در این پژوهش سیستم جفت شده جدیدی از طرحواره هواویز HAM با مدل میان مقیاس پیش بینی عددی وضع هوا WRF معرفی شده است. در مقایسه با طرحواره های هواویز به کاررفته در مدل WRF، طرحواره هواویز HAM از دستاورد جدیدی تحت عنوان روش شبه مدال برای توزیع اندازه ذرات هواویز استفاده می کند. پنج نوع اصلی هواویزهای جهانی شامل سولفات، کربن سیاه، کربن آلی، ذرات گردوغبار و نمک دریا در این مدل در نظر گرفته شده اند. شبیه سازی های اولیه حاصل از مدل جفت شده WRF-HAM برای یک دوره شبیه سازی شش روزه از 6 مه تا 12 مه 2006 آورده شده است و نتایج با شبیه سازی های حاصل از طرحواره هواویز موجود در نسخه دوم مدل WRF، یعنی طرحواره MADE، مقایسه شده اند. غلظت جرمی شبیه سازی شده ذرات PM10 در منطقه تهران با استفاده از مدل جفت شده جدید، بهبود قابل ملاحظه ای نسبت به طرحواره هواویز MADE نشان می دهد. وارد کردن هواویزها در شبیه سازی های مدل، منجر به واداشت تابشی منفی و ایجاد سرمایش به ویژه در مناطق با مقادیر بزرگ شار گسیل ذرات گرد و غبار و واداشت تابشی مثبت و تولید گرمایش در مناطق دارای هواویزهای کربن سیاه در حوزه شبیه سازی می شود. اختلاف شار تابش طول موج کوتاه پایین سوی شبیه سازی شده و مقادیر مشاهداتی در منطقه تهران با وجود هواویزها کوچک تر شده و این بهبود در طرحواره جدید HAM نسبت به طرحواره MADE قابل ملاحظه تر است. شار تابش موج کوتاه پایین سو تا بیش از 40 وات بر مترمربع در شبیه سازی های HAM بهبود می یابد. تغییرات کوچکی نیز در دمای جو و فشار سطحی با در نظر گرفتن هواویزها در مدل ایجاد می شوند. متوسط روزانه عمق نوری شبیه سازی شده با مدل، توافق خوبی با توزیع مکانی مشاهداتی از داده های ماهواره MODIS نشان می دهد. از سوی دیگر مقادیر شبیه سازی شده عمق نوری در طول موج 500 نانومتر با طرحواره HAM با مقادیر مشاهداتی حاصل از داده های جهانی AERONET در ایستگاه سولار ویلیج نیز بهبود قابل ملاحظه ای نسبت به عملکرد MADE نشان می دهد.

در مطالعه حاضر توزیع ذرات گردوخاک و تاثیر مستقیم شان بر شارش های تابشی در مقیاس جهانی با استفاده از مدل عددی WRF-Chem، جفت شده با طرحواره گسیل گردوخاک GOCART، برای ماه های ژانویه و ژوئیه 2011 شبیه سازی شده است. دو شبیه سازی اجرا گردیده است: پیکربندی بدون ذرات گردوخاک و پیکربندی که شامل ذرات گردوخاک و تاثیر مستقیم شان بر تراز تابشی است. اختلاف نتایج دو آزمایش عمق نوری ذرات گردوخاک و پریشدگی تابش طول موج کوتاه و بلند توسط ذرات گردوخاک را به دست می دهد. میانگین جهانی عمق نوری ذرات گردوخاک در 0.55 mm برای ماه های ژانویه و ژوئیه به ترتیب 0.046 و 0.069 برآورد شد که بیانگر بیشتر بودن ذرات گردوخاک معلق در جو در ماه ژوئیه نسبت به ژانویه می باشد. میانگین جهانی پریشیدگی تابش طول موج کوتاه توسط ذرات معلق گردوخاک و در شرایط آسمان صاف در سقف جو و سطح زمین در ژانویه به ترتیب -1.84 Wm-2 و -2.07 Wm-2 و در ژوئیه به ترتیب -2.38 Wm-2 و -4.14 Wm-2 محاسبه گردید. پریشیدگی تابش طول موج بلند مثبت، و در ژانویه 1.34 Wm-2 در سقف جو و 0.82 Wm-2 در سطح زمین و در ژوئیه 0.86 Wm-2 در سقف جو و 1.02 Wm-2 در سطح زمین برآورد شد. این مقادیر نشان می دهد که پریشیدگی تابش خالص توسط ذرات گردوخاک در سطح زمین و سقف جو منفی است، یعنی این ذرات باعث سرمایش سامانه زمین- جو می شوند. پریشیدگی تابشی منفی در سطح زمین ناشی از خاموشی (پراکنش و جذب) تابش خورشیدی ورودی توسط ذرات گردوخاک و پریشیدگی تابشی منفی در سقف جو عمدتا ناشی از افزایش طول موج کوتاه خروجی است.

