ERA5

یکی از چالش های مهم در عصر حاضر، رقابت جهت دسترسی به منابع آب می باشد. بارش به عنوان یکی از عناصر بنیادی چرخه آب شناختی و سامانه اقلیم، دارای تغییرپذیری زمانی و مکانی بالایی به ویژه در مناطق خشک و نیمه خشکی مانند ایران است. تغییرات زمانی آن به علت تغییرپذیری رطوبت و گردش جو می باشد. به همین منظور در این پژوهش روند تغییرات هم زمان آب قابل بارش (رطوبت جو) و بارش بر روی حوضه های آبریز ایران جهت شناسایی ارتباط بین تغییرات این دو متغیر بررسی شده است. برای این هدف داده های ماهانه بازکاوی شده ( ERA5 ) بارش و آب قابل بارش از مرکز پیش بینی میان مدت اروپا ( ECMWF ) در بازه 1979- 2019 اخذ گردید. روند تغییرات ماهانه، فصلی و سالانه این دو متغیر با استفاده از آزمون من-کندال بررسی شد. نتایج حاکی از روند کاهشی هر دو متغیر، در فصل زمستان در حوضه های آبریز شرق و نواحی مرکزی کشور و در مقابل روند افزایشی هر دو متغیر در فصل پاییز در اکثر حوضه ها آبریز دارد. بررسی سالانه نشان داد بارش در حوضه های شرقی کشور روند کاهشی را تجربه کرده اند اما آب قابل بارش در حوضه های غرب، جنوب، جنوب غرب و شمال روند افزایشی داشته است. این تحقیق نشان داد که پتانسیل رخداد بارش های رگباری و شاید سنگین، به دلیل افزایش آب قابل بارش، می تواند بیشتر گردد.

رودباد جنب حاره ای به دلیل افزایش گازهای گلخانه ای و کاهش ازن استراتسفری و همچنین گرمایش جهانی در حال گسترش به عرض های جغرافیایی بالاتر است و افزایش تغییرات آب و هوایی را در عرض های میانه داشته است. هدف از این مطالعه گسترش قطب سوی رودباد جنب حاره ای نیمکره شمالی از داده های بازتحلیل پیش بینی میان مدت هواسپهر اروپایی (ECMWF) نسخه (ERA5) با تفکیک مکانی 25/0*25/0 در تراز های 100-400 هکتوپاسکال و بازه زمانی 40 ساله (2018-1979) پرداخته شده است. یافته های پژوهش نشان داد که وضعیت میانگین ساختار عمودی رودباد جنب حاره ای نیمکره شمالی فصل تابستان در شمالی ترین عرض جغرافیایی قرار گرفته است؛ و از عرض های 41 درجه تا 45 درجه شمالی مشاهده شده است. در فصل زمستان به جنوبی ترین عرض های جغرافیایی جابه جا شده است و هسته سرعت رودباد جنب حاره در فصل زمستان از شدت بیشتری نسبت سایر فصل ها برخوردار است که هسته رودبادجنب حاره در تراز بین 400-100 هکتوپاسکال با سرعت بین 25 تا 45 متر در ثانیه در عرض های بین 20 تا 30 درجه شمالی مشاهده شده است. این تحقیق بیانگر این است که رودباد جنب حاره نیمکره شمالی دو دوره روند افزایشی را به عرض های جغرافیایی بالاتر در طی سالهای 1979 تا 1997 با 1 تا 2 درجه و همچنین از سال 1999 تا 2017 با 2 تا 3 درجه به عرض های بالاتر کشیده است. در نتیجه، افزایش خشکی و تغییرات آب و هوایی در آینده قابل پیش بینی است.

تعیین دقیق نیاز آبی محصولات گوناگون و همچنین میزان آب مصرفی در سطحی پهناور و در زمان واقعی یکی از مهم ترین نیازهای متخصصان آب وخاک است. پیش نیاز آن نیز تعیین تبخیروتعرق مرجع است. معمولاً محاسبه این پارامتر براساس استفاده از داده های اقلیمی و حل معادلات تجربی انجام می شود اما، به دلیل محدودبودن و توزیع نامناسب ایستگاه های هواشناسی، اغلب استفاده از داده های آنها سبب ایجاد خطا در محاسبه این پارامتر می شود. بهترین گزینه، به منظور برطرف کردن این محدودیت، استفاده از داده های سنجش از دوری است. بدین منظور می توان از محصولات گوناگون ماهواره ای بهره برد و با ترکیب آنها، برای تهیه نقشه های به روز تبخیروتعرق مرجع و واقعی اقدام کرد. ازاین رو تحقیق حاضر به منظور بررسی امکان استفاده از محصولات سامانه های WaPOR و ERA5 با هدف محاسبه میزان تبخیروتعرق مرجع روزانه، برمبنای روش تجربی پنمن مانتیث و ارزیابی و صحت سنجی خروجی های آن در سطح استان سیستان و بلوچستان ایران انجام شده است. نتایج تحقیق نشان داد که سامانه های سنجش از دوری با دقت بالای 80%، در محل ایستگاه های هواشناسی، مقدار تبخیروتعرق مرجع را برآورد کرده اند و در تمامی ایستگاه ها خطای کمتر از 2 میلی متر گزارش شد. همچنین فصل زراعی پانزدهم خرداد تا پانزدهم آبان، در مقایسه با فصل زراعی اول آذر تا پانزدهم اردیبهشت، تبخیروتعرق مرجع به دست آمده از داده های ماهواره ای همبستگی بالاتری را نشان می دهد. ازآن جاکه مقادیر برآورد و صحت سنجی شده دقت مورد قبولی داشتند، در گام بعدی می توان، در هر نقطه از استان، از این سامانه ها استفاده کرد

بارش یکی از اصلی ترین عوامل وقوع سیلاب هاست که به علت عدم پراکندگی مناسب ایستگاه های باران سنجی و تازه تأسیس بودن برخی از این ایستگاه ها در اکثر حوضه های کشور، استفاده از داده های بارش با چالشی جدی روبروست. ازاین رو روش های دورسنجی می توانند یکی از گزینه های مورداستفاده در این زمینه باشند. در پژوهش حاضر، داده های بارش بازتحلیل شده برای حوضه آبریز کشف رود در گام های زمانی روزانه و ماهانه مورد ارزیابی قرار گرفت و سپس هیدروگراف و پهنه سیلاب آن، با استفاده از داده های بارش ایستگاه زشک و پارامترهای مربوط به حوضه آبخیز زشک در نرم افزارهای HEC-HMS و HEC-RAS ، موردبررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که داده های بارش ERA5 دارای کم برآوردی می باشد و داده های بارش در گام زمانی ماهانه ([0.92-0.68]= R ) دقت بالاتری نسبت به روزانه ([0.081-0.52]= R ) داشت و هیدروگراف جریان آن در مقایسه با هیدروگراف مشاهداتی غیرقابل قبول (0.47- NSE= و 55.16-= PBias ) بود. پهنه سیلاب دبی داده های بارش بازتحلیل شده نیز نسبت به پهنه سیلاب دبی مرجع معادل 0.19- به دست آمد که به دلیل کم برآوردی داده های بارش و به دنبال آن کم برآورد شدن دبی اوج هیدروگراف آن در مدل HEC-HMS این نتیجه به دست آمده است. مطالعات آینده می توانند در خصوص ارزیابی پهنه سیلاب حاصل از داده های بارش محصولات مختلف در نرم افزار HEC-RAS باشند.

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.