درخت حوزه‌های تخصصی

با توجّه به اهمّیت و کاربرد گیاهان دارویی، پژوهش در زمینه نیاز آبی این گیاهان به ویژه در مناطق خشک ضروری به نظر می رسد. در این مطالعه تبخیر تعرّق، مقاومت آیرودینامیک و مقاومت سطحی گیاه دارویی همیشه بهار در منطقه خشک کرمان بررسی شد. برای اندازه گیری تبخیر - تعرّق این گیاه از پنج لایسیمتر حجمی زهکش دار به قطر 70 سانتی متر و ارتفاع 80 سانتی متر استفاده شد. فصل کشت با سال های 1393 و 1394 منطبق بوده است. برای برآورد مقاومت آیرودینامیک از روش پنمن و شش روش مبتنی بر نظریه مونین - آبخوف استفاده شد. مقدار تبخیر - تعرّق اندازه گیری شده گیاه با لایسیمترها برای فصول کشت 1393 و 1394 به ترتیب برابر 5/335 و 26/1043 میلی متر بود. نتایج حاصل از محاسبه مقاومت آیرودینامیک نشان داد که روش های وینی، ورما و تام از روند یکسانی پیروی می کنند. همچنین مقاومت سطحی در ابتدای دوره کشت، بیشترین مقدار را داشته است. مقایسه مقادیر تبخیر تعرّق محاسبه شده از مقاومت آیرودینامیک با تبخیر - تعرّق اندازه گیری شده از لایسیمتر نشان داد که روش وینی، مارت - اک و ورما با R2 برابر 566/0 در سال 1393 و روش وینی و ورما با R2 برابر 806/0 در سال 1394، بیشترین همبستگی را با مقادیر اندازه گیری شده از لایسیمتر داشته است. در نهایت، مقادیر تبخیر تعرّق حاصل از مقاومت آیرودینامیک محاسبه شده از شش روش مبتنی بر نظریه مونین - آبخوف، مقادیر خطای کمتری نسبت به روش پنمن داشتند.

گرمش بادی گرم و خشک است که بیشتر در فصل سرد سال، در شمال رشته کوه البرز می وزد. علت اصلی ایجاد باد گرمش استقرار سامانه پرفشار و یا زبانه آن بر روی فلات ایران و سامانه کم فشار و یا زبانه آن بر روی جنوب دریای کاسپین است. باد گرمش باعث افزایش پتانسیل آتش سوزی جنگل ها، آلودگی هوا، ذوب برف، ایجاد حساسیت و بیماری، تنش گرمایی بر روی محصولات کشاورزی و باغی، افزایش تبخیر و تعرق، از جا کندن درختان و در برخی موارد نیز سبب تخریب سازه ها و غیره می شود. در این مطالعه به بررسی دامنه تغییرات عناصر جوی در زمان رخداد باد گرمش در رشت در دوره آماری 1982 لغایت 2010 پرداخته شده است. نتایج بدست آمده نشان داد که، با شروع باد گرمش میانگین دمای هوا در ایستگاه رشت 9 درجه سلسیوس افزایش و میانگین رطوبت نسبی 47% کاهش پیداکرده است. باد غالب در گلباد گرمش، دارای سمت جنوبی بوده و به طور میانگین سرعت متوسط آن در دوره آماری پیش گفته از 2 متر بر ثانیه به 5 متر بر ثانیه افزایش یافته است. بیشترین فراوانی رخداد باد گرمش در رشت برای ماه های دسامبر و ژانویه و در ساعات 09 و 12 گرینویچ ثبت شده است. در طی رخداد این پدیده دید افقی افزایش قابل ملاحظه می یابد و در بیش از 40% موارد آسمان صاف تا کمی ابری است. ابرهای ظاهر شده در زمان رخداد باد گرمش بیشتر از نوع ابرهای سطوح بالا و متوسط هستند، ابر صدفی شکل نیز از ابر های شاخص در زمان باد گرمش در رشت مشاهده شده است.

