حوضه آبریز دریاچه ارومیه

وقوع پدیدة خشکسالی از واقعیتهای مهم ایستگاههای حوضه آبریز دریاچه ارومیه است که می توان علت اصلی آن را در نوسانهای دوره ای اقلیم و عدم عبور توده هوای مرطوب و باران آور خصوصاً توده هوای مرطوب مدیترانه ای دانست. در این مطالعه دادههای مربوط به بارش سالیانه در یک دورة آماری43 ساله (1960- 2002) برای ایستگاههایی از حوضه آبریز دریاچه ارومیه جهت تحلیل آماری و محاسبه سالهای مرطوب و خشک استفاده قرار گرفته است. روش اصلی استفاده شده در این تحقیق عبارت از « نمایة بارش قابل اعتماد DRI» است. نتایج این مطالعه حاکی از وقوع پدیدة خشکسالی درکل ایستگاهها است که با شدت و ضعفهایی، توأم است. در بین مدلهای «بارش قابل اعتماد»، «نمرات استاندارد شدة بارش سالیانه»2 و «شاخص درصد از بارش میانگین سالیانه»3 که در این تحقیق استفاده قرارگرفته اند، مدل بارش قابل اعتماد با داشتن قابلیتهای بیشتر و محدودیتهای کمتر بهتر از دیگر مدلها تشخیص داده شده است.

خشکسالی یکی از بلایای طبیعی است که هر ساله خسارات فراوانی به بار می آورد. این پدیده در نتیجه ناهنجارهای شدید و مکرر زمانی- مکانی در الگوهای گردش جوی بوجود می­آید. از این رو، مطالعه و شناسایی الگوهای سینوپتیکی پدیده مذکور ضرورتی اجتناب ناپذیر است. در این مطالعه، ابتدا بارش های سالانه ایستگاه های منتخب سطح حوضه آبریز دریاچه ارومیه استاندارد زمانی شد. پش از تعیین آستانه زمانی- مکانی بارش، سال 1999 به عنوان شدیدترین خشکسالی سطح منطقه انتخاب شد. سپس داده­های ارتفاعی تراز 500 هکتوپاسکال واقع در محدوده­ بین صفر تا 70 درجه­ عرض جغرافیایی شمالی و 10 تا 70 درجه­ طول شرقی به صورت یک ماتریس S-mode برای روزهای بدون بارش تنظیم شد. در ادامه، به منظور شناسایی و طبقه­بندی الگوهای سینوپتیکی خشکسالی از روش آماریComponent Analysis و Cluster Analysis استفاده گردید و نهایتاً نقشه مرکب مربوط به هر خوشه تهیه و تحلیل سینوپتیکی شد. نتایج تحقیق نشان می­دهد که، به هنگام وقوع شدیدترین خشکسالی در سطح حوضه آبریز، عمدتاً چهار الگوی سینوپتیکی حاکمیت داشته است؛ به طوری که در اکثر روزهای دوره مرطوب در سطوح میانی جو معمولاً پشته­ای نسبتاً عمیق بر روی منطقه مستقر بوده و در نتیجه آن، زبانه پرفشاری نسبتاً قوی در سطح زمین بر روی حوضه کشیده شده است. این شرایط سبب پایداری هوا و عدم نزولات جوی و نهایتاً وقوع شدیدترین خشکسالی منطقه شده است.

سیل یکی از مخاطرات محیطی است که هر ساله خسارات فراوانی به بار می-آورد. از آنجا که اغلب ویژگی های محیطی را می توان در ارتباط با الگوهای گردشی تبیین کرد، بررسی و تعیین الگوهای سینوپتیکی مولد سیلاب های مخرب و فراگیر اهمیت و ضرورت خاصی می یابد. در این مطالعه، پس از تعیین آستانه سیلاب های مخرب و فراگیر، داده های ارتفاعی تراز 500 هکتوپاسکال برای 44 طوفان مولد سیل در حوضه آبریز دریاچه ارومیه (22 ایستگاه) (171 روز سیلابی) طی دوره (1384-1370) با استفاده از روش تحلیل عاملی و تکنیک خوشه بندی سلسله مراتبی وارد در محیط نرم افزار آماری SPSS تجزیه و تحلیل شد. و نهایتاً هفت الگوی سینوپتیکی حاکم بر سیلاب های مخرب و فراگیر سطح حوضه آبریز مزبور شناسایی و طبقه بندی شد. نتایج تحقیق نشان می دهد که، به هنگام وقوع سیلاب های مذکور محور تراف به سمت عرض های جغرافیایی پایین عمیق تر شده و موقعیت حوضه آبریز دریاچه ارومیه نسبت به اغتشاشات سطح بالا به گونه ای بوده که، یا در زیر منطقه واگرایی بالایی جلو تراف های موج کوتاه بادهای غربی قرار گرفته، یا در زیر قسمت جلوی سیستم سینوپتیکی سردچال بالایی واقع شده و یا اینکه در زیر قسمت جلوی بادهای غربی مسیر جنوبی سیستم مانع قرار گرفته است. در این بین، الگوی سینوپتیکی تراف موج کوتاه بادهای غربی مولد 3/67% از کل سیلاب ها می باشد.

