مجله فیزیک زمین و فضا
سال:1395 | دوره:42 | شماره:1 |تعداد مقالات:22

در این مطالعه سعی در بهبود تعیین مکان زمین لرزه های رخ داده در منطقه قوچان بوسیله روش نسبی اختلاف زمانی دوگانه و الگوریتم hypoDD با استفاده از مدل سرعتی سه بعدی کوشش شده است. ابتدا به منظور بررسی توانایی کارکرد روش اختلاف زمانی دوگانه با آرایه موجود از آزمون مصنوعی توسط سه خوشه منطبق بر گسل های بینالود، کشف رود و قوچان استفاده شد. نتایج، کاهش چشمگیر خطاها و برتری روش نسبی در مقابل روش تک حادثه ای را نشان داد. سپس با اعمال محدودیت هایی بر روی داده های اولیه، 2516 زمین لرزه ثبت شده توسط شبکه های لرزه نگاری قوچان و مشهد بین سال های 1996 تا 2012 برای مکان یابی مجدد توسط آخرین نسخه الگوریتم hypoDD با استفاده از مدل سرعتی سه بعدی مهربان (1390) انتخاب شدند. با توجه به مکان یابی مجدد زمین لرزه ها، وجود فعالیت های لرزه ای در شمال گسل سنگ بست-شاندیز و غرب گسل بینالود و همچنین در جنوب گسل باغان-گرماب به چشم می خورد که می تواند نشان دهنده فعالیت گسل های پنهان باشد. در این مطالعه میانگین RMS از 0.27 ثانیه در مکان یابی تک حادثه ای به 0.09 ثانیه در مکان یابی مجدد با استفاده از مدل سه بعدی رسید. میانگین عدم قطعیت های نسبی افقی و قائم نیز در مکان یابی مجدد به ترتیب 686 متر و 721 متر به دست آمد.

در این پژوهش با توجه به ویژگی فیبرنوری و حساسیتی که نسبت به تغییر پارامترهای فیزیکی نشان می دهد، امکان استفاده از آن به عنوان پیش نشانگر لرزه ای در ساختار گسلی در سطح زمین به عنوان راهکاری جدید بررسی شد. با استفاده از نمودار گسیختگی کولمب تنش های قبل از زمین لرزه با بکارگیری دایره موهر با روشی خاص تخمین زده شده است. با توجه به اینکه این تنش ها مربوط به کانون زمین لرزه در اعماق زمین مربوط است، ابتدا لازم است چگونگی تغییرات تنش اطراف کانون به طرف سطح زمین (محل بکارگیری فیبر) بررسی شود. سپس با توجه به آستانه حساسیت فیبرهای نوری، فبیرنوری مبتنی بر توری براگ با تناوب کوتاه با پوشش حباب شیشه ای مناسب تر تشخیص داده شد. با اعمال تنش هایی که بتدریج و در نواحی سطحی گسل تجمیع می یابد تغییرات در طول موج نور خروجی محاسبه شده است. با توجه به فعالیت گسل کوهبنان واقع در شمال استان کرمان تنش های کولمب ناشی از چند زلزله این منطقه از جمله زلزله 2005 این گسل در زرند تقریبا از سه سال تا دو روز مانده به زمان زلزله تخمین زده شد و استفاده گردید. مشاهده می شود که در این منطقه گسلی از حدود دو ماه مانده به رخداد جابجایی در طول موج نور خروجی از فیبرنوری از میزان 6.16 نانومتر و از 22 روز مانده به حادثه از 6.57 نانومتر عبور می کند، که می تواند زمان قابل توجهی برای هشدار باشد.

