روند

ابرها به عنوان یکی از پیچیده ترین و تأثیرگذارترین متغیرهای سیستم آب و هوا، علاوه بر تغییر در بیلان انرژی، در توزیع زمانی و مکانی بسیاری از متغیرهای اقلیمی موثر هستند. از سوی دیگر از آنجا که ابرها دارای تغییرات زمانی و مکانی بسیاری هستند، لذا بررسی رفتار آنها بسیار حائز اهمیت می باشد. از این رو هدف از پژوهش حاضر، بررسی و تحلیل چرخه های ابرناکی سالانه در ایران و آشکارسازی رفتارهای آشکار و نهان سری زمانی آن است. بدین منظور از داده های روزانه متغیر ابر برگرفته از سازمان هواشناسی کشور طی یک دوره 31 ساله برای تعداد 30 ایستگاه استفاده شد. جهت بررسی روند داده ها، آزمون ناپارامتری تخمین گر شیب سن در سطح اطمینان 95 درصد به کار گرفته شد. نتایج تحلیل روند داده ها و مقدار معناداری آنها حاکی از تغییرات معنادار کاهشی در 16 ایستگاه و تغییرات معنادار افزایشی در 3 ایستگاه است و در سایر ایستگاه ها هیچ روند معناداری مشاهده نشد. به منظور تحلیل همسازها و استخراج چرخه های معنادار از روش تحلیل طیفی بهره گرفته شد و نمودارهای دوره نگار با فاصله اطمینان 95 درصد ترسیم شدند. نتایج نشان داد ایستگاه هایِ شامل یک چرخه معنادار دارای بالاترین فراوانی و بیشتر در مناطق جنوب، مرکز، شرق و شمالشرق بوده است و ایستگاه های چند چرخه ای با فراوانی کمتر در مناطق شمال، شمالغرب و جنوب غرب کشور مشاهده شد. همچنین با محاسبه سهم واریانس هر چرخه بیشترین سهم واریانس برای همساز چهاردهم و بیشترین دوره های بازگشت برای دوره های 5-2 ساله با احتمال رخداد 32 درصد و کمترین آنها مربوط به دوره های بیش از 10 ساله با احتمال رخداد 6 درصد بدست آمد.

بارش به به عنوان یکی از مهم ترین متغیرهای اقلیمی در ایران با الگوهای زمانی – مکانی پیچیده ای مشخص می شود. در این تحقیق به منظور بررسی یکی از این جنبه های پیچیده، تغییرات احتمالی بارش ایران ، احتمال و روند تداوم 1 تا 7 روزه بارش انتخاب و مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور از پایگاه داده اسفزاری نسخه سوم ( حاصل میان یابی داده های بارش روزانه 2188 ایستگاه همدید، اقلیمی و بارانسنجی سازمان هواشناسی به مدت 46 سال،1349 -1394) استفاده شد. ابتدا به منظور بررسی تغییرات بارش، احتمال وقوع و تعداد روزهای بارانی در ارتباط با عوامل مکانی (طول، عرض و ارتفاع) از الگوی رگرسیون خطی استفاده شد. سپس به منظور بررسی تداوم، روزبارانی (روزی که بارش آن از میانگین بارش آن روز در هر پیکسل نقشه بیشتر باشد) مشخص شد. بر اساس روش مارکوف احتمال وقوع روزهای بارانی و احتمال تداوم بارش 1 تا 7 روزه بارش محاسبه و نقشه کلی آن برای ایران ترسیم شد. نتایج بررسی وقوع احتمال تداوم 1 تا 7 روزه حاکی از آن بود که احتمال وقوع بارش هایی با تداوم 1 روزه برای اکثر مناطق ایران بیش از سایر تداوم های بارشی بود. باوجود این که جنوب غربی دریای خزر دارای بیشترین بارش سالانه و روزانه ایران بود، احتمال رخداد تداوم بارش یک روزه (بیش از 10درصد) در سواحل شرقی دریای خزر بیشتر بود. با توجه به اینکه قسمت جنوب غربی خزر دارای بیشترین بارش سالانه و روزانه در ایران می باشد. در تداوم های بالاتر اگرچه احتمال وقوع بارش برای کل ایران وجود داشت، امّا بیشترین احتمال رخداد بارش در سواحل خزر دیده شد. در روند احتمال تداوم 1 تا  7 روزه بارش بیشترین درصد تغییرات مربوط به سواحل شمالی و محدوده شمال غرب ایران و همچنین مناطقی از جنوب شرق ایران (سیستان و بلوچستان و هرمزگان ) بود.

