نیوار
سال:1399 | دوره:44 | شماره:110-111 |تعداد مقالات:12

در این مطالعه با نگاهی کوتاه به مبانی نظری محاسبه کمیت های چگالی و فشار بخار آب، این دو کمیت بطور موردی در سال های 2004، 2005 و 2015 برای 184 ایستگاه همدیدی هواشناسی محاسبه شد. نتایج نشان داد که متوسط ماهانه، فصلی و سالانه چگالی هوا در سواحل دریای خزر و سواحل جنوبی ایران بیشینه و در ارتفاعات زاگرس و البرز مرکزی کمینه می باشد. این شرایط با مبانی نظری مبنی بر کاهش نمایی چگالی با ارتفاع، هماهنگ است. بررسی ها نشان داد که متوسط ماهانه، فصلی و سالانه چگالی هوا در سواحل دریای خزر از مقدار متناظر آن در سواحل جنوبی ایران بیشتر است. این شرایط به سبب تغییرات فشار هوا رخ می دهد به طوری که در ماه های سرد و فصل سرد که پرفشار سرد سیبری توسعه می یابد و پشته آن مناطق مختلف ایران را تحت تاثیر قرار می دهد، فشار هوا در سواحل دریای خزر بیشتر از سواحل جنوبی ایران افزایش می یابد. بنابراین در این شرایط متوسط چگالی هوا در ماه ژانویه و فصل زمستان در سواحل دریای خزر بیشتر از مقادیر متناظر آن در سواحل جنوبی ایران می باشد. از بررسی متوسط فشار بخار آب نیز دیده شد که مقادیر متوسط ماهانه فشار بخار آب در سواحل دریای خزر، خلیج فارس و دریای عمان بیشینه و در مناطق کوهستانی کمینه می باشد.

هدف از این پژوهش بررسی تحولاتی است که در نیوار باعث ایجاد پدیده مخاطره آمیز تگرگ می شود. این تحولات شامل تحولات دینامیکی و حرارتی است. در پیش بینی های اقلیمی، شاخص های متفاوتی برای ارزیابی پایداری و ناپایداری اتمسفر که عامل ایجاد تگرگ است بکار گرفته می شود. شاخص های مورد مطالعه در این پژوهش عبارتند از: SHOW، Thomson، K، BI، RI، JEFF، Boyden، DCI، KO، SOI. دوره مورد مطالعه سال های 1980 تا 2010 می باشد. دراین پژوهش مشخص شد هنگامی که تگرگ در مشهد رخ می دهد؛ شاخص های ناپایداری، بویژه در بعدازظهرها، تشدید شده است. و نتایج بدست آمده از کل شاخص ها وقوع ناپایداری شدید جوی در حد طوفان تندری در مشهد را مورد تایید قرار می دهد. بررسی نمودارهای نحوه تغییرات پارامترهای هواشناسی در روزهای وقوع تگرگ و روز قبل از آن، نشان دهنده کاهش دما، فشارهوا و افزایش رطوبت نسبی و دمای نقطه شبنم است. بیشترین فراوانی وقوع تگرگ طی ساعات 9 تا 13 UTC)) در منطقه مورد مطالعه رخ داده است. همچنین بیشترین فراوانی این پدیده در ماه های مارس تا می مشاهده شده است. بررسی الگوهای سینوپتیکی نشان داد که در تراز 500 هکتوپاسکال ریزش تگرگ در مشهد در اثر تشکیل و تقویت زبانه کم ارتفاع، واگرایی سطوح میانی ورد سپهر و ناپایداری ناشی از ریزش هوای سرد می باشد. در تراز دریا، تقویت کم فشار و نفوذ هوای گرم به منطقه بوده است.

