دمای بیشینه

هدف اصلی این مقاله، بیشتر نمایش نوسانات و روند کما بیش یکنواخت سری های دما و سازگاری آن ها با آنچه که در سطح جهانی اتفاق افتاده است، می باشد. به علاوه تخمین جدیدی از روند منطقه ای دمای کمینه و بیشینه سالانه در ایران را بعد از کشف نقاط ناهمگن طبیعی و غیرطبیعی داده های 33 ایستگاه همدیدی کشور که دوره 2010-1960 را پوشش می دهند، ارائه می دهد. 22 ایستگاه دیگر با طول دوره کمتر، برای تایید تغییرات و نوسانات در دوره های مشترک آماری و به عنوان شاهد مورد استفاده قرار گرفتند. به دلیل مشابهت نتایج آزمون های همگنی و جلوگیری از پیچیده سازی مطلب، کار ارزیابی همگنی فقط بر اساس نتایج حاصل از بررسی آزمون همگنی استاندارد نرمال (SNHT) از نوع مطلق، ، نظریات کارشناسی و استفاده از فراداده ها انجام گردید. نقاط ناهمگن تعیین، و موارد طبیعی و غیر طبیعی آن تفکیک گردیدند. پس از تعدیل ناهمگنی های غیر طبیعی سری های زمانی دما، نشان داده شد که کشور می تواند به ده زیر ناحیه برحسب نوسانات، تغییرات و روند دمایی یکنواخت طبقه بندی شود. هم چنین نشان داده شد که کشور ایران با دارا بودن اقلیم های متفاوت، ضمن افت و خیز های نسبی یکنواخت، شاهد روند افزایشی میانگین دماهای کمینه و بیشینه سالانه به ترتیب با نرخ هایی حدود 5/0-4/ و 3/0-2/0 درجه سلسیوس بر دهه بوده است. روند های منفی ارائه شده و هم چنین تفاوت نرخ روند های مشاهده شده در ایستگاه های مجاور و هم اقلیم در مطالعات قبلی صرفا به علت جابجایی و تغییر در شرایط محیطی ایستگاه ها بوده است. نادیده گرفتن این ناهمگنی های دمایی در مطالعات قبلی ، خطاهایی در مشخصه های آماری و عدم قطعیت هایی در روندهای دراز مدت را نیز به دنبال داشته است.

الگوی پیوند از دور دریای شمال-خزر به عنوان یکی از الگوهای پیوند از دور جوی تأثیر گذار تراز 500 هکتوپاسکال، نقش مهمی در تغیرپذیری منطقه ای دمایی و هیدرواقلیم شرق مدیترانه دارد. در پژوهش حاضر به بررسی ارتباط بین الگوی پیوندازدور دریای شمال-خزر با نوسانات دماهای بیشینه ایران در یک دوره بلند مدت 60 ساله (۱۹۵0-۲۰۱۰) پرداخته شده است. نتایج تحلیل همبستگی پیرسون به عنوان روش اصلی مورد استفاده در این پژوهش مبیّن وجود رابطه معنی دار و معکوس بین دمای بیشینه اکثر ایستگاه های منتخب با الگوی پیوندازدور دریای شمال-خزر است. این امر حاکی از کاهش دما در فاز مثبت الگوی پیوند از دور دریای شمال-خزر و افزایش دما در فاز منفی می باشد. از نظر زمانی، ضرایب همبستگی مورد محاسبه نشان از ارتباط معکوس و معنی دار تری بین دمای ایستگاه ها و الگوی دریای شمال-خزر در ماه های ژانویه، فوریه، مارس و تقریباٌ ارتباط مستقیم اکثر ایستگاه ها در ماه آگوست است. در بازه زمانی ماهانه بیش ترین میزان همبستگی ماهانه در بین ایستگاه ها با 342/0- در ماه ژانویه مورد محاسبه قرار گرفت. بررسی ضرایب همبستگی فصلی نیز بیانگر ضریب همبستگی معنی دار دماهای بیشینه زمستان به میزان 212/0- دارد. به لحاظ دوره ای، نتایج بیانگر ارتباط قوی دوره سرد در اکثر ایستگاه ها با الگوی مورد مطالعه می باشد. تحلیل آرایش الگوهای جوّی تراز 500 هکتوپاسکال در فازهای منفی و مثبت نشان می دهد که در فاز مثبت، اسقرار ناوه ای عمیق بر روی دریای خزر، عراق، ترکیه و ایران و هم چنین قرارگیری ایران در بخش شرقی محور ناوه و از طرفی اسقرار پشته ای بر روی دریای شمال و اروپا باعث انتقال دماهای سرد شمال اروپا و جنب قطبی به سمت ایران می شود. اما در فاز منفی قرارگیری ایران در زیر محور پشته مستقر بر روی ایران منجر به ایجاد جوّی پایدار با وزش ضعیف مداری و دماهای گرم شده است. بنابراین با وزش هوای گرم و خشک آفریقا، عربستان و عرض های پایین، دمای ایران بالاتر می رود.