مطالعه رودبادهای به عنوان یکی از مولفه های اصلی سیستم گردش جوی موثر بر سیل اهمیت و ضرورت خاصی دارد. هدف از این تحقیق شناسایی الگوهای گردش جوی روزهای بارش و بررسی موقعیت مکانی رودبادها در سطح حوضه آبریز دریاچه ارومیه می باشد. پس از تعیین شاخص زمانی- مکانی سیل، داده های ارتفاعی تراز HPa500 تعداد 189 روز بارش منجر به سیل طی دوره(1389-1370) با استفاده از روش تحلیل عاملی و خوشه بندی به روش وارد پردازش شد. نهایتاً هفت الگوی رودباد تراز میانی جو در قالب دو گروه عمده شناسایی گردید. نتایج تحقیق نشان می دهد که، هنگام وقوع سیلاب های فراگیر محور ترافها به سمت عرض های جغرافیایی پایین عمیق تر شده و حدود 70 درصد رودبادها عمدتاً در راستای جنوب غربی- شمال شرقی و بین مدارات 25 تا 35 درجه عرض شمالی بر بالای دریای مدیترانه تا شمال شرقی ایران مستقر بوده اند.

  بارندگی یکی از مهم ترین عناصر تعیین کننده اقلیمی می باشد و اندازه گیری و برآورد دقیق مقدار آن اهمیت زیادی دارد. هدف این تحقیق، ارزیابی کارایی الگوریتم 3B42 ماهواره TRMM و ارائه مدل نمایی و مدل مفهومی ابر برای برآورد مقدار بارندگی شش ساعته در حوضه آبریز دریاچه ارومیه و اعتبارسنجی این داده ها با استفاده از داده های ایستگاه های زمینی و همچنین مقایسه این روش ها در حوضه جهت انتخاب مناسب ترین مدل می باشد. در این تحقیق از داده های ساعتی بارش، دما، فشار هوا و دمای نقطه شبنم 16 ایستگاه سینوپتیک واقع در حوضه دریاچه ارومیه با طول دوره آماری 2007 تا 2011، داده های نرخ بارندگی سه ساعته 3B42-V6 ماهواره TRMM با تفکیک مکانی 25/0 درجه و تصاویر باند مادون قرمز حرارتی ماهواره متئوست 7 در فواصل زمانی شش ساعته استفاده شده است. نتایج تحقیق بیانگر مطابقت قابل قبول داده های بارش برآورد شده با مقادیر ثبت شده ایستگاه های زمینی می باشد. نتایج مقایسه این روش ها جهت انتخاب مدل بهینه، نشان می دهد که مدل نمایی، بالاترین میزان ضریب تعیین (برابر 61/0) را دارد و علاوه بر همبستگی بالا، به دلیل داشتن مقادیر کم شاخص های RMSE و MAE، دارای کارایی قابل قبولی در برآورد بارندگی این حوضه می باشد. بنابراین این مدل را می توان به عنوان مناسب ترین مدل برآورد بارندگی در حوضه دریاچه ارومیه معرفی نمود.