بارش برف در مناطق مختلف از الگوهای متفاوتی تبعیت می کند. شدت بارش در مناطق پرجمعیتی مانند تهران به دلیل موقعیت خاص توپوگرافی(دامنه-ی جنوبی رشته کوه البرز)، اثر آن بر زیرساخت های شهری و اختلال در حمل و نقل در مدیریت شهری و استان اهمیت دارد. در این پژوهش رخداد بارش سنگین برف در استان تهران طی روزهای 27 و 28 ژانویه 2018 با ویژگی رخداد بیشینه ی برف در مناطق جنوبی استان نسبت به مناطق کوهستانی شمال آن از دیدگاه همدیدی و دینامیکی بررسی شد. بعلاوه شبیه سازی جو با مدل میان مقیاس پیش بینی عددی وضع هوا (WRF) انجام شد. نتایج نشان داد که استقرار جبهه ساکن در جنوب دامنه های البرز به مدت دو روز سبب بیشینه فعالیت سامانه در بخش های جنوبی استان نسبت به ارتفاعات شمال آن شده است. گسترش زبانه پرفشار حرارتی روسیه تا فلات ایران در تقابل با سامانه کم فشار مدیترانه و زبانه کم فشار سودانی در نیمه جنوبی و مرکز ایران، گرادیان دمای شدید در منطقه ایجاد کرده است. همزمان با فعالیت جبهه گرم در دشت های جنوب استان، بیشینه تاوایی پتانسیلی در جلوی ناوه، فرارفت تاوایی منفی در جنوب دریای خزر و فرارفت تاوایی مثبت در جنوب غرب، غرب و مرکز ایران مشاهده شد. همچنین، ارتفاع وردایست به مقدار 250دکامتر در منطقه کاهش نشان داد و بیشینه همگرایی شار رطوبت در دامنه های جنوب غرب رشته کوه البرز و بخش هایی از مرکز کشور مشاهده شد. نتایج شبیه سازی بارش تجمعی 24 ساعته نشان داد که مدل در پیش بینی بارش در منطقه ی مطالعه فروتخمین داشته و جایگاه هسته بارش را به درستی پیش بینی نکرده است.

تبخیر-تعرق یکی از مهم ترین اجزای چرخه هیدرولوژی است که برآورد آن در مدیریت منابع آب نقش مهمی دارد. در تحقیق حاضر امکان بهبود دقت روش هارگریوز جهت برآورد تبخیر-تعرق به کمک ضریب اصلاحیK با استفاده از مدل شبکه عصبی مصنوعی و مدل درخت تصمیم M5 مورد بررسی قرار گرفت. این ضریب برابر با نسبت تبخیر-تعرق مدل پنمن مونتیث فایو به روش هارگریوز می باشد. داده های آب و هوایی مورد استفاده در این تحقیق در بازه ی زمانی 2013-2004 از ایستگاه فرخشهر و فرودگاه شهرکرد در استان چهارمحال و بختیاری شامل دمای حداقل، دمای حداکثر و رطوبت نسبی میانگین با اقلیم سرد و خشک اخذ شده است. داده ها به دو قسمت 75 درصد برای آموزش و اعتبار سنجی و 25 درصد برای تست تقسیم شدند. نتایج نشان می دهد که شبکه عصبی و مدل درخت تصمیمم عملکرد خوبی در مدلسازی ضریب اصلاحی دارند. قبل از استفاده از ضریب اصلاحی برای ایستگاه فرخشهر ریشه میانگین مربعات خطا مدل هارگریوز نسبت به روش پنمن مونتیث فایو RMSE=0/90 بود که این مقدار بعد از استفاده از ضریب اصلاحی به کمک شبکه عصبی به RMSE=0/69 و با از استفاده از ضریب اصلاحی به کمک درخت تصمیمم به RMSE=0/72 رسید. به طور کلی نتایج نشان داد که بعد از استفاده از ضریب اصلاحی عملکرد مدل هارگریوز بهبود یافته است. نتبج نشان داد که عملکرد شبکه عصبی مصنوعی دقیق تر است ولی مدل درختی روابط خطی، ساده تر و قابل فهم تری را ارایه می دهد.