شناسائی و استخراج طول دوره های خشک در نواحی خشک و نیمه خشک از اهمیت خاصی برخوردار است، بنابراین استفاده از مدل های پیش یابی تغییرات اقلیمی برای بررسی رفتار پارامترهای اقلیمی در آینده امری اجتناب ناپذیر است. زیرا با شناخت رفتار زمانی- مکانی عناصر اقلیمی مانند بارش، قادر خواهیم بود شدت اثرات عوامل مخرب محیطی را کاهش دهیم. در این پژوهش عملکردمدل گردش عمومی جو - اقیانوس ( AOGCMs - AR 4 ) در شبیه سازی طول دوره های خشک در گستره ایران مورد ارزیابی قرار گرفت. بدین منظور مقادیر ماهانه بارش 15 مدل AOGCM که در نسخه 5مدل LARS - WG تعبیه شده تحت سناریوهای مختلف برای دهه های 2050 و 2080 بر روی 45 ایستگاه همدید واقع در گستره ایران زمین ریزمقیاس شدند. بعد از اعتبارسنجی و وزندهی به مدل ها با شاخص های آماری، مشخص شد که مدل Hadcm3 و GFDL-CM2.1 بهترین کارایی و عملکرد را در شبیه سازی طول دوره های خشک دارد. در مقابل خروجی مدل های NCPCM و INM-CM3.0 کمترین همبستگی را با داده های مشاهداتی دارا می باشند. مدل سازی دوره های خشک با محاسبه سناریوهای تغییر اقلیم و لحاظ نمودن منابع عدم قطعیت ها در خروجی مدل های( AOGCM) ، نشان داد که بر اساس بدترین سناریو( A2 ) ، و حدی ترین وضعیت(2080)، میانگین دمای کشور 2/7 درجه سلسیوس افزایش و میانگین بارش با وجود افزایش نقطه ای آن در برخی از ایستگاه ها، با کاهش 33 درصدی در کل کشور روبرو است. در خوشبینانه ترین سناریو( B1 )، نیز میانگین دمای کشور 1/4 درجه سلسیوس نسبت به دوره مشاهداتی افزایش و میانگین بارش نیز با کاهش 14 درصدی همراه است. نتایج حاصل از بررسی عدم قطعیت در بررسی دوره های خشک در ایران نشان داد که در هر دو دهه 2050 و 2080 و بر اساس هر سه سناریو (B1,A1B,A2) ، طول دوره های خشک در تمامی پهنه های ایران افزایش می یابد. بیشترین درصد تغییرات طول دوره های خشک مربوط به پهنه شمال غرب (ارومیه، خوی، کرمانشاه، همدان و لرستان) است.

در این تحقیق ویژگی های فضایی و زمانی رخداد سامانه های همرفتی در جنوب غرب ایران، طیّ سال های 2001 تا 2005 با استفاده از تصاویر ادغامی دمای درخشندگی حاصل از باند مادون قرمز ماهواره های زمین آهنگ Meteosat،GOES و GMS، مورد بررسی قرار گرفت. سامانه های همرفتی بر اساس آستانه های دما و مساحت به ترتیب برابر 228 درجه کلوین و 1000 کیلومترمربع در تصاویر دمای درخشندگی شناسایی و مسیریابی شدند. در مجموع 268 سامانه همرفتی در زمان رخداد بارش سنگین (بر اساس WMO با مجموع بارش بیش از 10 میلی متر و همچنین ثبت پدیده رگبار حداقل در 3 ایستگاه) شناسایی شد. نتایج نشان داد که ماه های دسامبر و آوریل به ترتیب با 69 و 67 مورد پررخدادترین و ماه فوریه تنها با 5 مورد کم رخدادترین ماه های سال از نظر بارش همرفتی بوده اند. تعداد رخداد سامانه هایی با طول عمر و وسعت زیاد، قابل توجه بوده است، که نشان دهنده ی نقش مهم عوامل دینامیک در شکل گیری سامانه های همرفتی این منطقه است. فراوان ترین جهت حرکت از جنوب غرب به سمت شمال شرق (53 درصد) و از غرب به سمت شرق (38 درصد) بود، بنابراین جهت حرکت سامانه های همرفتی با جهت حرکت کلی جریانات جوی در این منطقه مطابقت داشته و توسط جریانات در سطوح میانی جو تعیین شده است. همان طور که انتظار می رفت محل شکل گیری سامانه های همرفتی تحت تأثیر توپوگرافی منطقه است، به این صورت که بیشینه محل شکل گیری این سامانه ها در دامنه ی رو به باد زاگرس بوده و در دامنه ی بادپناه کوه های زاگرس به ندرت سامانه ای تشکیل شده است. بطور کلی فراوانی رخداد از جنوب غرب منطقه به سمت شمال شرق ابتدا افزایش و سپس کاهش یافته است. بنابراین میزان رخداد از شرایط توپوگرفی تأثیر پذیرفته و فراوانی رخداد در ارتفاعات بیشتر بود. اما پراکندگی رخداد و میزان تأثیرپذیری آن از توپوگرافی، در ماه های مختلف سال تفاوت هایی داشته؛ بطوری که در ماه های گرم سال بیشترین و در ماه های سرد سال کمترین هماهنگی با توپوگرافی دیده شده است.

