استان خراسان بزرگ واقع در شمال شرق ایران ساختار سطحی متنوعی با دشت ها و قله های متعدد دارد اما به دلیل مجاورت با بیابان های افغانستان و ترکمنستان در همه اوقات سال به ویژه تابستان تحت تأثیر گردوخاک قرار می گیرد. هدف از این مطالعه، شبیه سازی گردوخاک های تابستانی توسط مدل RegCM است. به این منظور در طی دوره 2000 تا 2017 سه رویداد گردوخاک شدید و فراگیر انتخاب شدند. وجود گردوخاک با تصویر ماهواره تائید و سپس ساختار همدیدی تحلیل شد. در انتها نیز نتیجه شبیه سازی مدل RegCM4. 6 با داده های مشاهداتی دید افقی و عمق نوری اپتیکی هواویز AOD ماهواره آکوا مقایسه شد. نتیجه بررسی همدیدی نشان می دهد که در فصل تابستان کم فشار حرارتی در جنوب و پرفشار در شمال افغانستان شکل می گیرد که منجر به توسعه بادهای شمال و شمال شرقی با سرعت 12 تا 21 متربر ثانیه در مرز شرقی ایران و غرب افغانستان شده و گردوخاک در این مناطق انتشار می یابد. بررسی برون داد مدل RegCM بادید افقی و AOD حاصل از ماهواره آکوا نشان می دهد که عمل کرد مدل در خراسان جنوبی بهتر از خراسان رضوی است. بیشترین ضریب همبستگیAOD مدل و دید افقی در ایستگاه های مرکزی خراسان شامل گناباد، فردوس، نهبندان و قائن به ترتیب با 82/0-، 77/0-و 44/0-در 1 جولای 2014 به دست آمد. مدل RegCM در گردوخاک های شدید با کاهش دید افقی به کمتر از 1000 متر، تداوم و گسترش افقی زیاد نتیجه بهتری از شبیه سازی گردوخاک به دست می دهد. به طورکلی مدل RegCM ازنظر مقدار AOD را کمتر از الگوریتم ماهواره آکوا برآورد می نماید.

فرایند تغییر اقلیم به دلیل تاثیر قابل توجه ای که بر ابعاد گوناگون زندگی انسان دارد، در دهه های اخیر بسیار مورد توجه محققین قرار گرفته است. در این تحقیق با توجه به اهمیت بارش و دما در دخیره آب سد قشلاق و تأمین نیاز آبی شهر سنندج، شبیه سازی تغییراقلیم در حوضه سد قشلاق در دهه ی آینده با استفاده از مدل های گردش عمومی جو صورت گرفت. به منظور تهیه سناریو های اقلیمی در این تحقیق، از خروجی های مدل گردش عمومی HadGEM2 تحت سناریوی RCP4. 5 استفاده گردید. جهت حصول به وضوح بالا از خروجی های مدل گردش عمومی نیز از مدل دینامیکی کوچک مقیاس سازی RegCM4 استفاده و تغییرات پارامترهای مجموع بارندگی، دمای بیشینه، دمای کمینه و سرعت باد برای دهه ی آینده (2015-2025) شبیه سازی گردید. در مرحله راستی آزمایی، داده های تاریخی شبیه سازی شده توسط مدل برای دوره آماری سال های 1996 تا 2000 با داده های مشاهداتی ایستگاه های منطقه، با استفاده از ضریب تبین و مجذور میانگین مربعات خطا مورد بررسی قرار گرفتند و نهایتاً با استفاده از نرم افزار GIS، توزیع مکانی پارامترهای اقلیمی در ده ی آتی تهیه گردید. نتایج نشان داد که مدل عملکرد خوبی در شبیه سازی پارامترهای متوسط ماهانه دمای بیشینه و کمینه دارد و داده های متوسط ماهانه بارندگی با دقت کمتری برآورد شده است. همچنین نتایج تحقیق بر اساس سناریو RCP4. 5 نشان داد که در آینده نزدیک در فصل تابستان هوا گرم تر خواهد شد و شاهد کاهش مقدار کل بارندگی خواهیم بود و در عوض متوسط سالانه حداکثر دما افزایش خواهد یافت.

