درخت حوزه‌های تخصصی

بارش از مهم ترین و متغیرترین عناصر اقلیمی است که شناخت رفتار آن همواره مورد توجه اقلیم شناسان بوده است. از این رو پی چیدگی عناصر اقلیمی در مقیاس های زمان ی و مکانی لزوم به کارگیری روش های کارامد مانند تحلیل طیفی به عنوان ابزاری مفید برای مطالعه الگوهای اقلیمی را نشان می دهد. هدف از این مطالعه بررسی و تحلیل نوسان های بارش ایران با استفاده از تحلیل طیفی (تحلیل همسازه ها) می باشد بدین منظور داده های بارش سالانه ایستگاه همدید ایران از بدو تأسیس تا سال 2008 که بیش از 40 سال آمار داشتند از سازمان هواشناسی کشور استخراج گردیده است. سپس به منظور بررسی و تحلیل چرخه های بارش ایران از برای انجام محاسبات از امکانات برنامه نویسی در محیط نرم افزارMatlab و نیز برای انجام عملیات ترسیمی از نرم افزار Surfer بهره گرفته شد. نتایج حاصل از تحلیل چرخه ها نشان داد که چرخه های معنی دار 3- 2 ساله، 5- 3ساله، 6- 2 ساله و گاهی 11 ساله و بالاتر بر بارش ایران حاکم است. بر این اساس در شرق و جنوب شرق ایران بیش تر چرخه های 5- 3 ساله و در غرب، جنوب غرب و شمال غرب کشور چرخه های 3- 2 ساله و در شمال شرق چرخه های 6- 2 ساله غالب هستند. بیش ترین و متنوع ترین چرخه ها به دلیل قرارگیری در سایه ناهمواری های زاگرس از یک سو و مجاورت با خلیج فارس از سوی دیگر در بخش های از جنوب و جنوب غرب رخ داده است. نواحی شمال غرب کشور هم همانند نواحی جنوب غرب به دلیل وجود کوه های عظیم سبلان و سهند دارای چرخه های متنوعی بوده است. چرخه های غیرسینوسی که دوره بازگشتی برابر با طول دوره آماری دارند در برخی ایستگاه ها از قبیل قزوین، سنندج و تهران مشاهده می شوند. این چرخه ها به وجود روند در داده ها نسبت داده می شوند.

سطح زمین عموماً به وسیلة خاک و نهشته‌های سطحی پوشیده شده‌است . خاک ، محیط طبیعی پویائی از ترکیب موادّ ریزدانه‌ای است که گیاهان در آن رویش می‌یابند و حاوی موادّ معدنی و آلی است . امروزه فرسایش خاک یکی از مهم‌ترین مسائل و مشکلات نواحی است . در این میان دستیازی‌ها و بهره‌برداری‌های روزافزون انسان از محیط طبیعی نیزتأثیر زیادی در تشدید روند تخریب و فرسایش خاک دارد؛ به طوری که گاهی کشاورزان در گستره‌های وسیعی ، سطوح شیبدار را به زیر کشت برده و با شخم زدن در جهت شیب ، موجب ایجاد بریدگی‌های عمودی در دامنه‌ها شده‌اند . شخم زدن دامنه‌ها و احداث شبکة آبیاری در امتداد منحنی‌های میزان و نیز حفر کانال‌هادر امتداد شیب دامنه‌ها موجب فرسایش و از دست رفتن خاک می‌گردد . در این تحقیق وضعیّت فرسایش و تولید رسوب در حوضه‌های آبریز منتهی به تنگةهرمز مورد بررسی قرار می‎گیرد. رودخانه‌های شور ، حسن‌لنگی، جلابی ، میناب ، مزابی ، گز و حیوی شبکة هیدروگرافی و زهکشی این حوضه‌ها هستند . در این تحقیق ضمن بررسی‌های میدانی، اسناد و مدارک مختلفی از جمله نقشه‌های توپوگرافی ، زمین‌شناسی ، منابع و قابلیّت اراضی، پوشش گیاهی ، آمارهای مختلف مربوط به ایستگاه‌های هیدرومتری ، رسوب‌سنجی ، هواشناسی ، باران‌سنجی، عکس‌های هوائی وتصاویر ماهواره‌ای به عنوان ابزار تحقیق مورد استفاده قرار گرفته‌است . جهت برآورد میزان فرسایش و رسوب در محدودة مطالعاتی ، از مدل اصلاح شدة پسیاک1 استفاده شده و با بررسی عوامل نه‌گانة مؤثّر در این مدل ، میزان تولید رسوب و فرسایش در هریک از حوضه‌ها ، زیرحوضه‌ها و واحدهای هیدرولوژیک برآورد شده‌است . بر این اساس میزان فرسایش و رسوب در کلّ محدودة مطالعاتی به ترتیب برابر با 95/25435 و 48/5458 تن در سال برای هر کیلومتر مربّع برآورد شده‌است.