ایران کشوری است که در قسمت میانی سیستم کوهزایی آلپ – هیمالیا قرار دارد و دارای وضعیت زلزله خیزی شدیدی است. به دلیل خطری که زمین لرزه ها دارند تحقیقات در زمینه پیش نشانگرهای زمین لرزه تداوم دارد. یکی از موفق ترین پیش نشانگرها، پیش نشانگرهای سیگنال های الکتریکی لرزه ای است. سیگنال های الکتریکی لرزه ای (SES) سیگنال های الکتریکی فرکانس پایین هستند که برای اولین بار در یونان (توسط گروه VAN) و در ژاپن (توسط اویدا در سال 2000) برای پیش بینی زمین لرزه ها ثبت شده است. این سیگنال ها اکنون در شمال غرب ایران نیز برای اولین بار در حال ثبت هستند (از اوایل سال 1393). بین سیگنال های الکتریکی لرزه ایVAN (SES) و پارامترهای زمین لرزه وابستگی هایی جهت ثبت بزرگی، زمان و مکان وجود دارد. در این پروژه ما پنج ایستگاه VAN در شمال غرب ایران نصب و داده هایی از مارس 2014 ثبت کرده ایم، که چهار سیگنال را تا کنون نشان داده اند. این سیگنال ها و پارامترهای زمین لرزه ها به سازمان مدیریت بحران استان آذربایجان شرقی قبل از رویداد آنها گزارش شده است و این زمین لرزه ها به وسیله روش VAN با موفقیت پیش بینی شده اند که جزئیات آنها در این تحقیق شرح داده شده است.

در این مطالعه ساختار سرعتی پوسته و عمق ناپیوستگی موهو در زیر چهار ایستگاه لرزه نگاری کرمان با استفاده از روش برگردان همزمان توابع انتقال گیرنده موج P و منحنی های پاشندگی سرعت گروه امواج رایلی مورد مطالعه شد. برای تعیین توابع گیرنده از روش تکرار واهمامیخت در حوزه زمان لیگوریا و آمون (1999) و دور لرزهایی با طول مسیر دایره بزرگ بزرگتر از °25 و کوچکتر از °90 و بزرگای بیش از 5.5 استفاده شد که در فاصله سال های 2010 تا 2013 در این ایستگاه ها به ثبت رسیده اند. منحنی های پاشندگی سرعت گروه موج رایلی از مطالعه رحیمی و همکاران (2014) بر روی ساختار پوسته و گوشه بالایی فلات ایران تامین شده است. توابع گیرنده، پاسخ ساختار محلی زمین به رسید قائم امواج P در زیر یک لرزه سنج سه مولفه ای را نشان می دهند و به تباین های سرعت موج برشی حساس هستند. ناهماهنگی عمق- سرعت در اطلاعات توابع گیرنده باعث غیریکتایی مساله برگردان می شود، اما با دخالت دادن اطلاعات حاصل از سرعت مطلق برآوردهای پاشندگی و برگردان هم زمان این دو مجموعه داده ای، می توان بر این محدودیت غلبه کرد. با این کار اطلاعات دقیق تری درباره ساختار پوسته ای فراهم می شود. نتایج این مطالعه نشان می دهد که مرز ناپیوستگی موهو در زیر ایستگاه چشمه معدنی، CHMN، در عمق 2±52 کیلومتری، در زیر ایستگاه گوه گبری، KHGB، در عمق 2±50 کیلومتری، در زیر ایستگاه نگار، NGRK، در عمق 2±54 کیلومتری و در زیر ایستگاه تی وی باهنر، TVBK، در عمق 2±50 کیلومتری قرار دارد. در نتیجه، میانگین عمق موهو در منطقه کرمان 2±52 کیلومتر است. به منظور تعیین خطا و صحت مدل های به دست آمده از روش مستقیم استفاده گردید.

دز معادل دز طبیعی مهم ترین پارامتر سن یابی نوری است که باید برای هر یک از الیکوت های یک نمونه محاسبه شود. با توجه به شرایط تشکیل رسوب ازجمله صفر شدگی کامل یا صفر شدگی ناقص، مجموعه دزهای معادل بدست آمده می توانند از یکپارچگی یا پراکندگی برخوردار باشند. برای هر یک از این حالت ها مدل های آماری سن یابی معرفی شده است که محاسبه دز جذب شده در طول زمان دفن و به دنبال آن محاسبه سن نمونه را از مجموعه دزهای طبیعی ممکن می کند. دراین مقاله به بررسی دو مدل رایج آماری سن یابی، یعنی مدل سن مرکزی (CAM) (Central Age Model) و مدل کمترین سن (MAM) (Minimum Age Model) پرداخته می شود. مدل CAM برای نمونه های همگن با صفرشدگی کامل استفاده می شود که دزهای معادل بدست آمده از آن ها از نزدیکی کافی برخوردار و مدل MAM برای نمونه ها با صفر شدگی ناقص استفاده می شود که دزهای معادل نسبت به هم پراکندگی شایان توجه دارند و برای بدست آوردن سن درست نمونه روی کمترین دزها متمرکز می شود. نمونه های مورد مطالعه در این مقاله از ترانشه ایرا که در زون ارتباطی دو گسل مشا و شمال تهران قرار دارد، استخراج شده است.

