نیوار
سال:1400 | دوره:45 | شماره:112-113 |تعداد مقالات:12

گردش عمومی جو به عنوان یک عامل اساسی در تعیین شرایط آب و هوای هر منطقه نقش مهمی ایفاء میکند. در واقع در هر منطقهای، الگوی غالب گردش جو میتواند بیانگر شرایط آب و هوای آن مکان باشد. کنترل کننده غالب آب و هوای کمربند حاره ای گردش سلول هادلی است. اعمال یک کنترل دائمی بر آب و هوای سطح کمربند حارهای گردش سلول هادلی است. در این راستا جهت تشخیص ساختار گردش بزرگ مقیاس نصفالنهاری سلول هادلی از دادههای بازتحلیل مرکز پیشبینی میان مدت هواسپهر اروپایی ) ECMWF ( نسخه ) ERA5 ( با تفکیک در راستای افقی 25 / 0 * 25 / 0 درجه و با بهرهگیری از نقشههای دمای هوا، مؤلفه های مداری، نصف النهاری، بالاسوی بردار باد، مؤلفه مداری بردار باد سطح صفر در تراز 1000 هکتوپاسکال، تابع جریان نصف-النهاری و تابش موج بلند خروجی زمین برای دوره 40 ساله ) 2018-1979 ) و با استفاده از نرم افزار گردس و متلب انجام شد. نتایج این مطالعه نشان داد که سلول هادلی به حاشیه پایینی جنب حاره محدود است و بر اثر اختلاف چگالی حاصل از گرادیان حرارتی بین استوا و قطب به وجود آمده است که به دلیل چرخش زمین و انحراف کوریولیس، انتقال حرارت با صعود هوا در عرضهای جغرافیایی پایین در منطقه حارّه و نزول آن در حدود 30 درجه شمالی و 35 درجه جنوبی مشاهده میشود و وزش مولفه مداری بردار باد در نزدیکی سطح زمین از غرب به شرق و در سطح بالا از شرق به غرب است و همچنین به دلیل باد نصفالنهاری، هوایی که صعود میکند، به صورت نصفالنهاری به سمت قطبها حرکت میکند، سپس فرو نشسته و جهت آن معکوس میشود و به سمت استوا حرکت میکند و پیدایش گردش هادلی را موجب میگردد. در نیمکره شمالی مناطق بیابان های صحرای شمال آفریقا، خاورمیانه، ایران و جنوب غربی ایالات متحده بیشتر در شاخه نزول دینامیکی سلول هادلی قرار دارند، و مقدار رطوبت نسبی با 22 درصد و تابش موج بلند خروجی زمین با مقدار w/m 260 تا 267 و همچنین در نیمکره جنوبی مناطق استرالیا و آفریقای جنوبی با 32 درصد رطوبت نسبی، و تابش موج بلند خروجی زمین با w/m 245 تا 260 شرایط خشکی را در این مناطق حاکم کرده است. به طور کلی نتایج این پژوهش نشان داده که گردش سلول هادلی در نیمکره شمالی از عرض جغرافیایی 30 تا 33 درجه شمالی و در نیمکره جنوبی از عرض جغرافیایی 31 تا 33 درجه جنوبی قابل مشاهده است و همچنین روند صعودی به خود گرفته است. به طور کلی، این مطالعه نشان میدهد گردش سلول هادلی در هر دو نیمکره، 1 تا 5 / 3 درجه عرض جغرافیایی افزایش یافته است و گسترش گردش سلول هادلی به سمت قطب را نشان میدهد و افزایش خشکی و گرمایش جهانی را در پیش رو دارد.