پهنه بندی آب وهوایی و شناخت نواحی همگن اقلیمی امری ضروری جهت آمایش سرزمین و برنامه ریزی های منطقه ای می باشد. هدف از این مطالعه مقایسه تفاوت های اقلیمی سه منطقه جغرافیایی ایران، ناحیه ساحلی خزر، ناحیه کوهستانی و ناحیه خشک داخلی که در محدوده استان های مازندران، سمنان، تهران، قزوین، قم و مرکزی جای می گیرد است. روش کار در این تحقیق، بررسی داده های آب و هوایی 56 ایستگاه سینوپتیک و کلیماتولوژی و 19 عنصر اقلیمی با استفاده از مدل های خوشه بندی و تحلیل عاملی است. بدین منظور یک ماتریس با ابعاد 19*56 و با آرایش R تشکیل و به عنوان پایگاه داده برای ناحیه بندی مورد استفاه قرار گرفت. با اعمال تحلیل عاملی بر مبنای تحلیل مولفه های اصلی و با چرخش متعامد واریماکس مشخص شد که در اقلیم این سه منطقه، چهار عامل رطوبتی، دمایی، غباری و تندری موثر می باشند که در مجموع بیش از 85 درصد از واریانس اقلیم منطقه را تبیین می کنند. با انجام تحلیل خوشه ای سلسله مراتبی و با روش ادغام وارد بر روی ماتریس نمرات عامل ها، چهار ناحیه اصلی و چندین خرده ناحیه شناسایی شدند. نواحی اصلی عبارتند از ناحیه گرم و خشک بیابانی، ناحیه کم بارش دامنه ای، ناحیه سرد و نیمه پربارش کوهستانی و در نهایت ناحیه معتدل و پر بارش. بررسی نواحی چهارگانه با شرایط محلی و منطقه ای نشان می دهد که همسایگی با منابع رطوبتی مانند دریای خزر و پیکربندی ناهمواری ها مانند ارتفاعات رشته کوه البرز نقش تعیین کننده ای در شکل گیری خرده نواحی شمال ایران دارند.

