پژوهش های اقلیم شناسی
سال:1397 | دوره:9 | شماره:35 |تعداد مقالات:8

خشکسالی پدیده ای است که احتمال وقوع آن در همه نقاط کره زمین و با هر شرایط اقلیمی وجود دارد. پیش بینی خشکسالی می تواند نقش مهمی در مدیریت منابع آبی و بهره برداری بهینه از آن ها ایفا کند. در این مطالعه، برای پیش بینی خشکسالی، کاربرد دو روش هوشمند سیستم استنتاج فازی-عصبی (ANFIS) و کنترل گروهی داده ها (GMDH) چند نمونه اقلیمی مختلف ایران مورد ارزیابی قرار گرفته است. به این منظور از شاخص بارش استاندارد شده (SPI) در سه مقیاس 6، 3 و 12 ماهه استفاده شد. آمار و اطلاعات بارندگی طی یک دوره 20 ساله (2015-1996) در 7 ایستگاه سینوپتیک ایران با اقلیم های متفاوت بکار گرفته شد و جهت بررسی عملکرد مدل ها از سه معیار ریشه میانگین مربعات خطا(RMSE)، ضریب تبیین (R2) و میانگین قدرمطلق خطا (MAE) استفاده شد. نتایج نشان داد که در روش ANFIS مقدار ضریب تبیین در کمترین حالت مربوط به SPI سه ماهه (SPI-3) با 59/0 و بیشترین آن در SPI دوازده ماهه (SPI-12) با مقدار 97/0 می باشد. در روش GMDH، مقادیر ضریب تبیین در هر سه مقیاس SPI و در تمامی اقلیم ها بین 90/0 تا 99/0 بدست آمد که نشان دهنده دقت قابل قبول این مدل بود. . همچنین نتایج حاکی از عملکرد مناسب SPI در مقیاس دوازده ماهه بودند. . در واقع، بهبود عملکرد مدل های ساخته شده با افزایش مقیاس زمانی محاسبه SPI، رابطه مستقیمی دارد. در نهایت نتایج مربوط به مقایسه مقادیر مشاهداتی و پیش بینی شده ی هر سه مقیاس زمانی با استفاده از روش GMDH در تمامی اقلیم ها نشان داد که پیش بینی خشکسالی با این روش قابل اطمینان و امکان استفاده از این روش برای پیش بینی های آتی میسر می باشد. بطور کلی نتایج تولید شده توسط هردو روش ANFIS و GMDH دارای دقت قابل قبولی می باشند اما پاسخ های بدست آمده از روش GMDH بهتر بوده و به عنوان مدل برتر در پیش بینی خشکسالی در این پژوهش معرفی می گردد.

شاخص های چرخندگی از جمله شاخص های غیر فرارفتی گردش جوی و معرف نوع و شدت سامانه های فشاری در نقشه های همدیدی می باشند و معمولا در زمان و مکان میانگین گیری می شوند. در این پژوهش دو هدف اصلی دنبال می شود: هدف اول ایجاد شاخص های چرخندگی بلند مدت در جنوب ایران بااستفاده از مدل گردش منطقه ای (RCM) و هدف دوم بررسی پاسخ های اقلیمی به شاخص های چرخندگی ایجاد شده است که بیانگر تاثیرات گردش جوی منطقه ای بر عناصر اصلی اقلیمی (دما و بارش) می باشند. شاخص های چرخندگی در تراز دریا و جوبالا (500 هکتوپاسکال) از نقشه-های میانگین ماهانه استخراج شدند. این نقشه ها توسط مرکز فرایابی های اقلیمی (CDC) تهیه و توسط سازمان پژوهش های جوی و اقیانوسی (NOAA) ایالات متحده منتشر می شوند. به منظور بدست آوردن اندازه مناسبی از نقشه های همدیدی طول جغرافیایی 10 درجه غربی تا 80 درجه شرقی و عرض جغرافیایی 10 درجه شمالی تا 80 درجه شمالی انتخاب شدند تا پوشش مناسبی از سطوح اطراف که از نظر همدیدی به طور مستقیم یا غیر مستقیم بر الگوهای گردش جوی تاثیرگذار هستند به دست آید. این شاخص ها در 8 ناحیه از جنوب ایران(اهواز، شیراز، بوشهر، کرمان، بندرعباس، جاسک، زاهدان و چابهار) ایجاد گردیدند. معیار