حضور نوفه تاثیر نامطلوبی روی داده های لرزه ای می گذارد. یکی از مراحلی که در پردازش و تفسیر داده های لرزه ای اهمیت دارد، تضعیف مطلوب نوفه ها می باشد. حضور نوفه و حذف نامطلوب آن ها مانع از ایجاد تصویر صحیح از ساختارهای زمین شناسی منطقه جهت تفسیر داده های لرزه ای می شود. نوفه های تصادفی اغلب توزیع گوسی دارند. ولی در بعضی از گیرنده ها این نوفه ها مقادیر قابل ملاحظه ای دارند که از توزیع گوسی هم پیروی نمی کنند که در این مقاله به آن ها نوفه های آشفته (Erratic) گفته می شود. نوفه های آشفته می تواند بر اثر وزش باد، وارونگی قطبی ناصحیح، شرایط سطحی ضعیف، ماشین آلات و ... به وجود آیند. هر چند فیلترهای بر پایه حداقل مربعات برای حذف نوفه های تصادفی بهینه است، به دلیل غیر گوسی بودن نوفه های آشفته، نتایج مطلوبی نمی دهد. به منظور رفع این مشکل، فیلتر جدید بر پایه کاهش رتبه ماتریس هنکل را معرفی می کنیم. در این روش بعد از انتقال داده ها به حوزه فرکانس- مکان، برای تک تک برش های فرکانسی ماتریس هنکل ساخته و رتبه آن را کاهش می دهیم. سپس با استفاده از الگوریتم تکراری و توابع وزنی، تا زمانی که همگرایی مطلوبی حاصل شود، ترکیب وزن داری از مقادیر ماتریس اولیه و ماتریس کاهش رتبه یافته را بدست می آوریم که با دادن وزن صفر به نوفه های آشفته آن ها را حذف می کنیم. این روش را میتوان برای داده های لرزه ای دو بعدی و سه بعدی با شیب های متقاطع اعمال کرد. عملکرد این فیلتر بر روی داده های لرزه ای واقعی و مصنوعی بررسی شد و ملاحظه شد که روش به خوبی نوفه های آشفته و تصادفی را تضعیف می کند.

در بیشتر طبقه بندی های زمین که بر اساس نتایج تحلیل ساختگاه ارائه شده است، سرعت موج برشی و پریود طبیعی زمین، پارامتر اصلی طبقه بندی است. در تدوین آیین نامه های طراحی ساختمان ها در برابر زلزله، طبقه بندی انواع زمین، باید تابع شرایط زمین شناسی، ژئوتکنیکی، ژئوفیزیکی و بررسی های آزمایشگاهی و صحرایی باشد. در این مقاله، ضمن شناسایی ویژگی دینامیکی زمین در گستره شهر اردکان، میزان سازگاری طبقه بندی زمین متناسب با مطالعات اثر ساختگاه بر مبنای داده های ژئوتکنیکی، ژئوفیزیکی و خردلرزه ها با آیین نامه های طراحی دینامیکی ساختمان ها نشان داده می شود. در ایران آئین نامه طراحی ساختمان ها در برابر زلزله، (استاندارد 2800) و طبقه بندی کمک پناه و همکاران برای نوع زمین ارائه شده که فقط در طبقه بندی کمک پناه و همکاران از پریود طبیعی زمین استفاده شده است. در گستره شهر اردکان برای بهبود طبقه بندی زمین علاوه بر اطلاعات سرعت موج برشی و پروفیل خاک در 5 گمانه، داده های میکروترموری در 100 نقطه ثبت و بر اساس روش H/V ناکامورا (1989، 2000) تحلیل شد و فرکانس های طبیعی به دست آمده در نقاط منطبق بر گمانه ها با فرکانس طبیعی پروفیل خاک به روش تحلیل یک بعدی خطی معادل مقایسه شد. با توجه به ویژگی ژئوتکنیکی، ژئوفیزیکی، نتایج تحلیل ساختگاه و فرکانس طبیعی زمین حاصل از داده های میکروترمورها در محل گمانه ها، نوع زمین تعیین شد که منجر به تغییراتی در طبقه بندی نوع زمین مطابق با آیین نامه 2800 ایران انجامید. این تغییرات، تعیین شرایط زمین در محل و استفاده بهتر از این آئین نامه را باعث خواهد شد.

