ساعات آفتابی

در این تحقیق به کمک داده های تابش ایستگاه ازن سنجی اصفهان در دوره آماری بیست ساله (1365-1384) نسبت به یافتن مدل مناسب برآورد شدت تابش خورشیدی رسیده به سطح از روی آمار ساعات آفتابی اقدام شده است. برای کنترل نتایج و بررسی دقت مدل از آمار 1385 تا 1387 این ایستگاه استفاده شد. همچنین نتایج به دست آمده با مدل های رایج دیگر به کمک شاخص هایMBE و RMSE مقایسه شده است. نتایج نشان داد در حالی که مقدار ضریب رگرسیون مدل ساخته شده ما معادل 91/0 است، ضرایب رگرسیون برای مدل های، فرر و ام سی کلوچ 6/0 و 7/0 است. مدل تهیه شده به ویژه برای ماه های می و آگوست دقت بسیار بالایی دارد؛ به گونه ای که مقدار خطای آن کمتر از % 2- است

چکیده تابش خورشیدی رسیده به سطح زمین (Rs) در بسیاری از علوم مانند کشاورزی و آبیاری دارای کاربرد فراوانی می باشد، اما اندازه گیری آن در تعداد کمی از ایستگاه های هواشناسی ایران انجام می شود. از این رو می توان از روش های تخمینی Rs استفاده نمود. در این تحقیق از داده های اندازه گیری شده Rs در ایستگاه رشت طی سال های 2004 تا 2006 برای واسنجی معادله ها و طی سال های 2007 و 2008 برای ارزیابی معادله ها استفاده شد و روزهای ابری و غیر ابری نیز از یکدیگر تفکیک شدند. نتایج نشان داد که برای روزهای غیر ابری معادله ساده آنگستروم مناسب تر از سایر معادله ها می باشد. همچنین نتایج نشان داد که برای روزهای ابری هیچ کدام از معادله های ارائه شده برای تخمین Rs مناسب نیستند، اما در صورت نیاز می توان با دقت کمی از معادله ساده پیشنهاد شده به وسیله آلن و همکاران (1998) استفاده نمود.

تغییرات پارامترهای اقلیمی، رشد و نمو محصولات و تولید آنها در شرایط دیم را تحت تاثیر قرار می دهد بنابراین، شناخت پارامترهای موثر مدیریت آنها، منجر به بهبود شرایط تولید و پیش بینی تولید خواهد شد. بر این اساس 25 پارامتر آمار هواشناسی دسته بندی شده همراه با آمار زراعی عملکرد گندم دیم در شهرستان های کوهدشت و پلدختر به عنوان نمونه مناطق گرم استان لرستان برای سال های زراعی 85-1377 برای تخمین توابع تولید اقلیمی مورد ارزیابی قرار گرفت. رابطه هر یک از عوامل آب و هوایی به عنوان متغیر مستقل با عملکرد دانه گندم دیم به عنوان تابع از طریق رگرسیون های خطی و غیر خطی تعیین و در تخمین تابع تولید اقلیمی استفاده گردید. تجزیه علیت، ضریب همبستگی را به دو بخش اثرات مستقیم و غیر مستقیم تفکیک کرد. نتایج نشان داد که آنچه که در توابع تولید شهرستان های مناطق گرم استان و هم در مدل جامع قابل دریافت است نقش ساعات آفتابی است. مدل های محلی نیاز به داده های ورودی کم تری دارند ولی مدل منطقه ای نیازمند داده های اقلیمی بیشتری است (Tmin, n, PWimter, PStart, PEnd, Tmin-abs, PAban, PAzar, PDay, PFar., POrd., Tmax-far.) و دقت برآورد آن نیز بیشتر است. با تعیین میزان شاخص بهره وری بارش در این شهرستان ها طی 8 سال زراعی مشخص شده است که بیش ترین، کم ترین و میانگین بهره وری بارش به ترتیب 411/0، 142/0 و 269/0 کیلوگرم بر متر مکعب بارش است که میانگین آن حدود 8 درصد از میانگین کشوری (292/0 کیلوگرم بر متر مکعب بارش) کم تر است. نتایج نشان داد که توابع تولید اقلیمی ابزار مناسبی برای پیش بینی عملکرد گندم دیم بوده و می تواند به مدیران و کشاورزی در فرآیند تصمیم گیری برای انجام فعالیت های زراعی دیم تحت شرایط تغییر پارامترهای اقلیمی کمک نماید.