خشکسالی ها از جمله مهم ترین بلایای طبیعی هستند که علی رغم تلفات انسانی کم، از خسارت های اقتصادی و تبعات اجتماعی فراوانی برخوردار هستند. خشکسالی ها به چندشکل اقلیمی، هیدرولوژی، کشاورزی، اقتصادی واجتماعی دیده می شوند؛ که نوع اول آن در وقوع و خاتمه انواع دیگر از تقدم و اولویت برخوردار است. تحقیق حاضر خشکسالی اقلیمی را مد نظر قرار داده و کاربرد شاخص های معتبر خشکسالی را بر روی ایستگاه های مختلف کشور ارزیابی نموده است. از بین تمامی ایستگاه های موجود، ایستگاه هایی که دارای آمار هواشناسی کامل تر و معتبرتری نسبت به بقیه ایستگاه ها بودند، انتخاب ٢ ٠ ١ ٤ ) نه( ٩ ) ایستگاه با شرط برخورداری از پریود و دقت کامل و توزیع جغرافیایی مناسب-شدند. بدین منظور، از آمار بارش بیست وپنج ساله ( ١ ٩ ٩ ٠ ٢ ٤ و ٤ ٨ ماهه در ایستگاههای منتخب؛ محاسبه و نقشه های درونیابی، در مقیاس زمانی ١ ٢ (SPI) درسطح استان، استفاده گردید. شاخص بارش استاندارد شده تهیه شد. در نهایت به منظور شناسایی الگوی خشکسالی و نمایش آن بر روی نقشه به ترتیب از آماره خودهمبستگی فضایی موران و تحلیل لکه های داغ استفاده شد. ویژگی های خشکسالی استان نشان می دهد که تقریباٌ تمامی نقاط استان رخداد خشکسالی را با شدت و ضعفهای متفاوت تجربه می کنند. از نظر نیز بالاتر می رود، اما قدر مطلق خشکسالی کم می شود. SPI شدت خشکسالی نتایج بررسی بیانگر این است که هر قدر مقیاس زمانی بالاتر می رود، ارقام بدین ترتیب که در مقیاس زمانی ١ ٢ ماهه ایستگاه نیریز با ٢ . ٦ ٧-، در مقیاس ٢ ٤ ماهه ایستگاه درودزن با ٢ . ٦ ٢-و در مقیاس ٤ ٨ ماهه مجددا ایستگاه درودزن را در مقایسه با سایر نواحی تحت مطالعه دارا بوده اند. نتایج حاصل از کاربرد شاخص موران درخصوص توزیع فضایی SPI با ٢ . ٤ ٣-پایین ترین مقدار ٢ ٤ و ٤ ٨ ماهه خوشه ای بودن توزیع خشکسالی را در استان فارس نشان داد.

واکاوی و پیش بینی سامانه های پیچیده و تغییرات فراسنج های آب و هوایی غیر خطی به ویژه بارش با استفاده از انگاره های آشوبی، برخالی و فازی راهکار مناسبی برای شناخت سیر تعادلی و تحلیل های دینامیکی در تغییرات این فراسنج ها است. در همین راستا در این پژوهش، دینامیک نوسانات فراسنج آب و هوایی بارش به تفکیک ماه های همراه با بارش، در ایستگاه همدید شیراز در بازه زمانی بلند مدت 58 ساله (1956-2013) با رویکرد برخالی مورد واکاوی قرار گرفت. برای انجام این پژوهش پس از هم مرجع سازی ریاضی فراسنج بارش هر ماه با اعمال ساختار مثلثاتی برخالی بر روی داده های بدست آمده به مقایسه نتایج حاصله با هندسه کلاسیک برخالی پرداخته شد. بر اساس یافته های این پژوهش، روند ماهانه بارش در هفت ماه توام با بارش در ماه های ژانویه، فوریه، مارس، آوریل، می، نوامبر و دسامبر از ساختار برخالی پیروی نمی کند؛ به بیان دیگر منطق حاکم بر ساختار فراسنج بارش در هفت ماه همراه با بارش از حالت تعادل به ناتعادلی است. جهت بررسی کامل دینامیک تغییرات این فراسنج در ماه های توام با بارش در پژوهش های آینده باید از منطق آشوبی و یا فازی نیز بهره گرفت.

درچند دهه اخیر افزایش دمای زمین موجب برهم خوردن تعادل اقلیمی شده و تغییرات گسترده ای در بیشتر نقاط کره زمین ایجاد کرده که از آن به عنوان تغییراقلیم یاد می شود. در این بین، خشکسالی پدیده ای غیر قابل اجتناب است که به شدت از تغییراقلیم تاثیر می پذیرد و توجه به روند تغییرات خشکسالی و پیش بینی آن می تواند در برنامه ریزی جهت کنترل و کاهش اثرات آن موثر باشد. در این پژوهش با استفاده از مدل گردش عمومی جو HadCM3 و مدل ریزمقیاس نمایی LARS-WG، تحت سناریوهای انتشار A1B، B1 و A2، تغییرات بارش و دمای روزانه ایستگاه سینوپتیک رفسنجان در دوره زمانی 2042-2018 مورد بررسی قرار گرفت. در مرحله اول، بالا بودن ضریب تعیین (R2) وجود همبستگی معنی دار بین داده های شبیه-سازی شده توسط مدلLARS-WG و داده های مشاهداتی را نشان داد که موید قابلیت مدل برای شبیه سازی داده در دوره های آینده است و در مرحله بعدی شاخص های RDI و EDI برای دوره پایه 2018-1993 و دوره آینده 2042-2018 محاسبه شدند. نتایج بدست آمده نشان داد که سناریوی انتشار A2 وضعیت وخیم تری را برای خشکسالی های آینده منطقه پیش بینی می کند. همچنین نتایج حاصله نشان داد که به طورکلی سال های 2019-2018، 2021-2020، 2029-2028 و 2040-2039 در هر سه سناریو به صورت مشترک درگیر خشکسالی هیدرولوژیکی خواهند بود و فراوانی خشکسالی نسبت به دوره پایه افزایش نشان داد.