به دست آوردن این شاخص ها انحنا و گرادیان خطوط تراز می باشد که نشان دهنده نوع و شدت گردش است. سری های زمانی شاخص های چرخندگی در سطح زمین و جو بالا با خطایی کمتر از 10درصد ایجاد شدند. این شاخص ها برای منطقه ای به شعاع تقریبی 350-300 کیلومتر از هر مرکز معتبر می باشد. محدوده تغییرات این شاخص از 2-تا 2+ (با تفکیک 1/0) است که به ترتیب نشان دهنده اثر پرفشارها و کم فشار ها (یا الگوهای پشته و ناوه) در گردش جوی است. ترکیب شاخص های چرخندگی در سطح زمین و جو بالا در هر مرکز به طور پیشرفته ای، وضعیت اقلیم شناسی همدیدی منطقه را توضیح می دهد. نتایج به دست آمده الگوهای متضاد گردش جوی در نیمه گرم سال (آوریل تا سپتامبر) را در دو سطح نشان می دهد. با توجه به شاخص های چرخندگی ایجاد شده در نیمه گرم سال کم فشار حرارتی و در سطح 500 هکتوپاسکال پرارتفاع جنب حاره ای حاکم می باشد. در نیمه سرد سال (اکتبر تا دسامبر و ژانویه تا مارس) جریانات خارجی گردش جوی اجازه عبور از منطقه را پیدا می کنند. پاسخ های اقلیمی به شاخص های چرخندگی نشان می دهد که به طور کلی دما بهتر از بارش با شاخص های چرخندگی واکنش نشان می دهد.

خشکسالی یکی از پدیده های آب و هوایی است که در همه شرایط اقلیمی و در همه مناطق کره زمین به وقوع می پیوندد. پیش بینی خشک سالی نقش مهمی در طراحی و مدیریت منابع طبیعی، سیستم های منابع آب، تعیین نیاز آبی گیاه ایفا می نماید. در این پژوهش جهت تخمین شاخص بارش استاندارد 12 ماهه چهار ایستگاه باران سنجی نورآباد، الشتر، درود و بروجرد واقع در استان لرستان از مدل شبکه عصبی موجک استفاده شد و نتایج آن با سایرروشهای هوشمند از جمله شبکه عصبی مصنوعی مقایسه گردید. برای این منظور از پارامتر بارش در مقیاس زمانی ماهانه در طی دوره آماری (1372-1392) بعنوان ورودی و شاخص بارش استاندارد بعنوان پارامتر خروجی مدلها انتخاب گردید. معیارهای ضریب همبستگی، ریشه میانگین مربعات خطا و میانگین قدر مطلق خطا برای ارزیابی و عملکرد مدلها مورد استفاده قرار گرفت. نتایج نشان داد هر دو مدل قابلیت خوبی در تخمین شاخص بارش استاندارد دارند، لیکن از لحاظ دقت، مدل شبکه عصبی موجک در ایستگاه دورود ضریب همبستگی 811/0 و کمترین ریشه میانگین مربعات خطا 068/0 میلی متر و کمترین میانگین قدر مطلق خطا 051/0 میلی متر، در ایستگاه بروجرد ضریب همبستگی 885/0 و کمترین ریشه میانگین مربعات خطا 056/0 میلی متر و کمترین میانگین قدر مطلق خطا 048/0 میلی متر، ایستگاه الشتر ضریب همبستگی 827/0 و کمترین ریشه میانگین مربعات خطا 045/0 میلی متر و کمترین میانگین قدر مطلق خطا 039/0 میلی متر و در نهایت در ایستگاه نورآباد با ضریب همبستگی 849/0 و کمترین ریشه میانگین مربعات خطا 050/0 میلی متر و کمترین میانگین قدر مطلق خطا 046/0 میلی متر در مرحله صحت سنجی نسبت به سایر ساختارها جهت مدل سازی شاخص بارش استاندارد درمقیاس زمانی ماهانه عملکرد بهتری نسبت به شبکه عصبی مصنوعی از خود نشان داده است. در مجموع نتایج نشان داد استفاده از مدل شبکه عصبی موجک می تواند در زمینه تخمین خشکسالی موثر باشد که در نوبه خود برای تسهیل توسعه و پیاده سازی استراتژی های مدیریتی جهت جلوگیری از ایجاد خشکسالی مفید است.