اهمیت تغییر اقلیم و گرمایش جهانی و اثر گذاری دمای خاک بر مسایلی از قبیل تغییر رفتار هیدرولوژیکی سیستم نشان می دهد که داشتن درک صحیحی از روند تغییر دما به ویژه در مناطق خشک ضروری است. از این رو در این تحقیق به بررسی روند تغییرات دمای هوا و خاک در 3 ایستگاه سینوپتیک همدیدی واقع در جنوب شرق کشور با اقلیم فرا خشک و خشک (کرمان، زاهدان و بندعباس) طی سال های 2018-1957 پرداخته شده است. بدین منظور داده های ماهانه و سالانه دمای هوا در ارتفاع دو متری و دمای خاک در اعماق 5، 20 و 50 سانتی متری جمع آوری و جهت آشکار سازی روند از دو آزمون ناپارامتری من-کندال و اسپیرمن و آزمون پارامتری ضریب همبستگی پیرسون استفاده گردید. همچنین جهت ارزیابی دقت روش های مورد استفاده از روش درصد توان آزمون استفاده شد. نتایج بدست آمده نشان داد که متوسط دمای هوا در سری زمانی سالانه فقط در دو ایستگاه کرمان و زاهدان روند افزایشی داشته و روند مشخصی در دمای هوای ایستگاه بندر عباس مشاهده نشد. در مقیاس سالانه روند افزایش دمای لایه سطحی خاک تا عمق 20 سانتی متری در هر سه ایستگاه مشاهده شد. افزایش دمای خاک در مقیاس ماهانه نیز در هر سه ایستگاه در عمق 50 سانتی متری در ماه های اوت تا دسامبر دیده شد. همچنین با تعیین درصد توان آزمون مشخص شد که آزمون ناپارامتری من-کندال مناسب ترین آزمون برای روندیابی دمای هوا و خاک در مناطق مورد نظر می باشد.

در چند سال اخیر، با توجه به وقوع سیلاب های مکرر در ایران، یافتن ارتباط معنی دار بین سیگنال های اقلیمی و بارش به مسئله ای مهم تبدیل شده است. در این زمینه، پژوهش های زیادی در داخل کشور انجام شده که نشانگر ارتباط قوی بین این سیگنال ها و پارامترهای اقلیمی به خصوص بارش در سطح کشور است. در این تحقیق، با مطالعه و مرور آن دسته از مقالات داخلی و بین المللی در دسترس منتشر شده طی سال های 1383 تا 1397 سعی شده تا نمای کلی مطالعات انجام شده به تصویر کشیده شده و با جمع بندی و ارایه دقیق نتایج، مطالعه و استفاده از متون گذشته برای علاقه مندان به تحقیقات بیشتر در این زمینه آسان گردد. بدین منظور 50 مقاله در زمینه مطالعه ارتباط سیگنال های اقلیمی با بارش کشور گردآوری شده و خلاصه نتایج آن ها در قالب جدول، نمودار و نقشه تنظیم شده تا درک کلی از روند و یافته های مطالعات فراهم گردد. نقطه مشترک نتایج مطالعات، تاثیر بیشتر شاخص های SOI، NAO و گروه NINO نسبت به سایر شاخص ها بر روی بارش کشور می باشد. همچنین شاخص SOI تاثیر بیشتری نسبت به شاخص های NAO و گروه NINO دارد. البته بارش ها در فصل زمستان و پاییز بیشترین تاثیرپذیری از شاخص ها را دارا می باشند. ضمنا تاثیرپذیری بیشتر مناطق غرب کشور از شاخص ها و همچنین تاثیر بیشتر شاخص ها همراه با گام زمانی تاخیر، از دیگر نتایج مشترک تحقیقات مختلف بوده است.

