در این پژوهش با استفاده از آمار 33 ساله ایستگاههای هواشناسی و ایستگاههای هیدرومتری استان گلستان، نوسانات هیدروکلیماتولوژی این حوضه مثل، بارش، دما، سیلاب مورد مطالعه و شناسایی قرار گرفت. پس از بررسی آماری عناصر آب و هوایی، این نکته مشخص گردید که اقلیم منطقه در حال تغییر بسوی آب و هوایی گرم و خشکتر می باشد، که از اثرات این تغییر می توان به کاهش بارش، افزایش دما و نیز افزایش شدت بارش و دبی های اوج منطقه اشاره نمود. در ادامه با استخراج داده های 5 سیلاب مخرب در حوضه مذکور و با استفاده از تحلیل سینوپتیکی، الگوی آغاز و همزمان رخداد این سیلابها شناسایی و نقشه های نمادین در سه تراز سطح دریا، 850 و 700 هکتوپاسکال برای دوره های فوق الذکر این سیلابها ارایه گردیده است. در نهایت با توجه به تحلیل های سینوپتیکی مشخص گردید که سهم مقدار بارشهای سیلابی در منطقه، متاثر از سامانه های واچرخندی، نه تنها از لحاظ مقدار بارش، بلکه از نظر وسعت منطقه، از چرخندها بیشتر می باشد.

در این پژوهش، تکامل هیدروشیمیایی و کاهش کیفیت آب رودخانه گرگانرود در فاصله حدود 100 کیلومتری از حاشیه شمالی ارتفاعات البرز تا دریای خزر بررسی شد. بدین منظور از نتایج آنالیز 11 پارامتر فیزیکوشیمیایی مربوط به چهار ایستگاه هیدرومتری در طی یک دوره آماری ده ساله استفاده شد. برای بررسی تکامل هیدروشیمیایی رودخانه از نمودار های گیبس، استیف، پایپر، دوروف و همچنین پنج شاخص اشباع مربوط به کانی های کربناته، سولفاته و کلروره استفاده شد. همچنین تغییرات کیفی آب در بخش های شرب (با استفاده از نمودار شولر)، کشاورزی (با استفاده از نمودار ویلکوکس) و صنعت (با استفاده از شاخص های خوردگی) در طول مسیر رودخانه گرگانرود بررسی شد. در این تحقیق برای تجزیه واریانس داده ها از آزمون F و در نهایت از آنالیز خوشه بندی سلسله مراتبی برای تعیین تعداد عوامل تاثیرگذار بر هیدروشیمی آب استفاده شد. نتایج این پژوهش نشان داد که واکنش آب-سنگ، تبخیر و نفوذ آب شور دریای خزر از مهم ترین عوامل کنترل کننده شیمی آب رودخانه هستند. همچنین تیپ غالب آب رودخانه گرگانرود در حاشیه ارتفاعات بیکربناته می باشد و با ورود به دشت، تمایل به رسیدن به بلوغ کامل یعنی تیپ کلروره سدیک دارد. در تمامی ایستگاه ها آب رودخانه نسبت به کلسیت و دولومیت فوق اشباع، اما نسبت به انیدریت، ژیپس و هالیت تحت اشباع می باشند. اگرچه در جهت جریان بر میزان اشباعیت کانی های تبخیری افزوده می شود. کیفیت آب برای شرب و کشاورزی در حاشیه ارتفاعات مناسب و با ورود به دشت و در ادامه مسیر به سمت دریای خزر بشدت کاهش می یابد. نتایج تمامی شاخص های کیفی در بخش صنعت نشان از افزایش خاصیت رسوب گذاری آب در طول مسیر رودخانه دارد. براساس نتایج آنالیز آماری، بیشترین تغییرات بین ایستگاه لزوره در حاشیه ارتفاعات و ایستگاه قزاقلی واقع در بخش میانی دشت دیده می شود و بعدازآن تا خروجی گرگانرود تغییرات فاحش و معنی داری بین پارامترهای کیفی مشاهده نشد.

بارش به عنوان یکی از عناصر اقلیمی مهم از پیچیدگی هایی ویژه برخوردار است و معمولا جمع بارش های یک نقطه در مقیاس های زمانی گوناگون دارای توزیع های آماری ساده و متقارنی نیست. در اهمیت مقادیر بارش و تغییرات آن، به ویژه در کشور ما که در ناحیه خشک و نیمه خشک جهان قرار دارد، تردیدی نیست، لذا این پژوهش بمنظور بررسی و شناخت روند داده های بارش در 7 ایستگاه باران سنجی واقع در شرق استان گلستان با پایه مشترک زمانی 30 ساله (1353 تا 1383) صورت گرفت. برای بررسی روند تغییرات بارندگی طولانی مدت این ایستگاهها از دو آزمون رگرسیون خطی و من-کندال استفاده شد. نتایج نشان داد که در ایستگاههای تمر، تنگراه و گنبد در سطح 5 درصد روند افزایشی معنی دار در داده های بارندگی سالانه وجود دارد. بارندگی فصل پاییز در بیش تر ایستگاهها روندی صعودی را نشان می دهد، ولی تنها در ایستگاه تمر روند در سطح 5 درصد معنی دار بود. در مورد بارندگی فصل های زمستان و بهار، هیچ کدام از ایستگاهها روندی معنی دار را نشان نمی دهند و جهت روند در ایستگاههای گوناگون متفاوت است. بارندگی فصل تابستان ایستگاههای تمر، چشمه خان و گنبد روند صعودی معنی دار نشان می دهند. در ارتباط با بارندگی های بیشینه 24 ساعته، فقط ایستگاه های تمر و تنگراه روند صعودی معنی دار نشان می دهند. در مورد تعداد روزهای بارانی، به غیر از ایستگاههای تمر و چشمه خان، سایر ایستگاهها روند صعودی معنی داری را هم در سطح 5 درصد و هم در سطح 1 درصد نشان می دهند.

