پژوهشهای تغییرات آب و هوایی

هدف اصلی این پژوهش بررسی تغییرپذیری بارش و پیش بینی بارش های سالانه مرکز و جنوب شرق ایران با استفاده از مدل سری های زمانی تصادفی است. لذا جهت رسیدن به این هدف اصلی از داده های بارش سالانه 15 ایستگاه همدید مرکز و جنوب شرق ایران که از سازمان هواشناسی کشور دریافت شد، استفاده گردید. سپس مدل های مختلفی از خانواده میانگین متحرک خودهمبسته یکپارچه (ARIMA) بر سری های زمانی بارش ایستگاه های مورد مطالعه برازش داده شدند. نتایج نشان دادند که بهترین مدل برازش داده شده بر سری های زمانی بارش سالانه ایستگاه های مورد مطالعه ARMA (2, 1) می باشد. بر اساس این مدل مشاهده شد که روند مقادیر پیش بینی شده بارش های سالانه تا افق 2027 میلای به استثنای دو ایستگاه فردوس و ایرانشهر که روند بارشی آنها افزایشی بوده است، بقیه ایستگاه دارای روند کاهشی بوده اند. برای اندازه گیری دقت پیش بینی بارش های سالانه تا افق 2027 نیز از چهار معیار اعتبارسنجی MAD، MSE، RMSE و MAE استفاده شد. نتایج این چهار معیار نشان دادند که پیش بینی های انجام شده دارای خطاهای بسیار زیاد و در نتیجه از دقت پایینی برخوردار هستند. مهمترین دلیلی که در ایجاد خطاهای بسیار زیاد در پیش بینی بارش های سالانه مرکز و جنوب شرق ایران می توان مطرح نمود طول دوره آماری کوتاه بسیاری از ایستگاه های مرکز و جنوب شرق ایران است. لذا برای این نوع از مدلسازی ها در مرکز و جنوب شرق ایران پیشنهاد می گردد از پایگاه داده های مختلف بارشی شبکه بندی شده  که دارای طول دوره های آماری طولانی تری دارند استفاده شود.

بروز و نمود پیامدهای تغییرات آب و هوایی در دهه های اخیر و اهمیت گرمایش جهانی، منجر به انجام پژوهش در حوزه شبیه سازی تغییرات آب و هوایی با به کارگیری مدل های آب و هوایی گردش عمومی (GCMs) برای دوره های زمانی آتی شده است. مروری بر منابعی که در ایران، به این امر پرداخته اند، می تواند ضمن ارزیابی روش کار این پژوهش ها، نقاط قوت و ضعف آنها را مشخص نموده و جبران کاستی ها را رهنمون شود. بدین منظور، مقالاتی که در خصوص شبیه سازی و پیش نگری تغییرات آب و هوایی در ایران منتشر شده اند؛ بررسی و تعداد 110 مقاله که به موضوع و هدف پژوهش حاضر نزدیک تر بودند گزینش شده و مورد تحلیل قرار گرفتند و میزان تغییرات محتوایی مقالات در دو دهه اخیر نیز مقایسه و ارزیابی شد. نتایج، پُراستفاده ترین مدل های GCM و روش های ریزمقیاس نمایی را شناسایی و میزان تغییرات محتوایی مقالات به لحاظ به کارگیری چندین مدل و سناریو و صحت سنجی خروجی ها در دو دهه اخیر را مقایسه و بهبود آنها را آشکار کرد و کاستی های پژوهش ها را مشخص کرد. همچنین نتایج، گویای توجه بسیاری از پژوهشگران این حوزه بر آینده کشاورزی و منابع آبی ایران به عنوان کشوری نیمه خشک بود.