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.

تغییرات اقلیمی مسئول بیشتر بلایای مرتبط با آب و هوا در سراسر جهان است. ایران به دلیل موقعیت جغرافیایی بی نظیر و آب و هوای متنوعی که دارد بیش ترین تغییرپذیری آب و هوا را در جهان دارد. هدف پژوهش حاضر بررسی کارایی مدل MPI-ESM-LR از سری مدل های CMIP5 در پیش نگری دمای ماهانه ایران تحت سناریوهای واداشت تابشی (RCPs) با پروژه CORDEX-WAS است. در این پژوهش برای دوره تاریخی 2005-1980 از داده های دمای هوای روزانه 49 ایستگاه سینوپتیک کشور و مدل MPI-ESM-LR تحت پروژه کوردکس استفاده شد. همچنین برای دوره آینده از داده های دمای پیش نگری شده سناریوهای 5/8RCP، 5/4RCP و 6/2RCP مدل مذکور طی سه دوره آینده نزدیک (2050-2021)، آینده میانه (2075-2051) و آینده دور (2100-2076) استفاده شد. اعتبارسنجی مدل با سه شاخص آماری r، RMSE، MBE انجام شد. نتایج نشان داد که مدل از عملکرد خوبی برخوردار است. شیب روند دما در داده های ایستگاهی و داده های مدل در دوره تاریخی افزایشی بوده و در دوره آینده در 5/8RCP و 5/4RCP در تمام ماه ها شیب روند افزایشی دما در هر دهه مشاهده شده است. در تمام ماه ها بیشینه بی هنجاری دما تحت سناریوهای مورد مطالعه در هر سه دوره آتی در شمال غرب و ارتفاعات غربی دیده می شود. مناطق شرق و جنوب شرق ایران کمینه بی هنجاری دما را نشان داده اند که به طور استثنا در 6/2RCP و 5/8RCP به ترتیب سواحل جنوب و ارتفاعات شمال شرق کشور نیز کمینه بی هنجاری دما را نمایانگر هستند. در نیمه سرد سال به صورت محدود پهنه کمینه بی هنجاری دما به ارتفاعات شمال غرب و نواحی کم ارتفاع داخلی کشور نیز کشیده شده است.

جریان های محلی نقش تعیین کننده ای در انتقال آلاینده های جوی دارند. جو پایدار به همراه جریان های کم سرعت فراهم کننده شرایط مساعد برای افزایش غلظت آلودگی در مناطق شهری می باشند. این شرایط جوی زمینه ساز پیدایش جریان های محلی خصوصا در مناطق مجاور کوهستان ها است. لذا در این وضعیت جوی، به طور عمده جریان های محلی نقش کلیدی را در انتقال آلاینده ها بازی می کنند. از سوی دیگر یکی از عامل های مهم در برآورد میزان دید پروازها حجم آلاینده ها و پراکندگی آنها در مناطق فرودگاهی است. از اینرو آشکارسازی و شناخت این دسته از جریان ها در شهرهایی همچون تهران که از یک سو در دامنه رشته کوه ها قرار دارند و از سوی دیگر دارای بیشترین تراکم جمعیتی می باشند به طور مستقیم در تعیین و پیش بینی کیفیت هوا و سلامت ساکنین آن نقش دارد. چرا که رشته کوه ها با در بر داشتن تاثیرات مختلف دینامیکی و ترمودینامیکی عاملی در پیچیدگی بیشتر الگوی جریان ها شهرهای مجاور آنها (نظیر نقش رشته کوه البرز روی تهران) می باشند. در این مقاله به منظور آشکارسازی بهتر این جریان ها از یک نمایه قائم ایده آل، که شاخص یک جو پایدار با حداقل سرعت جریان است، به عنوان شرایط آغازین و مرزی مدل میان مقیاس، استفاده شده است. در ادامه جریان های محلی از جمله جریان های گرما واداشتی توسط مدل میان مقیاس پیش بینی وضع هوایWRF  شبیه سازی و عملکرد آن مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج بیانگر تاثیر چیره جریان های ناشی از اثر کوهستان نسبت به جریان های شهری (اثر جزیره گرمایی) می باشد. با توجه به نتایج حاصل از این مقاله به نظر می رسد وجود مناطق شهری در مجاورت ارتفاعات می تواند تا حد زیادی انتقال جرم (آلودگی) و انرژی در لایه مرزی و از این لایه به جو آزاد را افزایش دهد. در کنار شبیه سازی های عددی، بررسی های مشاهداتی نشان دهنده تاخیر زمان گذار 2 الی 3 ساعتی در مناطق شمالی و جنوبی شهر است که این پدیده با شبیه سازی های ایده آل همخوانی دارد. وقوع این امر در ساعات گذار عصرگاهی پتانسیل افزایش آلودگی را تا حد قابل توجهی در این ساعات بالا می برد که این امر از دیدگاه مدیریت شهری بسیار حائز اهمیت است.