در این مقاله از دو روش شبکه عصبی مصنوعی (ANN) و درون یابی کریژینگ فراگیر جهت برآورد مکانی تغییرات سرعت پوسته زمین در ایران استفاده شده است. در هر دو روش جهت تست و ارزیابی نتایج از هفت ایستگاه GPS که مقادیر سرعت آنها نسبت به صفحه اوراسیا معلوم بوده، استفاده شده است. میانگین خطای نسبی بدست آمده از این مقایسه +13.48 درصد برای شبکه عصبی و +25.38 درصد برای روش کریژینگ فراگیر در مولفه شمالی (VN) از هفت ایستگاه تست است. برای مولفه شرقی (VE) میدان سرعت، میانگین خطای نسبی +18.12 درصد برای شبکه عصبی و +28.61 درصد برای روش کریژینگ فراگیر از ایستگاه های تست بدست آمده است. همچنین جذر خطای مربعی میانگین (RMSE) در روش شبکه عصبی مصنوعی برای مولفه شمالی ±1 میلی متر به سال و برای مولفه شرقی ±1.5 میلی متر به سال بدست آمده است. برای روش کریژینگ فراگیر در مولفه شمالی ±2.8 میلی متر به سال و برای مولفه شرقی ±3.1 میلی متر به سال محاسبه شده است. نتایج نشان دهنده قابلیت و کارائی بالای روش شبکه های عصبی مصنوعی در برآورد مکانی میدان سرعت پوسته زمین در این منطقه است. در مورد روش کریژینگ نتایج بیانگر این موضوع است که پراکندگی و تعداد نقاط مورد نیاز در مرحله آموزش و تعیین ضرایب در نتایج بدست آمده بسیار دخیل اند.

کشور ژاپن از نظر زمین ساختی در یک منطقه پیچیده مرزی واقع شده است. حرکت غالب آن منطقه، فرورانش صفحه اقیانوس آرام به زیر صفحه امریکای شمالی است. در این تحقیق با استفاده از داده های GPS شبکه ژئونت ژاپن، حرکات بین لرزه ای پوسته در بین دو زلزله سپتامبر سال 2010 و مارس سال 2011 و همچنین حرکات حین لرزه ای ناشی از زمین لرزه های 7.2 و 9 ریشتری که به ترتیب در تاریخ های 09/03/2011 و 11/03/2011 رخ دادند مدل سازی شد. این مدل سازی نشان می دهد که پوسته امریکای شمالی قبل از وقوع این زمین لرزه ها، رفتارهای متفاوتی را در سه مقطع زمانی از خود نمایش می دهد. ویژگی هرکدام از این مقاطع زمانی این است که در هر مقطع، بردارهای جابجایی دارای جهت خاص یکسان هستند اما مقدار این بردارها از مکانی به مکان دیگر تغییر می کنند. در مقطع زمانی دوم، حرکات کوچک و دارای جهتی نامشخص هستند. در مقطع زمانی سوم حرکات متفاوت می شوند. تحلیل کرنش جابجایی در مقطع زمانی سوم نشان می دهد که انقباض در غرب افزایش می یابد. همچنین در این مقطع زمانی انبساط در شرق ژاپن نمایان می شود و مقدار آن روزبه روز افزایش می یابد. تحلیل کرنش در روزهای زلزله، نشان می دهد که پوسته امریکای شمالی بر روی پوسته اقیانوس آرام می لغزد و دچار انبساط شدیدی می شود. مقطع زمانی دوم که در آن مقطع حرکات پوسته در حال عوض شدن هستند شاید بتوان یک پیش نشانگر برای این زمین لرزه ها به حساب آورد. همچنین با توجه به لغزش (انبساطی) که در منطقه نمایان می شود، می توان ناحیه ای که در آینده نزدیک تحت تاثیر زمین لرزه قرار خواهد گرفت را شناسایی کرد.