میزان ساعات آفتابی با تأثیری که در تعیین میزان تابش خورشید دارد، عامل اصلی کنترل حیات، آب و هوا و سایر فعالیت های زیستی در سطح زمین به خصوص در مناطق خشک و نیمه خشک به شمار می رود. هدف این تحقیق آن است تا بر مبنای آخرین آمار، تصویری از ناموزونی ها و روندهای ساعات آفتابی در ایران، ارائه ومقادیر ساعات آفتابی را برآورد نماید. به این منظور سطح کشور با استفاده از روش تحلیل خوشه ای و قابلیت های نرم افزار ArcGISبا بهره گیری از آمار ساعات آفتابی سالانه و فصلی 87 ایستگاه سینوپتیک طیّ یک دوره ی 20 ساله (1986- 2005) پهنه بندی شد. برای تأیید صحت پهنه بندی از آزمون های پارامتریک سیداکو آنالیز واریانس یک طرفهیا آزمون های ناپارامتریک من- ویتنیو کروسکال- والیس استفاده شد. همچنین برای برآورد تعداد ساعات آفتابی و نیز شناسایی روندهای زمانی آن، به ترتیب از معادلات رگرسیون خطی چند متغیّره و ساده استفاده گردید. نتایج تحقیق نشان داد که از شمال به جنوب و از غرب به شرق کشور، بر میانگین تعداد ساعات آفتابی افزوده و از میزان تغییرپذیری آن کاسته می شود تا جایی که ضرایب تغییرات سالانه ی ساعات آفتابی، بر عکسِ توزیع مکانی تعداد آن، در سواحل دریای خزر بیشترین مقادیر و در کویرهای مرکزی کمترین مقادیر را دارد. در تمام سطح کشور، روندهای ساعات آفتابی، یا بطور معنی دار، افزایشی است و یا اصلاً معنی دار نیست. حتی یک مورد نیز روند کاهشی معنی دار در سطح کشور مشاهده نشد. میانگین روند افزایشی در سطح کشور، 6/16 ساعت در سال محاسبه گردید. مدل آماری نشان می دهد که بجز فصل تابستان، نقش عرض جغرافیایی در توزیع مکانی ساعات آفتابی، بسیار چشمگیر است. با استفاده از این مدل، تعداد ساعات آفتابی در سطح کشور بر مبنای ارتفاع و عرض جغرافیایی با دقت خوب برآورد گردید.

خشکسالی پدیده ای طبیعی است که می تواند خسارات قابل توجهی به بشر و سازه های طبیعی وارد آورد. رخداد این پدیده را با اطمینان کامل نمی توان پیش بینی نمود. هدف اصلی پژوهش حاضر بررسی امکان ارائه و توسعه مفهوم جدیدی از خشکسالی اقلیمی و ارزیابی ویژگی های همه جانبه آن بر اساس متغیر های سه گانه هیدرومتئورولوژیکی و هواشناختی مرتبط با پدیده خشکسالی، چون بارش، تشعشع خورشیدی و تداوم ساعات آفتابی در مقیاس ماهانه و حتی کمتر از آن در برخی از ایستگاه های ایران که تابش خورشیدی و هم تعداد ساعات آفتابی در آنها اندازه گیری و ثبت شده، می باشد. این پژوهش با استفاده از داده های هواشناختی 20 ایستگاه سینوپتیک ایران که در آن تابش خورشیدی ثبت گردیده، در دوره آماری 2010-1970 انجام شد. ابتدا با استفاده از نرم افزار Minitab 17 ایستگاه های مورد مطالعه براساس شاخص خشکسالی بارش استاندارد در مقیاس ماهانه (SMP)، تابش خورشیدی (SSI) و تعداد ساعات آفتابی (SSD) خوشه بندی و از هر خوشه یک ایستگاه همدیدی به عنوان نمونه انتخاب شد و جهت بررسی رابطه ی بین خشکسالی و متغیرهای خورشیدی، نقشه منحنی های هم ارزش بارش استاندارد شده ترسیم و سپس متغیر های معادله آنگستروم چون تابش خورشیدی و ساعات آفتابی به عنوان متغیرهای مرجع رسم گردید. نتایج نشان داد که ایستگاههای مورد مطالعه را می توان براساس شاخص خشکسالی بارش استاندارد شده و متغیرهای خورشیدی به هشت خوشه ی متفاوت تقسیم بندی نمود. ضریب تعیین معادله ی آنگستروم در ایستگاه های بجنورد، رامسر و شیراز به ترتیب 038/0، 067/0، و 36/0 محاسبه برای بقیه ایستگاه ها 62/0-96/0 بدست آمد. بطور میانگین در دوره آماری، دوره خشکسالی در اکثر ایستگاه های فوق از اواخر ماه می (اردیبهشت) شروع شده و شامل ماههای ژون، ژولای، سپتامبر و اکتبر است و بعضاً تا اواخر نوامبر ادامه یافته و در همین دوره بیشترین مقادیر ساعات آفتابی و تابش خورشیدی نیز ثبت شده است.

