دمای حداکثر

با توجه به تغییرات اقلیمی، گرمایش جهانی و خشکسالی­های اخیر، پیش­بینی دماهای حداکثر به عنوان یکی از مهمترین پارامترهای اقلیمی فرصت مناسبی را برای برنامه­ریزی و ارائه تمهیدات لازم در اختیار برنامه­ریزان قرار می­دهد. بررسی و تحلیل دماهای حداکثر به عنوان یکی از پارامترهای اقلیمی در مدیریت منابع آبی و طبیعی، کشاورزی، گسترش آفات و بیماری­ها، ذوب برف و سیلاب، تبخیر و تعرق، خشکسالی و غیره اهمیت زیادی دارد. امروزه با گسترش مدل­های هوشمند و تجربی در علوم مختلف، از جمله اقلیم شناسی و لزوم پیش­بینی­های دقیقتر، جایگزینی آنها به جای مدل های قدیمی اهمیت پیدا می­کند. یکی از این روش­ها، شبکه­های عصبی مصنوعی از مؤلفه­های هوش مصنوعی است که یکی از مهمترین کاربردهای آن ­در زمینه علوم جوی، پیش بینی و محاسبه پارامترهای اقلیم­شناسی است. در این تحقیق با استفاده از متغیرهای میانگین رطوبت نسبی، میانگین سرعت باد، مجموع ساعات آفتابی، میانگین حداقل و حداکثر دمای ماهانه به عنوان ورودی شبکه پرسپترون چندلایه (MLP)، میانگین حداکثر دمای ماهانه ایستگاه سینوپتیک اردبیل پیش­بینی شد. پارامترهای مذکور سال­های آماری 1985 تا 2005 را در بر می­گیرند. از 21 سال دوره آماری موجود، حدود 85 درصد آن یعنی 18 سال (216 ماه) برای آموزش شبکه و 3 سال (36 ماه) باقیمانده در مرحله آزمون شبکه به کار برده شده است. بدین منظور از امکانات و توابع موجود در نرم افزار MATLAB بهره­گرفته شد و برای هر ماه یک شبکه با خطای کمتر از 5 درصد طراحی گردید. پس از بررسی شاخص­های عملکرد شبکه، از جمله ضریب تعیین، مجذور میانگین مربعات خطا، میانگین مربعات خطا، میانگین مطلق خطا، میانگین درصد خطا و ضریب همبستگی مشاهده شد که پیش­بینی دمای حداکثر با دقت قابل قبولی انجام شده است؛ به گونه­ای که میزان ضریب همبستگی آن 99/0 و بیشترین اختلاف آن با داده­های واقعی برابر 83/0 درجه سانتیگراد بوده است.