در این مقاله دو روش برمبنای استفاده از میدان مغناطیسی در ارتفاع یا مقیاس های مختلف جهت تخمین عمق و شاخص ساختاری چشمه های بی هنجاری مغناطیسی بررسی می شوند. در روش اول، موقعیت و شاخص ساختاری چشمه در دو مرحله به طور مستقل از هم تخمین زده می شود. عمق چشمه با یک روش هندسی و بر اساس مفهوم مرز ها (Ridges) تعیین می شود. سپس شاخص ساختاری (structural index) با بهره گیری از مفهوم تابع مقیاس ده (Scaling function) در روش ScalFun محاسبه می شود. چنانچه اثر تداخلی ناهنجاری های مجاور شدید باشد، از مشتق میدان در تحلیل چند مقیاسی استفاده می شود. در روش دوم، برآورد عمق و شاخص ساختاری چشمه با وزن دهی میدان چند مقیاسی توسط یک تابع مقیاس ده مناسب انجام می گیرد. این تابع مقیاس ده وابسته به نوع میدان پتانسیل، ساختار چشمه مولد میدان و ارتفاع (مقیاس) ادامه فراسو است. با استفاده از این میدان وزن داده شده که به اصطلاح تبدیل DEXP میدان نامیده می شود می توان محل و شاخص ساختاری چشمه را برآورد کرد. به این ترتیب که محل مقادیر بیشینه و کمینه میدان DEXP در صورتی که تابع مقیاس ده به درستی انتخاب شود منطبق بر چشمه خواهد بود. در ابتدا هر دو روش با داده های مصنوعی تولیدشده توسط چشمه های مصنوعی که با نوفه گاوسی آمیخته شده است مطالعه می شود. نتایج به دست آمده از داده های مصنوعی در مقایسه با مقادیر واقعی از دقت مطلوبی برخوردارند. در مرحله بعد، این روش ها بر روی یک سری از داده های مغناطیس سنجی هوابرد اعمال می شود. مقادیر به دست آمده برای شاخص ساختاری و موقعیت ساختارهای زمین شناسی با یکدیگر همخوانی دارند.

در این مقاله پیشنهاد بر این است که ابتدا تصویری سه طیفی (تصویری که دارای سه طیف فرکانس اصلی قرمز، آبی و سبز است.) از شبکه منظم تهیه شود، چون هر طیف فرکانس رنگی یک محدوده تعریف شده با طول موج و فرکانس خاص خود را دارد، طول موج های ناهنجاری مورد مطالعه بر اساس طیف رنگی خود به سه بازه از طول موج ها تفکیک خواهند شد و سپس روی هر طیف فیلتر مورد نظر جداگانه اعمال خواهد شد. هنگامی که نتایج اعمال فیلتر روی هر سه طیف فرکانسی به یک فرمت تصویری RGB باز گردانده شود، نوفه ها و سایر عوامل ناخواسته که قاعده خاصی ندارند و تنها در یک طیف خاص تقویت شده اند با نتایج حاصل از طیف های دیگر تداخل ویرانگر خواهند داشت (یک کد رنگی بی مفهوم برای ذخیره در یک سلول یا پیکسل خاص از تصویر را تولید می کنند) و به رنگ سیاه نشان داده خواهند شد و عواملی که طیف پیوسته و منظمی دارند، مانند ناهنجاری هدف مورد مطالعه، در مرز لبه ناهنجاری ها تداخل سازنده می کنند و به صورت دقیق لبه ها و محدوده ناهنجاری را نشان می دهند که از دقت زیادی برخوردار است. در این مقاله ابتدا این روش روی مدل مصنوعی با درصدهای متفاوت از نوفه به کار می رود و سپس روی داده های مغناطیس سنجی حاصل از کانسارهای آهن منطقه اجت آباد استان سمنان اعمال خواهد شد.

