گردش عمومی جو

بررسی نقشه های سینوپتیکی نرمال فصل زمستان به خوبی میانگین موقعیت و ویژگی های مهم مراکز عمل را نشان می دهد. انومالی مثبت شاخص های شدت و قدرت مراکز پرفشار جنب حاره و کم فشار ایسلندی از وضعیت نرمال به ترتیب باعث رخداد دوره های خشکسالی و ترسالی در کشور می گردد. تفاضل فشار مرکزی دو سلول مزبور شاخص NAO یا نوسان اطلس شمالی نامیده می شود. همچنین تفاضل فشار بین مدارات N55 و N 35 شاخص دوره وزش نامیده می شود که بیان کننده الگوی زناری و یا نصف النهاری گردش جوی می باشد. در یک موقعیت نرمال پرفشار سیبری با ریزش هوای سرد به درون مدیترانه در تکامل و توسعه سیستم های مدیترانه ای تأثیر بسزایی دارد. این سیستم ها در صورتی که درون ناوه مدیترانه تکوین یابند و وضعیت شاخص های مهم ناوه مانند عمق ، دامنه، شکل و امتداد محور مناسب باشد، بارش های سیل آسا و فراگیر تمام کشور را در برمی گیرد. همچنین ناوه معکوس کم فشار سودانی بر حسب محل فرارفت تاوایی نسبی مثبت به سمت شرق یا شمال شرق دریای سرخ در یک الگوی ادغامی یا غیر آن توسعه می یابد. تقویت یا تضعیف تاوه قطبی نیز در تحدید یا توسعه پرفشار جنب حاره و درنتیجه توسعه سیستم ها به عرض های جنوبی تر و یا عکس آن تأثیر مهمی ایفا می نماید. کوشش این مقاله آن است تا با بهره گیری از نقشه های NOAA که به نام NCEP/NCAR معروف می باشند و با به کارگیری روش پارامتر های شاخص پرتویی روشن از نرمال گردش عمومی جو در فصل زمستان را به نمایش گذارد. به نحوی که با استفاده از نرمال پارامتر های شاخص هریک از مراکز عمل و شاخص های مهم اقلیمی منتج از تفاضل یا توزیع الگوی فشار، سهم هریک از عوامل فوق بر ساختار گردش عمومی جو مشخص گردد. الگوی ترسیمی و شاخص های عددی به دست آمده از نقشه های نرمال می تواند در مقایسه با الگوهای بی هنجاری، مبنایی برای قضاوت در مورد چگونگی و علت ایجاد الگوهای انومالی باشد. اهمیت مطالعات فصلی اقلیم سبب شده است از سال 1950 م به بعد، این گونه مقالات در مجله ای ویژه به همین نام، به چاپ برسد.

در این پژوهش، با استفاده از مدل ریزمقیاس نمایی آماری LARS-WG5.1، تغییرات بارش و دمای ماهانه در جنوب شرق کشور بر اساس خروجی چهار مدل با سه سناریوی مشترک (A1B ، A2 و B1 )، پس از بررسی توان مندی مدل لارس در شبیه سازی اقلیم گذشته، همچنین با درنظرگرفتن عدم قطعیت ها طی سه دورة زمانی آینده (2011-2030، 2046-2065 و 2080-2099) بررسی شد. یافته های پژوهش نشان از افزایش دما بر اساس تمام مدل- سناریوها، طی دوره های آتی دارد، به طوری که میزان این افزایش دما در ایستگاه های واقع در خشکی از ایستگاه های مناطق ساحلی بیشتر است. برعکس رفتار یکنواخت افزایشی در دما، تغییرات فصلی بارش در ایستگاه های مختلف بسیار نوسانی است. مقدار بارش طی فصول سرد سال در تمامی ایستگاه ها روندی افزایشی دارد، در حالی که بارش های بهاره روی ایستگاه های واقع در خشکی نسبت به نواحی ساحلی افزایش بیشتری خواهد داشت، به طوری که در آینده می توان انتظار افزایش وقوع سیلاب های بهاره را در این مناطق داشت. نتایج تحلیل عدم قطعیت ها نیز نشان داد که بهترین عملکرد در شبیه سازی مقدار دمای ماهانه را مدل HADCH3 و ضعیف ترین عملکرد در شبیه سازی مقدار بارش ماهانه را مدل INCM3 نسبت به سایر مدل- سناریوها دارد.