هدف پژوهش حاضر، ارزیابی دقت مولد آب وهوایی LARS-WG و داده های CFSR در شبیه سازی پارامترهای اقلیمی (دمای کمینه و بیشینه و بارش) استان چهارمحال و بختیاری است. بدین منظور، از مقایسةشاخص های آماری RMSE، MBE، MAEو R2استفاده شد. در ایستگاه شهرکرد مقادیر RMSE و MAE برای بارش ماهانة داده های CFSR به ترتیب 49/20 و 19/11 میلی متر و برای بارش سالانه 88/92 و 51/72 میلی متر است. این مقادیر بارش، در مورد مدل LARS-WG در مقیاس ماهانه به ترتیب 45/41 و 75/24 میلی متر و در مقیاس سالانه 75/164 و 43/123 میلی متر است. در مجموع، داده های CFSRدر بازة زمانی کوتاه تر (ماهانه و سالانه) دارای آماره های خطاسنجی کمتری نسبت به مدل LARS-WGاست و همبستگی بیشتری با داده های مشاهداتی دارد. بنابراین، در تخمین پارامترهای اقلیمی کوتاه مدت، دقت بالاتری دارد. همچنین، نتایج بیانگر توان مندی مدل LARS-WG در شبیه سازی پارامترهای اقلیمی در بازة زمانی طولانی مدت (دهه) است. به همین دلیل، مقادیر آماره های مذکور در مقیاس های زمانی کوتاه تر، چندان مناسب نیست. بدین ترتیب، باتوجه به اهداف هر تحقیق، می توان از نتایج هر دو روش استفاده کرد. همچنین داده های CFSRدر نقاط فاقد ایستگاه هواشناسی گزینة ارزش مندی محسوب می شود.

در پژوهش حاضر وقوع امواج گرمایی با تداوم های مختلف در استان کرمانشاه به کمک زنجیره مارکوف و آمار بلندمدت 20 ساله دمای بیشینه روزانه دوره آماری (1372-1391) انجام شده است. داده های آماری بیشینه دمای روزانه شش ایستگاه همدید در استان که دارای حداقل 20 سال آمار روزانه پیوسته بودند انتخاب گردیدند و با طرح یک شاخص آماری بر روی این داده ها در یک یک ایستگاه های استان، دماهای بیشینه که از شاخص مورد نظر بیشتر بودند، به عنوان موج گرمایی معرفی شدند. پس از استخراج داده های مورد نظر در هر ایستگاه به دو دسته امواج کوتاه مدت و بلندمدت تقسیم و روند آنها بررسی شد سپس با بهره گیری از زنجیره مارکوف دوره تداوم بازگشت این امواج گرمایی شناسایی و مورد واکاوی قرار گرفت. نتیجه بدست آمده نشان داد در استان کرمانشاه بیشترین موج گرمایی رخ داده در ماه تیر و مرداد بوده است که این تغییرات روندی افزایشی در این دوره آماری داشته است، این مورد بویژه در سال 1380 نمود بیشتری پیدا کرده است که به بالاترین حد خود رسیده است. همچنین در راستای استدلال علمی قویتر تحقیق به تشریح همدیدی موج گرم 7 روزه از 2 تا 8 مرداد 1380 پرداخته شد . در نهایت نسبت به برآورد احتمال وقوع دوره های موج گرمایی 1 تا 9 روزه در ایستگاه های مورد مطالعه اقدام گردید. بیشترین موج گرمایی پیوسته چند روزه در ماه مرداد رخ داده، در این مورد بیشترین موج گرمایی 9 روزه در ماه تیر در ایستگاه کرمانشاه با تداوم 25 روز برآورد شده است