در این مطالعه سعی در بهبود نتایج مدل سازی و تفسیر داده های الکترومغناطیس هوابرد حوزه فرکانس شده است. به این منظور با استفاده از قیدهایی چون قید هموارساز و قید عمقی، الگوریتم وارون سازی بر پایه اصلاح مدل در هر تکرار در محیط نرم افزار متلب برنامه نویسی شده است. از مزایای وارون سازی مقید یک بعدی داده های الکترومغناطیسی، پایداری الگوریتم در روند مدل سازی تک بعدی سونداژهای الکترومغناطیسی است. با استفاده از این الگوریتم هموارسازی در طول الگوریتم و با استفاده از خطای عدم برازش کنترل خواهد شد. از طرفی وارون سازی با توجه به اطلاعات عمقی لایه های مختلف مقاومت ویژه در هر سونداژ انجام می گیرد و حتی امکان استفاده از اطلاعات وارون سازی سونداژهای مجاور با مقایسه اطلاعات عمقی آنها و تعریف قید جانبی فراهم می آید. وارون سازی مقید می تواند مقاطعی دو بعدی از کنار هم قرار دادن مدل های یک بعدی نتیجه دهد که قابلیت تفسیر بالاتر و اطلاعات بیشتری از تغییرات مقاومت ویژه را در منطقه فراهم می آورد. از معایب این روش افزایش زمان وارون سازی است که در روش های هوابرد به دلیل حجم زیاد داده ها فاکتور مهمی محسوب می شود. در مرحله بعد وارون سازی روی مدل مصنوعی استاندارد، حاوی درصدی نوفه آزمایش و با توجه به نتایج مشخص می شود این روش می تواند به عنوان روشی کارا و موثر در وارون سازی داده های الکترومغناطیس هوابرد به کار گرفته شود. در نهایت از این الگوریتم برای وارون سازی داده های واقعی منطقه میرگه نقشینه در حوالی شهرستان سقز در استان کردستان استفاده شده است.

تعیین ضخامت یخچال های کوهستانی مانند علم کوه باتوجه به شرایط آب و هوایی بسیار سرد، ارتفاع زیاد یخچال، خطر سقوط بهمن و توپوگرافی زیاد کار بسیار دشواری است. در این پژوهش به دلیل شفاف بودن یخ برای امواج الکترومغناطیسی، غیرمخرب، سریع و دقیق بودن روش رادار نفوذی به زمین (GPR)، برای تعیین ضخامت و توپوگرافی بستر یخچال علم کوه از این روش استفاده شده است. برداشت داده های GPR با استفاده از آنتن 25 مگاهرتز به روش دور افت مشترک (Common offset mode) و با 6 متر فاصله بین فرستنده و گیرنده برداشت شده است. تقریبا کل یخچال های غربی منطقه مورد مطالعه (یخچال های علم چال، تخت چال و تخت سلیمان)، توسط روش GPR برداشت شده است. جهت اختصار فقط داده های سه پروفیل (a، b و c) واقع در یخچال علم چال، پردازش و تفسیر شده اند. بعد از پردازش های مناسب، بازتاب های بستر یخچال آشکارسازی شده و با قرار دادن سرعت مناسب موج الکترومغناطیسی در یخ (0.16 متر بر نانوثانیه)، ضخامت متغیر 50 تا 94 متر برای لایه یخ در زیر پروفیل های مورد بررسی تخمین زده شده است. نشانگرهای دامنه، فاز و فرکانس لحظه ای برای آشکارسازی و تفسیر بهتر لایه های زیر سطحی در مقاطع GPR، استخراج شده است. نشانگر دامنه لحظه ای، بازتاب های بستر یخچال، قلوه سنگ های یخچالی و واریزه های داخل یخ را به خوبی تفکیک کرده است. در نهایت در مقاطع عمقی پروفیل های مورد بررسی، مشاهده شد که توپوگرافی بستر یخچال کپی نسبتا دقیقی از توپوگرافی سطح یخچال است.

