دمای شبانه

در پژوهش حاضر روند تغییرات زمانی – مکانی دمای شبانه طی نیم قرن اخیر در استان اصفهان، با هدف آشکارسازی تغییرات دمایی، شناسایی نابهنجاری دمایی و مقایسه دو روش یاخته ای و ایستگاهی مورد بررسی قرار گرفته است. بر این اساس داده های میانگین دمای حداقل ماهانه و سالانه 21 ایستگاه سینوپتیک و کلیماتولوژی در داخل و خارج استان طی دوره آماری 2010- 1961 مورد استفاده قرار گرفت. برای اطمینان از نابهنجار بودن داده ها از نرم افزارهای NCSS و مینی تب و همچنین جهت شناسایی همگنی داده ها از آزمون های توالی، کالموگورف اسمیرنوف و کای اسکور استفاده شد. در روش ایستگاهی داده های مفقود به روش واسطه یابی و توسط نرم افزار سرفر بازسازی شد و با برنامه نویسی در نرم افزار سرفر داده های ایستگاهی به داده های یاخته ای با ابعاد 5 × 5 کیلومتر تبدیل شد. سپس در ماتریسی با ابعاد 600×4260 قرار گرفته و روند هر یک از یاخته ها توسط نرم افزار مت لب با استفاده از آزمون آماری – گرافیکی من- کندال در سطح معنی داری 95 درصد در مقیاس ماهانه و سالانه محاسبه و تغییرات روند داده ها شناسایی و نوع و زمان آنها شناسایی گردید. نتایج حاصل شده بیانگر آن است که در تمام ماه های سال روند افزایشی دمای حداقل نسبت به روند کاهشی حاکمیت داشته به طوری که در روش یاخته ای در هرماه بیش از 41 درصد و در روش ایستگاهی در هر ماه بیش از 5/12 درصد از مساحت استان را فرا گرفته است. از نظر گستردگی مکانی هم در مناطق کم ارتفاع واقع در شرق استان روند افزایشی نمود بیشتری داشته است. با توجه به نمودار ترسیم شده و معادله خط برازش، دمای شبانه این استان دارای سیر صعودی و در هرسال 052/0 و در طول نیم قرن اخیر 6/2 درجه سانتی گراد افزایش داشته است.

تحقیقات علمی در زمینه ی روندهای اقلیمی حاکی از آن است که هم اکنون تغییرات، سریع تر از دوره های گذشته درحال وقوع است. اغلب محققان جهان درجه ی حرارت هوا و نزولات آسمانی را شاهدی در جهت اثبات فرضیه های تغییرات اقلیمی خود می دانند. در این پژوهش به منظور آشکارسازی آماری تغییر اقلیم درگستره ی جغرافیایی استان کرمان از داده های میانگین دمای شبانه ماهانه 17 ایستگاه درداخل و خارج استان طیّ بازه ی زمانی 2010-1961 استفاده شده است. با به کارگیری میان یابی کریجینگ، داده های ایستگاهی به داده های یاخته ای با ابعاد 8×8 تبدیل شده و به کمک آزمون من- کندال وضعیت روند یاخته ای بررسی گردید. سپس با نرم افزار GISنقشه ی پهنه بندی روند برای هرماه ترسیم گردید. به منظور بررسی تأثیرگذاری فعالیّت خورشیدی بر تغییر اقلیم استان کرمان از داده های شدّت تابش کلی خورشیدی ماهانه، روش تحلیل موجک و مقایسه نمودارهای ترسیمی استفاده گردیده است. نتایج حکایت از آن دارد که درطول دوره ی آماری بطور میانگین سالانه66% از پهنه ی استان، تغییرات اقلیمی با روند افزایشی را تجربه نموده اند. بیشترین و کمترین گستردگی حاکمیّت روند مثبت به ترتیب در فصل تابستان و زمستان به وقوع پیوسته است. همچنین افزایش 62/2 درجه ای دمای شبانه را در پهنه ی استان کرمان شاهد بوده ایم. غالباً دشت های با ارتفاع کمتر از 2000 متر دارای روندافزایشی، کوهپایه های غربی استان با ارتفاع 3000-2000 متر دارای روند کاهشی و نواری با امتداد شمال غربی- جنوب شرقی که از مرکز استان می گذرد از گزند تغییرات اقلیمی درامان بوده است. بیشترین تأثیرپذیری از سیکل 11 ساله فعالیّت های خورشیدی در ماه اکتبر رقم خورده به شکلی که می توان روند حادث شده در دمای شبانه ماه اکتبر را در سال های 2000-1961 با اطمینان 95% به سیکل اصلی فعالیّت های خورشیدی منسوب دانست. ماه ژولای در مرحله ی بعدی تأثیرپذیری و سپس ماه های دسامبر و سپتامبر هستند.

