها را تأیید می نمایند. از سوی دیگر، مقادیر انحراف معیار و تغییر پذیری دماهای صبحگاهی در مناطق مرتفع بیشتر از مناطق پست است. مقایسه ضرایب β استاندارد، مدلهای رگرسیون چندگانه و نیز ضرایب همبستگی نشان می دهد که در تمام فصول و همین طور در طول سال، نقش ارتفاع در کنترل دماهای صبحگاهی، بیشتر از عرض جغرافیایی است. همچنین، بررسی ضرایب تعیین (2 r ) معلوم می دارد که نقش تلفیقی این دو عامل، ضمن آنکه در کل بسیار چشم گیر است، در توجیه تغییرات دماهای صبحگاهی زمستانه، بیشتر از دماهای تابستانه است. به عبارت دیگر، عوامل محلی ( عرض جغرافیایی و ارتفاع ) در کنترل دماهای حداقل دوره سرد سال نقش بیشتری دارند. در سطح کشور بین مقادیر ارتفاع و عرض جغرافیایی از یک سو و دماهای میانگین حداقل و حداقل مطلق سالیانه و فصلی از سوی دیگر، روابط معنی دار و معکوس در سطح01/0 مشاهده می شود. ضرایب رگرسیونی نشان می دهد که مقدار گرادیان دماهای میانگین حداقل سالانه در کشور، 9/5 درجه سانتیگراد کاهش در هر کیلومتر و بیشترین گرادیان فصلی مربوط به فصل پاییز به میزان 7/6 درجه سانتیگراد کاهش در هر کیلومتر بوده است.

مقادیر نیاز آب مصرفی ( ETC ) محصول برنج در جلگه مازندران به تفکیک واریته های زودرس و دیررس، بر مبنای مقادیر تبخیر و تعرق پتانسیل (ETO) و ضرایب رشد گیاهی (KC) در ده ایستگاه جلگة مازندران محاسبه شد. سپس مقادیر بارش موثر (ER) به مناسب ترین روش و مقادیر آب زیرزمینی جذب شده توسط ریشه گیاه (GWC) محاسبه گردید. با کم کردن مقادیر بارش موثر (ER) و آب زیرزمینی جذب شده توسط ریشه گیاه (GWC) از مقادیر نیاز آب مصرفی (ETC)، مقادیر نیاز خالص آبیاری (IR) مشخص گردید. نتایج مطالعه نشان داد که نیاز آب مصرفی و نیاز خالص آبیاری در شرق جلگه مازندران بیشتر از غرب آن است؛ در حالی که مقدار بارش مؤثر در غرب جلگه بیشتر است. بارش مؤثر سهم بیشتری از نیاز آب مصرفی را در غرب جلگه تامین می کند؛ حال آن که این سهم در شرق کمتر است. مقادیر بارش مؤثر در منطقه بسیار کمتر از نیاز خالص آبیاری است.