رودخانه ها از منابع اصلی تأمین آب برای مصارف شرب و کشاورزی هستند و ارزیابی کیفیت آنها بسیار حائز اهمیت است. هدف از این مطالعه، تعیین فرآیندهای طبیعی و انسانی مؤثر بر کیفیت آب رودخانه گرگانرود و شاخه های فرعی آن در محدوده شهر گنبدکاووس می باشد. رودخانه گرگانرود بزرگترین رودخانه در استان گلستان (شمال شرق ایران) است. در طی سال های گذشته این رودخانه دریافت کننده فاضلاب های مختلف شهری، کشاورزی و صنعتی به ویژه در محدوده شهر گنبدکاووس بوده است. به منظور ارزیابی کیفیت شیمیایی آب رودخانه گرگانرود و بررسی عوامل مؤثر بر ویژگی های کیفی در محدوده ی مورد مطالعه، 37 نمونه آب و 6 نمونه فاضلاب برداشت شد و پارامترهای فیزیکوشیمیایی و غلظت یون های اصلی اندازه گیری گردید. بر اساس نتایج به دست آمده، pH و EC نمونه های آب در محدوده شهر در اثر تخلیه رواناب های شهری و یا ورود شاخه های فرعی، که pH و EC پایین تری نسبت به شاخه اصلی دارند، کاهش می یابد. به دلیل رخداد فرآیند نیترات زدایی، غلظت نیترات در نمونه های محدوده شهر نسبت به سایر نمونه ها پایین تر است. تیپ اغلب نمونه های آب رودخانه گرگانرود و شاخه های فرعی به ترتیب سولفاته سدیک و بی کربناته سدیک می باشد. با توجه به نتایج به دست آمده، اتصال شاخه های فرعی باعث بهبود کیفیت آب رودخانه برای مصارف شرب و کشاورزی شده است. در طی مسیر رودخانه، فرآیندهای طبیعی شامل انحلال کانی ها (هالیت، ژیپس و انیدریت) و تبادل یونی، و نیز فعالیت انسان (تخلیه پساب های کشاورزی و شهری) باعث افت کیفیت آب رودخانه شده است.

در این تحقیق سعی شده با استفاده از روش های معمول ژئومورفولوژی، تحولات اقلیمی دوران چهارم در حوضه آبریز گرگانرود (تا گنبد کاووس) بررسی شود. بدین منظور، ابتدا با تعمق بر فرم های ژئومورفیکی در منطقه مانند تپه های لسی، سیرک های یخچالی و پدیده های کارستی تغییرات محیطی بررسی شد. سپس، با اتکا به تصاویر ماهواره ای و نقشه های توپوگرافی، سیرک های یخچالی منطقه مشخص و با روش رایت خط برفمرز دائمی در آخرین دوره یخبندان به دست آمد. با بررسی گرادیان دمایی (دما- ارتفاع) منطقه، نقشه هم دمای زمان حاضر و با استفاده از رابطه مزبور و ارتفاع برف مرز دائمی منطقه در کواترنر، نقشه هم دمای دوران چهارم ترسیم شد. نتایج به دست آمده و مقایسه دو نقشه حاکی از اختلاف دمای 9.4 درجه سانتی گرادی زمان حاضر با دوره کواترنر است. بررسی اشکال ژئومورفیکی کنونی نیز حاکی از استیلای آب وهوای سرد و مرطوب در دوران چهارم است که نتایج این تحقیق را تایید می کند.

تغییر اقلیم یکی از مهمترین چالش هایی است که بخش های مختلف زندگی انسان را در روی زمین تحت تاثیر قرار داده است. شرایط اقلیمی گرمتر باعث تشدید چرخه آب، تغییر بارش و تغییر در مقدار و زمان ظهور رواناب می گردد.شمال ایران با توجه به شرایط خاص اقلیمی و اهمیت کشاورزی، یکی از آسیب پذیر ترین مناطق به تغییر اقلیم می باشد از این رو تحقیق حاضر به دنبال ارزیابی اثرات تغییر اقلیم بر شرایط هیدرولوژیکی حوضه گرگانرود با استفاده از مدل سازی هیدرولوژیکی می باشد. بدین منظور مدل SWAT برای شبیه سازی رژیم هیدرولوژیکی حوضه و الگوریتم SUFI-2 در نرم افزار SWAT-CUP برای بهینه سازی پارامترهای مدل استفاده شد. سناریو های تغییر اقلیم از خروجی های سه مدل چرخش عمومی جو (CGCM1، HadCM3 و SCIRO) برای حد پایین و بالای انتشار گاز های گلخانه ای (B1 و A1F1) تعریف شد. نتایج مطالعه ضمن تایید کارایی مدل، نشان داد که در شرایط اقلیمی آینده برای دوره زمانی 2099-2070 مقدار بارندگی سالانه حوضه به میزان 3.2 تا 6.7 درصد کاهش خواهد یافت. نتیجه تغییرات اقلیمی در بخش آب، کاهش مقدار رواناب سطحی به میزان 0.4 تا 7.7 درصد، کاهش آب خاک به میزان 5.2 تا 13 درصد، افزایش آبدهی حوضه به میزان 5.3 تا 10.2 درصد و افزایش تبخیر و تعرق بین 1.6-3.6 درصد خواهد بود. نتایج تحقیق ضمن بیان اهمیت تاثیرات تغییر اقلیم کاربرد آنها را در اتخاذ تدابیر لازم در جهت سازگاری با تغییر اقلیم در سیاست های آتی مدیریت حوضه گرگانرود تاکید می نماید.