هدف پژوهش حاضر تجزیه و تحلیل تغییرپذیری شاخص فصلی (SI) و الگوهای رژیم بارندگی ایستگاه سینوپتیک خرم آباد است. در این راستا، داده های بارندگی ماهانه 70 سال، طی (2020-1951) از ایستگاه هواشناسی خرم آباد انتخاب شده است. به منظور شناسایی تغییرپذیری الگوهای فصلی بارش، دوره آماری مورد مطالعه به دو نیمه و نیز به 7 دهه تقسیم شد. نخست، مشخصات عمومی بارش ماهانه، فصلی و سالانه با استفاده از شگردهای ترسیمی واکاوی شد. سپس شاخص تراکم بارندگی (PCI) و شاخص فصلی مجزا (SIi) برای هر سال برآورد شد و وجود روند این شاخص ها بررسی شده است. طول دوره ماه های با بیشینه بارندگی و نیز دامنه تغییرپذیری شاخص فصلی مجزا (SIi)، با استفاده از نسبت بین میانگین شاخص فصلی (S̅I̅) با میانگین شاخص فصلی مجزا (S̅I̅i) برای هر دهه بررسی شد. نتایج نشان داد رژیم بارندگی خرم آباد زمستانی (نیمه سرد سال) است و میانگین شاخص فصلی (S̅I̅) گویای حاکمیت رژیم فصلی بارندگی (یک دوره خشک و یک دوره بارانی) در محل است. تجزیه و تحلیل رگرسیون شاخص فصلی مجزا (SIi) با مجموع بارش سالانه بیانگر یک همبستگی خطی معکوس آماری است. روند سری زمانی (SIi) نشان داد که هیچ تغییر چشمگیری در رژیم فصلی بارندگی رخ نداده است. به هر روی، تغییرات بین سالانه شاخص فصلی مجزا (SIi)، موجب بروز چهار الگوی فصلی متفاوت در رژیم بارشی خرم آباد شده است و در مجموع الگوهای رژیم فصلی خرم آباد دارای رفتار نوسانی است که به تناوب موجب کاهش یا افزایش دوره بارانی می شود.

لس ها از مهمترین شاخص های تغییرات آب و هوایی کواترنری به شمار می روند و  استان گلستان به عنوان یکی از گسترده ترین پهنه های لسی ایران، حلقه ارتباطی بین لس های آسیای مرکزی و اوراسیا محسوب و در شمال شرق ایران گسترده شده است. در این مطالعه ترکیب ژئوشمیایی لس های استان گلستان (عناصر اصلی) و میزان هوازدگی این لس ها به صورت مقایسه ای در 16  ایستگاه پراکنده در 3 ناحیه اصلی مختلف مورد تجزیه و تحلیل قرار می گیرد. ارزیابی ژئوشیمیایی لس های گلستان نشان می دهد در ترکیب شیمیایی لس های استان گلستان اکسیدهای,SiO2,Al2O3,Fe2O3 CaO، MgO، Na2O و K2O با درصدهای متفاوتی وجود دارد که SiO2 فراوان ترین اکسید است. مقدار SiO2 با افزایش Al2O3 افزایش می یابد که حاکی از حضور فراوان کانی های آلومینوسیلیکاته مانند فلدسپارها و میکاهاست. محاسبه شاخص های هوازدگی لس های گلستان با 5 شاخص مختلف اندازه گیری شده و  نشان می دهد از منطقه  3(شرق و شمال شرقی) به منطقه 1 (غرب) میزان هوازدگی رسوبات بیشتر می شود که می توان آن را به آب وهوای مرطوب تر ناحیه 1 نسبت داد. همچنین این شاخص ها نشان دهنده دگرسانی شیمیایی متوسط در لس های استان گلستان است. ارزیابی تغییرات اکسیدهای اصلی و میزان همبستگی آنها با شاخص های هوازدگی، به صورت مستقیم نشان دهنده رصد تغییرات اقلیمی دیرینه در منطقه است. بررسی های مقایسه ای و تطبیقی در بین شاخص های پنجگانه نشان می دهد در لس های گلستان استفاده از شاخص CPA به عنوان مناسب ترین شاخص پیشنهادی با کمترین خطا قابل توصیه می باشد.