یکی از مهم ترین مشکلاتی که بشر به خصوص در سال های اخیر با آن مواجه شده است، بحران آب و وقوع خشکسالی می باشد و به همین دلیل بررسی وضعیت خشکسالی در مدیریت بهینه منابع آب اهمیت دارد. هدف از این تحقیق، مطالعه و بررسی شدت، تداوم و فراوانی خشکسالی های هواشناسی و هیدرولوژیک و همچنین تعیین تاخیر زمانی احتمالی بین وقوع این دو نوع خشکسالی در حوزه آبخیز قره سو، استان کرمانشاه است. برای این منظور، از آمار پنج ایستگاه باران سنجی، پنج ایستگاه هیدرومتری و 20 چاه پیزومتری موجود در حوضه و چهار شاخص خشکسالی RAI، SIAP، SDI و SWI برای ارزیابی و تحلیل خشکسالی استفاده شد. در نهایت نقشه های پهنه بندی -خشکسالی در سال 86-87 با روش کریجینگ معمولی در محیط ArcGIS ترسیم شد. نتایج نشان داد شدت خشکسالی از سال 1378 به تدریج افزایش یافته است که طبق مقادیر بدست آمده از هر یک از شاخص های خشکسالی در سال 1386 و طولانی ترین خشکسالی طی سال های 1386 تا 1391 رخ داده است. همچنین نتایج نشان داد که در سال های اخیر خشکسالی هیدرولوژیک با یک تاخیر زمانی یک تا دو ساله نسبت به خشکسالی هواشناسی رخ داده است. بر اساس نتایج پهنه بندی خشکسالی مشخص شد در بیشتر مناطق حوضه، خشکسالی هواشاسی در طبقه خیلی شدید و خشکسالی هیدرولوژیک جریان های سطحی در طبقه متوسط و خشکسالی هیدرولوژیک منابع آب زیرزمینی در شمال شرقی و جنوب غربی حوضه و تا حدی بخش های مرکزی در طبقه خیلی شدید قرار گرفته است.

دلایل و شواهد زیادی درباره تغییر اقلیم در سراسر دنیا وجود دارد. در سال های اخیر بررسی تاثیرات تغییر اقلیم بر مناطق مختلف، توجه دانشمندان را به خود جلب کرده است. در این پژوهش، تغییرات اقلیمی حوضه آبریز دشت یزد- اردکان در دو ایستگاه کوهستانی و دشتی (به عنوان مناطق تغذیه و تخلیه آبخوان)، با استفاده از سناریوهای A2، A1B و B1 از مدل HadCM3 در نرم افزار لارس بررسی شد. دوره شبیه سازی مربوط به سال های2010 تا 2030 مربوط است. نتایج بررسی سناریوهای ذکر شده، نشان داد توزیع بارش در آینده در هر دو ایستگاه دچار تغییراتی خواهد بود و بیشتر، تیپ بارش بهاره را خواهیم داشت. شایان ذکر است که بارندگی در ایستگاه کوهستانی ده بالا در مقایسه با ایستگاه دشتی یزد، نوسان بیشتری خواهد داشت. دمای کمینه و بیشینه نیز در هر دو ایستگاه دارای روند افزایشی است و انتظار می رود در دوره شبیه سازی، متوسط دمای سالانه ایستگاه ها افزایش یابد. حداکثر افزایش دمای کمینه و بیشینه در سناریو A2 مشاهده شد. بر اساس سناریو مذکور، دمای کمینه ایستگاه یزد و ده بالا در دوره شبیه سازی به ترتیب 1.83 و 1.43 درجه سانتیگراد افزایش خواهد داشت. سناریو A2، دمای بیشینه این ایستگاه ها را نیز در دوره آتی، به ترتیب 1.19 و 2.07 بیشتر از دوره مشاهده ای نشان داد.

در این پژوهش پیش بینی پوشش ابری توسط مدل میان مقیاس جوی WRF بررسی شده است. ابتدا برای تعیین امکان پیش بینی پوشش ابری توسط مدل خروجی این مدل توسط تصاویر رادار و ماهواره ارزیابی شد. با توجه به نتایج قابل قبول مدل برای یک دوره پنج روزه اجرا و با داده های مشاهداتی راست آزمایی شد. به منظور راست آزمایی مدل WRF از کمیت های راست آزمایی مانند کمیت اریبی، آهنگ برخورد و نسبت هشدارهای نادرست استفاده شد. این دوره پنج روزه با داده های به دست آمده از تصاویر ماهواره نیز ارزیابی شد. در نهایت مدل برای یک دوره زمانی سه ماهه نیز اجرا و و با داده های مشاهداتی راست آزمایی شد. نتایج تمامی ارزیابی ها یکسان بودند نشان دادند که مدل هوای صاف را خوب پیش بینی می کند هرچند دارای فراپیش بینی است. زمانی که پوشش ابری کامل است مدل پیش بینی قابل قبولی دارد. ولی برای هوای نیمه ابری خروجی مدل ضعیف و فروپیش بینی دارد.