هدف پژوهش حاضر، شبیه سازی رواناب سطحی رودخانه قره چای بود که با استفاده از مدل هیدرولوژیکی SWAT اقدام به مدلسازی شد. در این راستا ابتدا با استفاده از نرم افزار GIS نسخه 10. 4، DEM و آبراهه ها و مشخصات شبکه رودخانه ای حوزه استخراج گشت. آمار مورد استفاده از ایستگاه های پل دوآب خنداب، جوشیروان، و ساروق، مربوط به سال 2003 تا 2016 حوضه قره چای در نظر گرفته شد. برای محاسبه روش تلفات حوضه از روش شماره منحنی خاک (CN) استفاده شد. واسنجی و اعتبارسنجی مدل با نرم افزار SWAT-CUP با الگوریتم SUFI-2 انجام گرفت. برای ارزیابی توانایی مدل در شبیه سازی دبی رواناب از شاخص های با شاخص های نش ساتکلیف، R2، p-factor و r-factor استفاده شد. از آمار 8 ساله اندازه گیری شده (2004-2011)، بارندگی، دما و دبی روزانه برای واسنجی مدل استفاده شد. و اعتبارسنجی مدل با باقی مانده داده ها (2012-2016) انجام شد. نتیجه اعتبارسنجی مدل با شاخص های نش ساتکلیف، R2، p-factor و r-factor برای ایستگاه خنداب به ترتیب عبارت بود از 0. 65، 0. 66، 0. 35، 0. 07؛ و برای ایستگاه پل دوآب نیز نتایج شاخص ها به ترتیب: 0. 57، 0. 72، 0. 07، 0. 05 بود. ارزیابی مدل توانایی مدل SWAT را در شبیه سازی رواناب سطحی رودخانه قره چای تایید می کند. در نهایت مقایسه ظاهری هیدروگراف های شبیه سازی و مشاهداتی ماهانه نشان داد که مدل، زمان وقوع مقادیر دبی اوج و دبی های پایه را به خوبی مدل سازی نموده است اما مقادیر دبی اوج را بیشتر از مقادیر واقعی برآورد نموده است.

در عصر حاضر از یک طرف کمبود آب قابل استفاده و از طرف دیگر افزایش جمعیت، مصرف آب و از همه مهم تر بالا رفتن سطح زندگی و رشد فناوری مسئله نیاز به آب و کمبود آن را بیش ازپیش مطرح می سازد. بنابراین در پژوهش پیش رو به بررسی تاثیر پارامترهای جوی بر پوشش برف حوضه آبخیز کوهرنگ در سال های 2018-2010 پرداخته شده است. چراکه برف در چرخه آب شناسی به دلیل تامین منابع آب به صورت جریان های تاخیری در فصل های پرآبی و جریان های حداقلی در فصل های کم آبی و همچنین در تولید انرژی از اهمیت بالایی برخوردار است. بدین منظور نقش عوامل و پارامترهای جوی بر پوشش برف با روش های آماری مورد ارزیابی قرار گرفت. در این پژوهش با بررسی روابط رگرسیونی خطی و غیرخطی بین پارامترهای اقلیمی (دمای بیشینه، کمینه و متوسط و بارش) و پوشش برف مشخص شد بیشترین ضریب همبستگی مربوط به پارامتر دمای بیشینه (87/0) و کمترین ضریب همبستگی نیز مربوط به بارش (26/0) است. در بین رگرسیون های مورد استفاده، رگرسیون غیرخطی در پارامترهای مجموع بارش سالانه (34/0)، دماهای کمینه و بیشینه (74/0) و (87/0) ضریب همبستگی بالاتری را ثبت کرد درحالی که تغییری در ضریب همبستگی محاسبه شده برای پارامتر متوسط دما مشاهده نشد. همچنین نتایج پژوهش روند کاهشی تغییرات سطح پوشش برف منطقه در طول دوره مطالعاتی را نشان می دهد. ارتباط معنی داری نیز بین پارامتر دما و پوشش برف وجود دارد که می توان از این پارامترها و رگرسیون در تشخیص پوشش برف در منطقه استفاده کرد.

افزایش میزان غلظت گازهای گلخانه ای می تواند منجر به گرمایش جهانی و وقوع پدیده تغییراقلیم شود. در این تحقیق روند تغییرات بارش و دمای ایستگاه سینوپتیک ورامین در طی دوره زمانی از سال 2021 تا سال 2050 میلادی با استفاده از داده های گزارش پنجم تغییراقلیم (CMIP5) مورد بررسی قرار گرفت. یکی از محدودیت های عمده در استفاده از خروجی این مدل ها، قدرت تفکیک مکانی کم آن ها است که به لحاظ مکانی و زمانی با دقت مورد نیاز مدل های هیدرولوژیکی مطابقت ندارد. بنابراین از روش ریز مقیاس نمایی بوسیله مدل LARS-WG برای رفع این محدودیت استفاده شد. سپس داده های دما و بارش، تحت دو سناریوی RCP2. 6 و RCP8. 5 برای دوره آتی شبیه سازی و با دوره پایه مقایسه گردید. با توجه به اثرگذاری دما و بارش بر وضعیت خشکسالی آتی دشت، شاخص خشکسالی دی-مارتن تحت دو سناریو تغییر اقلیم تعیین و با دوره پایه مقایسه گردید. نتایج نشان داد که تغییر اقلیم بر حادتر شدن شرایط حاکم بر منطقه اثرات معنی داری دارد که سبب افزایش 3/1 درجه ای دما، تغییر در الگوی بارش و تغییرات میزان شاخص خشکی شد. با توجه به نتایج می توان بیان کرد که اگرچه روند خشکسالی متاثر از عوامل متعددی است، اما در سایه تغییرات اقلیمی محتمل در آینده احتمال افزایش روند خشکسالی در دشت ورامین به واسطه تغییر در میزان بارندگی و افزایش دما وجود دارد. همچنین هر دو سناریو تغییر اقلیم وضعیت خشک را برای منطقه مورد مطالعه پیش بینی کردند.

