افزایش دمای کره زمین از جمله پیامدهای تغییر اقلیم است که تأثیرات آن بر کشورها و بخش های مختلف باتوجه به نوع اقلیم و میزان وسعت خشکی و پهنه های آبی آنها متفاوت است. اثرات گرمایش جهانی بر زیست کره و زندگی انسان به ویژه دمای سطح دریا نقش مهمی در آب وهوای زمین دارد. باتوجه به اهمیت موضوع و اینکه روند تغییرات اقلیمی بدون شک سیستم های مختلف زمین را تحت تأثیر قرار می دهد، پژوهش حاضر باهدف بررسی روند تغییرات دمای حوضه دریای مازندران انجام شده است. در این راستا از داده های ماهانه واکاوی شده ERA-Interim با توان تفکیک 25/0 * 25/0 استفاده شد. باتوجه به نرمال بودن داده ها از آزمون رگرسیون خطی برای محاسبه روند استفاده شد. نتایج به دست آمده نشان داد به غیراز ماه آوریل در سایر ماه های پهنه روند افزایشی بر روند کاهشی غالب است. طی ماه های ژولای، آگوست و اکتبر پهنه روند افزایشی و طی ماه آوریل پهنه روند کاهشی از بیشترین وسعت برخوردار می باشد. روندهای افزایشی عمدتاً در قسمت های جنوب شرقی، جنوب غربی و مرکز حوضه مشاهده شده است. روند کاهشی نیز در شمال دریای خزر رخ داده است. در ماه آوریل نیز نیمه شمالی حوضه در محدوده کشور روسیه به طور کامل از روند کاهشی برخوردار بوده است. نتایج شیب تغییرات دما نشان داد که بیشترین مقدار افزایش دما در ماه اکتبر و در مناطق شمالی حوضه در محدوده کشور روسیه رخ داده است. در این مناطق دما بین 07/0 تا 1/0 درجه سانتیگراد افزایش داشته است

تخمین صحیح بارش در شبیه سازی سیلاب، پایش خشکسالی و مدیریت منابع آب امری ضروری و مهم بشمار می آید. در حال حاضر بخش های عمده ای از جهان، فاقد ایستگاه های اندازه گیری بارش زمینی هستند و حتی در صورت وجود از نظر زمانی و مکانی دارای پوشش مناسبی نیستند و همین مساله مطالعات منابع آب را با چالشی اساسی روبرو می نماید. یکی از مهم ترین منابع بارشی موجود، پایگاه های بارشی مدل مبنا می باشد که با تلفیق فن آوری های ماهواره ای، مدلهای سطح زمین (LSMs) و مدل های عمومی گردش جو (GCMs) داده های شبکه بندی شده با توان تفکیک مکانی و زمانی بالا را برای تمامی نقاط دنیا ارائه می نماید. این گزینه می تواند کمبود اطلاعات ایستگاه های زمینی را به ویژه در مناطقی که از این حیث با کمبود مواجه هستند تا حدود زیادی برطرف سازد. در پژوهش حاضر به ارزیابی عملکرد یکی از مهم ترین پایگاه های بارشی مدل مبنا به نام پایگاه ECMWF در گام های زمانی روزانه و ماهانه در سطح حوضه آبریز سفیدرود (در بازه زمانی 2000 تا 2008) پرداخته شده است. همچنین برای ارزیابی هرچه بهتر پایگاه مذکور از داده های بارش مبتنی بر سنجش از دور TRMM نیز استفاده گردید. نتایج حاصل از ارزیابی عملکرد پایگاه بارش ECMWF در سطح این حوضه در دو مقیاس زمانی روزانه و ماهانه حاکی از آن است که این منبع دارای همبستگی بالایی با ایستگاه های زمینی به ویژه در بخش های جنوبی، مرکزی و غربی حوضه است. به عنوان مثال در هر دو گام زمانی روزانه و ماهانه، همبستگی بین متوسط داده های بارشی این منبع با داده های بارش زمینی به ترتیب در حدود 83/0 و 94/0 برآورد گردید در حالیکه در صورت استفاده از پایگاه TRMM مقادیر مذکور به ترتیب معادل 32/0 و 57/0 بدست آمد. برخلاف پایگاه های بارشی بازتحلیل شده، یکی از نقاط ضعف پایگاه-های بارشی همچون TRMM، تخمین ضخامت ابر و میزان آب قابل بارش توسط آن، تنها بر اساس تکنیک های مبتنی بر سنجش از دور می باشد. همچنین از نظر آماره های طبقه بندی، پایگاه بارش ECMWF در هر دو گام زمانی روزانه و ماهانه با دارا بودن مقادیر کم شاخص FAR (گزارش های اشتباه)، مقادیر بالای شاخص Accuracy (صحت پیش بینی های درست) و نیز مقدار بالا در تشخیص روزهای بارانی (POD) دارای عملکرد بسیار مناسبی می باشد. از آنجائی که حوضه آبریز سفیدرود با توجه به وسعت زیاد دارای تنوع اقلیمی، توپوگرافیکی و پوشش گیاهی متفاوتی است، نتایج بدست آمده در آن می تواند راهنمای مناسبی برای استفاده در حوضه های مشابه مدنظر قرار گیرد. لذا در حوضه های فاقد آمار که امکان دسترسی به داده های زمینی برای ارزیابی عملکرد پایگاه های بارش مختلف میسر نمی باشد، استفاده از این منبع بارشی ارزشمند می-تواند سودمند باشد.