سابقه و هدف:. مطابق با گزاره های علمی هنگامی که مقادیر زیادی از گازهای گلخانه ای مانند دی اکسید کربن در جو متمرکز می شود، درجه حرارت نه تنها در سطح زمین، بلکه در تروپوسفر هم افزایش پیدا خواهد کرد. آنچه شاید مهم ترین نکته در مورد نوسانات درجه حرارت سطح جهانی باشد، این است که با وجود فراز و فرودهای کوتاه مدت، شواهد نشان می دهد که سیاره ما به طور ثابت در حال انباشتن گرماست. شب هنگام، تابش های کوتاه پس از غروب خورشید حذف می شود و دمای هوا تابعی از تابش های بلند خروجی است. بنابراین دمای شبانه به عنوان متغیری است که به طور ویژه تحت تأثیر نوسانات گازهای گلخانه ای از جمله قرار دارد. بخشی از تابش موج بلند زمینی از طریق پنجره های جوی خارج می شود و بخش عمده ای از آن توسط گازهای گلخانه ای به صورت تابش بلند برگشتی به سطح زمین بازگشت داده می شود که به ویژه در شب ها و فصل زمستان نقش مهمی در تعادل دمایی کره زمین دارد. مطالعه و بررسی دمای شبانه در ارتباط با مقادیر دی اکسید کربن اتمسفر، می تواند روند تغییر اقلیم را آشکار سازد. در این پژوهش برای نخستین بار تصاویر سنجنده AIRS به منظور بررسی دمای شبانه و گاز دی اکسید کربن استفاده شد. اهمیت تغییر دما در زیست گیاهی و جانوری، و به طور کل تعادل طبیعت بروز و ظهور پیدا می کند و چنانچه این تعادل طبیعی از بین برود، تغییرات اساسی و گاهی جبران ناپذیر در حیات کره زمین و کشور ایران رخ خواهد داد که آثار نامطلوبی برای زندگی بر جای خواهد گذاشت. گاز گلخانه ای  می تواند طی فرایند گلخانه ای دمای شبانه را دچار نوسان کند. لذا انجام این پژوهش می تواند مدیران و برنامه ریزان را در افزایش آگاهی و پیشبرد سیاست های اقلیمی برای کاهش و جلوگیری از خطرات احتمالی ناشی از تغییرات در مقادیر انتشار دی اکسید کربن و به تبع آن تغییرات دمایی و ایجاد طرح های مؤثر یاری می کند. مواد و روش ها: داده های این پژوهش مربوط به دوره آماری 2016-2003 و ماه های ژانویه، مه، ژوئیه و نوامبر است. به منظور بررسی تغییرات و دمای شبانه و تحلیل و ارزیابی اثرگذاری دی اکسید کربن بر متغیر دمای شبانه در این پژوهش نمودارهای سری زمانی ماهانه و فصلی بررسی شدند. به منظور بررسی معنادار بودن و یا عدم معناداری روندها و نوع روند، آزمون من– کندال به کار گرفته شد. آزمون همبستگی پیرسون و رگرسیون غیرخطی inverse برای تحلیل های آماری داده های دمای شبانه و استفاده شد. به منظور تحلیل بصری از دمای شبانه و به علت طولانی بودن دوره مورد مطالعه، نقشه های دمای شبانه سال های مورد مطالعه تهیه و با روش درون یابی IDW پهنه بندی شد. نتایج و