ماهیت آشوب ناک جو، موجب بروز عدم قطعیت پیش بینی عددی وضع هوا می شود که ناشی از نقص در شرایط اولیه مدل، خطاهای مدل مانند خطای تقریب برخی معادلات فیزیکی و کم بودن ذاتی پیش بینی پذیری پدیده های فیزیکی است. یکی از روش های غلبه بر این عدم قطعیت، تولید یک سامانه همادی با ایجاد پریشیدگی در عوامل تولید آن است. ازآنجاکه بارش یکی از دشوارترین پراسنج های قابل پیش بینی به شمار می رود، این تحقیق بر آن است تا با توسعه یک سامانه همادی چند فیزیکی برای مدل میان مقیاس WRF، عملکرد آن را در شبیه سازی بارش در مناطق مرکزی ایران بررسی کند. این سامانه با 84 عضو، متشکل از دو طرح واره لایه مرزی، پنج طرح واره کومولوسی و حالت بدون کومولوس و هفت طرح واره میکروفیزیکی، با سه دامنه تودرتو با تفکیک 4، 12 و 36 کیلومتری روی مناطق مرکزی ایران شامل 132 ایستگاه برای دوازده روز بارشی منتخب از زمستان 2016-2015 اجرا شد. با استفاده از داده های مشاهداتی همدیدی سازمان هواشناسی، بارش 24 ساعته خروجی سامانه همادی با محاسبه سنجه های درستی سنجی استاندارد منتخب ارزیابی شد. نتایج نشان داد از بین طرح واره های انتخابی، طرح واره لایه مرزی MYJ، طرح واره های کومولوسی KF و GF و طرح واره های میکروفیزیکی WSM6، Goddard و New Thompson بهترین عملکرد را داشتند. علاوه بر این بررسی، سنجه های درستی سنجی برای سه دسته بارشی کمتر از 1 میلی متر، بین 1 تا 10 میلی متر و بین 10 تا 50 میلی متر، نشان دهنده کیفیت مناسب پیش بینی بارش سامانه همادی است و عملکرد آن با افزایش تعداد اعضاء بهبود می یابد.

در این مقاله اثر بارورسازی ابر سرد در یکی از عملیات های صورت گرفته توسط مرکز ملی بارورسازی ابرها در منطقه شمال غرب ایران بر بارش منطقه با استفاده از مدل میان مقیاس تحقیقات پیش بینی و وضع هوا (WRF) مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور روابط فرایند خردفیزیک بارورسازی ابر پارامتره شد، سپس در طرح وارۀ خردفیزیک موریسون موجود در مدل WRF پیاده سازی شد. با شبیه سازی بارورسازی ابر توسط این مدل توسعه یافته، مقدار بارش تولید شده بعد از بارورسازی محاسبه شد و با مقدار بارش تخمین زده شده توسط مدل WRF در حالت کنترلی (بدون بارورسازی ابر) مقایسه شد. ازآنجاکه عمر ابر در زمان تزریق پیروپاترون ها و همچنین میزان آب اَبَر سرد ابر در زمان برخورد با پیروپاترون های مشتعل شده تأثیر بسزایی در اثر بارورسازی ابر دارد و در زمان عملیات، عمر ابر و میزان آب اَبَر سرد ابر در ایستگاه های مختلف متفاوت بوده است، بارورسازی در نقاط مختلف تأثیر متفاوتی داشت. عملیات بارورسازی موجب افزایش بارش باران در ایستگاه های باران سنجی ارومیه (3%)، اهر (27%)، سراب (7%)، پارس آباد (9%) واقع در منطقه شمال غرب ایران شد و این در حالی است که در برخی ایستگاه ها، بارورسازی موجب کاهش بارش 11%، 1%، 4%، 12% و 10% ای به ترتیب برای ایستگاه های مراغه، تبریز، مهاباد، سهند و خوی دو ساعت پس از بارورسازی شد.