بارش مؤلفه اصلی چرخه هیدرولوژیکی و داده واداشتی مهمی برای مدل های هیدرولوژی و کشاورزی است. تلاش های بسیاری در تولید محصولات شبکه بندی شده بارش با هدف افزایش دسترسی به پایگاه های بارش در تفکیک های مکانی و زمانی مختلف در مقیاس جهانی صورت گرفته است. در این مطالعه عملکرد چهار محصول مختلف با تفکیک مکانی بالا، شامل برونداد PERSIANN-CCS، CFSR، CHIRPS و AgMERRA و همچنین شبیه سازی های بارش روزانه توسط مدل اقلیمی RegCM در فصل بهار با استفاده از داده های مشاهداتی در دشت قزوین در سال های 2003 تا 2010 و با استفاده از شاخص های آماری پیوسته و طبقه بندی مورد ارزیابی قرار گرفته است. بررسی آماری نتایج مدل اقلیمی منطقه ای با استفاده از سه طرحواره بارش همرفتی (کو، امانوئل و گرل) نشان داد که طرحواره کو مناسب ترین طرحواره در مدل سازی بارش بهاره در منطقه می باشد. نتایج بررسی شاخص های آماری پیوسته حاکی از برتری نسبی پایگاه AgMERRA نسبت به سایر محصولات و مدل RegCM بود. شاخص های آماری طبقه بندی نشان دادند که پایگاه بارش CFSR عملکرد بهتری در آشکارسازی روزهای بارانی داشته، اما پایگاه AgMERRA در شناسایی روزهای غیربارانی و تفکیک روزهای بارانی و غیربارانی موفق تر بوده است. به طور کلی نتایج نشان داد که در منطقه مورد مطالعه پایگاه AgMERRA در مقیاس روزانه در مقطع زمانی مورد نظر، از اعتبار بیشتری برخوردار است.

در این مقاله، در راستای شناخت نقش رشته کوه های زاگرس بر سامانه های جوی واقع بر ایران، به بررسی حساسیت مدل RegCM در آشکارسازی این نقش در مقیاس منطقه ای و در بازه ای سه ماهه (از یکم ژانویه 1999 تا پایان مارس 1999) پرداخته شده است. برای این کار، آزمایش های متفاوتی صورت گرفته و مدل در وضعیت ها، با رشته کوه و بدون آن اجرا شده است. با توجه به مجهول بودن نقش پوشش گیاهی زاگرس و همچنین میزان آشکارسازی این فاکتور منطقه ای با مدل، اجرای دیگری با شرایط بدون رشته کوه و جایگزین شدن پوشش گیاهی زاگرس با پوشش غالب در مرکز ایران (یعنی بیابان) صورت گرفته و نتایج این آزمایش ها با یکدیگر مقایسه شده است. با حذف رشته کوه های زاگرس، میزان بارش در مناطق مرکزی و شرقی ایران افزایش می یابد، ولی میزان بارش در کل محدوده شبیه سازی تقریبا ثابت می ماند. با توجه به پوشش گیاهی کم پشت زاگرس و همچنین بازه آزمایش ها، تغییر پوشش گیاهی این رشته کوه تفاوت شاخصی را در نتایج شبیه سازی ها نشان نمی دهد. برای بررسی بیشتر حساسیت مدل در آشکارسازی نقش مناطق کوهستانی، میدان های کمیت های تاوایی و هم گرایی در سطوح متفاوت هم فشاری نیز تهیه و تحلیل شده است. به طور کلی همخوانی خوبی در الگوهای تاوایی و هم گرایی در رو به باد و پشت به باد رشته کوه های زاگرس مشاهده می شود که بیانگر موفقیت مدل در نشان دادن نقش این رشته کوه ها است. تقریبا همه نتایج، نقش اساسی رشته کوه های زاگرس در الگوهای تاوایی و هم گرایی در سطوح پایین و همچنین بارش، خصوصا در نواحی غربی و بعضا مرکزی ایران را نشان می‎دهند. در مقابل، اثر این رشته کوه ها در الگوهای بارش، تاوایی و هم گرایی نواحی جنوبی ایران کمتر است.