یکی از منابع اصلی آلودگی هوا در کلانشهرها، ترافیک و معضلات مرتبط با سیستم حمل و نقل می باشد. توسعه شبکه ترافیک و افزایش انواع مختلفی از وسایل نقلیه با سرعتهای مختلف با احتمال عملکرد ناقص سوخت، موجب افزایش آلودگی هوا شده که این امر اجتناب ناپذیر می باشد. همچنین این آلودگی سلامت عمومی شهروندان شهرها را با خطر مواجه کرده است. بر این اساس، الگو سازی آلودگی هوا به منظور پیش بینی مکانی غلظت آلاینده های هوا در مناطق شهری ضروری می باشد. در این تحقیق، به مطالعه موردی الگو سازی پخش آلاینده منوکسیدکربن (CO) درحواشی بزرگراه نیایش واقع در کلانشهر تهران برای دوره زمانی آبان ماه، سال 1394پرداخته شده است. این تحقیق با استفاده از نرم افزار CALINE4 و روشهای سیستم اطلاعات جغرافیایی، به منظور ارائه نتایج، انجام شده است. غلظت COدر دامنه انتخابی برای نقاط مختلف با فاصله 500 متری از جوانب محور بزرگراه با در نظر گرفتن کلاسهای مختلف پایداری جو پیش بینی گردید. نتایج متاثر از هندسه بزرگراه، داده های ترافیکی و شرایط هواشناسی دوره مورد مطالعه می باشد. تطبیق نتایج برداشت شده توسط مشاهدات میدانی با الگوی پیشنهادی در چند نقطه انجام گرفت. نتایج الگو نشان می دهدکه با پایدار شدن جو و کاهش سرعت باد، غلظت CO در نقاطی که در جهت موافق وزش باد تحت تأثیر قرار دارند، به خصوص ناحیه شمال بزرگراه، افزایش می یابد. همچنین در نقاط واقع در خلاف جهت باد، غلظت CO به میزان حداقل باقی می ماند. غلظت آلاینده های پیش بینی شده با ازدیاد فاصله از بزرگراه بهصورت نمایی کاهش یافته و در پایدارترین حالت جوی، در فواصل 25، 50، 100، 150و 300 متری از بزرگراه، غلظت CO به ترتیب به میزان 18%، 48%، 57%، 73% و 96% زوال می یابد. در این مطالعه همچنین طیف پخش غلظت CO با استفاده از روش سیستم اطلاعات جغرافیایی برای پایدارترین حالت جوی دوره مورد مطالعه، آبان ماه، بدست آمد. نتایج نشان می دهد که غلظت آلاینده CO در دو ناحیه که اولی از محل نزدیک به تقاطع بزرگراه نیایش با خیابان ولیعصر تا خیابان سئول ودومی شامل بزرگراه نیایش در حدفاصل بین بلوار فرحزادی و بزرگراه اشرفی اصفهانی می باشد، دارای غلظت بیشتری نسبت به بقیه مناطق بزرگراه می باشد. بر اساس این نتایج، نواحی یادشده را می توان به عنوان ناحیه پرمخاطره اعلام نمود و باید با تغییرات شرایط مرزی مختلف، شدت تمرکز آلاینده منوکسید کربن را در این نواحی کاهش داد.

پیش بینی نواسانات تراز آب دریا ابزاری کارآمد به منظور مدیریت جامع دریا و حفاظت مناطق ساحلی است. در دهه های اخیر تغییر پارامترهای اقلیمی سبب بروز تغییراتی در دمای سطح کره ی زمین، بارش، سرعت باد، ارتفاع امواج و تراز آب دریاها شده است. جریان های جزر و مدی یکی از عوامل عمده در شکل زایی و فرسایش ساحلی و نیز ایجاد مخاطرات محیطی در منطقه ی جنوب شرق کشور است که می تواند تحت تأثیر تغییرات آب و هوایی قرار گیرد. در این پژوهش ابتدا به بررسی روندتغییرات ترازسطحآب دریا در ایستگاه های جزر و مدی سواحل شمالی دریای عمان پرداخته شده و سپس ارتباط بین پارامترهای اقلیمی فشار هوا، نیروی باد و دمای هوا بر روند تغییرات تراز دریا مورد مطالعه قرار گرفته است. داده های مورد استفاده در این تحقیق شامل اطلاعات مربوط به پارامترهای اقلیم و نیز داده های مربوط به تراز آب دریای عمان در ایستگاه های جاسک و چابهار است که به ترتیب طی دوره آماری 20 ساله (2016 – 1997) از سازمان هواشناسی و مرکز کمیسیون بین المللی اقیانوس شناسی دریافت و مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. نتایج حاصل از پژوهش نشان داد که در طی دوره ی مربوطه میانگین تراز دریا در بندر جاسک و چابهار به ترتیب 80میلی متر و 30میلی متر افزایش یافته است. همچنین ضریب تغییرات میانگین تراز دریا در طول دوره ی آماری مورد مطالعه به ترتیب با حدود 460میلی متر در بندر جاسک و حدود 400میلی متر در بندر چابهار متغیر بوده است. همچنین نتایج حاصل از همبستگی و تحلیل رگرسیون بین پارامترهای مستقل فشار، دما و تنش باد بر پارامتر وابسته میانگین تراز دریا نشان داد که بین میانگین های ماهانه پارامترهای تراز دریا، دما، فشار جو و سرعت باد همبستگی معنی داری وجود دارد. در هر دو ایستگاه مورد مطالعه بین پارامترهای اقلیمی سرعت باد و دمای هوا با تراز دریا همبستگی مستقیم و بین فشار هوا و تراز دریا همبستگی معکوس وجود دارد. یعنی افزایش دمای هوا و سرعت باد باعث افزایش تراز سطح دریا و افزایش فشار هوا (الگوی پرفشار) باعث ایجاد جوی پایدار و کاهش تراز سطح دریا می گردد.