پیش بینی دما یکی از مهمترین پیش بینی های هواشناسی است. امروزه بخشهای کشاورزی و صنعت وابستگی زیادی به شرایط دمایی(آب و هوا)دارند. دما نیز در کنار بارش یکی از فراسنج های بسیار مهم آب و هوایی است و از عوامل اصلی در پهنه بندی و طبقه بندی آب و هوایی به حساب می آید. هدف از انجام این تحقیق پیش بینی میانگین دمای ماهانه ایستگاه های منتخب استان اصفهان میباشد که پس از تعیین موقعیت و بررسی دوره آماری موجود سه ایستگاه همدید ازن سنجی اصفهان، شرق اصفهان و کاشان انتخاب شدند. برای بررسی و پیش بینی دمای ماهانه از مدل شبکه عصبی مصنوعی استفاده شد. شبکه های عصبی مصنوعی توانایی زیادی در شبیه سازی و پیش بینی عناصر جوی وآب و هوایی دارند. شبکه عصبی مصنوعی یکی از قدرتمندترین مدلهایی است که قادر به دریافت و نمایش پیچیده روابط ورودی و خروجی داده ها می باشد. یکی از پرکاربردترین مدلهای شبکه عصبی مدل پرسپترون چند لایه(MLP) میباشد. برای تعیین بهترین ورودی های شبکه پس از سعی و خطای بسیار در نهایت ساختاری با استفاده از میانگین دمای 7 ماه قبل برای پیش بینی دمای ماه بعدی انتخاب گردید. بدین ترتیب دمای ماهانه برای 24 ماه آینده پیش بینی شد که در این حالت بهترین همبستگی را بین داده ها نشان داد .بدین منظور از نرم افزار مت لب 2013 استفاده شده و برنامه نویسی در این محیط صورت گرفت. در تمام ساختار های شبکه از یک لایه پنهان متشکل از 30 نرون استفاده شد. تمامی ایستگاه ها با یک لایه پنهان به جواب رسیدند و نیازی به افزایش تعداد لایه های پنهان تشخیص داده نشد. برای آموزش شبکه از الگوریتم مارکوارت –لونبرگ استفاده شد و تمامی شبکه ها با تابع محرک تانژانت هیپربولیک به جواب مطلوب رسیدند.در نتیجه میتوان گفت استفاده از این مدل در پیش بینی دمای ماهانه موفقیت آمیز بود.