در این پژوهش، رفتار زمانی- مکانی پرفشار سیبری(SH) در سطح1000 هکتوپاسکال با استفاده از داده های روزانه ارتفاع ژئوپتانسیل ساعتGMT 12پایگاه داده (NCEP/NCAR) و با تفکیک مکانی 5/2×5/2 درجه قوسی در یک دوره زمانی 55 ساله شامل 20089 روز از اول ژانویه سال 1951(یازدهم دی ماه 1329) تا 31 دسامبر سال 2005 (دهم دی ماه 1384) بررسی شد. اعمال تحلیل خوشه ای پایگانی انباشتی به روش ادغام «وارد» بر روی مقادیر میانگین ارتفاع ژئوپتانسیل شش آرایش گردشی اصلی را در قالب دوره های سرد و گرم در این تراز جوی آشکار ساخت. بر اساس این تحلیل آماری مشخص شد که تنها در آرایش گردشی سرد(2-1) و پیش دوره سرد(2-1-1)، زبانه های غربی سامانه سیبری از روی بخش های شمالی و شمال شرقی ایران عبور می کند.آرایش گردشی1-1 که منطبق بر دوره سرد سال است؛ در مجموع، اوج کنش پرفشار سیبری را آشکار می سازد. تحلیل نگاره مربوط به آرایش گردشی دوره سرد نیز نشان داد که آرایش مکانی پرفشار سیبری از یک سو به آرایش کم فشارهای جنب قطبی و از دیگر سو به فلات تبت و پامیر بستگی دارد. بر این اساس، نقش پرفشار سیبری در اقلیم ایران در دوره سرد سال نه به ش دت این سامانه بلکه ب ه شدت کم فشار جنب قطبی و ب ه تبع آن ران ده شدن پرفشار سیبری و زبانه های آن ب ه درون ایران بستگی دارد. به منظور تحلیل رفتار زمانی پرفشار سیبری نیز با انتخاب چارچوب پوش مناسب، میانگین ارتفاع ژئوپتانسیل تراز جوی 1000 هکتوپاسکال برای هر یک از روزهای تقویم خورشیدی1383-1330 محاسبه و استانداردسازی شد. بدین ترتیب، آرایه ای به ابعاد 1×19724 تحت عنوان شاخص استانداردشده شدت پرفشار سیبری(SSHI) بدست آمد که شامل ناهنجاری های فاز مثبت(نمود پرفشار سیبری) و منفی(نبود پرفشار سیبری) در هر روز بود. تحلیل سریهای زمانی شاخص مزبور آشکار ساخت که شاخص مزبور سرشتی دو وضعیتی دارد. مقایسه فراوانی روزهای رخداد فاز مثبت با فراوانی روزهای رویداد فاز منفی در تراز مورد بررسی نیز نشان داد که در طی نیم سده گذشته روزهای حضور قوی پرفشار سیبری به مراتب بیش از روزهای نبود این سامانه بوده است.

مکانیزم های بارندگی در مناطق مختلف جغرافیایی از الگوهای متفاوتی تبعیت می کنند. شناخت این الگوها می تواند به برنامه ریزان محیطی برای مدیریت بهتر منابع آب کمک کند. در اکثر مطالعات انجام شده بر روی بارش های نواحی کوهستانی، روابط آماری بین ویژگی های مختلف توپوگرافیک با تغییرات مکانی بارش، در کانون توجه پژوهشگران بوده است. هدف پژوهش حاضر نیز، بررسی ویژگی های مکانی و توپوگرافی مؤثر بر بارش های همرفتی بهاره در شمال غرب ایران، بر اساس مدل های رگرسیونی و سرانجام تعیین مکان های دارای پتانسیل بالقوة بارش های همرفتی است. بدین منظور، داده های بارش بهاره در طی سال های (1393-1360) از 25 ایستگاه سینوپتیک و باران سنجی واقع در محدودة مورد مطالعه و نواحی مجاور تهیه شد. متغیّرهای توپوگرافی و جغرافیایی نیز با استفاده از لایه های رقومی ارتفاعی (DEM) و نقشه های مربوط استخراج شده اند. به منظور بسط روابط بین ویژگی های جغرافیایی و توپوگرافی محدودة مورد مطالعه با بارش های همرفتی بهاره، مقادیر هر لایه مکانی کمّی سازی شد. پس از بررسی روابط آماری و شناسایی سهم هر کدام از متغیّرهای جغرافیایی و توپوگرافی متنوع نسبت به بارش های همرفتی بهاره در ناحیة مورد مطالعه، مناطق دارای بیشینه بارش همرفتی بهاره  تعیین شد. در ادامه برای تعیین روابط مکانی دقیق الگوهای بارش همرفتی بهاره، از مدل تحلیل نقاط داغ  Hot Spotدر محیط نرم افزاری  GISاستفاده شد. نتایج نشان داد که قسمت های جنوب غربی محدودة مورد مطالعه دارای نظم مکانی بوده و از رخداد بالای بارش های همرفتی بهاره برخوردار است. به عبارتی دیگر در این ناحیه، بارش های همرفتی از نظر مکانی معنی دار بوده و دارای رخداد بارش بهارة همگنی می باشند. همچنین، نتایج صحت سنجی مکان های طبقه بندی شده بارش های همرفتی بر روی نقشه نیز، نشان داد که بین مناطق دارای حداکثر بارش بهاره ایستگاهی با مناطق مستعد و ایده آل شناسایی شده از لحاظِ بارش های همرفتی بهاره، مساحت همپوشانی حدود 1/37 درصد حاصل شد.

