ذوب برف

در این تحقیق آمار ( بارندگی – در چه حرارت – دبی – سرعت باد و ...) حوضه آبریز رودخانه طالقان مورد بررسی قرار گرفته است . با استفاده از دمای ماهانه ( حداکثر – حداقل – میانگین ) و منحنی هیپسومتریک حوضه – پتانسیل سطوح تحت ریزش برف و همچنین خط پیشروی و پسروی آم در ماههای متفاوت مشخص – سپس شاخص برفگیری حوضه در ماهها و برای ارتفاعات مختلف تعیین شده است . این مطالعات ضریب برفی حوضه را حدود 56 درصد بدست داده است . به عبارت دیگر – 56 درصد از کل ریزشهای جوی سالانه در این حوضه به صورت برف می باشد . با استفاده از آمار برف ایستگاههای برف سنجی – ضرایبی برای هر کدام از برف به روش بیلان انرژی بررسی و در نهایت با استفاده از روش همبستگی چند متغیره – دبی رودخانه در ماههای فروردین – اردیبهشت و خرداد برآورده گردیده است .

حوضه آبخیز تکاب، یکی از مهم ترین حوضه های آبخیز دریاچه ارومیه است. این حوضه آبخیز، کاملا مرتفع و کوهستانی بوده و رواناب ناشی از ذوب برف آن، اهمیت بسیار زیادی دارد. تجمع برف در ماه های زمستان یک سال، در ماه های بهار سال بعدی پر اهمیت تلقی می شود و آب حاصل از ذوب برف، برای تاسیسات آبی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. به طوری که سیلاب های قابل توجهی را در زمانی که ذوب برف با بارندگی گرم بهاره همراه باشد، به وجود می آورد. بنابراین پیش بینی ذوب برف، لازم و ضروری به نظر می رسد و بدون در نظر گرفتن این عامل مدیریت منابع و مخازن و برنامه ریزی منابع آبی و هیدرولوژی رودخانه ها میسر نخواهد بود. برای شبیه سازی جریان در حوضه آبخیز تکاب از مدل رواناب ذوب برف SRM، از سال های آبی 83-84 و برای اعتبار سنجی آن از سال های آبی 84-85 استفاده شد. با توجه به اینکه تصاویر سنجنده ی MODIS از قدرت تفکیک زمانی مناسب در برف سنجی برخوردار هستند، برای برآورد سطح تحت پوشش برف از این تصاویر استفاده شده است. نتایج حاصل از تحقیق، نشان داد که استفاده از نقشه های پوشش برفی به دست آمده از تصاویر MODIS در پیش بینی رواناب حوضه مفید است. همچنین نتایج نشان می دهد که مدل، قابلیت و توانایی شبیه سازی جریان رواناب حاصل از ذوب برف را دارا است. برای ارزیابی مدل از دو شاخص ضریب تعیین و تفاضل حجمی استفاده شده است که در این مطالعه به ترتیب برابر 75/0و 84/27 درصد هستند. مقادیر بدست آمده، نشان می دهند که مدل در برآورد رواناب حاصل از ذوب برف این حوضه دقت بالایی دارد و نشانگر قابلیت کاربرد مدل برای حوضه های دیگر منطقه است