در این پژوهش، ارتباط بین تغییرات میانگین مداری و نصف النهاری بادهای غربی با دوره های تر و خشک غرب ایران بررسی شد. از همین رو، داده های مقادیر بارش تجمعی منطقه ی مورد مطالعه از مرکز پیش بینی میان مدت نیواری اروپایی ECMWF نسخه ی (ERA-Interim) با تفکیک مکانی0. 125*0. 125 درجه و همچنین داده های ارتفاع ژیوپتانسیل نسخه ی (ERA5) با قدرت تفکیک مکانی 0. 25*0. 25 درجه از همان مرکز برای سال های 1979 تا 2019 دریافت شد. برای تعیین دوره های تر و خشک ماهانه از شاخص بارش استاندارد (SPI) استفاده شد. بنابراین، برای بررسی ارتباط بین تغییرات میانگین مداری و نصف النهاری بادهای غربی با دوره های تر و خشک غرب ایران، شاخص همدیدی خاورمیانه ای (MESI) بر اساس تغییرات بادهای غربی از 25 تا 45 درجه عرض شمالی در ترازهای نیواری 500، 600 و 700 هکتوپاسکالی تعریف شد. نتایج نشان داد، که هنگام رخداد دوره های تر در غرب ایران، (MESI) بالاتر از آستانه و بادهای غربی بر روی خاورمیانه (دریاهای مدیترانه و سرخ) جریان نصف النهاری دارند. در حالی که در دوره های خشک، شاخص (MESI) پایین تر از آستانه و بادهای غربی جریان مداری دارند. با توجه به نتایج، دوره ی تر و خشک یافت نشد، که مقدار (MESI) آن پایین تر و بالاتر از آستانه باشد. بنابراین، به نظر می رسد که تغییرات در جریان بادهای غربی می تواند به عنوان یکی از عوامل در ایجاد دوره های تر و خشک غرب ایران اثرگذار باشد.

ذرات معلق یکی از آلاینده های مهم هوا است، که بر سلامتی انسان تاثیرات منفی دارد. بدیهی است تخمین و پیش بینی غلظت این ذرات مهم است. در این تحقیق با استفاده از مقایسه شبکه عصبی مصنوعی پیش خور پس انتشار و شبکه عصبی مصنوعی بازگشتی (NAR, NARX) و فازی تطبیقی (ANFIS) به تخمین ذرات معلق شهر تبریز پرداخته شده است. در این تحقیق داده های هواشناسی و داده های کیفیت هوا طی سال های 1392تا 1396 مورد استفاده قرار گرفت. تخمین غلظت ذرات معلق با توجه به میزان بارش، سرعت باد، مقدار دما در هر مدل و نتایج مقایسه گردید. همچنین از داده های غلظت ذرات معلق 5/2 میکرومتر درایستگاه سنجش کیفیت هوای باغشمال تبریز استفاده شد. 50 درصد داده ها برای صحت سنجی و آزمون واز 50درصد داده ها در روند آموزش استفاده شد. با توجه به نتایج، در حالت ایستا و بدون تغییرات فصلی شبکه عصبی NARX با ضریب همبستگی (R) 9995/0 و کمترین خطای میانگین مربعات (MSE) یعنی 005/0 بهینه ترین مدل این تحقیق شد. مقایسه نتایج مدل سازی با داده های واقعی نشان داد که بهترین پیش بینی متعلق به شبکه عصبی پیشخور پس انتشار است که با خطای 0007/0 نسبت به داده نرمال شده، بهترین دقت را دارد و بعد از آن به ترتیب شبکه عصبی NARX و NAR و نهایتا شبکه فازی تطبیقی قرار دارند.