رخداد دماهای بحرانی کمینه و بیشینه، اثرات زیادی در افزایش هزینه مصرف انرژی و آب دارند. با هدف تحلیل آماری بحران های دمایی شهر قم، آمار روزانه دمای کمینه و بیشینه ایستگاه قم در طی دوره آماری ۹۲-۱۳۸۶ از سازمان هواشناسی و همچنین آمار مصرف روزانه آب، برق و گاز در طول دوره آماری مذکور از سازمان های مربوطه اخذ گردید. با استفاده از همبستگی، روابط دما با مصارف انرژی مشخص شد. برای این همبستگی از شاخص ضریب دما TI استفاده گردید. نتایج نشان می دهند، دما و مصرف گاز دارای یک رابطه معکوس هستند. ضریب دمای کمینه دارای بیشترین رابطه با مصرف گاز است. آستانه مصرف با توجه به دما دو میلیون مترمکعب در روز است. مصارف بالاتر از حد آستانه دارای بیشترین رابطه با دما بوده و براساس شاخص MSVI ماه های مصرف گاز در بالاتر از حد آستانه آبان تا اردیبهشت است. تغییرات دما با تغییرات مصرف آب و برق رابطه مستقیم دارد، ضریب دمای بیشینه دارای بیشترین رابطه با مصرف آب و برق است. آستانه مصرف آب با توجه به دما ۲۵۰ هزار مترمکعب در روز و برای برق ۸۰۰۰ مگاوات در روز است. مصارف بالاتر از حد آستانه برای آب و برق، رابطه بالاتری با دما نسبت به مصارف کمتر از حد آستانه دارد. بر اساس شاخص MSVI ماه های مصرف آب و برق در حد بالاتر از آستانه، خرداد تا شهریور ماه است.