پیش یابی تغییرپذیری زمانی- مکانی متغیرهای اقلیمی در مقیاس محلی و منطقه ای جهت برنامه ریزی های آتی در سراسر جهان، ضرورتی اجتناب ناپذیر است. بنابراین پژوهش حاضر سعی دارد با استفاده از یک رویکرد جدید، به پیش یابی و سپس ریزمقیاس نمایی مقادیر مولفه دمایی ایستگاه های هواشناسی استان گلستان برای دوره آماری 1391 تا 1450 بپردازد. در روش پیشنهادی جهت پیش یابی و ریزمقیاس نمایی مولفه دما، از پیش بینی کننده 26 مولفه مدل گردش عمومی جو HadCM 3 برای 15 پیکسل که ابعاد هر پیکسل به میزان 3.75´2.5 درجه است، استفاده شد که بر این اساس تعداد پیش گوکننده ها به 390 مولفه بسط داده شد. در ادامه این تحقیق برای بررسی عملکرد مدل پیشنهادی از 5 ایستگاه شاهد با توجه به شرایط متفاوت توپوگرافی و اقلیمی در سطح استان استفاده شد که نتایج موید اعتبار و تطبیق بالای داده های شبیه سازی شده در مقایسه با داده های مشاهداتی سال های 1350 تا 1390 است. در نهایت خروجی ها نشان داده است که با توجه به تغییرات اقلیمی دهه های آتی، افزایش دما برای اکثر ماه های سال انکارناپذیر بوده است، بگونه ای که در مقایسه بین ماه های مختلف سال نیز این نتیجه استنتاج شد که، پهنه های دمایی استان در ماه های اردیبهشت، مرداد، شهریور و بهمن بر اساس سناریوها و مولفه های مختلف دمایی، بیشینه مساحت را از لحاظ افزایش دما در مقایسه با سایر ماه های سال تجربه خواهند کرد.

امروزه با استفاده از مدل های پیش بینی عددی وضع هوا و شناخت بیشتر پدیده های مخرب جوی می توان از خسارت های ناشی از آنها جلوگیری کرد. یکی از بلایای جوی و اقلیمی، آذرخش است که شبیه سازی های صریح از فرآیندهای در مقیاس ابر می توانند به پیش بینی رخداد آن بینجامند. در این پژوهش، با استفاده از شبیه سازی های جریان های بالارو و پارامترهای خردفیزیکی ابر شامل نسبت های اختلاط یخ، برف و گویچه برف به کمک مدل پیش بینی عددی میان مقیاس WRF، شاخص پتانسیل امکان رخداد آذرخش (LPI) برآورد می شود. این شاخص، انرژی جنبشی جریان بالارو در ابر همرفتی در حال توسعه است که با پتانسیل تفکیک بار بر مبنای نسبت های یخ و آب مایع در منطقه بار مقیاس بندی می شود. درستی نتایج پیش بینی شاخص پتانسیل امکان رخداد آذرخش با استفاده از داده های مشاهداتی سنجنده LIS و یکی از شاخص های ناپایداری شبیه سازی شده بر مبنای پارامترهای ناپایداری ترمودینامیکی (برای نمونه KI) در دو مطالعه موردی از رخداد طوفان تندری ارزیابی می شود. نتایج نشان می دهد که LPI پیش نشانگر مفیدی برای امکان رخداد آذرخش است. مقادیر KI پهنه وسیع مستعد فعالیت همرفتی و دارای احتمال زیاد رخداد آذرخش را پیش بینی می کند. مقایسه نتایج پیش بینی شده KI و شاخص LPI با مقادیر بدست آمده از داده های مشاهداتی سنجده LIS بیانگر آن است که پیش بینی مکان رخداد آذرخش با استفاده از پارامترهای خردفیزیک ابر نسبت به پارامترهای ترمودینامیکی با دقت بیشتری انجام می شود.