گرمایش جهانی و ارتباط معنی دار تغییرات دما و بارش نقاط مختلف دنیا با افزایش دمای کره زمین، به عنوان مهم ترین نمودهای تغییر اقلیم در قرن حاضر قابل توجه هستند. تاثیرات مخرب این پدیده بر روی کره زمین یکی از چالش برانگیزترین موضوعات در سطح جهانی می باشد. به دلیل اهمیت این موضوع، پژوهش پیش رو جهت آشکار سازی تأثیر گرمایش جهانی بر روی دماهای حداکثر، به صورت ماهانه و دوره ای(سرد و گرم) انجام گرفته است. برای انجام این پژوهش از دو دسته داده، داده های دمای 17 ایستگاه سینوپتیک کشور و مقادیر متناظر آن، داده های شاخص متوسط جهانی ناهنجاری های دمایی خشکی ها و اقیانوس ها طی بازه زمانی 60 ساله (1951تا2010)، میلادی استفاده گردید. جهت نیل به اهداف پژوهش از روش همبستگی پیرسون برای آشکار سازی ارتباط آماری بین داده ها، از روش رگرسیون خطی و سهمی جهت تحلیل روند سری زمانی داده ها، برای نشان دادن پراکندگی مکانی همبستگی بین داده های دمای ایستگاه ها با گرمایش جهانی در سطح کشور از مدل زمین آمار و در نهایت جهت آشکار سازی آماری معناداری تغییر روند دماها از آزمون ناپارامتری من – کندال استفاده شد. براساس نتایج به دست آمده تأثیر گرمایش جهانی بر روی دمای حداکثر در ماه های سرد سال همچون ژانویه، دسامبر و نوامبر خیلی کمتر بوده و بیش ترین نمود آن در فصول بهار و تابستان بیشتر در ایستگاه های جنوبی مانند آبادان، اهواز و شیراز دیده می شود. فرآیند ذکرشده در بررسی دوره ای دمای سرد و گرم سال نیز مشهود است و تأثیرپذیری دمای دوره ی گرم ایستگاه های مطالعه شده از گرمایش جهانی نسبت به دوره ی سرد بیشتر بوده و بیانگر افزایش دمای دوره ی گرم سال می باشد. در این بین تعدادی از ایستگاه ها نیز مانند ایستگاه انزلی، ارومیه و خرم آباد در برخی ماه ها از گرمایش جهانی تأثیرپذیری معکوس داشته و در دماهای حداکثر آن ها افت دیده می شود. این امر در نتایج حاصل شده از تحلیل های دوره ای نیز مشاهده می گردد. تغییرات روند دمای حداکثر ایستگاه های مورد بررسی بیانگر معناداری آن در ماه های تابستان می باشد. روند تغییرات ماه های ژوئیه، آگوست و سپتامبر معنی دار بوده که این فرآیند در ایستگاه های جنوبی بیشتر نمایان است. بررسی معناداری تغییر روند دمایی صورت گرفته در دوره های(سرد و گرم) ایستگاه های مورد بررسی نشان دهنده معناداری آن در دوره گرمایی می باشد.

امواج گرمایی تأثیرات گسترده ای بر فعالیت های مختلف انسانی دارند و زمانی که از شدت و فراوانی بالایی برخوردار شوند، می توانند معضلات عمده ای تولید نمایند. هدف از این تحقیق، بررسی دماهای بالای 40 درجه سلسیوس و شناسایی الگوهای همدید ایجادکننده آن ها در غرب کشور به روش آماری- همدیدی است. به این منظور آمار دمای حداکثر روزانه شش ایستگاه سینوپتیک منطقه غرب کشور در یک دورة 32 ساله (2007-1976) جمع آوری و پس از بررسی های آماری، نقشه های همدید موج های گرمایی مربوطه تحلیل گردید. نقشه های همدید با استفاده از نرم افزار GrADS بر اساس داده های فشار سطح دریا، ارتفاع ژئوپتانسیلی تراز 500 هکتوپاسکال و مؤلفه نصف النهاری باد 200 هکتوپاسکالی تهیه شدند. بررسی های کمّی، تعداد 27 موج گرمایی را در طی دوره مورد مطالعه مشخص نمود. زمان معمول آغاز موج گرما در منطقه، اول مردادماه است. بیشترین امواج گرمایی در سال 1977 با فراوانی 4 موج، طولانی ترین موج در سال 1995 با تداوم 28 روز، و شدیدترین موج در سال 1998 با دمای میانگین 4/42 درجه رخ داده است. ایستگاه های خرم آباد و کرمانشاه بالاترین تعداد روزهای با دمای 40 درجه را در منطقه داشته اند. تعداد روزهای فوق گرم در ایستگاه های منطقه در دوره آماری به طور متوسط 06/2 روز افزایش یافته است. بر اساس نقشه های همدیدی، دو الگوی کلی برای ایجاد امواج گرمایی در منطقه تشخیص داده شد. الگوی اول (امواج نزدیک به حالت نرمال) که در آن پر ارتفاع آزور پر ارتفاع ثانویه ای بر روی عربستان ایجاد می کند و به دلیل اینکه در عرض های جنوبی تر ایجاد می شود، تأثیرات کمتری بر روی نیمه غربی ایران دارد. الگوی دوم (امواج شدیدتر) که پر ارتفاع جنب حاره ای آزور تا عرض های شمالی تر گسترش یافته و زبانه آن به-صورت کمربندی از شمال آفریقا تا روی ایران کشیده می شود (مانند موج گرمایی شدید سال 1998). در هر دو الگو، شکل گیری مراکز کم فشار حرارتی در سطح زمین در جنوب غرب ایران و مکش هوای گرم و خشک بیابان های عربستان به سمت منطقة مورد مطالعه، با رخداد امواج گرمایی همزمان بوده است.