در این مطالعه به پیش بینی شوری آب رودخانه کرخه پس از بهره برداری از پروژه های آبیاری و زهکشی جهاد نصر با استفاده از مدل شبیه ساز شوری SALTMED پرداخته شد. با توجه به شرایط اقلیمی، الگوی کشت، برنامه آبیاری، خصوصیات خاک و آب و زهکش دشت های اوان، دوسالق، ارایض و باغه که جز دشت های علیا محسوب می شوند، حجم زهاب خروجی و میزان نمک تولیدی از هر دشت با مساحت کلی 55 هزار هکتار شبیه سازی شد. همچنین از داده های مربوط به سال های (96-1392) به دلیل کامل بودن اطلاعات استفاده شد. نتایج نشان داد که در سال پایه آماری 1393 و بر اساس پیش بینی مدل SALTMED؛ مقدار 150، 87، 140 و 197 هزار تن نمک به ترتیب از دشت اوان، دوسالق، ارایض و باغه به طور سالانه وارد رودخانه کرخه می شود. اگر طی 10 سال همین روند ادامه داشته باشد، حجمی بالغ بر 5/74 میلیون تن نمک از زهاب دشت های فوق وارد کرخه و نهایتا وارد تخلیه گاه آن یعنی تالاب هورالعظیم خواهد شد که تبعات زیست محیطی فراوانی را به دنبال خواهد داشت. نتیجه کلی نشان داد که با بهره برداری از 37 هزار هکتار از 55 هزار هکتار مساحت چهار دشت مذکور، شاخص شوری (EC) آب کرخه به طور قابل توجهی افزایش یافته و به طور متوسط از 1/15 به بیش از 2 دسی زیمنس بر متر می رسد. حال اگر کل این 55 هزار هکتار و یا اراضی بیشتری از طرح 550 هزار هکتاری مورد بهره برداری قرار گیرد، چه حجم از زهاب و نمک وارد رودخانه ها خواهد شد؟

شهرستان اصفهان به علت موقعیت جغرافیایی، وابستگی شدید به رودخانه زاینده رود و آب های زیرزمینی جهت مصارف مختلف از جمله کشاورزی، در سالیان اخیر با محدودیت منابع آبی روبرو بوده است. این در حالی است که طبق آمار موجود، بیش از 90 درصد آب مصرفی کشور به مصارف بخش کشاورزی اختصاص دارد. محاسبه بارش موثر به ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک که با محدودیت منابع آبی روبرو می باشند، بسیار حایز اهمیت می باشد. در این پژوهش برآورد بارش موثر در کشت گندم در سال زراعی 95-94 به روش مستقیم (میدانی) رامداس انجام گردید و نتایج به دست آمده با شش روش تجربی (فرمولی) رنفرو، اداره احیاء اراضی ایالات متحده (USBR)، نسبت تبخیر و تعرق به بارش، روش سازمان حفاظت خاک ایالات متحده (SCS)، فایو (FAO/AGLW) و درصدی از طریق آزمون های نکویی برازش خطای جذر میانگین مربعات (RMSE)، خطای جذر میانگین مربعات نرمال (NRMSE) و خطای میانگین مطلق (MAE) مقایسه گردید. نتایج پژوهش بیانگر آن است که روش نسبت تبخیر و تعرق به بارش و روش سازمان حفاظت خاک ایالات متحده (SCS) به ترتیب با مقادیر آماره های خطای جذر میانگین مربعات مطلق 0/31 و 0/7 و خطای جذر میانگین مربعات نرمال 0/31 و 0/7 و همچنین خطای میانگین مطلق 0/11 و 0/45 به ترتیب اولویت به عنوان روش های فرمولی جهت استفاده در منطقه کبوترآباد (شهرستان اصفهان) قابل توصیه می باشند.

