متغیرهای اقلیمی

وجود ریسک سیستماتیک عملکرد در بخش کشاورزی یکی ازدلایل اصلی بروز خسارت های سنگین در بخش کشاورزی و یکی از موانع توسعه نظام بیمه در کشور است. تحقیق حاضر با هدف بررسی وچود ریسک سیستماتیک و دامنه وشدت آن در محصول سیب در ایران صورت گرفته است. در این راستا ابتدا مناطق تولیدی این محصول با روش پهنه بندی مبتنی بر رژیم های دمایی پهنه بندی شده اند. در مرحله دوم، با استفاده از الگوهای رگرسیونی فضایی مرتبه اول در هر یک از پهنه های ایجاد شده وجود ریسک سیستماتیک و شدت آن بررسی و در آخر، با استفاده از الگوهای رگرسیونی فضایی تکمیلی تاثیر متغیرهای اقلیمی بر روی عملکرد سیب اندازه گیری شده است. نتایج حاکی از آن است که مناطق تولید محصول سیب در کشور، قابل تفکیک به دو منطقه “کوهستانی” و “پست و کوهپایه ای” می باشد. در مناطق تولیدی کوهستانی وقوع سرمای شدید و در مناطق پست و کوهپایه ای وقوع خشکسالی سبب بروز ریسک سیستماتیک می شود. نتایج الگوهای فضایی تکمیلی نشان می دهد که خشکسالی با وقفه یکساله، بروز سرما در فروردین ماه، میانگین دمای ماه تیر و مرداد، میزان بارش کل و ضریب تغییرات بارش در سال از جمله متغیرهای اقلیمی مهم و موثر بر عملکرد سیب در ایران می باشند.

در سال های اخیر مدل های مصنوعی مولد پارامترهای هواشناسی به طور گسترده در سیستم های هیدرولوژیکی، اکولوژیکی و در مطالعات پتانسیل تأثیر اقلیم بر اکوسیستم های زراعی در سراسر جهان مورد استفاده قرار گرفته اند. این مدل ها به عنوان یک تکنیک آماری جهت تولید داده های هواشناسی روزانه در مواقعی که داده های طولانی مدت در دسترس نباشد، توسعه یافته اند. بدین منظور در این تحقیق ارزیابی کارایی سه مدل CLIMGEN، LARS-WG و WeatherManبرای پیش بینیدر مقیاس ریز و در حد ایستگاه های هواشناسیبرای متغیّرهای اقلیمی حداکثر دما، حداقل دما، بارندگی و تابش خورشیدی برای سال های 2009-2000 در سه منطقه گرگان، گنبد و مشهدانجام شد. ابتدا داده های هواشناسی روزانه هر ایستگاه از سال 1975 تا 1999 برای گرگان و گنبد و 1961 تا 1999 برای مشهد به مدل داده شد و داده های روزانه برای سال های 2009-2000 تولید شد. برای ارزیابی مدل های مذکور از مقایسه ی شاخص های آماری مجذور میانگین مربعات خطای استاندارد (RMSE)، شاخص کارایی مدل (EF) و ضریب تبیین (R2) استفاده شد. نتایج مقایسه ی میانگین ماهانه بازه ی 10 ساله داده های تولید شده توسط مدل ها نشان داد متغیّر دما بهتر از سایر پارامترها به وسیله ی هر سه مدل پیش بینی شده است. در بین مدل ها، مدلLARS-WGبیشترین توانایی را برای شبیه سازی پارامتر حداقل دما در منطقه های گرگان و مشهد نشان داد، در حالی که مدلCLIMGEN در گنبد تخمین بهتری داشت. پارامتر حداکثر دما برای اقلیم مدیترانه ای گرگان و نیمه خشک گنبد با مدل CLIMGEN و برای اقلیم خشک مشهد با مدل WeatherMan بهتر شبیه سازی شد. مدل WeatherMan نسبت به سایر مدل ها در شبیه سازی بارش برای منطقه ی گرگان و گنبد و مدل CLIMGENبرای مشهد موفق تر بودند. متغیّر تابش خورشیدی برای منطقه ی گنبد و مشهد به وسیله ی مدلLARS-WG و در اقلیم گرگان با مدل CLIMGEN با کارایی بهتری پیش بینی شد.به نظر می رسد که خروجی های این مدل ها علی رغم تفاوت هایی که دارند، می توانند در مدل سازی گیاهی و همچنین در بحث های تغییر اقلیم مورد استفاده قرار گیرند.