تغییرات اقلیمی، گرمایش جهانی و خشکسالی های اخیر طی سال های گذشته از جمله مهم ترین نگرانی های بشر در امور مدیریت و برنامه ریزی مبتنی بر دانسته های اقلیمی به حساب می آید. یکی از روش های بررسی تغییرات اقلیمی، استفاده از مدل های اقلیمی و ریزمقیاس نمایی است که امروزه این امر با استفاده از مدل های هوشمند و تجربی نظیر شبکه های عصبی مصنوعی از ارزش زیادی برخوردار است. هدف از این پژوهش، ریزمقیاس نمایی و شبیه سازی دمای بیشینه ایستگاه سینوپتیک قزوین با استفاده از روش شبکه عصبی مصنوعی و بهره گیری از نرم افزار MATLAB است. بدین منظور از داده های 26 عنصر جوّّّی برگرفته از مرکز ملی پیش بینی محیطی و مرکز ملی پژوهش های جوّّّی ( NCEP/NCAR ) و داده های دمای بیشینه ایستگاه سینوپتیک قزوین برای دوره آماری 2005-1961 و سناریوهای انتشار ( RCP ) خروجی مدل CanESM2   برای دوره آماری 2100-2006 استفاده گردید. در تحقیق حاضر از چهار روش پیش رونده، روش حذف پس رونده، نمایه کاهش درصدی و روش گام به گام به منظور پیش پردازش متغیرها و گزینش متغیرهای ورودی مدل استفاده شده است. سپس با بکارگیری آماره های ضریب همبستگی ( R ) و میانگین مربعات خطا ( MSE ) بهترین معماری شبکه طراحی گردید که طی آن با استفاده از روش پیش رونده، متغیرهای میانگین دما در ارتفاع نزدیک سطح زمین، میانگین فشار تراز دریا و ارتفاع تراز 500 و 850 هکتوپاسکال به عنوان متغیرهای پیش بینی کننده انتخاب شدند و در نهایت براساس آن، شبیه سازی انجام گرفت. پس از بررسی مقادیر شبیه سازی شده تحت سناریوهای RCP4.5 ، RCP2.6 و RCP8.5 مشخص شد که دمای ایستگاه سینوپتیک قزوین تا سال 2100 طی سناریوی RCP 2.6 نسبت به دوره پایه (2005-1961)، حدود 1.3 درجه سانتی گراد، طبق سناریوی RCP 4.5 به میزان 2.7 درجه سانتی گراد و مطابق سناریوی RCP 8.5 مقدار 4.1 درجه سانتی گراد افزایش خواهد داشت.

در حال حاضر تغییر و نوسانات اقلیمی به همراه ناهنجاری های حاصل از آن یکی از مسائل مهم و مطرح جهانی است. آشکارسازی تغییرات دما و بارش به عنوان مهم ترین عناصر اقلیمی یک منطقه، به عنوان شاهدی اولیه تغییرات اقلیمی در بسیاری از مناطق جهان استفاده می شود. هدف این تحقیق بررسی روند دمای ایران در مقیاس های زمانی سال، فصل و ماه است. بدین منظور داده های میانگین حداقل، متوسط و حداکثر دما، برای 38 ایستگاه همدید کشور با پراکنش مناسب طی دوره 50 ساله (2010-1960)، از سازمان هواشناسی کشور دریافت و روند پارامترهای دمایی توسط آزمون ناپارامتریک من کندال بررسی گردید. نتایج تحقیق نشان داد که در اکثر ایستگاه ها روند کلی دما در مقیاس های مختلف زمانی افزایشی است که شدت آن از حداقل دما به حداکثر دما کاهش می یابد. در مقیاس ماهانه، ژوئن و جولای و در مقیاس فصلی تابستان افزایش دمای بیشتری دارند. هرچند برای پارامترهای حداکثر و متوسط دما، فراوانی ایستگاه ها دارای روند افزایشی در زمستان بیشتر است اما برای تعداد کمی از ایستگاه ها معناداری مشاهده گردید. درحالی که در فصول گرم سال به ویژه تابستان، فراوانی ایستگاه های داری روند افزایشی معنادار، بیشتر است. ازنظر مکانی نیز ایستگاه های واقع در دامنه های رشته کوه البرز، جنوب غرب و جنوب شرق ایران افزایش دمای بیشتری را نسبت به سایر نواحی کشور تجربه کرده اند و در ایستگاه هایی نظیر شهرکرد، ارومیه، خرم آباد و بندرعباس روند پارامترهای دما در مقیاس های مختلف زمانی عمدتاً کاهشی است.