برف یکی از عناصر آب وهوایی تأمین منابع آب برای حیات می باشد؛ بنابراین، هدف از این پژوهش، واکاوی روند تغییرات ذوب برف در ایران و اثرپذیری آن از تغییرات موج مدیترانه بادهای غربی می باشد. برای این هدف، داده های ذوب برف ( Snowmelt ) و ارتفاع ژئوپتانسیل ( Geopotential height ) ترازهای نیواری 500، 600 و 700 هکتوپاسکالی از مرکز اروپایی پیش بینی میان مدّت هوا ( ECMWF )، نسخه ( ERA5 ) با قدرت تفکیک مکانی 0.25*0.25 درجه برای ماه های ژانویه، فوریه، مارس، آوریل، نوامبر و دسامبر از سال 1979 تا 2019 دریافت شد. ابتدا، روند و شیب تغییرات ماهانه ذوب برف در ایران با استفاده از آزمون های آماری ناپارمتریک من - کندال و تخمین گر شیب سِن ارزیابی شد. سپس، با استفاده از روش صدک گیری، صدک های 25 و 75 مقادیر ذوب برف ماهانه در ایران تعیین شد. ارتباط بین تغییرات موج مدیترانه بادهای غربی با ماه های که مقادیر ذوب برف کم تر و بیش تر از صدک های 25 و 75 داشتند، سنجیده شد. سرانجام، از شاخص همدیدی خاورمیانه ی ( MESI ) و روش بسط دهه ها، برای واکاوی اثرپذیری روندهای کاهشی ماهانه ذوب برف در ایران از تغییرات موج مدیترانه بادهای غربی استفاده شد. نتایج نشان داد، در ماه های ژانویه، فوریه، مارس، آوریل و دسامبر میانگین ماهانه ذوب برف در ایران دارای روند کاهشی است. علاوه بر این، بین ارتفاع موج مدیترانه بادهای غربی در ماه های ژانویه، فوریه، مارس، نوامبر و دسامبر که مقدار میانگین ذوب برف کم تر و بیش تر از صدک 25 و 75 داشته اند، ارتباط وجود داشت. همچنین نتایج نشان داد که، تغییراتی در ارتفاع موج مدیترانه بادهای غربی رخ داده است. به نظر می رسد، این تغییرات یکی از عامل های اثرگذار در روند کاهشی ذوب برف در ایران باشد، که به خصوص در دهه های سوّم و چهارم (از سال 1999 به بعد) در ماه های ژانویه، فوریه، مارس، نوامبر و دسامبر نمایان تر است.

سد شهرچای یکی از منابع اصلی تأمین آب شرب و کشاورزی شهر ارومیه می باشد. ذخایر برفی این حوضه منبع تامین آب راهبردی برای کشاورزی حوضه می باشد که با افزایش دما به صورت رواناب در پایین دست حوضه مورد بهره برداری قرا می گیرد. لذا اطلاع از ذخایر برفی و رواناب ناشی از آن در طول سال در مدیریت منابع آب حوضه اهمیت ویژه ای را دارا می باشد. روش های مختلفی برای برآورد رواناب ناشی از ذوب برف وجود دارد که معمولا به صورت ترکیبی از داده های هواشناسی و سنجش از دور استفاده می کنند که در این پژوهش از داده های پوشش برف سنجنده(MODIS)، مجموعه داده های تحلیل مجدد ERA-LAND و پایگاه داده بارش GPM که تماماً محصولات سنجش از دوری می باشد به عنوان ورودی مدل رواناب ذوب برف (SRM) استفاده گردید. و رواناب ناشی از ذوب برف در حوضه آبریز سد شهر چای با استفاده از تصاویر و محصولات ماهواره ای در سال آبی 1398 به صورت روزانه برآورد شد و خروجی های مدل بر اساس داده های روزانه دبی رودخانه اندازه گیری شده توسط ایستگاه برده سور اعتبارسنجی شد. نتایج نشان می دهد که SRM در حوضه مورد مطالعه با ضریب تعیین (R2) بالای 8/0 و درصد خطای حجمی2.21- از عملکرد خوبی برخودار بوده است.