دما به منزله ی یکی از مهم ترین شاخص های آب وهوایی است که وضعیت کلی هوای یک منطقه را نشان می دهد و کمتر دست خوش تغییر واقع می شود و مستقل از زمان است. تغییر اقلیم و افزایش دما یکی از مسایل مهم زیست محیطی است که در سالهای اخیر مطالعات زیادی در مورد آنها انجام شده است با توجه به موقعیت ایران در کمربند خشک نیمکره شمالی و خطراتی که در پی تغییر اقلیم کشور ما را تهدید می کند شناخت تاثیر گازهای گلخانه ای و بویژه دی اکسید کربن اهمیت بالایی دارد. در این تحقیق داده های دمای حداکثر فصلی 17 ایستگاه سینوپتیک کشور با داده گاز دی اکسید کربن در طول دوره آماری 1975 تا 2010 با استفاده از روش همبستگی پیرسون مورد تحلیل آماری قرار گرفت. همچنین نمودار تغییرات دما و دی اکسید کربن ایستگاه های با بیشترین ضریب همبستگی ترسیم و سپس نقشه های توزیع فضایی ضرایب همبستگی ترسیم و مورد تحلیل قرار گرفت. نتایج نشان داد که فصل زمستان با 14 ایستگاه دارای همبستگی در سطح معناداری، فصل تابستان با 10 ایستگاه و فصل بهار با 2 ایستگاه به ترتیب بیشترین تاثیر را از دی اکسید کربن پذیرفته اند. همچنین ارتباطی بین دمای حداکثر فصل پاییز و دی اکسید کربن مشاهده نشده است. نتایج تحلیل فضایی نیز حاکی از آن است که مناطق مرکزی و جنوب شرق کشور بیشترین تاثیر را از این گاز داشته اند و دمای این مناطق روند افزایشی را بویژه در زمستان و تابستان داشته اشت.

افزایش دما و گرمایش جهانی از بزرگ ترین چالش هایی است که بشر در قرن بیست و یکم با آن مواجه است. تغییرات در پارامترهای اقلیمی به ویژه دما و بارش به عنوان مهم ترین پارامترهای اقلیمی می تواند فرایندهای هیدرولوژیکی، کشاورزی، محیط زیست، بهداشت، صنعت و اقتصاد را تحت تاثیر قرار دهد. بنابراین چشم انداز تغییرات آن، کمک فراوانی به چالش های مدیران و برنامه ریزان محیطی خواهد نمود. لذا در این پژوهش به منظور بررسی روند تغییرات دماهای حداکثر در طول دوره آماری پایه (2005-1961) و همچنین چشم انداز تغییرات آتی دماهای حداکثر در یک دوره ی 30 ساله (2051-2021) در ایستگاه سینوپتیک ارومیه با کاربست مدل ریزمقیاس گردانی SDSM پرداخته شد. بدین منظور ابتدا با استفاده آزمون ناپارامتری من- کندال و تخمین گر شیب سن، روند تغییرات این پارامتر بررسی شد. سپس میزان کار آیی مدل SDSM با استفاده از داده های مشاهداتی و مدل شده مرکز ملی پیش بینی محیطی (NCEP) و شاخص های MSE، RMSE، MAE و همچنین ضریب تعیین و همبستگی مورد ارزیابی قرار گرفت. بعد از اطمینان از دقت مدل، با استفاده از مدل گردش عمومی CanESM2 تحت سه سناریوی RCP2.6 و RCP4.5 و RCP8.5 چشم انداز آتی دماهای حداکثر و حدی در دوره (2051-2021) بررسی گردید. نتایج نشان داد که در طول دوره آماری پایه، دما دارای روند افزایشی است اما معنی داری روند مورد تأیید قرار نگرفت. نتایج حاصل ارزیابی مدل SDSM نیز نشان داد که مدل مذکور توانایی لازم جهت مدل سازی دمای حداکثر را دارد. بر اساس نتایج بدست آمده از داده های مدل CanESM2 میزان دماهای حداکثر افزایش خواهد یافت که این میزان برابر با 7/۰ درجه سلسیوس نسبت به دوره ی پایه می باشد. از نظر فصلی نیز بیشترین و کمترین تغییرات مربوط به تابستان با 6/1 درجه سلسیوس و فصل زمستان با 1/0 درجه سلسیوس می باشد.