همرفت از راه باز توزیع انرژی و رطوبت در جو و در نتیجه ایجاد ابر و بارش در اقلیم نقش ایفا می کند. حتی با پیشرفت های اخیر در توان محاسباتی، هنوز هم مدل های عددی جو با درجه تفکیکی اجرا می شوند که برای نشان دادن پدیده های با مقیاس محلی نظیر همرفت، بسیار کوچک است. به این دلیل و همچنین به دلیل اهمیت همرفت در اقلیم سطح طرح واره های پارامترسازی تهیه شده اند که به طور تجربی اثر همرفت را در مقیاس شبکه ای مدل بیان می کنند.هدف تحقیق حاضر ارزیابی تاثیر روش های متفاوت پارامترسازی همرفت در شبیه سازی میدان های بارش و دمای هوا با نسخه سوم مدل اقلیمی منطقه ای (RegCM3) است. شبیه سازی ها با گام مکانی 45km×45km برای دوره چهارماهه دسامبر 1998 تا مارس 1999 برای منطقه ای به مرکز 34 درجه شرقی و 48 درجه شمالی، شامل 60 نقطه شبکه در راستای نصف النهار و 70 نقطه در راستای مدار، صورت گرفته است. شرایط مرزی برگرفته از داده های بازتحلیل شده NCEP/NCAR است. در این مقاله، فقط نتایج سه ماه ژانویه تا مارس 1999 تحلیل شده اند. مدل RegCM چهار بار برای سه ماه زمستان با شرایط مرزی یکسان ولی هر بار با استفاده از یکی از طرح واره های آراکاوا- شوبرت، فریچ- چپل، بتس- میلر و کو- آنتس اجرا شده است. شبیه سازی های میانگین های ماهانه بارش و دمای هوا و هم چنین توزیع مکانی نتایج مدل با استفاده از طرح واره های مختلف با یکدیگر و با داده های مشاهداتی واحد پژوهش های اقلیمی (CRU) دانشگاه ایست آنجلیا (بریتانیا) مقایسه شده است. نتایج شبیه سازی های دما و بارش با استفاده از طرح واره های مختلف همرفت در دوره مورد مطالعه در ایران بسیار شبیه یکدیگر است و توان پیش بینی مدل RegCM برای میدان دما بالاتر از بارش است. مقادیر بارش مدل تفاوت بسیار زیاد از مشاهدات دارد، ولی مدت توزیع جغرافیایی بارش را به خوبی شبیه سازی می کند. با توجه به ساختار ساده تر و هزینه محاسباتی کم تر طرح واره کو- آنتس نسبت به طرح واره های دیگر، با وجود عدم تفاوت چشمگیر در نتایج مدل، به نظر می رسد این طرح واره در مطالعه اقلیمی و منطقه ای در بازه های فصلی، لااقل در منطقه ایران بهترین گزینه باشد.

