ECMWF

مطالعه توفان تندر به عنوان یک پدیده مخاطره آمیز جوی با استفاده از شاخص های ناپایداری به دلیل کمبود ایستگاه های مشاهداتی در ایران کمتر مورد توجه قرارگرفته است. این پژوهش با استفاده از داده های بازتحلیل به ارزیابی توفان های تندری در ایران با دو شاخص CAPE و VWS می پردازد. ابتدا فراوانی، روند و ساعات وقوع توفان های تندری در ایران طی یک دوره 37ساله (1980 تا 2016) بررسی شد. سپس برای تحلیل توفان ها، از داده های بازتحلیل شبکه ای ERA-Interim متعلق به «مرکز اروپایی پیش بینی های جوی میان مدت» (ECMWF) استفاده شد. داده های ERA با استفاده از داده های مشاهداتی80 رخداد توفان در 14 ایستگاه جو بالای کشور با نرم افزار RAOB ارزیابی شد. پس از تأیید صحت داده های ERA، مقادیر دو شاخص CAPE و VWS مربوط به 4542 رخداد توفان تندری برای ساعت های صفر و 12 گرینویچ در 42 ایستگاه سینوپتیک به دست آمد. سپس برای تمایز محیط های رخداد توفان تندری بسیارشدید از شدید و ملایم، از تحلیل ممیزی استفاده شد. در نهایت، معادله خط تشخیص برای هرکدام از گروه های شدت توفان به دست آمد. نتایج نشان داد که روند توفان های تندری در ایران رو به افزایش است. بیشترین فراوانی رخداد مربوط به ماه می و ساعت 21:30 است. داده های ERA تخمین بسیار نزدیکی برای VWS ارائه می دهند؛ اما تخمین ها برای شاخص CAPE اندکی بیش از مقادیر مشاهداتی است. بیشترین میزان شاخص CAPE در استان های جنوبی و جنوب غرب سواحل خزر، و بیشترین مقادیر شاخص VWS در سواحل خلیج فارس مشاهده می شود. بین مقادیر میانگین CAPE و VWS در سه گروه شدت توفان، اختلاف معناداری وجود ندارد. نقش شاخص VWS در تعیین نوع توفان بیشتر بوده است.

به منظور درنظرگرفتن عدم قطعیت های موجود در مدل های عددی، پیش بینی های همادیکاربرد گسترده ای یافته است. در مطالعه حاضر، عملکرد سامانه های پیش بینی جهانی در پیش بینی همادی بارش های سنگین در حوضه کن ارزیابی شده است. برای مقایسه پیش بینی های 8 بارش سنگین، از سه معیار دقت، اطمینان پذیری، و تیزی با دو آستانه مختلف بارش استفاده شده است. نتایج نشان داد که پیش بینی های مرکز UKMO2 دارای کمترین دقت، اطمینان پذیری، و تیزی است. همچنین، مشاهده شد که در آستانه بارش 5 میلی متر از نظر دقت و اطمینان پذیری تفاوت درخور توجهی میان پیش بینی های مراکز NCEP و ECMWF وجود ندارد؛ اما با افزایش سطح آستانه، دقت و اطمینان پذیری پیش بینی های NCEP افزایش می یابد و در این آستانه امتیاز بریر برابر 194/0 و مساحت زیر منحنی اطمینان پذیری تا نیم ساز برابر 297/0 است. از نظر شاخص تیزی، سامانه NCEP با میانگین شاخص تیزی 109/0 مناسب ترین پیش بینی ها را ارائه می دهد. بنابراین مقایسه پیش بینی های مراکز مختلف با سه معیار یادشده نشان می دهد که مرکز NCEP عملکرد بهتری در پیش بینی همادی بارش های سنگین در منطقه مورد مطالعه داشته و برای پیش بینی بارش های مولد سیلاب در حوضه های کوهستانی مشابه قابل بررسی است.

تغییرات برف در سال های اخیر تحت پدیده گرمایش جهانی توجه زیادی را به خود جلب کرده است. اهمیت این پدیده به علت خشک و نیمه خشک بودن بخش قابل توجهی از ایران که مناطق کوهستانی به عنوان تأمین کننده آب ایفای نقش می کنند، از اهمیت شایان توجهی برخوردار است. در این پژوهش با هدف ارزیابی تغییرات روند عمق برف از دو روش ناپارامتریک Mann–Kendall و Sen's Slope در پهنه شمالی ایران طی دوره آماری 2015-1980 مبتنی بر داده های شبکه ای پایگاه ECMWF نسخه ERA Interim با تفکیک مکانی 125/0×125/0 درجه قوسی استفاده شد. نتایج نشان داد غالب روند و شیب روند به دست آمده کاهشی و معنی دار است. این روند کاهشی برای قزوین، زنجان، آذربایجان شرقی و تهران شدید تر است. همچنین روند افزایشی عمق برف که در غالب ماه های مورد بررسی معنی دار نیست به غیراز دو ماه اکتبر و نوامبر که در البرز مرکزی مشاهده شد در سایر ماه ها در مناطق مرزی شمال غرب و شرق کشور مشاهده شد. فصل زمستان بیشینه روند کاهشی را نشان داده است؛ به طوری که روند کاهشی بیش از 96 درصد از پهنه های هم روند را در بر گرفته است. پس از فصل زمستان به ترتیب ماه آوریل از فصل بهار و فصل پاییز بیشینه روند کاهشی را نشان داده اند. می توان اذعان داشت که زمستان های پهنه شمالی ایران در حال گرم تر شدن است که می توان این روند کاهشی عمق برف را در پاسخ به گرمایش جهانی یاد کرد.