بررسی بی هنجاری های دما برای شناخت تغییر اقلیم و خطرات ناشی از آن ضروری است. در این پژوهش به منظور شناخت بهتر خصوصیات و تغییرات دمای حداقل و حداکثر پس از بررسی کیفی داده های 60 ساله (1951-2010) 26 ایستگاه، آماره های میانگین، ضریب تغییرات و احتمال 20% حد بالا و پائین دمای حداکثر و حداقل داده ها برای تشخیص دوره های سرد و گرم فراگیر محاسبه شد. از آزمون من کندال برای تشخیص روند سری های استفاده شد. کمترین میانگین دمای حداقل پاییز (اکتبر، نوامبر، دسامبر) و زمستان (ژانویه، فوریه، مارس) در نیمه غربی و بیشترین آن در نیمه جنوبی رخ داده است. کمترین ضریب تغییرات دمای حداقل پاییز در سواحل شمالی و جنوبی، در زمستان سواحل شمالی و جنوبی و قسمت های شرق مشاهده می شود. همچنین کمترین دمای حداکثر در پاییز در شمال غرب و غرب و در زمستان در شمال و شمال غرب رخ داده است. بیشترین دمای حداکثر در دو دوره در نیمه جنوبی ثبت شده است که با کمترین ضریب تغییرات هماهنگ است. میانگین دمای حداکثر و حداقل 30 ساله دوم نسبت به 30 ساله اول و 10 ساله آخر نسبت به 10 ساله اول در اکثر ایستگاه ها افزایش یافته است. بیشترین وقوع فراگیر امواج سرمایی در فصل پاییز و زمستان در دهه 70 و 80 و بیشترین امواج گرمایی در دهه 60 و 2000 رخ داده است. طبق نتایج آزمون من کندال در دمای حداقل طی پاییز و زمستان به ترتیب 8 و 4 ایستگاه روند کاهشی و مابقی روندی افزایشی داشته اند. دمای حداکثر پاییز، در 3 ایستگاه روند کاهشی داشته و در زمستان همه مناطق با روند افزایشی مواجه بوده اند. در هر دو دوره حداقل ها بیشتر از حداکثرها افزایش یافته و دامنه اختلاف دمای شبانه روزی کاهش یافته است که در بسیاری از موارد می تواند اثرات اقتصادی- اجتماعی، سیاسی و زیست محیطی نامطلوبی به همراه داشته باشد.

هدف از این مطالعه بررسی شاخص های حدی دما در استان کرمانشاه است. برای این منظور، از داده های روزانه دمای 19 ایستگاه سینوپتیکی از بدو تأسیس تا 2018 و نمایه های حدی دما استفاده شده است. با بررسی های انجام شده، مشخص شد شاخص های یخبندان و امواج سرمایی بالاترین همبستگی را با سایر شاخص ها دارند. از این رو، شاخص های یاد شده شاخص های نماینده درنظر گرفته شد و بررسی روند و نیز الگوی خودهمبستگی فضایی برای این شاخص ها انجام گردید. برای بررسی روند از روش من - کندال و برای الگوی خودهمبستگی فضایی از شاخص فضایی G* بهره گرفته شد. نتایج نشان داد شاخص یخبندان در نواحی مرتفع شرقی در تداوم های 1 تا 6 روزه فراوانی بیشینه داشته و در نواحی کم ارتفاع جنوب غربی روند افزایشی دارد. شاخص امواج سرمایی نیز در نواحی شرقی بیشترین فراوانی را در همه تداوم ها داشته و در قسمت هایی از استان روند افزایشی را نشان می دهد. نتایج الگوی خودهمبستگی فضایی شاخص G*نشان داد که الگوی خودهمبستگی فضایی مثبت امواج سرمایی و یخبندان نیز بیشتر در نواحی مرتفع شرقی استان مشاهده شده است. الگوی خودهمبستگی فضایی منفی بیشتر در نیمه غربی استان یعنی نواحی مرزی عراق تشکیل شده است که این امر بیانگر نقش توزیع ارتفاعات زاگرس در تشکیل الگوی خودهمبستگی فضایی یخبندان در سطح استان است.