ارزیابی طبقه بندی نظارت شده پیکسل پایه حداکثر احتمال در بررسی تغییرات اقلیمی حوضه آبریز دریاچه ارومیه در بازه زمانی ده ساله، چهارده ساله، شش ساله، و یک ساله و سپس ارزیابی و مدل سازی تغییرات باغ های حاشیه دریاچه ارومیه در بازه زمانی سی ساله و نقش آن در تغییرات سطح آب دریاچه ارومیه است. در این پژوهش ابتدا تصاویر ماهواره ای لندست برای سال های 1990، 2000، 2014، 2020، و 2021 دانلود شد. سپس با استفاده از نرم افزار ENVI5.3 طبقه بندی به روش حداکثر احتمال انجام و سپس با استفاده از نرم افزار IDRISSI TERRSET و مدل CA-MARKOV برای سال 2051 مدل سازی انجام شد و در برنامه GIS مدل سازی انجام شده مورد بررسی قرار گرفت. طبقه بندی به روش حداکثر احتمال طبقه بندی مناسبی است و نتایج حاصل از این طبقه بندی نشان داد در مجموع بیشترین میزان تغییرات را کاربری باغات و مزارع آبی طی بازه زمانی 1990 تا 2021 داشته است که تغییر آن نسبت به سی سال گذشته 3495 کیلومتر مربع، به میزان بیش از دو برابر، روند صعودی داشته است و پس از مدل سازی برای سال 1431 نتیجه حاصل شد که با توجه به ماتریس احتمال انتقال سال 1431 بیشترین میزان احتمال انتقال در کاربری باغات و مزارع آبی است و از طرفی مدل سازی در این مطالعه نشان می دهد کاهش مساحت در کاربری های باغات و مزارع آبی و شوره زار در منطقه رخ داده است که از طرفی هم پهنه آبی در سال 1431 با روند افزایشی پیش بینی شده است.

در تحقیق حاضر متغیرهای اقلیمی دما و بارش حوضه آبریز دریاچه ارومیه با استفاده از مدل های CMIP6 تحت دو سناریوی SSP1-2.6 و SSP5-8.5 در بازه های زمانی آینده (2055-2031 و 2095-2071) مورد پیش نگری و ارزیابی قرار گرفتند. ابتدا دقت مدل ها برای دوره پایه (2014-1990) پس از ریزمقیاس نمایی با روش های مختلف نگاشت چندک با استفاده از نمودار تیلور و شاخص های RMSE و NRMSE مورد ارزیابی قرار گرفت و از بین مدل ها، مدل MRI-ESM2-0 برای دما و مدل INM-CM5-0 برای بارش با روش ریزمقیاس نمایی SSPLIN جهت پیش نگری اقلیم آینده انتخاب شدند، سپس داده های دما و بارش آینده تولید گردیدند. نتایج مقایسه دما و بارش دوره های آینده با دوره پایه نشان دادند که دمای متوسط سالانه حوضه تحت همه سناریوها افزایش خواهد داشت. میزان افزایش دمای متوسط سالانه حوضه در آینده نزدیک در سناریوهای خوش بینانه و بدبینانه به ترتیب 5/1 و 8/1 درجه سلسیوس و در آینده دور به ترتیب 4/1 و 4 درجه سلسیوس خواهد بود. بارش متوسط سالانه در تمامی سناریوها کاهش خواهد یافت، در آینده نزدیک در سناریوهای خوش بینانه و بدبینانه به ترتیب 9/19 و 6/21 درصد و در آینده دور به ترتیب 12 و 6/28 درصد کاهش خواهد یافت. بر اساس توزیع مکانی تغییرات دما و بارش در دوره های آتی بیشترین افزایش دما و بیشترین کاهش بارش در مناطق شمالی حوضه اتفاق خواهد افتاد.  

تغییر در رفتار پدیده های بارشی از مهمترین جنبه های تغییرات آب و هوایی جهانی محسوب می شود که با پیامدهای قابل توجهی برای جامعه انسانی و محیط زیست همراه است. پایش و اندازه گیری های مؤثر رویدادهای بارشی شدید برای درک ماهیت اساسی پدیده های شدید آب و هوایی و ارزیابی تغییرات آینده از اهمیت ویژه ای برخودار است. در این مطالعه، توانایی های انجام اندازه گیری بارش جهانی (GPM) با داده های ایستگاه های زمینی برای شناسایی بارش های شدید روزانه (بارش های 25 میلی متر به بالا) در یک دوره 8 ساله (2021-2014) در 20 ایستگاه سینوپتیک عملی گردید. برای مقایسه و ارزیابی بین داده های مشاهده ای و ماهواره ای از آماره هایی نظیر، ضریب تعیین (R2)، ضریب همبستگی (R) و مجذور میانگین مربعات خطا (RMSE)،... استفاده شد. مقایسه نقشه های حاصل از ماهواره GPM و ایستگاه های زمینی نشان داد که توزیع فضایی بارش حاصل از دو پایگاه داده مشابه هم بوده و نواحی کم بارش و پربارش منطبق بر یکدیگر هستند. در واقع ماهواره GPM پهنه های بارشی را به خوبی تشخیص داده است به طوری که ضریب همبستگی مکانی بین بارش ماهواره GPM و مشاهده شده 81/0 می باشد. نتایج آزمون ANOVA بین میانگین بارش های زمینی و ماهواره GPM نشان داد که با توجه به سطح معنی داری پایین p-value به مقدار 000/0 فرض یکسان بودن میانگین بارش بین دو پایگاه داده رد می شود و نتیجه این که اختلاف و ارتباط معنی داری بین میانگین بارش در ایستگاه های زمینی و ماهواره ای وجود دارد. همچنین نتایج آزمون کلموگراف- اسمیرنوف نشان داد که با توجه به اینکه p-value حاصل شده (819/0) عددی بالاتر از مقدار خطای آزمون (05/0) است، بنابراین فرض صفر مبنی بر برابری مقادیر بارش ثبت شده در ایستگاه های زمینی و مدلسازی شده یکسان بوده و فرض صفر تایید می شود.