هدف از این پژوهش شبیه سازی حرکت برخان ها با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی می باشد. شبکه عصبی مصنوعی یک مدل غیر خطی می باشد که عملکردی شبیه مغز انسان دارد. در سال های اخیر، شبکه عصبی مصنوعی یکی از مهمترین ابزار جهت مدله کردن فرآیندهای پیچیده مانند حرکت پدیده ها می باشد. در مطالعات زیادی، شبکه عصبی مصنوعی نتایج بهتری نسبت به مدل های تناوبی نشان داده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که مدل پیش بینی کننده شبکه عصبی مصنوعی یک ابزار کاربردی در پیش بینی حرکت پدیده ها می باشد. جهت بررسی میزان دقت و حساسیت مدل پیش بینی کننده شبکه عصبی مصنوعی حرکت 100 برخان اندازه گیری شد. 70 درصد آن برای آزمون و 30 درصد برای اعتبار سنجی. جهت ارزیابی دقت مدل شبکه عصبی مصنوعی داده های اندازه گیری شده و برآوردشده با یکدیگر مقایسه شده و مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته شد. بهترین دقت مدل 996/0 بوده است. این بیانگر این است که مدل پیش بینی کننده شبکه عصبی مصنوعی یک ابزار کاربردی در پیش بینی حرکت پدیده ها می باشد.

فصل تابستان بخصوص در نیمه جنوبی ایران با حاکمیت شرایط گرما و خشکی هوا شناخته شده است. به منظور بررسی شرایط همدید- پویشی موثر بر رخداد غیر معمول بارش تابستانه 12 – 6 سپتامبر 2008 (22-16 شهریور ماه 1387) در محدوده زاگرس جنوبی، با رویکرد محیطی به گردشی و با استفاده از آمار روزانه 270 ایستگاه ثبت داده، روزهای بارشی شناسایی شد. سپس داده های فشار تراز دریا، ارتفاع ژئوپتانسیل، وزش رطوبتی و همگرائی رطوبت تراز 500 هکتوپاسکال از پایگاه داده های مرکز ملی پیش بینی محیطی و تحقیقات جوی ایالات متحده (نوا) استخراج و آنومالی این پارامترها با توجه به میانگین درازمدت 65 ساله (2012-1948) محاسبه و با شرایط روزهای مذکور مقایسه شد. بررسی الگوی حاکم براین روزها به کلی ارتباط این بارش ها را با فرایند موسمی منتفی و آنرا وابسته به الگویی مشابه الگوهای فصل سرد میداند. انحراف از میانگین شدید فشار تراز دریا در کم فشار خلیج فارس و پر فشار شمالی دریای خزر و شیب تغییرات فشار حاصله در راستای رشته کوه زاگرس و تشکیل جبهه ساکن بر فراز این منطقه و فراز و فرودهای مانع ایجاد شده در مسیر بادهای غربی بعلاوه آنومالی منفی تراز 500 هکتوپاسکال موجبات صعود رطوبت وارده به منطقه از سوی دریاهای مدیترانه و سرخ را فراهم ساخته و منجر به ریزش باران شده است.