تغییرات برف در سال های اخیر تحت پدیده گرمایش جهانی توجه زیادی را به خود جلب کرده است. اهمیت این پدیده به علت خشک و نیمه خشک بودن بخش قابل توجهی از ایران که مناطق کوهستانی به عنوان تامین کننده آب ایفای نقش می کنند، از اهمیت شایان توجهی برخوردار است. در این پژوهش با هدف ارزیابی تغییرات روند عمق برف از دو روش ناپارامتریک Mann-Kendall و Sen's Slope در پهنه شمالی ایران طی دوره آماری 2015-1980 مبتنی بر داده های شبکه ای پایگاه ECMWF نسخه ERA Interim با تفکیک مکانی 125/0×125/0 درجه قوسی استفاده شد. نتایج نشان داد غالب روند و شیب روند به دست آمده کاهشی و معنی دار است. این روند کاهشی برای قزوین، زنجان، آذربایجان شرقی و تهران شدید تر است. همچنین روند افزایشی عمق برف که در غالب ماه های مورد بررسی معنی دار نیست به غیراز دو ماه اکتبر و نوامبر که در البرز مرکزی مشاهده شد در سایر ماه ها در مناطق مرزی شمال غرب و شرق کشور مشاهده شد. فصل زمستان بیشینه روند کاهشی را نشان داده است؛ به طوری که روند کاهشی بیش از 96 درصد از پهنه های هم روند را در بر گرفته است. پس از فصل زمستان به ترتیب ماه آوریل از فصل بهار و فصل پاییز بیشینه روند کاهشی را نشان داده اند. می توان اذعان داشت که زمستان های پهنه شمالی ایران در حال گرم تر شدن است که می توان این روند کاهشی عمق برف را در پاسخ به گرمایش جهانی یاد کرد.

هدف از انجام دادن این پژوهش بررسی عملکرد پایگاه داده بازکاوی ECMWF برای توزیع زمانی-مکانی تندی باد در شرق ایران و روند آن است. به این منظور، از داده های بازکاوی ECMWF با تفکیک افقی 125/0×125/0 درجه قوسی استفاده شد؛ عملکرد داده ها با استفاده از 11 ایستگاه سینوپتیک با دوره آماری 1985-2015 و به کارگیری نمایه آماری RMSE، MBE، MAE، و R2 بررسی شد. نتایج نشان داد Interim برای بررسی تندی باد از عملکرد بالا و مناسبی برخوردار است. متوسط بلندمدت تندی باد در منطقه مورد مطالعه 56/3 m/s است؛ بیشینه و کمینه تندی باد به ترتیب در جولای و دسامبر اتفاق افتاده است. آرایش اصلی باد در شرق ایران شرقی و شمالی است؛ ارتباط بین تندی باد با ارتفاع معکوس و با طول جغرافیایی مستقیم و در سطح 05/0 معنی دار است. همچنین، ارتباط بین عرض جغرافیایی و تندی باد نشان داد که این ارتباط در ماه های سرد سال معکوس و در ماه های گرم سال مستقیم است. بررسی روند تندی باد با استفاده از آزمون من-کندال (M-K) نشان داد متوسط روند تندی باد در هفت ماه سال مثبت و در پنج ماه منفی است. همچنین، روند تندی باد در زمان آغاز (جون) باد 120روزه مثبت (195/0)و در زمان خاتمه (اکتبر) آن منفی (-152/0) است.