    هدف از این تحقیق، بررسی روند تغییرات دمای حداکثر در مناطق مرکزی ایران وتغییرات احتمالی آن از حالت نرمال با استفاده از آزمون ناپارامتری من-کندال ورابطه آن با پیوند از راه دور می باشد. مقطع زمانی مورد مطالعه در این بررسی یک دوره 46 ساله می باشد که از سال های 1965 تا 2010 را در بر می گیرد وبخشی از ایستگاه های مرکزی ایران شامل استان های اصفهان، یزد، سمنان، کرمان و اراک را به عنوان نمایندگان ایران مرکزی شامل می شود. روش مورد بررسی، توصیفی تحلیلی همراه با مطالعات کاربردی و ژرفانگر می باشد. ابتدا سعی شده است با استفاده از روش رتبه ای من- کندال تغییرات داده ها شناسایی شوند و سپس نوع و زمان آن مشخص گردد و سپس رابطه این تغییرات با نوسان های اقیانوس اطلس شمالی وجنوبی مشخص گردد. اکثر تغییرات در در دودهه 1960 و1970 رخ داده است. تمام تغییرات در تمام ایستگاه ها از نوع جهش و ناگهانی و از هیچ روندی تبعیت نمی کند وتغییرات اکثر ایستگاه ها در رابطه با نوسان های اطلس شمالی وجنوبی بوده است. 

در مناطق نیمه خشک و کوهستانی از جمله لرستان عواملی چون سرعت زیاد باد و دما در فصول گرم سال منجر به تبخیر سطحی زیاد که عامل عمده تلفات آب می باشد اتفاق می افتدکه این تبخیر حتی در دمای پایین تر از نقطه جوش آب اتفاق می افتد. تاکنون راهکارهای مختلفی برای کاهش میزان تبخیر ارائه شده است. در پژوهش حاضر که با هدف عملکرد توپ های پلی اتیلنی بدون روزنه بر کیفیت شیمیایی آب با آنالیز آماری انحراف واریانس یک سویه و آزمون میانگین گیری توکی و دانکن در 18 سری داده برداری انجام شد. پارامترهای منتخب کیفی شیمیایی شامل سولفات، کل جامدات محلول و کدورت مورد بررسی قرار گرفت. بررسی تغییرات سولفات 9/38 ppm))، و همچنین مقادیر پارمتر فوق الذکر در تشتک دارای توپ بدون روزنه سولفات 42/40 ppm)) بوده است. در طول دوره ی آماری تغییرات کدورت و کل جامدات محلول مورد بررسی قرار گرفت که کاهش7 درصدی کدورت در تشتک دارای توپ بدون روزنه، کاهش 5 درصدی کل جامدات محلول در تشتک دارای توپ بدون روزنه نسبت به تشتک شاهد گردیده است. استفاده از پوشش های شناور کنترل تبخیر می تواند روشی مؤثر برای کاهش کدورت آب باشد. این پوشش ها علاوه بر کاهش کدورت آب، می توانند از تبخیر آب نیز جلوگیری کنند که این امر می تواند به حفظ منابع آب کمک کند. در روند تغییرات درصد اکسیژن محلول تشتک توپ بدون روزنه نسبت به تشتک شاهد تغییر کاهشی در تبادلاکسیژن داراست که این تغییر قابل توجه و معنادار نیست.