بررسی تغییرات زمانی و مکانی ذوب برف دارای اهمیت زیادی در زمینه های مختلف از جمله مدیریت منابع آب دارد. لذا پژوهش حاضر با هدف بررسی تغییرات زمانی و مکانی و نیز خودهمبستگی فضایی میزان ذوب برف شمال غرب ایران برای ماه های فصول سرد انجام شده است. برای این منظور، داده های ذوب برف از مرکز اروپایی پیش بینی میان مدت هوا (ECMWF)، نسخه (ERA5) با قدرت تفکیک مکانی 25/0×25/0 درجه طی دوره آماری 1982 تا 2022 دریافت و سپس به چهار دوره ده ساله تقسیم گردید. جهت تحلیل تغییرات خودهمبستگی فضایی، از شاخص های موران جهانی و تحلیل لکه های داغ (گتیس- آرد جی) در سطح معنی داری 90، 95 و 99 درصد استفاده گردید. هم چنین به منظور تعیین اثر دما بر میزان ذوب برف، روند تغییرات میانگین حداقل دمای ماهانه تعداد 20 ایستگاه سینوپتیک منطقه شمال غرب مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از پژوهش حاضر نشان داد که در منطقه مورد مطالعه ذوب برف دارای خودهمبستگی فضایی و الگوی خوشه ای شدید می باشد. طی دهه اول تا پایان دهه چهارم، میزان ذوب برف در ماه های اُکتبر، نوامبر و دسامبر بین تقریبا صفر تا 27/5 میلی متر در روز بوده، که در ماه دسامبر همراه با ناهنجاری منفی حداقل دما، از پهنه (تعداد پیکسل) و مقدار ذوب برف شمال غرب کاسته شده است. نتایج حاصل از تحلیل میزان تغییرات ذوب برف در ماه های فصل زمستان نیز نشان داد که در این فصل هم مقدار و هم پهنه ذوب برف در طی دوره مورد مطالعه افزایش پیدا کرده است. بدین صورت که دامنه ی تغییرات آستانه ی ذوب برف در ماه های ژانویه، فوریه و مارس بین 95/0 تا 27/19 میلی متر در روز از دهه اول تا پایان دهه چهارم افزایش پیدا کرده است. در بین ماه های فصل زمستان، ماه فوریه با ناهنجاری شدید مثبت حداقل دما (با روند افزایشی معنی دار حداقل دما) همراه بوده، و بر این اساس به پهنه (تعداد پیکسل) و مقدار ذوب برف شمال غرب افزوده شده است.

با توجه به تأثیر مطالعات برف در مدیریت منابع آب و جلوگیری از مخاطرات ناشی از بروز سیل و ازآنجاکه مدل سازی رواناب ذوب برف به دلیل تغییرات بسیار در پراکندگی توده های برف با کمبود یا فقدان داده چگالی برف در حوضه آبریز مواجه بوده و ایجاد ایستگاه های اندازه گیری برف در ارتفاعات کاری سخت و پر هزینه است، در این مطالعه تلاش شده با ابداع معادله ای جدید و با استفاده از تکنیک های سنجش ازدور به روشی ساده تر و فیزیکی تر پارامتر فاکتور درجه-روز (α) را محاسبه کرده و سپس شبیه سازی با تعریف مقادیر محاسبه شده آن به روش های کلاسیک و جدید در کنار مقادیر سالانه و فصلی ضریب فروکش (k) برای مدل رواناب ذوب برف (SRM) انجام شده و نتایج حاصل مورد ارزیابی و مقایسه قرار گرفته است. به منظور ارزیابی عملکرد مدل و پارامترهای آن، شبیه سازی برای دوره های واسنجی و درستی سنجی به ترتیب برای سال های آبی 2012_2011 و 2013_2012 انجام شد و از محصول پوشش برف MODIS (MOD10A1) جهت برآورد سطح پوشش برف و برای برآورد مقادیر تابش خالص از محصول تابش خالص NEO (CERES-NETFLUX-E) استفاده گردید. نتایج نشان داد بهترین روش شبیه سازی رواناب در دوره واسنجی (2011-2012) استفاده از روش محاسبه فاکتور درجه-روز جدید و کاربرد دو مقدار ضریب فروکش جریان فصلی با ضریب تبیین 72/0 و درصد اختلاف حجمی 17/4 است. در دوره اعتبارسنجی (2012-2013) نیز شبیه سازی رواناب با روش محاسبه فاکتور درجه-روز جدید و یک ضریب فروکش سالانه با ضریب تبیین 51/0 و درصد اختلاف حجمی 38/4 بهترین نتیجه را از نظر ارزیابی معیارهای دقت مدل ارائه کرد.