بارش یک جزء اصلی چرخه هیدرولوژیک است که دارای تغییرات قابل توجهی در مکان و زمان می باشد و نبود داده های مناسب این پارامتر سبب ایجاد مشکل در پیش بینی های هیدرولوژیک می گردد. ازآنجایی که داده های ماهواره ای-باران سنجی و داده های بازتحلیل راه حل جدیدی از برآورد میزان بارش با تنوع مکانی و زمانی ارائه می دهند و مشکلات ناشی از کمبود داده ها و کیفیت نامناسب آن ها را برطرف می کند، این مطالعه به بررسی دقت برخی از این نوع داده ها شامل داده های با وضوح مکانی بالا ERA-Interim، CHIRPS و PERSIANN-CDR در بالادست سد مارون پرداخته و جهت ارزیابی از داده های بارش روزانه، ماهانه و سالانه سال های 2003 تا 2014 داده های شبکه بندی بارش و داده های باران-سنجی بهره گرفته شده است. نتایج نشان می دهد در برآورد بارش سالانه داده های مدل های شبکه بندی شده فرو برآورد عمل نموده و میانگین بارش سالانه را کمتر از میانگین بارش سالانه مشاهداتی برآورد نموده است. در برآورد بارش ماهانه با توجه به ضریب نش-ساتکلیف در ایستگاه های دهنو، ایدنک و مارگون مدل ERA-Interim و در ایستگاه قلعه رییسی مدل CHIRPS بهترین عملکرد را نسبت به مدل های دیگر نشان می دهد. در تخمین بارش روزانه، همچون بارش ماهانه بهترین برآورد در ایستگاه ایدنک مربوط به مدل ERA-Interim بوده که دارای 63/0=NSE می باشد و بهترین تخمین میزان بارش در تمام ایستگاه ها توسط ERA-Interim صورت گرفته است. همچنین در آشکارسازی صحیح روزهای بارانی مدل ERA-Interim بهترین عملکرد را از بین 3 مدل ماهواره ای داشته و بهترین عملکرد این مدل در تشخیص صحیح روزهای بارانی با 53/0POD= در ایستگاه ایدنک صورت پذیرفته است.

نقش دما و اهمیت دگرگونی آن باعث شده است که طی چند دهه اخیر توجه جدی به این پدیده آب وهوایی شود. روند رو به رشد دما در برخی از مناطق ایران و پیامدهای احتمالی آن منجر به نگرانی جدی برای پژوهشگران و برنامه ریزان شده است. هدف از این پژوهش دگرگونی مکانی روند دمای ایران طی چهار دهه اخیر می باشد. برای ارزیابی این روند از پایگاه داده مرکز پیش بینی میان مدت هواسپهر اروپایی (ECMWF) نسخه ERA Interim طی دوره زمانی 1979-2015 میلادی با تفکیک مکانی 125/0×125/0 درجه قوسی برای هر ماه با 9966 یاخته استفاده شد. و جهت آشکارسازی روند دما از دو روش ناپارامتریک Mann– Kendall و Sen’ s Slope بهره گرفته شد. نتایج نشان داد، چهار ماه فوریه، مارس، می و اکتبر روند دمایی یک جهته (افزایشی) را تجربه کرده اند. بیشینه متوسط آهنگ روند افزایشی کشور مربوط به فصل زمستان و کمینه آن متعلق به فصل پاییز بوده است. در تمامی ماه های سال مناطقی از کشور که بین مدار 30 تا 35 درجه شمالی قرار داشته اند بیشینه روند معنادار افزایشی را تجربه کرده اند. قلمرو مناطق سرد و معتدل کشور بیش از سایر مناطق دستخوش افزایش روند دما بوده اند. همچنین روند منفی جنوب شرق و جنوب (سواحل بوشهر) ایران ناشی از چهار دلیل: 1-دگرگونی خرد آب وهواشناسی محل؛ 2-افزایش هواویزهای هواسپهری؛ 3-بخارآب قابل بارش و 4-ابرها و دامنه دگرگونی دما، هستند. بیشینه متوسط شیب دمایی کشور با 11/0 درجه سانتی گراد مربوط به ماه فوریه و کمینه آن نیز به با 002/0 درجه سانتی گراد در ماه نوامبر اتفاق افتاده است. به طورکلی زمستان های ایران در حال گرم تر شدن است و این امر یک خطر جدی برای کانون های برف گیر کشور تلقی خواهد شد.