هدف: درک اثرات خشکی بر محصولات کشاورزی یکی از مسائل مهم در امنیت غذایی است. لذا در این تحقیق از شاخص شناسایی خشکی  (RDI) و شاخص شناسایی خشکی مؤثر (eRDI) که بارش مؤثر را در محاسبات لحاظ می کند، به منظور تعیین عملکرد گندم دیم استان خراسان شمالی استفاده شده است. روش و داده: به منظور اعمال بارش مؤثر از ۴ روش شامل روش های فائو، اداره عمران و آبادانی آمریکا و دو روش سرویس حفاظت خاک آمریکا و مقایسه بین آن ها استفاده شد. شاخص ها با استفاده از داده های ماهانه بارش و دمای ماهانه ایستگاه های هواشناسی استان اجرا و با عملکرد تولید گندم در دوره های مختلف زمانی مقایسه و ضریب همبستگی بین دو روش و عملکرد تولید گندم تعیین شد. در نهایت با استفاده از آزمون من کندال و تخمین گر سن به بررسی روند عملکرد گندم دیم در شهرستان های مختلف پرداخته شد. یافته ها: نتایج تحقیق نشان داد که بین روش های مختلف تعیین بارش مؤثر تفاوت چندانی وجود ندارد. همچنین آماره آزمون نیز تفاوت معنی داری بین 2 شاخص مورد بررسی نشان نداد. لیکن نتایج تحلیل ضریب همبستگی شاخص ها با عملکرد گندم در مقیاس های زمانی مختلف نشان داد که علیرغم نتایج بهتر روش eRDI، عملکرد تولید هر شهرستان به مقادیر بارش دوره زمانی خاصی حساس تر است. نتیجه گیری: نتایج مشابه روند دو آزمون مورد بررسی نشان داد که روند منفی معنی دار در تولید گندم دیم ایستگاه های بجنورد و اسفراین و روند مثبت غیرمعنی دار در سایر شهرستان ها وجود دارد. نوآوری، کاربرد نتایج: نوآوری این تحقیق اعمال بارش مؤثر در شاخص eRDI و مقایسه روش های تجربی مختلف تعیین آن جهت ورود به معادلات شاخص مزبور است. این استان به دلیل شرایط خاص اقلیمی و نقش مهم آن در تولید گندم کشور دارای اهمیت خاصی است که تاکنون مطالعات خشک سالی کشاورزی چندانی در آن صورت نگرفته است و اهمیت موضوع را در امنیت غذایی منطقه مشخص می سازد.

باتوجه به نقش مهم و ضروری رودخانه ها در اقتصاد، صنعت و کشاورزی، مدیریت نادرست این منابع و استفاده ناصحیح از آب های سطحی و عدم شناخت کامل از میزان منابع موجود، ما را بر آن داشت تا تأثیر منفی اثرات تغییرات اقلیمی بر منابع آبی که باعث ایجاد و تداوم خشکی و خشکسالی و اثرات زیست محیطی بسیاری را موجب گردیده و خواهد داشت در حوضه آبریز رودخانه آجی چای بررسی نماییم. به دلیل وسعت زیاد حوضه دریاچه ارومیه برای منطقه مطالعاتی فقط حوضه آجی چای در نظر گرفته شد. تحقیق حاضر با این نگاه به این مهم می پردازد و در این زمینه، اثرات و عوامل تأثیرگذار بر میزان بارندگی و دبی رودخانه آجی چای را بررسی می کند. دبی و بارش در حوضه رودخانه آجی چای واقع در استان آذربایجان شرقی در مقیاس های ماهانه، فصلی و سالانه از سال 1348 تا سال 1396 موردمطالعه قرار گرفت جهت بررسی و تحلیل وجود روند و یا عدم وجود روند از آزمون ناپارامتری من - کندال استفاده گردید. همچنین میزان ضریب همبستگی و ضریب تعیین با استفاده از رگرسیون خطی و ضریب تغییرات در نرم افزار xlstat استفاده گردید. نتایج تحلیل دبی در حوضه آبریز آجی چای نشان می دهد که جریان رودخانه آجی چای در مقیاس سالانه در ایستگاه ونیار روند نزولی با شیب تند داشته است. همچنین روند نزولی معناداری در دادهای دبی در مقیاس فصلی در فصول پاییز، زمستان و بهار مشاهده شد که در آن شدیدترین روند مربوط به فصل زمستان با سطح اطمینان 95 درصد و با 86 درصد ضریب همبستگی است؛ ولی در فصل زمستان داده ها دارای جهش هستند ولی روند خاصی برای تابستان متصور نیست.