پیش یابی دما، یکی از فراسنج های مهم آب وهواشناسی است که نقش اساسی در واکاوی تغییرات آب وهوایی دارد. در این مقاله هدف بررسی ارتباط بین دمای بیشینه استان کرمان با ارتفاع ژئوپتانسیل تراز 500 هکتوپاسکال برای جلوگیری از خطرات و زیان های دماهای فرین می باشد. به همین منظور، در این پژوهش از رویکرد گردشی به محیطی استفاده شده است. در این رویکرد داده های محیطی بر اساس الگوهای گردشی ارزیابی می شوند. به همین جهت از دو پایگاه داده بهره گرفته شد. پایگاه داده نخست؛ شامل داده های رویداد محیطی (سطحی) می باشد، که در این راستا از داده های سطحی دمای ایستگاه های منتخب استان کرمان استفاده شده است. دمای بیشینه این ایستگاه ها در بازه ی زمانی 01/01/1368 الی 01/01/1398 خورشیدی به مدت 30 سال و به تعداد 10957 روز از سازمان هواشناسی استان اخذ شد. پایگاه داده دوم؛ شامل داده های ارتفاع ژئوپتانسیل تراز 500 هکتوپاسکال است که داده های آن از تارنمای NCEP/DOE وابسته به پژوهشگاه ملی اقیانوس شناسی و علوم جوی ایالات متحده برای ساعت 12:00 به وقت گرینویچ، با شبکه بندی 5/2×5/2 درجه قوسی استخراج شد و همبستگی دمای بیشینه با ارتفاع ژئوپتانسیل لحاظ گردید. نتایج همبستگی ها بیانگر این است که ایالات متحده ی آمریکا با 27 یاخته، شمال چین 34 یاخته، آفریقا 52 یاخته و ژاپن با 71 یاخته بیشترین یاخته ها را به خود اختصاص داده اند. آنگاه، میانگین وزنی یاخته های ارتفاع ژئوپتانسیل به کمک نرم افزار Matlab استخراج و مدل هر ایستگاه به دست آمد. نتایج مدل های پیش یابی نشان می دهد به اِزای هر ژئوپتانسیل متر افزایشی که در نمایه رخ دهد، دمای بیشینه ایستگاه های منتخب کرمان بین 2/1 تا 4/1 درجه ی سلسیوس افزایش خواهد داشت. واژگان کلیدی: دمای بیشینه، پیش یابی، ارتفاع ژئوپتانسیل، استان کرمان.

امروزه تغییر آب وهوا یکی از دلایل اصلی نگرانی های مرتبط به آب است. علت این امر آن است که امکان دارد این تغییر سبب خشک سالی یا سیلاب های شدید، کوتاه و طولانی مدت در آینده شود. در این تحقیق سعی شد بهترین مدل GCM از بین مدل های تغییر اقلیم به منظور تعیین دمای کمینه، دمای بیشینه و بارش برای ایستگاه سینوپتیک بیرجند در دوره های آتی مشخص شود. بدین منظور تعداد 35 مدل GCM برای هریک از متغیرهای دمای کمینه، دمای بیشینه و بارش تعیین شد و با نتایج ایستگاه سینوپتیک بیرجند مقایسه گردید. نتایج نشان داد که مدل NorESM1-M به دلیل دارا بودن مقدار RMSE برابر 091/0 و مدل GISS-E2-R نیز با دارا بودن مقدار PBIAS پایین می تواند مدل انتخابی مناسب برای تحقیقات در مورد بارش باشد. در مورد دمای بیشینه و دمای کمینه نیز به ترتیب مدلGISS-E2-R  با مقدار RMSE برابر 664/0 و مدل CSIROMKMK3.6با داشتن مقادیر RMSE برابر 778/0 بیش ترین شباهت را به داده های ایستگاه سینوپتیک بیرجند دارد. از مقایسه ی داده های مدل-ها با داده ی ایستگاه سینوپتیک، بیش ترین درصد خطای نسبی مقادیر بارش، دمای کمینه و دمای بیشینه به ترتیب برای ماه های اول (ژانویه)، دوم (فوریه) و پنجم (می) مشخص شده است. همچنین در مقایسه ی قطعیت مدل های GCM، متغیرهای بارش، دمای بیشینه و دمای کمینه به ترتیب در ماه های پنجم (می)، سوم (مارس) و اول (ژانویه) نسبت به بقیه ی ماه ها کم ترین قطعیت را دارند.