امروزه مدل سازی و برآورد فراسنج های آب وهوا شناختی به سبب گستردگی تغییرات اقلیمی، افکار اغلب اندیشمندان را به خود مشغول کرده است. ازاین رو در این پژوهش برای دستیابی به بازتولید داده های اقلیمی و مقایسه سناریوهای مدل گردش عمومی جو از سه متغیر مهم اقلیمی شامل بارش، دمای کمینه و دمای بیشینه در استان سمنان استفاده شده است. بازه زمانی داده های این فراسنج ها به صورت روزانه است که از بدو تأسیس چهار ایستگاه همدید بیارجمند، شاهرود، گرمسار و سمنان تا سال 2010 را شامل می شود و این دوره زمانی به عنوان دوره پایه، مورد بررسی قرارگرفته است. همچنین برای مقایسه نتایج به دست آمده از مدل با داده های مشاهداتی از سناریوهای B1، A2 وA1B در مدل HadCM3 تحت برنامه ARS-WG در دوره زمانی 2011 تا 2030 به عنوان دوره آتی شبیه سازی بهره گرفته شد. درنهایت نقشه های پهنه بندی مقادیر مشاهداتی و مقادیر شبیه سازی شده این متغیرها ترسیم شد. نتایج حاکی از این است که به طورکلی سناریوهای مورد استفاده در مدل HadCM3، قابلیت بالایی در شبیه سازی سری های زمانی متغیرهای هواشناسی در این استان را دارا می باشد و انطباق و همپوشانی نسبتاً بالایی بین داده های مشاهداتی در دوره پایه با داده های شبیه سازی شده در آینده وجود دارد؛ اما سناریوی A1B در اغلب ایستگاه های مورد بررسی، توانمندی چشمگیرتری در شبیه سازی داده ها به ویژه در سه ماهه زمستان و بهار دارد. همچنین نتایج نشان داد که بیشترین میزان بارش مشاهداتی و شبیه سازی شده توسط سناریوها مربوط به ماه مارس و بیشترین دمای کمینه و دمای بیشینه از آن ژولای است. همچنین نقشه های پهنه بندی داده های مشاهداتی و مدل سازی شده متغیرهای مورد بررسی حاکی از این است که کاهش میزان بارش در سمت شرق، مرکز و شمال استان کاملاً مشهود است و دمای کمینه و بیشینه نیز در سمت شرق و شمال این استان، افزایش قابل توجهی خواهد داشت.

شناخت تغییرات آغاز و خاتمه یخبندان ها به دلیل اهمیت آنها در زمینه کشاورزی ضروری است. این تحقیق سعی دارد آغاز و خاتمه یخبندان مناطقی از غرب کشور را با استفاده از ریز مقیاس کردن داده های گردش عمومی جو در یک دوره 20ساله پیش بینی و تغییرات آن را بررسی کند. جهت ریز مقیاس کردن داده های گردش عمومی هوا از مدل لارس[1] استفاده شده است. نتایج نشان می دهد که شروع یخبندان در همدان زودتر از سایر نواحی بوده است و خاتمه آن نیز نسبت به سایر نواحی با تأخیر همراه خواهد بود. در همدان آغاز یخبندان پاییزه در دهه اول نسبت به دهه دوم با تأخیر شروع می گردد. در کرمانشاه نیز در دهه اول و دوم شروع و خاتمه آن با کمی تأخیر همراه بوده و یک روند افزایشی در شروع آن در سالهای 2025- 2016 مشاهده می شود. این بدان معنا است که شروع یخبندان دیرتر رخ می دهد. شروع یخبندان و خاتمه آن در حال نزدیک شدن به هم می باشد. به منظور طبقه بندی تغییرات فصل یخبندان تحلیل خوشه ای انجام شد. بر این اساس، منطقه مورد مطالعه از نظر ویژگی های فصل یخبندان به چهار منطقه طبقه بندی گردید.