مناطق خشک از نظر شکل اراضی، خاک، جامعه گیاهی و جانوری و منابع آب و اقلیم بسیار متنوع هستند. یکی از مؤلفه های معرف اقلیم، تعیین شاخص های خشکی در هر منطقه است. اطلاع از دامنه و شدت خشکی، در مدیریت و برنامه ریزی مناسب منابع طبیعی و پایداری زیست بوم (اکوسیستم) هر منطقه، به ویژه مناطق خشک مفید است. استفاده از روش های گشتاور های خطی و تحلیل خوشه ای در تعیین مناطق همگن اقلیمی نقش مؤثری دارد. هدف اصلی این پژوهش، استفاده از روش های گشتاورهای خطی و تحلیل خوشه ای در تعیین مناطق همگن اقلیمی با استفاده از شاخص خشکی یونپ در نیمه شرقی ایران است. به این منظور، داده های اقلیمی 20 ایستگاه هواشناسی همدیدی در نیمه شرقی کشور جمع آوری و برای محاسبه تبخیر- تعرق مرجع با استفاده از مدل فائو- پنمن- مانتیث استفاده شد. سپس شاخص خشکی یونپ [1]برای هر20 ایستگاه محاسبه شد. در مرحله بعد، با استفاده از روش تحلیل خوشه ای، منطقه مورد مطالعه به پنج منطقه همگن تقسیم و با بهره گیری از تحلیل عاملی مهم ترین مؤلفه های مؤثر بر شاخص خشکی یونپ در هر منطقه همگن تعیین شد. براساس نتایج، تخمین منطقه ای گشتاور خطی، بهترین تابع توزیع منطقه ای برای هر منطقه همگن تعیین شد. نتایج این پژوهش کارآیی مناسب ترکیب روش های گشتاور خطی و تحلیل خوشه ای را برای تعیین مناطق همگن نشان می دهد. بر اساس نتایج به دست آمده، بهتر است در ابتدا مناطق همگن با روش تحلیل خوشه ای تعیین و سپس به کمک روش گشتاورهای خطی بررسی و تأیید شود. [1] UNEP

عملکرد محصولات کشاورزی و ریسک آن وابسته به شرایط اقلیمی است. پیش بینی ها از تغییرات اقلیمی در سطح جهان و خاورمیانه حکایت از بدتر شدن شرایط اقلیمی برای کشت محصولات کشاورزی می کند. از این رو بررسی چگونگی اثرگذاری متغیرهای اقلیمی بر عملکرد و ریسک تولید محصولات مختلف مورد توجه تولیدکنندگان و سیاست-گذاران کشاورزی می باشد. این مطالعه تلاش نموده تا پیامدهای تغییر در پارامترهای اقلیمی را بر عملکرد و ریسک تولید گندم دیم در مشهد بررسی نماید. در این راستا، از اطلاعات سری زمانی سالانه عملکرد گندم دیم و اطلاعات اقلیمی ماهانه در سطح شهرستان مشهد طی سال های 1370 تا 1396 برای تعیین توابع توزیع احتمال شرطی عملکرد گندم با استفاده از الگوهای رگرسیونی مبتنی بر گشتاور استفاده شده است. پس از آن، تابع توزیع احتمال غیر شرطی از روی توابع احتمال شرطی بدست آورده شده است. در نهایت، با استفاده از روش شبیه سازی تاثیر تغییرات در پارامترهای آب و هوایی بر عملکرد و واریانس توزیع احتمال عملکرد بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که متغیر عامل بارندگی در مرحله دوم رشد رویشی و در مرحله جوانه زنی، کل بارش سالانه و تعداد روزهای با دمای زیر صفر درجه سانتی گراد در مرحله خواب گیاه بیشترین تاثیر را بر عملکرد و ریسک عملکرد گندم دیم در شهرستان مشهد دارند. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که متوسط عملکرد بین 21/40+ و 20/49- درصد نسبت به میانگین عملکرد در حالت پایه بسته به اینکه شرایط خوب یا بد آب و هوایی غالب باشد در نوسان خواهد بود. علاوه براین، با توجه به روند صعودی میانگین دمای سالانه و روند نزولی مجموع بارش سالانه طی 26 سال گذشته در شهرستان مشهد، کاهش میانگین عملکرد و افزایش ریسک آن در سال های آینده موردانتظار است. بنابراین، توسعه واریته بذر مناسب با شرایط جدید و یا پیدا نمودن محصول جایگزین مناسب می تواند به عنوان یک راهکار برای مواجهه با چالش تغییر اقلیم در این منطقه پیشنهاد شود.