این پژوهش به بررسی تغییرات پوشش گیاهی و دمای سطح زمین در شهرستان رشت طی سال های 2010، 2015، 2020 و 2024 پرداخته است. برای این منظور، از تصاویر ماهواره ای لندست و شاخص های متنوع گیاهی و آبی شامل NDVI، MNLI، MSR، SAVI، OSAVI، VARI، MNDWI، IPVI و EVI استفاده شده است. این داده ها در سامانهGoogle Earth Engine (GEE) پردازش شدند و نتایج با دقت بالا تحلیل گردیدند. تحلیل داده های پوشش گیاهی نشان داد که در مناطق تحت توسعه شهری و صنعتی، کاهش قابل توجهی در سلامت و تراکم پوشش گیاهی رخ داده است. به طور خاص، در نواحی شمالی و شرقی رشت، شاخص های NDVI و SAVI  نشان دهنده تخریب شدید پوشش گیاهی و تبدیل زمین های کشاورزی و جنگلی به مناطق مسکونی و صنعتی هستند. این تغییرات همچنین به کاهش کیفیت زیست محیطی منجر شده است. در تحلیل دمای سطح زمین، نتایج نشان داد که دما در مناطق شهری به دلیل کاهش پوشش گیاهی و افزایش زیرساخت های سخت مانند آسفالت و بتن، به طور قابل توجهی افزایش یافته است. پدیده جزیره حرارتی شهری به وضوح قابل مشاهده بود. میانگین دما از 6/17 تا 3/65 درجه سلسیوس در سال های مورد مطالعه متغیر بوده است. مناطق دارای پوشش گیاهی انبوه به دلیل تبخیر و تعرق بیشتر، دمای پایین تری را تجربه کرده اند، در حالی که مناطق فاقد پوشش گیاهی و دارای زیرساخت های سخت، دماهای بالاتری نشان دادند. این پژوهش بر اهمیت استفاده از شاخص های گیاهی و آبی برای پایش تغییرات محیط زیستی تأکید دارد. یافته ها می توانند مبنای بهبود برنامه ریزی های مدیریتی برای حفاظت از منابع طبیعی، کاهش اثرات منفی توسعه شهری و صنعتی و بهبود کیفیت زندگی ساکنان منطقه باشند. علاوه بر این، نتایج بر اهمیت پایش مستمر پوشش گیاهی و دمای سطح زمین برای شناسایی مناطق بحرانی و تدوین راهکارهای مناسب تأکید می کنند.

هواویزها ذرّات جامد یا مایع معلق در جوّ هستند که از منابع طبیعی و انسان زاد انتشار می یابند و با جذب و پراکندگی تابش های طول موج کوتاه خورشیدی و طول موج بلند زمینی به طور مستقیم بر توازن تابشی جوّ اثر می گذارند. از آنجائی که هواویزها نقش عمده ای در هسته زایی قطرک های ابر و بلورهای یخ به صورت ناهمگن دارند، به طور غیرمستقیم بر فرایندهای خردفیزیکی ابر نیز تأثیر می گذارند. پیچیدگی سازوکار مربوطه موجب شده تا بررسی آ نها در خلال توفان های تندری از اهمّیّت بیشتری برخوردار شود. در مطالعه حاضر، اثر هواویزها بر ویژگی های ابر در مناطق غرب و جنوب غرب ایران در طی رخدادهای توفان تندریِ سال های 2000 تا 2014 بررسی شده است. در این راستا، داده های اندازه گیری شده کسر ابر، ضخامت نوری ابر یخی، فشار و دمای قلّه ابر و عمق نوری هواویزها (AOD) از سنجنده MODIS برای دو منطقه متفاوت اقلیمی R1 و R2 برای بازه مطالعاتی 15 ساله استخراج شد. از سال 2000 تا 2003 از داده های ماهواره Terra و از سال 2003 تا 2014 از داده های ماهواره Aqua استفاده شده است. منطقه R1 به دلیل موقعیت جغرافیایی آن و نزدیکی به بیابان های کشورهای همسایه تحت تأثیر توفان های گردوخاک قرار می گیرد. منطقه R2 ساحلی بوده و بیابان های کشورهای حاشیه خلیج فارس و نیز تراکم کشتی ها سبب ایجاد منابع گوناکون هواویز در این منطقه می شود. نتایج حاصل از این مطالعه نشان داد که افزایش هواویزها، کسر ابر را در هر دو منطقه افزایش می دهند (با ضرایب همبستگی به ترتیب برابر 35/0 و 39/0)، اما بسته به نوع هواویزها، اثرات متفاوتی بر ضخامت نوری ابر یخی و ارتفاع قلّه ابر دارند. همبستگی مثبت (54/0) بین AOD و ضخامت نوری ابر یخی در منطقه R1 و همبستگی منفی (25/0-) بین AOD و ضخامت نوری ابر یخی در R2 وجود دارد. همچنین، بین AOD و ارتفاع قلّه ابر در هر دو منطقه به ترتیب همبستگی مثبت 54/0 و 32/0 به دست آمد