لکه های خورشید یکی از شاخص ترین فعالیت های سطح خورشید است. ارتباط این فعالیت ها با پدیده های اقلیمی از دیرباز مورد توجه بوده است بنابراین هدف این مقاله بررسی نقش لکه های خورشیدی بر تغییرات سالانه، فصلی و ماهانه بارش استان گلستان است. جهت انجام این تحقیق از تجزیه تحلیل های آماری و تحلیل موجک استفاده شده است. نتایج حاصله از مطالعه حاضر نشان داد که ارتباط و همبستگی متوسط تا قوی بین لکه های خورشیدی و تغییرات بارش استان گلستان وجود دارد. میزان همبستگی بین تغییرات بارش و لکه های خورشیدی در تمام نقاط استان ثابت نمی باشد. با وجود اینکه تغییرات بارش نواحی غرب استان از چرخه فعالیت های خورشیدی تبعیت می نماید، بارش نواحی مرکزی همبستگی معنی داری را با فعالیت های خورشیدی از خود نشان نمی دهد. در قسمت های شرقی استان نیز ارتباط کاملاّ معکوسی بین دو متغیر برقرار است. بررسی تحلیل موجک برروی داده های لکه های خورشیدی، بارش سالانه ایستگاه های گرگان و گنبد به ترتیب سیکل 11، 5 و10 ساله را نشان داد.تفاوت موجود در میزان و نوع همبستگی لکه های خورشیدی و بارش استان گلستان ناشی از تنوع شرایط اقلیمی استان است. تناسب تناوب و توالی خشک سالی ها و ترسالی ها با چرخه لکه های خورشیدی، موید این نکته است که فعالیت خورشید به عنوان یکی از عوامل تاثیر گذار بر تغییر پذیری بارش استان گلستان است.

وجود واقعیت ها و رویدادهای تصادفی اقلیمی زمینه کاربرد « دانشِ احتمال» را در اقلیم شناسی مهیا کرده است. به طوری که بسیاری از واقعیت های اقلیمی با به کارگیری ابزارها و تکنیک های احتمالاتی قابلیت توجیه و تفسیر بهتری دارد. کاربرد نظریه احتمال در اقلیم شناسی رفتار بسیاری از پدیده های اقلیمی به ظاهر غیر قطعی را به شکل قانون مند ارائه و به تصمیم گیری مدیران و آینده نگری برنامه ریزان کمک می کند. یکی از رویکردها و ضرورت های مطالعات اقلیم شناسی، مطالعه احتمال رخداد چند رویداد درارتباط با یکدیگر است. شانس وقوع یک رویداد به شرط وقوع رویدادی دیگر را «احتمال شرطی» گویند. در تحقیق حاضر، احتمال وقوع شرایط بارشی مختلف در سرزمین ایران، براساس شرایط دمایی متفاوت؛ یعنی: احتمال شرطی حالات بارش به شرط وقوع حالات دما بررسی شده است. در این راستا از دیده بانی های روزانه دما و بارش پایگاه داده ای اسفزاری بهره گرفته شد. نتایج تحقیق به وسیله تحلیل خوشه ای و با استفاده از روش فاصله اقلیدوسی و روش ادغام وارد به صورت نقشه های طبقه بندی احتمالاتی ارائه و تحلیل شد. براساس این مطالعه، سه پهنه اصلی شمالی، مرکزی و جنوبی در کشور تشخیص داده شد. همچنین هفت زیرگروه براساس برخی ویژگی های احتمال شرطی بارش به شرط حالات دمایی برای سه پهنه حاصل شد. هریک از پهنه ها و زیر گروه های مربوط منعکس کننده شرایط اقلیمی و سازوکارهای مؤثر برآن است. از این رو می توان روش به کار رفته دراین تحقیق را رویه ای مناسب برای تحلیل های اقلیمی دانست.