تبخیر یکی از متغیرهای اقلیمی است که پیش بینی آن نقش مهمی در برنامه ریزیهای مربوط به آب دارد. با توجه به بالا بودن نسبی میزان بارندگی در مناطق غرب ایران، آگاهی از میزان تبخیر برای مدیریت درست آب در این مناطق ضروری میباشد. از عوامل اثرگذار بر میزان تبخیر، سیگنال های اقلیمی میباشند که توجه به نقش آنها پیش بینی تبخیر را ممکن می کند. با استفاده از مدل شبکه عصبی مصنوعی به پیش بینی تبخیر بر اساس این سیگنال ها اقدام شده که آمار مربوط به تبخیر از تشت در 3 ایستگاه سینوپتیک با حداقل 20 سال آمار ماهانه و نیز مهمترین سیگنال های اقلیمی با نرم افزار نروسلوشن (Neurosolution) تجزیه و تحلیل شده است. نتایج پژوهش نشان دهنده آن است که مهمترین سیگنال های مرتبط با تبخیر در منطقه شامل Nina3:، Nina1، SW Monsoon، Mei و Nina4 میباشد. مقایسه داده های مشاهده ای تبخیر و خروجی شبکه عصبی، همبستگی بالا بین این داده را نشان می دهد. به گونه ای که میزان این همبستگی در ایستگاه کرمانشاه 71 درصد، همدان 82 درصد و سنندج 80 درصد است. با درنظر گرفتن خروجی شبکه عصبی مصنوعی و داده های مربوط به سیگنال های اقلیمی، میتوان با دقت بالای 97 درصد به پیش بینی تبخیر درمنطقه مورد پژوهش اقدام نمود.                                                                             

استقرار سرزمین ایران در عرض های میانی نیمکره شمالی همراه با پیچیدگی شرایط توپوگرافی باعث حاکمیت آب و هوای متنوع درکشور همراه با تغییرات عناصر آب وهوایی در مقیاس محلی شده است. شرایط هیدرولوژیکی حوضه های آبریز به طور مستقیم و غیرمستقیم متاثر از روند تغییرات متغیرهای اقلیمی است. حوضه آبریز قره قوم در محدوده شمال شرق ایران در مرز ایران با افغانستان و ترکمنستان قرار گرفته و رودخانه های اصلی این حوضه شامل هریرود و کشف رود به ترتیب از کوههای هندوکش درافغانستان و بینالود در خراسان سرچشمه گرفته است و پس از جریان به کانال قره قوم می ریزد. در این تحقیق، حوضه آبریز قره قوم از منظر روند متغیرهای دما و بارش طی فصول مختلف سال و تاثیر آن بر مناطق بالادست کوهستانی حوضه مورد بررسی قرار گرفت. بمنظور آشکار سازی و تحلیل روند تغییرات دما و بارش در این حوضه طی سه دهه اخیر، از آزمون من کندال (MK) استفاده شد. بر اساس نتایج، کمینه روند معناداری ماهانه و فصلی برای کلیه ایستگاه ها مربوط به متغیر بارش و بیشینه روند معناداری ها به ترتیب مربوط به متغیر دمای کمینه و سپس دمای بیشینه است. این بدان معناست که در اثر تغییر اقلیم، دمای کمینه بسیار بیشتر تحت تاثیر این تغییرات قرار گرفته و گرمایش زمین موجب روند افزایشی کمینه دماها و نیز بیشینه دماهای اکثر فصول و ماه های سال در نقاط مختلف حوضه آبریز شده است. بدنبال روند افزایشی کمینه دما، کاهش منابع برف و یخ مناطق کوهستانی و ذوب ذخایر برف و یخ بالادست حوضه ، دور از انتظار نیست. روندهای عمدتاٌ کاهشی در رفتار بارش فصلی و ماهانه در ایستگاه های حوضه آبریز در اکثر ماه ها و فصل ها از نظر آماری معنادار نیست و تقریبا تمام روندهای معنادار بارندگی، کاهشی و مربوط به فصل زمستان است. نتایج این مطالعه با تحقیقات انجام شده در مورد روند افزایشی سریع تر در دمای کمینه و پس از آن در مورد دمای بیشینه در اکثر نقاط عرض های میانه و نیز تغییرات در رفتار بارش و کاهش نسبی بارندگی و در معرض خطر قرار گرفتن منابع آبی مناطق کوهستانی بالادست حوضه های آبریز واقع در عرض های میانه؛ همخوانی خوبی دارد.