هدف از این پژوهش پایشِ دمایِ هوا با رهیافتی آماری بر اساس برون داد پایگاه دادة بازواکاوی شده (ECMWF) نسخة ERA Interim برای دورة زمانی 19792015 با تفکیک مکانی 125/0×125/0 درجة قوسی و هم سنجی آن با پایگاه ملی اسفزاری و پیمونگاه های همدید کشور است. از سنجه های RMSE و R2 برای اعتبارسنجی نتایج و از بُعد فرکتالی برای دگردیسی زمانی استفاده شد. نتایج اعتبارسنجی پایگاه ECMWF نشان دهندة توانایی و دقت زیاد آن در برآورد دمای هوا بوده است. هم سنجی پایگاه ECMWF با پایگاه ملی اسفزاری و پیمونگاه های همدید از نتایج مطلوبی برخوردار است؛ این نتایج در شش ماهة دوم یا نیمة گرم سال، به سبب تباین کمتر دمایی، از نتایج بسیار مطلوب تری برخوردار است. بُعد فرکتالی دما در دورة گرم سال (دارای دگرگونی کوتاه مدت) افزایش یافته و در دورة سرد سال (دارای دگرگونی بلندمدت) کاهش یافته است. توزیع فضایی دمای هوا نشان داد در ایجاد الگوی دمای هوا در بام ایران عامل عرض جغرافیایی بیشترین نقش را ایفا می کند. کانون گرم ترین نواحی در مناطقِ کویر لوت، جنوب شرق، و نوار جنوب کشور است. مناطق خنک و سرد نیز منطبق بر نواحی مرتفع و پیکر بندی ناهمواری های بام ایران است.

به منظور بررسی میزان خطای مرکز اروپایی پیش بینی های میان مدت جوی (ECMWF) در پیش بینی بارش مناطق مختلف ایران، داده های بارش ماهانه 45 ایستگاه همدیدی پراکنده در سطح کشور با داده های بارش ماهانه ERA-Interim در نزدیک ترین نقطه به هر ایستگاه مورد مقایسه آماری قرار گرفت. برای این منظور از آماره هایی مانند ضریب تعین (R2)، مجذور میانگین مربع خطا (Rmse)، شیب خط (B Slope)، اریبی (Bias) و ضریب کارایی مدل (EF) برای مقایسه آماری داده های ERA-Interim در برابر داده های مشاهده ای ایستگاه های مورد مطالعه استفاده شده است. نتیجه این بررسی نشان داد که ERA-Interim از دقت بسیار بالایی در پیش بینی بارش بسیاری از نقاط کشور برخوردار است و میزان خطای آن در بیش از 70 درصد از ایستگاه های مورد مطالعه اندک و قابل چشم پوشی است. همچنین مشخص شد که ERA-Interim بارش ایستگاه های ناحیه ساحلی خزر و برخی ایستگاه های ناحیه ساحلی خلیج فارس را کم تر از مقدار واقعی پیش بینی می کند. کم برآورد کردن بارش در ایستگاه های ناحیه خزری عمدتا به علت ناتوانی ERA-Interim در پیش بینی درست برخی بارش های فرین این ناحیه می باشد. اگرچه بین بارش ERA-Interim و بارش مشاهده ای در منطقه شمال غرب و شمال شرق کشور همبستگی بسیار قوی دیده می شود ولی مقدار بارش پیش بینی شده ERA-Interim برای اکثر ایستگاه های این مناطق نیز بیش تر از مقدار واقعی برآورد می شود.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.