خشکسالی پدیده ای اقلیمی است که وقوع آن در اغلب مناطق جهان اجتناب ناپذیر است و به لحاظ تلفات جانی پیامدهای اقتصادی و اجتماعی در مقایسه با سایر بلایای طبیعی از اهمیت بیشتری برخوردار است. در این تحقیق پدیده خشکسالی در بازه های زمانی 3 و 6 ماهه مورد بررسی و تجزیه و تحلیل قرار (SPI) در ایران با استفاده از شاخص بارش استاندارد 1976 با استفاده از - گرفت و پس از محاسبه فراوانی نسبی خشکسالی ها در 70 ایستگاه سینوپتیک در دوره آماری 2005 تولید گردید. نتایج تحقیق نشان داد که در ArcGIS روش درون یابی کریجینگ معمولی نقشه های پهنه بندی آن ها در محیط قسمت های شمال غرب، شمال و شمال شرق کشور خشکسالی ها بسیار شدید است در صورتی که در مناطق مرکز، جنوب و جنوب شرق خشکسالی ها متوسط و ملایم می باشد. به طور کلی در بازه های کوتاه مدت که عمدتاً بر روی وضعیت خاک اثر می گذارد تمرکز خشکسالی ها در نیمه شمالی کشور بیشتر بوده است. به عبارت دیگر اقلیم بارشی کشور در نیمه شمالی متغیرتر از نیمه جنوبی است.

به منظور بررسی تغییرات پوشش گیاهی و فاز های رطوبتی در اواخر پلئیستوسن و اوایل هولوسن در شمال غربی ایران ، یک مغزه ی رسوبی به طول هشت متر از کف دریاچه ی نئور در استان اردبیل برداشت و روی سه متر پایینی مغزه ، بررسی پالینولوژیک ( گرده شناسی ) انجام شد . بر اساس نمود ار گرده ی نئور ، دو دوره ی دیر یخبندان ( زون A1 و A2 ) و هولوسن پیشین ( زون های B1 ، B2 و B3 ) در بازه ی زمانی 12800 تا 7800 سال گذشته قابل شناسایی است . به نظر می رسد که در اواخر آخرین دوره ی یخ بندان و با شروع دوره ی سرد یانگردریاس ( زون A2 ) ، درختان ، به دلیل پایین بودن دما و رطوبت ، از پوشش گیاهی منطقه ی نئور حذف شدند . شاخص های گرده ای ( نسبت فراوانی گرده های خانواده ی گندمیان به درمنه ، نسبت فراوانی گرده های درختی به علفی ، و نسبت فراوانی گرده های خانواده درمنه به اسفناجیان ) نشان می دهد که به احتمال دو فاز مرطوب در حدود 9600 و 8200 سال پیش و هم چنین یک فاز خشکی در حدود 9400 سال پیش در هولوسن پیشین رخ داده است .

رطوبت خاک، فراسنجی تعیین کننده در بسیاری از فرآیندهای پیچیده زیست محیطی بوده و نقش مهمّی در وقوع خشکسالی کشاورزی دارد. فنونی مبتنی بر سنجش از دور در مقایسه با اندازه گیری های نقطه ای، به دلیل دقت مکانی و زمانی بهتر و استفاده عملیاتی آسان، دارای برتری هستند. از اینرو در این پژوهش داده های رطوبت خاک سطحی حاصل از سنجنده AMSR-E ماهواره Aqua ارزیابی شده و همبستگی این داده ها با داده های ایستگاهی بارندگی در دو ایستگاه همدید منتخب در استان اصفهان (اصفهان و نطنز)، در دوره آماری 2007-2003 در مقیاس 8 روزه و ماهانه بررسی شده است. نتایج نشانگر وجود همبستگی معنی دار میان رطوبت خاک سطحی ماهواره ای و ایستگاهی در سطوح اطمینان 90% و 95% هستند.