پوشش گیاهی یکی از مهم ترین ویژگی های فیزیکی سطح زمین است که نقش مهمی در کاهش وقوع پدیده ی فرسایش بادی و کاهش انتشار ذرات گردوغبار، به ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک دارد. میزان توسعه و یا تخریب پوشش گیاهی یک منطقه، معمولاً تحت تأثیر عوامل اقلیمی در بازه های زمانی مختلف، تغییر می کند. هدف از تحقیق حاضر، تحلیل تغییرات زمانی پوشش گیاهی مراتع غرب استان کرمان و تعیین ارتباط آن با عوامل اقلیمی با استفاده از دقیق ترین مدل حاصل از برقراری روش حداقل مربعات معمولی (OLS) بین داده های هواشناسی و پوشش گیاهی است. بدین منظور از داده های ماهیانه ی شاخص نرمال شده ی تفاوت پوشش گیاهی سنجنده ی مودیس (NDVI) و متغیرهای هواشناسی (متوسط دما، بارندگی، سرعت باد، دمای حداکثر و دمای حداقل) مربوط به ماه های آوریل تا سپتامبر 2000 تا 2017 استفاده شد. مدل ها با استفاده از سه معیار ضریب تعیین(R2)، مجذور میانگین مربعات خطا (RMSE) و فاکتور تورم واریانس (VIF) با یکدیگر مقایسه و مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که ارتباط بین NDVI با متوسط دماهای حداقل و حداکثر، سرعت باد و بارندگی به دلیل بالاتر بودن مقدار R2 (24/0) و پایین بودن مقادیر RMSE (196/0) و VIF (2/3) نسبت به سایر روابط از دقت بالاتری برخوردار است. بر اساس این رابطه، مهم ترین عوامل اقلیمی مؤثر بر تغییر وضعیت پوشش گیاهی منطقه ی مطالعاتی به ترتیب متوسط دمای کمینه ، بارش ماهیانه و سرعت وزش بادهای سطحی تعیین گردید. چنین نتایجی می تواند درک ما را نسبت به اثر تغییرات اقلیم بر وضعیت پوشش گیاهی مناطق خشک افزایش دهد.

الاستیسیته بارش یکی از ابزارهایی است که در تعیین میزان حساسیت دبی رودخانه به متغیر بارش استفاده می شود. هدف اصلی پژوهش، محاسبه ی شاخص الاستیسیته بارش در برخی از ایستگاه های هیدرومتری استان اردبیل می باشد. بر این اساس مقادیر شاخص الاستیسیته محاسبه گردید و برای بررسی تغییرات شاخص الاستیسیته از نمودار سه متغیره استفاده شد. نتایج نشان داد که بازه ی عددی شاخص الاستیسیته بین 21/2- تا 96/3 می باشد که بیش ترین و کم ترین میزان این شاخص به ترتیب مربوط به ایستگاه های ارباب کندی و شمس آباد است. تغییرات شاخص الاستیسیته در دبی های پایین، بیش تر است. هم چنین در ماه های خشک سال مقدار شاخص الاستیسیته بالاتر از سایر ماه هاست که به این معنی است که بارش در ماه های خشک سال تأثیر بیش تری بر افزایش دبی داشته است. با توجه به نمودار تغییر ماهانه شاخص الاستیسیته و بارش می توان گفت، در ماه های پرباران و کم باران دامنه مقادیر بارش به ترتیب 45-15 و 20-0 میلی متر بیش ترین مقدار شاخص الاستیسیته محاسبه شده است. کاهش مقادیر الاستیسیته در مقادیر بارش کم را می توان به تأثیر اندک بارش های کم در تولید رواناب مرتبط دانست، در حالی که در بارش های زیاد کاهش الاستیسیته با هم ز مانی وقوع بارش و دبی های بالا در فصول پرآب توجیه می شود. در مجموع می توان گفت که شاخص الاستیسیته بارش، امکان مقایسه واکنش آبخیزها را در تولید رواناب و عکس العمل به متغیرهای اقلیمی فراهم می نماید.