دما یکی از پارامترهای اصلی اقلیمی است که تغییرات آن اثر بسیار زیادی بر بسیاری از فرایندهای طبیعی دارد و از طرف دیگر شاخص های دمایی به عنوان اصلی ترین شاخص های آشکارساز در رخداد تغییر اقلیم در مطالعات اقلیمی مورد توجه است. در این مطالعه با استفاده از داده های روزانه دمای 30 ساله فراسنج های دمایی پنج ایستگاه سینوپتیک در استان گیلان، تغییرات اقلیمی فراسنج های دمایی و همچنین نمایه های اقلیمی فرین دمایی در منطقه مورد بررسی قرار گرفت. در تحلیل نتایج، سطوح معنی داری 1/0، 1، 5 و 10 درصد در نظر گرفته شد. آشکارسازی روند به وسیله آزمون های روند من-کندال آماری و گرافیکی، رگرسیون تک متغیره و نمایه-های اقلیمی فرین با هم مطابقت داشتند. نتایج نشان میدهند کمیت های دمایی با سطح اطمینان مناسبی شامل روند افزایشی در منطقه هستند. میانگین حسابی میزان افزایش دما در ایستگاه ها 0. 5 و برای نمونه، شهر رشت دارای روند افزایشی 46/0 درجه سلسیوس در دهه برای دمای میانگین بود که معادل افزایش 38/1 درجه سلسیوس در دوره 30 ساله مورد مطالعه است. سایر شاخص های حدی مورد بررسی نیز نشان میدهند در منطقه، رخداد تغییر اقلیم ناشی از متغیرهای دمایی در جهت افزایش معنی دار وجود دارد. تغییرات اقلیمی فراسنج های دمایی بیشترین وابستگی را در فصل تابستان و کمترین وابستگی را در فصل پاییز دارند.

تخمین میزان دقیق مقدار تبخیر و تعرق گیاه مرجع نه تنها در برنامه ریزی آبیاری و تعیین دور آبیاری، بلکه در مطالعات مربوط به مدل سازی بیلان آب از اهمیت فراوانی برخوردار است. هدف از این پژوهش، مقایسه و ارزیابی نه روش مختلف تخمین تبخیر و تعرق گیاه مرجع در سه دسته کلی مبتنی بر دما، تابش و انتقال جرم در نه ایستگاه مطالعاتی از سال 1999 تا 2019 در استان لرستان می باشد. نتایج این روش-ها با نتایج حاصل از روش مرجع، فایو پنمن مانتیث، مقایسه گردید. ارزیابی عملکرد روش های مختلف با آماره های R2، RMSE و CRM صورت گرفت. نتایج نشان داد که در اکثر ایستگاه های مطالعاتی، در بین روش های مبتنی بر دما، روش هارگریوز سامانی، در بین روش های مبتنی بر تابش خورشید، روش مک کینگ و نیز در بین روش های مبتنی بر انتقال جرم، روش WMO بهترین عملکرد را با ثبت بیش ترین R2 و کم ترین RMSE ارایه دادند. هم چنین با استفاده از نرم افزار ArcGIS نیز پهنه بندی مکانی انجام شد و نقشه هر دسته ارایه گردید.

فنولوژی، به مطالعه وقایع ادواری طبیعی درزندگی گیاهان و جانوران مربوط می باشد. تغییر در وقایع فنولوژی، یکی از واکنش های مهم موجودات زنده به تغییرات اقلیمی است. در این پژوهش مراحل فنولوژیکی درخت گیلاس رقم سیاه مشهد و نیازهای حرارتی آن، در منطقه ی برزک کاشان طی سال های 95-1394 که مطابق شاخص SPI دارای شرایط نرمال اقلیمی بود؛ بررسی شده است. بدین منظور سایت دیده بانی پارامترهای هواشناسی و مراحل فنولوژیک احداث گردید و دیده بانی های مراحل فنولوژیک همزمان با دیده بانی های هواشناسی مطابق با دستورالعمل BBCHانجام گرفت. نتایج نشان داد که در منطقه مورد مطالعه، درخت گیلاس در چرخه ی بیولوژیکی سالانه ی خود تا پایان دوره رسیدگی میوه به 2040 درجه روز برحسب دمای موثر و 2775 واحد حرارتی بر حسب دمای فعال نیاز دارد. بیشترین واحد حرارتی مورد نیاز گیلاس مربوط به مرحله نمو جوانه انتهایی است که به ترتیب برابر با 8/658 درجه روز موثر و 5/845 درجه روز فعال می باشد و کمترین واحد حرارتی با 91 درجه روز موثر و 127 درجه روز فعال مربوط به مرحله نموبرگ می باشد.