پژوهش حاضر در منطقه غرب ایران شامل: استان های همدان، کردستان و کرمانشاه در مساحتی بالغ بر 72336 کیلومتر مربع انجام شده است. منطقه منتخب در طول جغرافیایی45 درجه و 20 دقیقه تا 49 درجه و 36 دقیقه و عرض جغرافیایی 33 درجه و 37 دقیقه تا 36 درجه و 30 دقیقه قرار گرفته است. با توجه به دوره آماری مورد مطالعه و همپوشانی زمانی آمار بارش ثبت شده ایستگاه های هواشناسی، تعداد 13 ایستگاه سینوپتیک شامل همدان، تویسرکان، نهاوند، ملایر، کرمانشاه، اسلام آباد غرب، سرپل ذهاب، کنگاور، سنندج، بانه، بیجار، مریوان و سقز در سطح سه استان مورد استفاده قرار گرفتند. مدل مذکور با شرایط اولیه و مرزی مشخص و ثابت برای هر چهار طرحواره امانوئل، کو، گرل A. S و گرل F. C. برای مدت ده سال اجرا شد. به منظور بررسی خطای خروجی های مدل، پارامتر بارش بعنوان مبنا انتخاب و مقادیر عددی شبیه سازی شده بارش توسط مدل، برای 13 ایستگاه منتخب در سه استان همدان، کرمانشاه و کردستان، با کدنویسی در محیط NCL بصورت نقطه ای استخراج شدند. یافته ها: در هر سه استان جذر میانگین مربعات خطا در طرحواره امانوئل کمترین مقدار را داراست و طرحواره گرل A. S. دارای بیشترین مقدار در استان های کرمانشاه (49. 84 میلی متر) و کردستان (55. 35 میلی متر)، و برای استان همدان طرحواره کو بیشترین مقدار را داراست (36. 13 میلی متر). در مورد خطای اریبی نیز، در استان های همدان و کردستان کمترین مقدار خطای اریبی به طرحواره امانوئل اختصاص دارد ( حدود 18 میلی متر در هر دو استان) اما در استان کرمانشاه طرحواره کو کمترین مقدار خطای اریبی را به خود اختصاص داده است (24. 96). در فصل زمستان بجز طرحواره کو، سه طرحواره دیگر مقادیر بارش را بیشتر از مقادیر واقعی شبیه سازی کردند و طرحواره امانوئل بالاترین مقدار بیش برآورد را داشت ( حدود 63 میلی-مترخطای اریبی). همچنین در این فصل، طرحواره گرل F. C. با متوسط 13 میلی متر اختلاف نسبت به مقادیر واقعی، کمترین مقدار خطا را نشان داد. در فصل بهار نیز طرحواره کو مقادیر بارش را برای تمام ایستگاه ها کمتر از مقادیر واقعی شبیه سازی کرد اما سه طرحواره دیگر مقادیر بارش را بیشتر از مقادیر واقعی شبیه سازی کردند و طرحواره امانوئل با متوسط خطای 62 میلی متر، بهترین شبیه سازی را برای کل منطقه مطالعاتی نشان داد. در فصل تابستان هر چهار طرحواره مورد استفاده در اجرای مدل، مقادیر بارش را بیشتر از مقادیر واقعی شبیه سازی کردند و طرحواره های کو (1. 2 میلی متر خطای اریبی) و گرل A. S. (122 میلی متر خطای اریبی) به ترتیب بهترین و بدترین نتایج را برای کل منطقه نشان دادند. در فصل پاییز فقط طرحواره کو مقادیر بارش را کمتر از مقادیر واقعی شبیه سازی کرد و بهترین شبیه سازی آن مربوط به ایستگاه ملایر با 99. 2 میلی متر خطا بود. سه طرحواره دیگر همانند فصول دیگر مقادیر بارش را بیشتر از مقادیر واقعی شبیه سازی کردند و طرحواره گرل F. C. با خطای اریبی متوسط 6 میلی متر در سطح منطقه و کو با خطای اریبی متوسط 143 میلی متر در سطح منطقه به ترتیب بهترین و بدترین نتایج را نشان دادند. نتیجه گیری: در مقیاس سالانه طرحواره امانوئل در 77 درصد از ایستگاه های مورد مطالعه دارای کمترین میانگین جذر مربعات خطا ( با متوسط 22. 8 میلی متر) و کمترین خطای اریبی ( با میانگین 21. 18 میلی متر) است. در مقیاس سالانه برای هر سه استان، طرحواره امانوئل کمترین مقدار جذرمیانگین مربعات خطا را نشان می دهد ( 18. 96، 28. 95 و20. 69 میلی متر به ترتیب برای استان های همدان، کرمانشاه و کردستان). در مقیاس فصلی، طرحواره امانوئل برای فصل پاییز (68. 76 میلی متر) و زمستان (66. 8 میلی متر) کمترین جذر میانگین مربعات خطا را نشان می دهد. همچنین در فصل بهار(54. 4 میلی متر) و تابستان (4. 59 میلی متر) کمترین مقادیر جذر میانگین مربعات خطا مربوط به طرحواره کو است.