برآورد دمای نقطه شبنم با روشی کارآمد در بسیاری از زمینه ها مانند برنامه ریزی های بخش کشاورزی از جمله محافظت محصولات در برابر صدمات، مطالعات هواشناسی، هیدرولوژیکی و اکولوژیکی مفید می باشد. در این تحقیق از رهیافت ترکیب پیش بینی مدل-های رگرسیون درختی، روش گروهی مدلسازی داده ها(GMDH) و روش تجربی جهت تخمین دمای نقطه شبنم در ایستگاه های رشت، یزد و ارومیه استفاده شد. داده های ورودی مدل های منفرد شامل داده های بیشینه سرعت باد، میانگین سرعت باد، دمای بیشینه، دمای کمینه، متوسط دما، متوسط رطوبت نسبی، کمینه و بیشینه رطوبت نسبی و فشار بخار اشباع بودند. رهیافت ترکیبی براساس رویکرد وزنی با روش های عکس واریانس و رگرسیون حداقل مربعات انجام گرفت. در مدل های منفرد، مدل GMDH نسبت به سایر مدل ها از کارایی بالایی برخوردار است به طوری که میزان کاهشRMSE از روش تجربی و رگرسیون درختی به مدل GMDH در ایستگاه رشت به ترتیب 66/66 و 45/59 درصد می باشد. رهیافت ترکیبی نسبت به مدل های انفرادی دقت عمل بالایی دارد و روش رگرسیون حداقل مربعات نسبت به روش عکس واریانس با معیارهای خطای متفاوت دارای خطای کمتری است، به طوری که محاسبه ضریب نش-ساتکلیف در ایستگاه های رشت، ارومیه و یزد به ترتیب 97/0، 96/0 و 87/0 می باشد. همچنین نوع معیار خطای مورد استفاده و توان تعریف شده در روش عکس واریانس در مقادیر پیش بینی موثر است و توان مناسب مربوط به خطا براساس داده های موجود ارایه شد. در بررسی تاثیر تنوع اقلیمی، ایستگاه رشت دارای کمترین خطا می باشد. همچنین عملکرد رهیافت ترکیبی با استفاده ار مدل های منفرد قوی افزایش می یابد.

در این پژوهش نتایج پیش بینی های 24 و 48 ساعته بارش در مدل میان مقیاس WRF با دامنه های تو در تو و با تفکیک های 18 و 6 کیلومتر (اجرا شده در هواشناسی لرستان) و با تفکیک های 27 و 9 کیلومتر (اجرا شده در پژوهشگاه هواشناسی و علوم جو)، بدون طرحواره، برای یک دوره 2 ماهه از اول مارس 2019 تا پایان آپریل 2019 بررسی و با داده های دیدبانی بارش برای 10 ایستگاه همدیدی هواشناسی لرستان مقایسه شده اند. نتایج پس پرداش بروندادها به روش میانگین لغزان نشان داد که خروجی های 27، 9 و 18 کیلومتر به ترتیب با مقادیر 3/7، 8/4 و 1 درصد بیشترین افزایش دقت پیش بینی های 24 ساعته را پس از پس پردازش داشته اند و تنها خروجی 6 کیلومتر با 7/7-درصد پس از پس پردازش کاهش عملکرد پیدا کرده است. همچنین خروجی دامنه های 27، 18 و 9 کیلومتر به ترتیب با مقادیر 4/9، 8/7 و 8/4 درصد بیشترین افزایش دقت پیش بینی های 48 ساعته را پس از پس پردازش داشته اند و تنها خروجی 6 کیلومتر با 9/0-درصد پس از پس پردازش کاهش عملکرد پیدا کرده است. پهنه بندی پس پردازش برای استان مشخص ساخت که پس پردازش به روش میانگین لغزان وزن دار برای هر دو بازه زمانی 24 و 48 ساعته در تصحیح بروندادهای مدل، عامل ارتفاع از سطح دریا موجب کاهش دقت پیش بینی ها گردید بطوریکه در مناطقی که دارای ارتفاع کمتری بوده اند موثرتر بوده است.