سطوح دارای پوشش برف (SC) بر تعادل انرژی سطح زمین از طریق بازخورد آلبیدو تأثیر می گذارد، و همچنین تاثیر عمده ای بر فرآیندهای اقلیمی، فعالیت های انسانی و چرخه هیدرولوژی، دارد. دمای سطح زمین (LST) از عناصر اصلی در شناخت اقلیم یک منطقه است که تغییرات و نوسانات آن ها در طبقات ارتفاعی مختلف برای بررسی های هیدرولوژیکی بسیار کاربردی است. هدف از این مطالعه ارزیابی و بررسی ارتباط دمای سطح زمین و سطح پوشش برف با مولفه توپوگرافیکی ارتفاع در حوضه دریاچه ارومیه می باشد. در این پژوهش به علت سهولت دسترسی به داده های سنجش ازدور و تفکیک مناسب زمانی و مکانی تصاویر ماهواره ای ترا، از تصاویر سنجنده مودیس به صورت ماهانه، فصلی و سالانه در بازه زمانی 1379-1399 استفاده شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد بین LST و SC رابطه معکوس وجود دارد، همچنین بررسی نقشه های SC و طبقات ارتفاعی نشان می دهد رابطه مستقیمی بین این دو متغیر وجود دارد، در واقع با افزایش ارتفاع پایداری برف در منطقه افزایش می یابد به طوری که در ارتفاعات بیشتر از 3000 متر مقدار سطح پوشش برف بیش از 98% نسبت به منطقه است. تغییرات دمای سطح زمین در ارتفاعات مختلف معکوس تغییرات سطح پوشش برف است بنابراین در ارتفاعات کمتر از 2000 متر میانگین سالانه دما 21تا 35 درجه سانتی گراد است، اما در ارتفاعات بالاتر از 3500 متر میانگین دمای سالانه حدود 7 الی 13 درجه می باشد.

هدف از این تحقیق، بررسی میزان دقت داده های بارش های شدید (بارش های 25 میلی متر به بالا) رادار هواشناسی تبریز در یک دوره 8 ساله (2021-2014) و مقایسه آن ها با داده های ایستگاهای سینوپتیک در حوضه دریاچه ارومیه می باشد. برای مقایسه و ارزیابی بین داده های ایستگاه های هواشناسی و رادار از آماره هایی نظیر، ضریب همبستگی (R) و مجذور میانگین مربعات خطا (RMSE)،... استفاده شد. مقایسه نقشه های حاصل از رادار داپلر و ایستگاه های سینوپتیک نشان داد که توزیع فضایی بارش حاصل از دو پایگاه داده یکسان نبوده و نواحی کم بارش و پربارش منطبق بر یکدیگر نیستند، به طوری که ضریب همبستگی بین بارش رادار و مشاهده شده 25/0 می-باشد. همچنین نتایج آزمون کلموگروف- اسمیرنوف نشان داد که با توجه به اینکه p-value حاصل شده (000/0) عددی کوچکتر از مقدار خطای آزمون (05/0) است، پس اختلاف بین داده های بارش رادار و مشاهدات زمینی معنی دار است. در واقع مقادیر بارش ثبت شده در ایستگاه های زمینی و رادار نتیجه واحدی را ارائه نمی دهند و هر دو جامعه آماری از توزیع یکنواختی برخوردار نیستند بنابراین داده های بارش رادار نمی تواند به جای داده های بارش ایستگاه ها استفاده شود.