در این تحقیق داده های اندازه و سمت باد اندازه گیری شده در 7 ایستگاه هواشناسی موجود در طول ساحل شمالی خلیج فارس (شامل: آبادان، بوشهرساحلی، دیر، کنگان جم، کیش، بندرلنگه و بندرعباس) با هدف تعیین الگوی تغییرات باد منطقه در یک دوره بلند مدت مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور الگوی کلیِ ماهانه، فصلی و سالانه ی باد و به طور همزمان روند تغییرات آن در ساعات مختلف شبانه-روز از روش های مختلف تحلیل شده است. بررسی ها نشان داد که در مناطق مختلفِ سواحل شمالی خلیج فارس، شکل گیری بادها به عوامل مختلفی همچون موقعیت خط ساحل، شرایط مختلف فصلی و وجود عوارض ساحلی مانند کوه ها بستگی دارد. به گونه ای که با پیش روی از نیمه ی غربی به شرقِ خلیج فارس از قدرت بادهای نظام مند کاسته شده و نسیم های دریا و خشکی به واسطه ی نزدیک شدن کوه ها به ساحل تأثیرات بیشتری بر الگوی باد منطقه می گذارند. در فصل زمستان، بادهای نظامند حاکم بر نیمه غربی خلیج فارس ناشی از حضور کم فشارهای غربی هستند در حالی که طی تابستان، الگوی تغییر بادهای این منطقه ناشی از گسترده شدن کم فشار حرارتی شمال غرب هند است. در فصل تابستان، ، یک نظام کم فشار میان مقیاس بر روی الگوی باد برای نیمه شرقی خلیج فارس اثر گذار است که بادهایی با جهت شمال شرقی تا جنوب شرقی را در این منطقه ایجاد می نمایند. در حالی که بادهای نظام مند در غرب منطقه اهمیت بیشتری دارند برای ایستگاه های شرقی خلیج فارس حاکمیت با نسیم دریا و نسیم خشکی است. نتایج نشان داد که در این منطقه نسیم دریا و خشکی در تمام سال وجود دارند و سرعت آنها با حرکت به سمت شرق کاهش حدود 2 الی 3 متر بر ثانیه ای را تجربه می نماید. از دیگر نتایج به دست آمده این است که به طور متوسط نسیم دریا در تابستان پرتکرار و قوی تر از سایر فصول بوده و در مقایسه با نسیم خشکی تندی بیشتری نیز دارد. با این وجود در فصل زمستان به علت طولانی بودن شب نسبت به روز، درصد فراوانی وقوع نسیم خشکی بیشتر از نسیم دریا به دست آمده اما همچنان از شدت کمتری نسبت به نسیم روزانه برخوردار است.