در این پژوهش، جهت تحلیل زمانی- مکانی چرخندهای ایران در سال 1376 خورشیدی، از محدوده مکانی 30- تا 80 درجه طول شرقی و 0 تا 80 درجه عرض شمالی و داده های ژئوپتانسیل با شبکه بندی 5/2 ٭ 5/2 درجه قوسی در ترازهای 1000، 925، 850، 700، 600 و 500 هکتوپاسکال استفاده گردید که به صورت شش ساعته (00، 06، 12، 18 زولو) از پایگاه داده (NCEP/NCAR) استخراج شده است. بدین صورت که، ابتدا پایگاه داده های ژئوپتانسیل در نرم افزار مت لب ایجاد گردید، در گرادس داده ها به نقشه تبدیل شده و در سرفر نقشه ها ترکیب و مورد بررسی و تحلیل نهایی قرار گرفته است. تحلیل زمانی چرخندهای ایران نشان داد که بیشترین فراوانی چرخندی مربوط به تراز 500 هکتوپاسکال با 2/27 درصد و کمترین فراوانی با 11 درصد از آن تراز 850 هکتوپاسکال می باشد. فصل زمستان با 5/31 درصد چرخندزایی، بیشترین و فصل تابستان با 8/18 درصد، کمترین میزان چرخندزایی را به خود اختصاص داده است. بررسی مکانی چرخندهای ایران حاکی از این است که کم فشار پاکستان در اغلب فصل ها در ترازهای پایین گسترش یافته است. بر روی ایران، چرخندزایی قوی یافت نمی شود و مراکز چرخندی که ایران را تحت تأثیر قرار می دهند عمدتاً از مناطق مختلف جغرافیایی نشأت می-گیرند و در داخل کشور فعال نیستند.

ارتفاع لایه مرزی، یکی از مهمترین مولفه های تعیین کننده، وسعت آمیزش آلاینده ها و کیفیت هوای لایه نزدیک به سطح زمین می باشد. هدف اساسی این تحقیق مطالعه تغییرات و ارتفاع و ضخامت لایه مرزی استان خوزستان در شرایط گردوغبار شدید میباشد. در این تحقیق طی یک دوره 7 روزه (27ژانویه 2015 تا 1 فوریه 2015) که یک رخداد حاد گردوغبار در استان خوزستان رخ داد ارتفاع لایه مرزی در همان روزها از داده های دقت بالای پایگاه میان برد اروپایی(ECMWF) اخذ گردید، داده های مربوط به غلظت گردوغبار نیز از سنجش های میدانی سازمان محیط زیست بدست آمد در نهایت با تحلیل سینوپتیک و تحلیل فراوانی ارتفاع لایه مرزی و غلظت گردوغبار شرایط لایه مرزی مورد بررسی قرار میگیرد. نتایج نشان داد ارتباط مستقیم و معنی درای بین شدت گرد وغبار و ارتفاع و ضخامت لایه مرزی در استان خوزستان وجود دارد که با در نظر گیری کم فشاری که در منطقه مورد مطالعه در همان روزها در سطوح میانی جو مستقر شده و باعث شده منطقه مورد مطالعه در جلوی فرود حاصله از این سامانه کم فشاری قرار گرفته بگیرد توجیه میشود. بر خلاف آلودگی هوا که غالبا منشا محلی دارند و در شرایطی ایجاد میشوند که شرایط پایداری شدید حاکم بوده و کم بودن ارتفاع لایه مرزی مانع تلاطم و گسترش آلاینده شده و تمرکز آن را در نزدیکی سطح زمین ایجاد میکند، گردو غبار خوزستان در شرایطی ایجاد و تشدید میشود که شرایط ناپایداری برقرار بود این رفتار گردوغبار به این دلیل است که برخلاف آلودگی هوا، گردوغبار منشاء خارجی داشته و توسط سامانه های کم فشار و شرایط سینوپتیک ناپایدار که موجب افزایش ارتفاع لایه مرزی میشوند، وارد منطقه میشود