این پژوهش با بررسی یکی از فراگیرترین دوره­های بارشی کشور در سال­های گذشته (روزهای 6/8/1381 تا 5/10/1381)، به تحلیل همدید و دینامیک سنگین­ترین خوشه بارش این دوره (15/9/1381 تا 20/9/1381) با رویکرد محیطی به گردشی می­پردازد. در این دوره بیش از 60 درصد از ایستگاه­های کشور شاهد بارش چشمگیری بودند و رویدادهای بارشی سنگین متعددی نیز در سواحل جنوبی خزر ثبت شدند. بعد از ترسیم نقشه­های همبارش روزهای مورد مطالعه، نقاط اوج بارش و مـراکز ثقل آن­ها بـه دست آمد و سپس الگوهای فشار سطحی، ارتـفاع ژئوپتانسیل و نقشه­های وزش رطوبتی، جبهه­ها، رودبادها و Q-Vectorدر ترازهای مختلف، استخراج و ترسیم شد. تحلیل نقشه­های فشار تـراز دریا نشان داد که تشدید شیو فـشار بین الگوی پرفشار دریای سیاه و کم­فشار شرق مدیترانه و بین الگوی پرفشار دریای سیاه وکم­فشار شمال شرق خزر، در رخداد این بارش­ها در غرب، جنوب غرب ایران و سواحل جنوبی خزر موثر بود. بررسی نقشه­های ژئوپتانسیل نشان داد که درطول دوره مورد مطالعه، دو الگوی اصلی وجود دارد که نقش فرود نسبتاً عمیق شمال دریاچه خزر (بخشی از فرود بلند مدیترانه) بسیار مهم است. تحلیل نقشه­های وزش رطوبتی نشان دادند که که در ترازهای بالایی، دریای مدیترانه و دریای سرخ و در ترازهای پایینی، خلیج فارس و دریای عمان، مهم­ترین منبع تغذیه رطوبتی بارش­های ایـران زمین هستند که نـقش هـر کدام در روزهای مـختلف، یکسان نیست. در حالی که رطوبت بارش­های سنگین سواحل جنوبی خزر، در تراز 500 هکتوپاسکال از طریق دریای مدیترانه، در ترازهای 600 و 700 هکتوپاسکال، از طریق دریای مدیترانه و دریای سرخ و در ترازهای 850، 925 و 1000 هکتوپاسکال، از طریق همه منابع اصلی رطوبتی منطقه (دریای سیاه، دریای مدیترانه، خلیج فارس، دریای سرخ و دریاچه خزر) تأمین می­شود. وجود جبهه قطبی، جبهه دریای سرخ شمال خلیج فارس و همچنین ادغام رودبادهای جنب­حاره­ای و جبهه قطبی بر روی شرق عراق، می­تواند از علل ایجاد و تشدید حرکات عمودی هوا در منطقه باشد. تحلیل نقشه­های Q-Vector نیز، با نشان دادن مناطق همگرا، به نقش مهم دریاچه خزر، دریای مدیترانه و دریای سیاه، خلیج فارس و دریای عمان در ایجاد حرکات صعودی هوا در ترازها و ساعات مختلف، برای شکل­گیری بارش­های سنگین سواحل جنوبی خزر و ایران زمین اشاره دارد.

واکاوی تغییرات ویژگی های بارش روزانه در برنامه ریزی منابع آب و الگوهای کشت اهمیت زیادی دارد. در این پژوهش، تغییرات برازنده ترین توزیع فراوانی و فراسنج های آن در طی زمان بررسی می شود. به این منظور از داده های بارش روزانه شبکه بندی شده پایگاه داده بارش آفرودیت خاورمیانه به ابعاد 25/0 25/0 درجه طول / عرض جغرافیایی استفاده شده است. داده های بارش روزانه این پایگاه داده در محدوده ایران طی دوره 1/1/1330 تا 29/12/1385 (معادل20453 روز) خورشیدی به کمک نرم افزار Grads استخراج گردید. برای ردیابی تغییرات در طی زمان، داده ها به دو دوره 28 ساله تقسیم شد. داده های بارش دوره نخست از 1/1/1330 تا 29/12/1357 در یک آرایه به ابعاد 249110226 و داده های دوره دوم از 1/1/1358 تا 29/12/1385 در یک آرایه به ابعاد 249110227 ( ردیف ها تعداد روز و ستون ها تعداد یاخته) قرار داده شد. برای شناسایی برازنده ترین توزیع روزهای بارشی، از آزمون نیکویی برازش کلموگروف- اسمیرنف استفاده شد. با برنامه نویسی در محیط نرم افزار Matlab توابع توزیع تیپ نرمال و گاما بر تک تک یاخته های با بارش برازش داده شد. تابع نظری توزیع گامای دو فراسنجی و نمایی توانسته اند شرایط آماری لازم آزمون نیکویی برازش در سطح اعتماد 95% را به عنوان برازنده ترین توزیع در هر دو دوره احراز نمایند. تغییرات گسترده زمانی و مکانی در توزیع بارش به عنوان یکی از مؤلفه های ردیابی تغییر اقلیم تأیید نمی شود. محاسبه فراسنج های برازنده ترین توزیع با روش گشتاور خطی حکایت از تغییرات جزئی در الگوی پراکندگی فضایی این فراسنج ها دارد. اما این تغییرات از الگوی خاصی پیروی نمی کند. نگاشت تغییر فراسنج انحراف معیار نشان می دهد در بخش وسیعی از ایران مرکزی و غرب کشور در دهه های اخیر اعتماد به بارش کاهش یافته است.