تغییرات اقلیمی مهم ترین معضل کره زمین در قرن حاضر است بنابراین ارزیابی و پیش بینی این تغییرات در آینده به دلیل اثرات سوء تغییرات اقلیمی بر منابع آبی و محیط طبیعی و همچنین اثرات زیست محیطی، اقتصادی و اجتماعی از اهمیت ویژه ای برخوردار است . لذا در این پژوهش به پیش بینی پارامترهای دمای حداقل، دمای حداکثر، بارش و تابش به عنوان پارامترهای مهم اقلیمی به صورت روزانه تحت سناریوهای A1B ، A2 و B1 با کاربست مدل گردش عمومی جو HadCM3 در دو دوره زمانی مختلف (2065-2046 و 2099-2080) و مقایسه آن نسبت به دوره پایه (2005-1961) از طریق مدل ریزمقیاس گردانی آماری LARS-WG در 6 ایستگاه های سینوپتیک منتخب در غرب کشور در سطح سه استان کردستان، کرمانشاه و همدان پرداخته شد. در ارزیابی مدل LARS-WG به بررسی میزان خطای داده های مشاهداتی و شبیه سازی با استفاده از معیارهای MAE ، MSE ، RMSE و R 2 پرداخته شد و با توجه به نتایج حاصل، مدل برای منطقه مورد مطالعه مناسب ارزیابی گردید. نتایج کلی حاصل از بررسی برای دوره های آینده حاکی از کاهش 7/7 درصدی بارش، افزایش 4/3 درجه سلسیوس دمای حداقل و 3/3 درجه سلسیوس دمای حداکثر به طور متوسط بلندمدت در سطح منطقه مطالعاتی نسبت به دوره پایه می باشد. همچنین بر اساس نتایج حاصل میزان تابش نیز افزایش خواهد یافت که این افزایش به طور متوسط بلندمدت در سطح منطقه برابر 38/0 میلی ژول بر مترمربع در روز است. نتایج حاصل از این پژوهش می تواند کمک فراوانی به حل چالش های مدیران و برنامه ریزان منابع آب در دوره های آتی نماید.

تغییر اقلیم یک پدیده پیچیده اتمسفری- اقیانوسی در مقیاس جهانی و درازمدت است. این پدیده متأثر از عواملی چون فعالیت های خورشیدی، آتش فشان ها، اتمسفر، اقیانوس ها و درصد گازهای گلخانه ای در اتمسفر می باشد که دارای اثرات متقابل می باشند. این تغییرات منجر به دگرگونی در وضع آب و هوا، تغییر توزیع مکانی و زمانی تغذیه سفره آب های زیرزمینی و کیفیت آب شده و به طور کلی روند جدیدی را در اقلیم جهانی موجب می شود. بارش و نوع آن (جامد یا مایع)، جریانات سطحی، تبخیر، تبعاً انقلاب صنعتی روند استفاده از انرژی شدت گرفت. گزارشات هیئت بین الدول تغییر اقلیم، حاکی از این است که در صورت عدم کاهش متوسط دمای زمین تا سال 2100 می تواند به میزان 1/1 تا 6/4 درجه سانتی گراد افزایش یابد. این امر به بروز پدیده ای به نام پدیده گرمایش جهانی و تغییر اقلیم حاصل از آن خواهد شد. در نتیجه چرخه آبی و یا سیستم منابع آب می تواند دچار تغییرات بنیادی شوند. حوضه آبریز کارون بزرگ با داشتن حدود 12 سد بزرگ احداث شده و در حال احداث و با پتانسیل تولید 20 هزار مگاوات تولید نیرو از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. بنابراین آشکارسازی تغییر اقلیم و بررسی آثار و پیامدهای تغییر اقلیم در این منطقه از اهمیت بالایی برخوردار است. در این تحقیق با استفاده از داده های مدل های گردش عمومی جو (GCM) تحت سناریوی گازهای گلخانه ای SRES تغییرات بارش و دما در دوره 2039- 2010 برای ایستگاه اهواز که به عنوان ایستگاه منتخب حوضه کارون بزرگ می باشد، شبیه سازی شده است. داده های مورد نیاز شامل میانگین دما و مجموع بارش ماهانه در دوره آتی از دو مدل HadCM3 و CSIRO از سری مدل های گردش عمومی جو تحت سناریوی A2 و B1 تأمین شده که با استفاده از روش تناسبی داده های دوره پایه و دوره های آتی بررسی شده است. نتایج حاکی از افزایش دما برای هر دو مدل به ترتیب 8/1 و 2 درجه سانتی گراد وکاهش بارندگی 6 و 4 درصد برای دوره 2039- 2010 می باشد.