لایه مرزی به علت پیوند مستقیم با زندگی انسان اهمیت بسزایی دارد. در این پژوهش با دریافت داده های ساعتی و میانگین روزانه از مرکز اروپایی پیش بینی میان مدت هوا و دپارتمان علوم جوی دانشگاه وایومینگ برای دوره 1988 تا 2017، با کاربرد نرم افزارهای Excel و R و با به خدمت گیری توابع محاسباتی روش بسته پیشرفته، مجموعه توابع چندبُعدی و ابزار ECMWF در محیط ArcMap تغییرات ارتفاعی لایه مرزی شهر تهران در بازه سالانه تهیه شد. نتایج نشان داد که سقف متوسط ارتفاع لایه مرزی در حدود 850متری سطح زمین قرار دارد و در شرایط شبانه به طور متوسط تا حدود 80متری و در شرایط روزانه تا حدود 2300متری سطح زمین پایین و بالا می رود. این متغیر در کل دوره سالانه در حدود 5 متر افزایش ارتفاع داشته است. به لحاظ الگوی فضایی، کمینه ارتفاع در هر یک از سه متغیر موردبررسی در شمال شرقی تهران و بیشینه آن در جنوب و جنوب غربی تهران رخ داده است. ضمن اینکه این متغیر با برخی متغیرهای اقلیمی دیگر نظیر دمای سطحی رابطه معناداری (8143 / 0) دارد. همچنین، براساس یافته ها، روش بسته پیشرفته مقبولیت بسیار زیادی در محاسبه ارتفاع لایه مرزی با استفاده از داده های رادیوسوند دارد.

بی نظمی در وضعیت بارندگی ها، خشکسالی ها و بیابانزایی در مناطق مختلف کره خاکی در ارتباط با تغییرات اقلیمی می باشد. از آنجایی که پدیده بیابانزایی به عنوان یکی از بارزترین وجوه تخریب منابع طبیعی در جهان مطرح شده است، در این پژوهش بررسی تغییرات فضایی- زمانی وضعیت بیابانزایی حوضه گاوخونی در طی 6 دهه از سال 1961 تا 2020 با بهره گیری از معیار اقلیمی مدل تعیین شدت بیابانزایی IMDPA تعیین شد. با توجه به نتایج این تحقیق مشخص گردید که دهه اول با میانگین 3.17 شدیدترین و دهه چهارم با 2.22 کمترین شدت بیابانزایی را تجربه نموده و دهه آخر نیز با نمره 2.36 در کلاس بیابانزایی متوسط قرار دارد. یافته های این تحقیق نشان دادند که اگرچه روند تغییرپذیری بیابانزایی بر مبنای میانگین دهه ای در حال کاهش می باشد، اما واقعیت منطقه گویای این است که در دو دهه اخیر بیشینه مساحت حوضه در کلاس بیابانزایی شدید قرار داشته که این هشداری در خصوص آسیب پذیری حوضه نسبت به پدیده بیابانزایی می باشد. از خروجیهای این تحقیق مشخص شد که از میان 3 شاخص معیار اقلیمی، بیشترین امتیاز با میانگین کلی 3.6 در خصوص شاخص ترانسو تجربه شده و سایر شاخص ها در رتبه های بعدی قرار دارند. با توجه به نقشه پهنه بندی شدت بیابانزایی حوضه گاوخونی آشکار گردید که نواحی مرکزی و شرقی از ریسک بالاتر و نواحی شمال غربی و جنوب شرقی ریسک کمتری داشته اند. در این تحقیق به منظور اعتبارسنجی مدل اقلیمی از شاخص NDVI استفاده گردید. تغییرپذیری این شاخص در طی زمان موید افزایش اراضی بایر و کاهش مساحت نواحی آبی و پوشش گیاهی می باشد. بنابراین می توان ملاحظه کرد که خروجیهای دو شاخص NDVI و معیار اقلیمی، یافته های یکدیگر را تایید می نمایند. چنانچه نتایج سایر پژوهش های پیشین نشان می دهند، پیامد گرمایش جهانی منجر به افزایش دما - تبخیر و کاهش بارش در نواحی خشک خواهد گردید. پس با توجه به قرارگیری حوضه گاوخونی در یک ناحیه خشک، انتظار پیامد تغییرات آب و هوایی بر تشدید این مخاطره طبیعی مسئله ای دور از ذهن نخواهد بود. 

این تحقیق به ارزیابی توانایی روش های مختلف نگاشت چندک (QM) به عنوان یک تکنیک تصحیح اریبی داده های بارش بازتحلیل ERA5 می پردازد. نوع اقلیم و موقعیت جغرافیایی می توانند عملکرد روش تصحیح اریبی را به دلیل تفاوت در خصوصیات بارش تحت تأثیر قرار دهند. به این منظور داده های بارش بازتحلیل ERA5 برای سال های 2019-1989 به صورت روزانه برای 10 ایستگاه سینوپتیک منتخب در اقلیم هایی با ویژگی های توپوگرافیک گوناگون از سایت مرکز پیش بینی میان مدت جوی اروپا (ECMWF) دریافت شد. تصحیح اریبی این داده ها با استفاده از 5 روش نگاشت چندک بر پایه داده های مشاهداتی در محیط نرم افزار R انجام گرفت. ارزیابی دوبخشی و دیاگرام تیلور برای مقایسه عملکرد روش های مختلف به کار گرفته شد. نتایج نشان داد که عملکرد روش نگاشت چندک به توابع عملکرد، مجموعه پارامتر ها و شرایط اقلیمی بستگی دارد. به طورکلی روش های ناپارامتریک نگاشت چندک عملکرد مناسب تری نسبت به روش های پارامتریک دارند به گونه ای که بهترین عملکرد مربوط به روش QUANT و RQUANT است، در این بین روش DIST ضعیف ترین عملکرد را دارد.