این پژوهش با هدف شناسایی تغییرات مکانی و زمانی خود همبستگی فضایی ساعات آفتابی در ایران انجام شده است. بدین منظور، ابتدا اقدام به تشکیل پایگاه داده های شبکه ای ساعات آفتابی در ایران شده است. سپس از داده های پایگاه مزبور یک دوره آماری 30 ساله، در بازه زمانی روزانه از 1/01/1982 تا 31/12/2012 میلادی را مبنای مطالعه حاضر قرار داده، و یاخته ای به ابعاد 15×15 کیلومتر بر منطقه موردمطالعه گسترانیده شده است. به منظور دست یابی به تغییرات درون سالی ساعات آفتابی در ایران از روش های نوین آمار فضایی از قبیل خودهمبستگی فضایی موران جهانی، شاخص انسلین محلی موران و لکه های داغ با استفاده از امکانات برنامه نویسی محیط  بهره برده شد. نتایج حاصل از این مطالعه نشان داد که تغییرات زمانی و مکانی ساعات آفتابی ایران دارای الگوی خوشه ای بالا می باشد. دراین بین بر اساس شاخص موران محلی و لکه داغ، مناطق جنوب، جنوب شرق و مرکز به نمایندگی ایستگاه های همدید استان های سیستان و بلوچستان، کرمان، شیراز، اصفهان و یزد استان دارای الگوی خودهمبستگی فضایی مثبت (الگوی پرآفتاب) و بخش های شمال، شمال شرق و شمال غربی به نمایندگی ایستگاه های همدید استان های تبریز، مازندران، مشهد و سمنان  دارای خودهمبستگی فضایی منفی (الگوهای کم آفتاب) بوده است. در طی دوره موردمطالعه بخش اعظمی از کشور در بیشتر موارد تقریباً نیمی از کل مساحت کشور هیچ گونه الگوی معنا داری یا خودهمبستگی فضایی نداشته است.

یکی از مهمترین پارامترها در برنامه ریزی های مختلف هواشناسی، کشاورزی، آب شناسی، معماری، انرژی و ... برآورد مقدار تابش خورشیدی است. در این تحقیق به دنبال یافتن مدل مناسبی برای برآورد شدت تابش خورشیدی دریافتی سطح زمین هستیم که به کمک آن بتوان در مناطقی که داده های مقدار کل تابش خورشیدی موجود نیست، مقدار میانگین کل تابش روزانه خورشیدی را تعیین نمود. اغلب مطالعات قبلی برای برآورد تابش خورشیدی از معادلات رگرسیونی و یا مدل آنگستروم استفاده نموده اند. در این تحقیق برای برآورد میزان تابش خورشیدی دریافتی سطح زمین از یک مدل بهینه با استفاده از پارامتر ساعات آفتابی استفاده شده است. مدل بهینه به دست آمده تلفیقی از رابطه آنگسترام و روش رگرسیون خطی بوده و اطلاعات مربوط به پارامتر ساعات آفتابی و همچنین مقدار میانگین ماهیانه تابش دریافتی سطح زمین از داده های پانزده ساله (2005 تا 2019 میلادی) ایستگاه هواشناسی بجنورد به دست آمده اند. نتایج به دست آمده با مدل های دیگر و به کمک شاخص های میانگین خطای بایاس (MBE) و جذر میانگین مربعات خطا (RMSE) مقایسه شده اند. نتایج به دست آمده نشان می دهد که مدل تحقیق اخیر در مقایسه با دیگر مدل های موجود از دقت بالا و خطای کمتری برخوردار می باشد.

در قرن اخیر تغییرات اقلیمی و تحولات اقتصادی- اجتماعی کشورهای جهان موجب توجه فزآینده مردم به پدیده خشکسالی گردیده، به طوری که پیش بینی، تشخیص و ارزیابی اثرات این پدیده در بسیاری از کشورها از جهات گوناگون در برنامه ریزی راهبردی کشاورزی و مدیریت منابع آب اهمیت بحرانی یافته است. از طرفی رخداد این پدیده را با اطمینان کامل نمی توان پیش بینی کرد، بلکه باید آن را رخدادی تصادفی تلقی کرد. هدف اصلی پژوهش حاضر ارائه و بسط یک مفهوم جدید از خشکسالی اقلیمی و روشی نوین برای تشخیص و ارزیابی آن بر پایه رابطه سه گانه بین خشکسالی و متغیرهای هواشناختی مانند بارندگی، تابش خورشیدی و ساعات آفتابی است. بدین منظور با استفاده از داده های هواشناختی ایستگاه همدیدی یزد در دوره آماری 1980-2010، ابتدا نمودارهای دوگانه ی خشکسالی- خورشیدی DGM)) در ایستگاه یزد ترسیم شد و مشاهده گردید وضعیت خشکی برخی از ماه ها نسبت به جدول توصیف کیفی خشکسالی و ترسالی براساس شاخص نمره استاندارد Z-Score تغییر می یابد. در مرحله ی بعد نقشه منحنی های هم ارزش بارش استاندارد شده ترسیم و متغیرهای معادله آنگستروم چون تابش خورشیدی و ساعات آفتابی به عنوان متغیرهای مرجع رسم شد. این تکنیک که به عنوان روش سه گانه ترسیمی (TGM) موسوم است، الگوهای رفتاری بین پدیده خشکسالی و متغیرهای تابش خورشیدی و ساعات آفتابی را به صورت بارز نمایان می سازد. نتایج نشان داد که رابطه رگرسیون خطی بین خشکسالی و معادله آنگستروم80/0 و در دوره های خشکی، دامنه ی کمی متغیرهای تابشی H/H o ، S/S o به ترتیب 66/0-79/0 و 71/0-86/0 می باشد.