بحث: بررسی آماری توزیع میانگین دمای شبانه در ایران نشان داد میانگین دما در انتهای دوره مطالعاتی (سال 2016) از میانگین کل دوره مطالعاتی به مقدار 42/0درجه کلوین، بیشتر بوده است. بیشترین نوسانات دمای شبانه مربوط به فصل زمستان و کمترین نوسانات که تاحدودی روند یکنواختی در آن مشاهده شده متعلق به فصل تابستان بوده است. مطابق با نمودار سری زمانی، روند میانگین فصلی، میزان در هر چهار فصل در سال های 2003 تا 2016 کاملاً افزایشی بوده است. با توجه به نمودار سری زمانی ماهانه، از بین ماه های مورد مطالعه ماه ژوئیه، کمترین نوسانات و ماه های نوامبر و ژانویه بیشترین نوسانات دمایی را به خود اختصاص دادند. براساس نقشه های دمای شبانه فصلی، کمینه دمای شبانه در شمال غرب، رشته کوه های البرز، زاگرس و نواحی خراسان شمالی در هر چهار فصل قابل مشاهده بود. سواحل جنوبی و شهرهای ساحلی جنوب از استان خوزستان تا استان سیستان و بلوچستان و همچنین دشت کویر و کویر لوت، در تمام فصل ها، بیشینه دمای شبانه را به خود اختصاص داده است. با توجه به نقشه پهنه بندی شده میانگین دمای شبانه ماه های ژانویه، مه، ژوئیه و نوامبر برای سال های 2003، 2006، 2009، 2012، 2015 و 2016، توزیع مکانی دمای شبانه در ایران حاکی از افزایش دمای شبانه ماه ژانویه در اواخر دوره مطالعاتی در برخی نواحی مرکزی شامل بخش هایی از استان های سمنان، یزد و اصفهان و بخش هایی از خراسان جنوبی و قسمت هایی در جنوب شرق ایران بود. مطابق نتایج آزمون من– کندال، تنها روند موجود در دمای شبانه ماه ژوئیه صعودی و معنادار بوده و روند ، در همه ماه ها صعودی و معنادار بوده است. براساس نتایج آزمون پیرسون، دمای شبانه ژوئیه همبستگی بالایی (66/0) با  داشته است. نتایج مدل رگرسیون غیرخطی بین دو متغیر، حاکی از این بود که با ضریب تعیین 44/0 بیشینه بیشترین تأثیر را بر بیشینه دمای شبانه در ماه ژوئیه در دوره مطالعاتی داشته است. نتیجه گیری: مطابق با نتایج این پژوهش در بازه زمانی مورد مطالعه، رابطه بین روند افزایشی دمای شبانه و دی اکسید کربن در ماه تیر (ژوئیه) تأیید شد. به این ترتیب، احتمال افزایش دماهای شبانه به علت افزایش انتشار دی اکسید کربن در نواحی مناطق مختلف جهان، می تواند موضوع بررسی پژوهشگران قرار بگیرد. همچنین باید اشاره کرد که در بستر روندهای طولانی مدت، گاهی تغییرات دوره ای، رخ می دهد که دوام آن بیش از یک سال است. اگر مطالعه و پژوهش دیگری در ارتباط با موضوع پژوهش حاضر انجام پذیرد و سری زمانی طولانی تری (چندین دهه) مورد مطالعه قرار گیرد، ممکن است روند غالب بر ایران، شرایط دیگری را نشان دهد.