تغییر اقلیم به عنوان یکی از چالش های اساسی قرن حاضر، به طور قابل توجهی بر الگوهای بارندگی و وقوع رویدادهای بارشی شدید تأثیر گذاشته است. این پژوهش با هدف بررسی اثرات تغییر اقلیم بر شدت و فراوانی بارش های شدید در آذربایجان شرقی انجام شده است. در این مطالعه، داده های بارندگی روزانه از ۶ ایستگاه هواشناسی در بازه زمانی ۱۹۹۵ تا ۲۰۱۴ گردآوری و تحلیل شده اند. این داده ها به منظور شناسایی الگوهای بارش و نوسانات آن ها در دوره های مختلف مورد استفاده قرار گرفته است. سپس، با استفاده از مدل اقلیمی منطقه ای LARS-WG7، بارندگی شبیه سازی شده و با داده های مشاهده ای مقایسه گردید. پس از تأیید توانایی مدل در بازتولید الگوهای بارندگی، سناریوهای مختلف تغییر اقلیم شامل SSP1-2-6، SSP2-4-5 و SSP5-8-5 برای پیش بینی بارش ها در دوره ۲۰۲۱ تا ۲۰۴۱ اعمال شدند. به منظور ارزیابی تغییرات در شدت و فراوانی بارش های شدید، شاخص های R10mm، R95P و R99P محاسبه و روند تغییرات آن ها در دوره های پایه و آینده تحلیل شد. نتایج نشان می دهند که در آینده، شدت و فراوانی بارش های شدید به طور قابل توجهی افزایش و همزمان در برخی مناطق کاهش خواهد یافت. افزایش شدت و فراوانی بارش های شدید می تواند پیامدهای جدی از جمله افزایش خطر سیل، فرسایش خاک، خسارات به زیرساخت ها و تأثیرات منفی بر کشاورزی و منابع آب را در پی داشته باشد. بنابراین، در نظر گرفتن این تغییرات در برنامه ریزی های آتی مدیریت منابع آب و کاهش اثرات مخاطرات طبیعی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. این موضوع نیازمند توجه و اقدامات فوری از سوی مسئولان و برنامه ریزان به منظور کاهش آسیب ها و سازگاری با شرایط جدید اقلیمی است.

در پژوهش حاضر به تحلیل گروه های زمانی بارش60 ساله ایران با استفاده ازتحلیل روند و همسازها پرداخته شد. دراین راستا از داده های ECMWF- ERA5 با تفکیک مکانی 25/0* 25/0 برای بازه زمانی 2022-1963بهره گرفته شد. ابتدا میانگین و ضریب تغییرات بارش 60 ساله کشور بررسی و سپس با برازش مدل رگرسیون خطی به روش پارامتری، روند بارش وارسی شد. در نهایت با استفاده از تحلیل طیفی، همسازهای مربوط به بارش سالانه استخراج گردید. با توجه به نتایج پژوهش، گستره روند منفی معنادار بارش طی دوره آماری وسیع تراز گستره روند مثبت معنادار بوده است. روند منفی بارش عموماً منطبق بر نواحی شمالغرب، شمال و شرق محدوده مطالعاتی و روند مثبت معنادار منطبق بر زاگرس مرتفع است. خروجی حاصل از تحلیل طیفی که در مطالعات دیگر مشهود نبود گویای نقش کمرنگ همسازهای معنادار درنواحی شمالی ساحلی کشور است. همچنین نیمه جنوبی کشور عمدتاً تحت تاثیر چرخه های 7-2 ساله و نواحی غربی عموماً تحت سیطره سیکل های درازمدت 20-7 ساله است. براین اساس الگوهای مربوط به این چرخه ها را می توان به عوامل محلی، سیستم های کلان مقیاس جوی، همسایگان و گاهی ترکیب تمام عوامل که سبب تنوع چرخه ها در یک مکان شده است، نسبت داد.