توسعه فضای سبز شهری و کاهش منابع آبی، نگرانی های تامین آب برای آینده را افزایش می دهد. در همین راستا محاسبه اصولی نیاز آبی گیاهان فضای سبز، نقش مهمی در استفاده بهینه از آب دارد. این پژوهش به منظور تعیین نیاز آبی فضای سبز منطقه 4 شهرداری تهران و محاسبه منابع آبی مورد نیاز کل فضای سبز منطقه صورت انجام شد. برای تعیین نیاز آبی گیاهان فضای سبز، از روش کالیفرنیا (wucols) و جهت محاسبه تبخیر و تعرق مرجع و مقدار بارندگی موثر، از داده های اقلیمی ایستگاه هواشناسی شمال تهران در بازه 30 ساله (1395-1365) استفاده شد. مساحت خالص فضای سبز منطقه مورد مطالعه 5683 هکتار به دست آمد که شامل 20/215 هکتار بوستان شهری، 73/5311 جنگل کاری و 3/156 هکتار سایر تقسیمات فضای سبز بود. راندمان آبیاری در این منطقه به طور متوسط 35 درصد برآورد شد. نتایج نشان داد که میزان حجم آب مورد نیاز سالانه برای آبیاری کل فضای سبز منطقه مورد نظر در حدود 6/48 میلیون مترمکعب با راندمان 35 درصد و در حدود 3/47 میلیون مترمکعب با راندمان 45 درصد برآورد شد. بنابراین با سناریوی افزایش راندمان آبیاری تنها به میزان 10 درصد، 3/1 میلیون مترمکعب در سال، صرفه جویی در منابع آب موجود صورت خواهد گرفت. با توجه به میزان آب قابل برداشت از منابع آبی منطقه که برابر با 62/23 میلیون مترمکعب در سال می باشد، کمبود منابع آبی سالانه منطقه محاسبه و میزان آن برابر 98/24 میلیون مترمکعب با راندمان 35 درصد تخمین زده شد که این مهم، مدیریت دقیق و راهکارهای عملیاتی فوری را می طلبد.

تبخیر و تعرق یک پدیده چند متغیره و پیچیده است که به عوامل متعدد اقلیمی بستگی دارد و دقیق ترین روش برای برآورد آن، لایسیمتر است. اما استفاده از لایسیمتر، مستلزم وقت و هزینه زیادی است، از این رو تخمین تبخیر و تعرق با استفاده از پارامترهای هواشناسی و مدل های تجربی انجام می-گیرد. این مدل ها دارای ضرایبی هستند که معرف شرایط منطقه ای است که مدل در آن منطقه، واسنجی شده است؛ لذا کاربرد این مدل ها برای هر منطقه، نیاز به بررسی دارد. امروزه شبکه های عصبی مصنوعی کاربرد بسیاری در مسایل مختلف مهندسی آب که رابطه و الگوی مشخصی بین عوامل موثر بر وقوع یک پدیده وجود ندارد، پیدا کرده اند. هدف از پژوهش حاضر، ارزیابی مدل شبکه عصبی و مدل های تجربی در برآورد تبخیر و تعرق گیاه با استفاده از داده های هواشناسی روزانه و داده های لایسیمتری 3 ساله (فروردین 1395 تا اسفند 1397)، برای کشت و صنعت نیشکر سلمان فارسی می باشد. نتایج نشان داد که مدل شبکه عصبی مصنوعی نسبت به مدل های تجربی به کار رفته، عملکرد مناسب تری داشته و دارای RMSE، MAE و R2 به ترتیب 125/0، 24/0 و 97/0 برابر میلی متر بر روز می باشد و همچنین در بین مدل های تجربی، مدل پنمن-فایو-مانتیث با RMSE، MAE و R2 به-ترتیب 07/2، 09/3 و 91/0 برابر میلی متر بر روز در اولویت قرار دارد. همچنین برای ارزیابی دقت مدل شبکه عصبی با کاهش پارامترهای اقلیمی 10 سناریو تعریف شد. نتایج نشان داد از میان تمامی متغیرهای هواشناسی، دمای حداکثر، دمای حداقل و سرعت باد اهمیت بیش تری در برآورد تبخیر و تعرق دارند.