با توجه به اهمیت بارش های پاییزه و دما در تامین منابع، و نیاز آبی محصولات کشاورزی و با هدف ارزیابی و واسنجی مدل اقلیمی RegCM3 برای دستیابی به مدل اقلیمی متناسب با شرایط اقلیمی استان به منظور انجام مطالعات و پیش بینی های اقلیمی، بارش و دمای فصول پاییز استان خراسان در یک دوره ده ساله به وسیله مدل مذکور شبیه سازی شد. در این مطالعه از مدل اقلیمی RegCM3 با قدرت تفکیک افقی 15 کیلومتر و چهار طرح واره مختلف گرل FC، گرل AS، کو و امانوئل برای دوره ده ساله 1991 تا 2000 استفاده شد. نتایج مدل سازی بارش با داده های واقعی و CMAP و نتایج دمای مدل سازی شده با داده های دیده بانی شده ایستگاه های هواشناسی استان و داده های دمای مرکز NCEP مقایسه شدند و خطای مطلق میانگین و اریبی آنها محاسبه شدند. کمترین میانگین اریبی فصلی نسبت به بارش واقعی به میزان 7.1- میلی متر در طرح واره کو، و کمترین اریبی میانگین فصلی نسبت به داده های CMAP به میزان 9.3 میلی متر در طرح واره امانوئل مشاهده گردید. در مدل سازی دمای فصل پاییز، کمترین اریبی فصلی در مقایسه با داده های دیده بانی شده به میزان 1.1- درجه سانتی گراد در طرح واره گرل FC رخ داد. در مقایسه با داده های دمای مرکز NCEP نیز طرح واره گرل FC با اریبی سرد -3.4oC دارای کمترین خطا بود. در تحلیلی کلی می توان گفت که طرح واره گرل AS توانمندی مناسبی برای مدل سازی بارش و دمای استان ندارد. نتایج این تحقیق می تواند در مراکز پیش بینی عملیاتی اقلیمی برای صدور پیش بینی های فصلی مورد استفاده قرار گیرد.

از آنجاکه کشور ایران در منطقه ای خشک و نیمه خشک واقع شده است، همواره در معرض کمبود بارش، دما و تبخیر بالا و در نتیجه خشکسالی های متعدد با اثرات مخرب بوده است. لذا پایش، مدل سازی و پیش بینی این پدیده، به ویژه در مقیاس ماهانه می تواند نقش به سزایی در مدیریت ریسک خشکسالی داشته باشد. هدف مطالعه حاضر، توسعه مدلی با قابلیت محاسبه شاخص های SPI و SPEI در پیش دید یک ماهه با بهره گیری از برونداد بارش و دمای مدل CFS.v2 که توسط مدل منطقه ای RegCM4 ریزمقیاس شده است، می باشد. ابتدا با استفاده از داده های دمای ریزمقیاس شده مدل CFS.v2 در دوره 2010-1982 و همچنین داده های ERA5، مقادیر تبخیر-تعرق پتانسیل ماهانه به روش هارگریوز-سامانی محاسبه شد؛ سپس داده های ریزمقیاس شده بارش و تبخیر-تعرق پتانسیل سامانه CFS.v2-RegCM توسط مدل های درخت تصمیم و ماشین بردار پشتیبان پس پردازش شدند. داده های ریزمقیاس شده به عنوان ورودی و داده های بازتحلیل ERA5 به عنوان داده های مرجع جهت آموزش (2002-1982) و آزمون (2010-2003) استفاده شدند. در پایان، از داده های ریزمقیاس شده و پس پردازش شده جهت محاسبه مقادیر SPI و SPEI یک ماهه مدل و از داده های ERA5 برای محاسبه مقادیر نظیر مرجع استفاده شد. مقایسه داده های پس پردازش شده بارش و تبخیر-تعرق پتانسیل با داده های نظیر بازتحلیل ERA5 نشان داد که مدل درخت تصمیم از کارایی بالاتری نسبت به مدل ماشین بردار پشتیبان برخوردار است. همچنین مقادیر SPI و SPEI محاسبه شده با داده های منتج از سامانه CFS.v2-RegCM4 که با مدل درخت تصمیم پس پردازش شده اند با مقادیر نظیر منتج از داده های بازتحیلی ERA5 همخوانی قابل قبولی داشتند.