یخبندان پدیده زیان بار اقلیمی است که فعالیت های مختلف انسانی و فرایندهای زیستی را تحت تأثیر قرار می دهد. تصاویر ماهواره ای به دلیل پیوستگی و تکرار پذیری داد ه های آن، روش مناسبی برای بررسی یخبندان است. در این پژوهش با استفاده از تصاویرNOAA-AVHRR به تعیین الگوریتم بهینه برای شناسایی و استخراج پهنه های یخبندان بهاره و پاییزه در استان کردستان در سال های 2001 تا 2010 پرداخته شده است. پس از تعیین روزهای یخبندان در هفت ایستگاه هواشناسی منطقه، 24 تصویر گذر شبانه برای بررسی دما و صد تصویر گذر روزانه برای محاسبة شاخص NDVI و قابلیت انتشار انتخاب و ارزیابی شد. برای محاسبة دمای سطح زمین، باندهای حرارتی چهارم و پنجم تصاویر گذر شبانه در سه الگوریتم پرایس، کول و اولیویری به کار گرفته شد. براساس نتایج، الگوریتم کول در برآورد دمای سطح زمین به دلیل خطای کمتر و نیز همبستگی های قوی و معنی دار در مقایسه با دماهای مشاهداتی، عملکرد بهتری نسبت به دیگر الگوریتم ها داشت. بنابراین، این الگوریتم در تهیه نقشه های نهایی پهنه بندی یخبندان استان کردستان استفاده شد. نگاه کلی به نقشه ها، تأثیر مهم ارتفاعات را بر وقوع یخبندان های شبانه در منطقه -هم از نظر شدت و هم از نظر گسترش- به خوبی نشان می دهد.

نوسان شمالگان یا AO یکی از مؤثرترین الگوهای پیوند از دور زمستانه در نیمکره شمالی است. در این پژوهش به بررسی اثر نوسان شمالگان یا AO بر حداقل دمای ماهانه ی منطقه ی شمال شرق ایران پرداخته شده است. داده های مورد نیاز که شامل داده های کمینه ی دمای ماهانه 17 ایستگاه سینوپتیک منطقه ی مورد مطالعه بود، از بخش آمار سازمان هواشناسی کشور دریافت گردید. در تحلیل داده ها و کشف روابط، عمدتاً روش همبستگی پیرسون مورد استفاده قرار گرفته است. نتایج حاصل از این مطالعه نشان داد که بین الگوی پیوند از دور AO و دماهای کمینه منطقه شمال شرق ایران رابطه معنی داری در دوره سرد سال وجود دارد. رابطه یاد شده از نوع منفی و معکوس می باشد و این بدان معنی است که وقتی شاخص عددی مثبت نشان می دهد، دما پایین رفته و برعکس زمانی که شاخص منفی است، دمای منطقه شرق ایران از خود افزایش نشان می دهد. در بین ایستگاه های مورد مطالعه، ارتباط دماهای کمینه و متوسط ماهانه ایستگاه های بیرجند و بجنورد بیش از سایر ایستگاه ها تحت تأثیر الگوی AO دچار نوسان شده و ضرایب همبستگی معنی داری بین دمای کمینه و متوسط ایستگاه های بیرجند و بجنورد با AO مورد محاسبه قرار گرفته است. اثر AO بر دمای متوسط منطقه مورد مطالعه یعنی شمال شرق ایران در سه ماهه ژانویه تا مارس و دو ماهه ژانویه- فوریه و در ماه ژانویه بسیار چشمگیرتر از سایر دوره های زمانی می باشد.