در این پژوهش برای بررسی اثر گرمایش جهانی بر تغییر گردش های وردسپهری، با استفاده از داده های باز تحلیل NCEP/NCAR و به کارگیری آماره z و برآوردگر شیب سن به روش من-کندال، وجود روند در میانگین پارامترهای جوی سطوح فشاری در دوره اقلیمی سی ساله 1990-1961 و 2020-1991، در ماه های دسامبر، ژانویه و فوریه در خاورمیانه بررسی شد. نتایج نشان داد که در دوره اقلیمی سی ساله اول در جنوب محدوده مطالعاتی، روند افزایشی در فشار سطح متوسط دریا، دما و ارتفاع ترازهای مختلف فشاری آشکار شد که بیانگر تضعیف کم فشار مدیترانه ای و تقویت پرفشارهای دینامیکی است. اثر این شرایط می تواند به صورت کاهش مقدار بارش در محدوده فوق ظاهر شود. روند کاهشی نم ویژه در ترازهای زیرین (5/2- گرم بر کیلوگرم در هر دهه) در نوار غربی ایران و کشورهای هم جوار، معرف کاهش بخار آب موجود در جو این مناطق است که می تواند شرایط مربوط به بارش در این مناطق را کاهش دهد. در دوره اقلیمی سی ساله دوم، وجود روند افزایشی دما (5/0+ درجه در هر دهه) در مناطق خاورمیانه می تواند عامل افزایش انرژی گرمایی در لایه های جو، افزایش حرکت بالاسو، افزایش فراوانی رخداد پدیده های همرفتی خرد و میان مقیاس و در نتیجه تشدید بارش های همرفتی و بارش های حدی در مناطق فوق باشد. افزون بر آن، در دوره اقلیمی سی ساله دوم در جنوب دریاچه بالخاش در روی افغانستان، روند کاهشی فشار و افزایشی دما آشکار شد که می تواند عامل تضعیف پرفشار سرد و در نتیجه کاهش فراوانی روزهای با هوای بسیار سرد در مناطق تحت تأثیر آن باشد.

شناخت و پیش بینی شرایط و ویژگی های اقلیمی در آینده به دلیل اهمیت آنها در تمام جنبه های زندگی امری ضروری است. این تحقیق سعی دارد روند تغییرات دماهای حدی را در منطقه همدان با استفاده از ریز مقیاس کردن داده های گردش عمومی جو پیش بینی و تغییرات آن را بررسی کند. جهت ریز مقیاس کردن داده های مدل گردش عمومی جو (HadGEM2-ES ) و مدل جفت شده (CMIP5) و تحت سه سناریوی انتشار (RCP2.5, RCP4.5, RCP8.5) از مدل ریز مقیاس نمایی لارس استفاده شده است. برآورد همبستگی داده های شبیه سازی شده و داده های واقعی، مقادیر بیش از 95/0 را برای تمامی ماه ها نشان می دهد. همچنین P _value آزمونهای آماری حاصل از خروجی مدل، مقادیر قابل پذیرش در عملکرد مدل را در تولید و شبیه سازی نشان داد. در نتیجه دادها از 2011 تا 2050 استخراج و مورد بررسی روند قرار گرفت. جهت آشکار سازی تغییرات روند، داده ها در سه بازه زمانی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می دهد در سناریوی خوشبینانه (RCP2,5,) روند محسوسی درمیانگین و حداقل دما دیده نمی شود حال آنکه در سناریوی RCP4.5)) و RCP8.5روندهای معناداری در داده ها دما مشاهده می شود و بر این اساس افزایش 1 درجه ای میانگین دمای حداقل، گویای تغییرات آب و هوایی شدیدی است که خصوصا در فصل سرد باعث تغییر نوع بارش می گردد همچنین بر اساس بررسی روند دادها افزایش معنی دار میانگین حداکثر دما در مقیاس سالانه و ماهانه در هر سه سناریوی مورد بررسی، نشان دهنده بحران زیست محیطی پیش رو خواهد بود.