سناریوهای واداشت تابشی که اخیرا در ایران مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته حاصل گزارش پنجم (AR5) هیات بین الدول تغییر اقلیم است که میزان تغییرات بارش و دما در دوره آتی را نسبت به دوره پایه نشان می دهد. در این پژوهش ابتدا میزان تغییرات بارش و دما و سپس اثر این پارامترها بر میزان رواناب حوضه سد دویرج در دوره 2016-2044 میلادی مورد بررسی قرار گرفته است. در ابتدا، مقادیر دما و بارش ماهانه مدل های ACCESS1-0، BCC-CSM1. 1، CANESM2، BNU-ESM و CSIROK3-5-0 تحت سناریوی RCP8. 5 برای منطقه مورد مطالعه تهیه شد. سپس، با روش کوچک مقیاس سازی مکانی و زمانی عامل تغییر (Change factor) این داده ها برای منطقه مطالعاتی محاسبه شدند. با معرفی مقادیر دما، بارندگی و دبی به مدل IHACRES و واسنجی و صحت سنجی مدل، رواناب حوضه در دوره آتی شبیه سازی شد. به منظور تحلیل خشکسالی هیدرولوژیکی، تحلیل فراوانی آبدهی ها و نیز شاخص های SWSI، SDI، SRI و روش حد آستانه مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان از افزایش 1. 29 درجه سانتی گرادی دما نسبت به دوره پایه و افزایش 1. 82 درصدی بارندگی دوره 2044-2016 نسبت به دوره مشاهداتی (2015-1987) منطقه دارد. همچنین، رواناب دوره آتی 9. 4 درصد نسبت به دوره پایه افزایش داشته است. تحلیل فراوانی رواناب سالانه دوره آتی با دوره بازگشت های 50 و 100 ساله به ترتیب 13. 90 و 15. 06 مترمکعب بر ثانیه، به دست آمده است. بررسی کمی نمایه های خشکسالی نیز نشان داد که در دوره پایه سال های 1996، 1998 و 2004 از وضعیت بسیار خوبی برخوردار بوده، سال های 2008، 2009، 2011 و 2012 با خشکسالی روبرو بوده اند. همچنین، در دوره آتی 2024، 2025، 2033 و 2035 وضعیت خشکسالی خیلی ضعیف و سال های 2020، 2029، 2037 و 2041 خشکسالی مشهود است. همچنین، بررسی میزان حجم کمبود دوره آتی به روش حد آستانه نشان داد که در حد آستانه 70Q در دوره آماری 2044-2016 در ایستگاه سد دویرج در سال های 2037-2038 و 2040-2041 با حجم کمبود 2. 64 میلیون مترمکعب، خشکسالی هیدرولوژیکی به طور محسوس رخ می دهد.

کشاورزی به طور مستقیم تحت تاثیر شرایط اقلیمی و تغییرات آن است. بنابراین به منظور سازگاری با آثار منفی تغییر اقلیم بر کشاورزی پایدار، بررسی اثرات تغییر اقلیم برآب مصرفی در این بخش ضروری است. در این مطالعه با استفاده از سه سناریوRCP8. 5 RCP4. 5 و RCP2. 6 از گزارش پنجم IPCC و مدل گردش جوی HadGEM2-ES، داده های اقلیمی آینده (دمای بیشینه، دمای کمینه و بارش) تحت شرایط تغییر اقلیم با استفاده از نرم افزار LARS WG طی دو دوره (2039-2020 ) و (2059-2040) بر اساس دوره پایه (2005-1985) پیش بینی شده است. تبخیرتعرق دوره پایه از روش هارگریوز-سامانی محاسبه و با استفاده از ضریب (G) به تبخیرتعرق به روش فائو-پنمن-مانتیث تبدیل گردید تا دقت محاسبات افزایش یابد. بر این اساس به مقایسه تبخیرتعرق و نیاز آبیاری برنج (کشت غالب و استراتژیک استان گیلان) در آینده و گذشته پرداخته شده است. نتایج نشان داد در دوره (2039-2020) میانگین سالانه دمای بیشینه و کمینه به ترتیب به میزان 2/2 و 1/2 درجه سانتیگراد نسبت به دوره پایه ( 2005-1985) افزایش می یابد. همچنین در دوره (2059-2040 ) نسبت به دوره پایه (2005-1985) میانگین سالانه دمای بیشینه و کمینه به ترتیب به میزان 2/3و 8/2 درجه سانتیگراد افزایش می یابد. میانگین ماهانه بارش تحت سه سناریو در دوره های (2039-2020 ) و (2059-2040) به ترتیب 8/11 و 6/13 میلی متر نسبت به دوره پایه افزایش خواهد یافت. نتایج این پژوهش نشان داد تغییرات نیاز آبیاری خالص برنج طی دوره های (2039-2020) و (2059-2040) نسبت به دوره ی پایه به ترتیب 0 تا 31% و 0 تا 45% افزایش خواهد داشت. روند تغییرات تبخیرتعرق مرجع صعودی است و دامنه تغییرات آن طی دو دوره ی مذکور به ترتیب (% 6/13-%4/0) و (% 6/27-%1/6) می باشد. روش مذکور چشم اندازی از اثرات تغییر اقلیم بر آبیاری به کشاورزان ارائه می کند. نتایج این پژوهش ضرورت توجه بیشتر به تاثیرات تغییر اقلیم بر مدیریت و برنامه ریزی مطمئن کشاورزی را آشکار می سازد.