در این مقاله، به بررسی فرآیندهای سازمان هواشناسی و نحوه دسته بندی آنها درقالب آیتمهای سازمانیپرداخته شده است. این آیتمها در هر سازمان نقشه فرآیندها و نحوه انجام کار و وظایف سازمان رانشان می دهد. در سطح کلان فرآیندها در غالب فرآیندهای مدیریتیفرآیندهای محوری(اصلی) فرآیندهای پشتیبانی دسته بندی و در سطوح پایین تر به اختصار به نحوه انجام آنها و جریان اطلاعاتدر سازمان پرداخته می شود. خط مشی عمومی، مجموعه ای از تصمیمات به هم وابسته است که به وسیله گروه ها(کارشناسان) با هدف دستیابی به اهداف خاص یا به دست آوردن ابزار مناسب برای دستیابی به آن اهداف اتخاذ می شود. این تصمیمات با توجه به نحوه انجام فرآیندها و بازنگری نحوه انجام آنها اتخاذ می شود. کارکرد اصلی استراتژی، خلق مزیت رقابتی برای سازمان است و این کاراز راه خلق ارزش (با تعیین فرآیندهای کلیدی عامل موفقیت) برای کاربران انجام می شود. استراتژی را می توان از منظر ویژگی های آن تعریف کرد، یا چگونگی شکل گیری آن را توضیح داد و یا به نقش آن در موفقیت سازمان اشاره داشت. ازمنظر فرآیند، استراتژی عبارتست از: ایجاد شایستگی های متمایز کننده در سازمان برای خلق ارزش. روند اجرا و بررسی های انجام گرفته در مقاله ابتدا از طراحی نقشه فرآیندهای سازمان به منظور انتقال سازمان از حالت "وظیفه گرا" به "فرآیندگرا" آغاز شده، سپس هر یک از سنجه های فرآیند به شاخصهای کلیدی عملکرد در نقشه استراتژی اتصال یافته اند، آنگاه ارتباط هر یک از فرآیندها در نقشه فرآیندها با نقشه استراتژی در نمونه عملیاتی طرح مدیریت دانش جهت مدیریت عملکرد فرآیندها براساس کارت امتیازی متوازن در سازمان هواشناسی کشور مشخص شده است. کارت امتیازی متوازن که توسط آقایان کاپلان و نورتن از چهار منظر اصلی تشکیل شده است ولی با مطالعات فراوان از منظر ی دیگر نیز سازمان مورد بررسی قرار گرفت و نهایتا این مدل که توسعه یافته مدل اصلی کارت امتیازی متوازن می باشد بعنوان مدلی جهت ارزیابی سازمان هواشناسی تدوین شد ه است در این مقاله از طریق این مدل به بررسی و چگونگی تهیه و تولید داده پرداخته ایم و نهایتا به نمونه ای موفق از جمع آوری داده بشکل هوشمند در سازمان هواشناسی کشور پرداخت شده بطوریکه توانسته ایم نرخ نمونه برداری داده را از ساعت به دقیقه افزایش دهیم.

مدلسازی و پیش بینی متغیرهای هواشناسی اهمیت ویژه ای در برنامه ریزی محیطی دارد. سری های زمانی از جمله مدلهایی است که در این راستا می توان از انواع فصلی آن مثل SARIMA استفاده نمود. در این تحقیق از این مدل برای مدلسازی و پیش بینی دمای میانگین ماهانه 5 ایستگاه همدیدی در اقلیم های مختلف کشور استفاده شده است. داده های ایستگاه های آبادان، اصفهان، انزلی و دو ایستگاه تبریز و مشهد با اقلیم مشابه طی سال های 1951-2011 میلادی، توسط تابع ACF از حیث وجود روند فصلی مورد بررسی قرار گرفتند و پس از اعمال درجه تفاضلگیری فصلی، وارد مدل SARIMA شدند. خروجی های مدل توسط معیار بیزی شوارتز، جذر میانگین مربعات خطا و ضریب تعیین ارزیابی شدند. نتایج نشان داد بهترین مدل ها برای این 5 ایستگاه فوق به ترتیب مدل های SARIMA(1, 0, 1)(1, 1, 1)12، SARIMA(2, 0, 2)(3, 1, 1)12، SARIMA(1, 0, 0)(1, 1, 1)12، SARIMA(1, 0, 2 )(1, 1, 1)12 و SARIMA(0, 0, 1)(0, 1, 1)12 بوده و پارامترهای مدل جهت پیش-بینی مقادیر ماهانه دوره ی 2012-2014 استخراج شد. تغییرات خطای پیش بینی در افق های 6، 12، 18، 24، 30 و 36 ماهه در دوره ی سه ساله ی پیش بینی بررسی شده و توانایی بالای مدل در پیش بینی گام های بلندمدت در آینده مشخص گردید. در بین ایستگاه های مورد بررسی بهترین برآورد مربوط به ایستگاه آبادان در اقلیم فراخشک گرم بود که مقادیر شاخص های خطا به صورت 41/322=SBC، ° c22/1=RMSE و 98/0= بدست آمد. پس از آبادان، این مدل به ترتیب درایستگاه های انزلی در اقلیم مرطوب معتدل، اصفهان در اقلیم فراخشک سرد، و تبریز و مشهد در اقلیم نیمه خشک سرد دارای عملکرد مطلوب تری است.