فهرست مطالب

هواشناسی کشاورزی - سال سوم شماره 1 (بهار و تابستان 1394)

نشریه هواشناسی کشاورزی
سال سوم شماره 1 (بهار و تابستان 1394)

  • تاریخ انتشار: 1394/07/10
  • تعداد عناوین: 6
|
  • محمد سعید جعفری نجف آبادی، عبدالمجید لیاقت، تیمور سهرابی صفحه 1
    تدقیق برآورد تبخیر-تعرق نقش مهمی در مدیریت بهینه و صرفه جویی آب در مزرعه دارد. هدف از انجام این تحقیق ارزیابی دقت استفاده از داده های هواشناسی به هنگام (کوتاه مدت سه روزه) در برآورد تبخیر-تعرق گیاه (ETC) به منظور برنامه ریزی آبیاری گیاه ذرت در مقایسه با روش ها و داده های مرسوم است. در این پژوهش، تبخیر-تعرق مرجع به کمک نرم افزار FAO ETo Calculator محاسبه و با اعمال ضریب گیاهی، ETC محاسبه شد. دو گروه داده های هواشناسی جهت محاسبات استفاده شد. داده های پیش بینی سه روز آینده دما و میانگین های 10 ساله عوامل هواشناسی در دوره فصل رشد. بر اساس روش بیلان آب خاک، به کمک حسگرهای واترمارک، تبخیر-تعرق واقعی گیاه ذرت طی تابستان 93 در کرج به عنوان شاهد محاسبه گردید. مقایسه مقادیر تبخیر-تعرق واقعی ذرت در تابستان 93، میانگین 10 ساله تبخیر-تعرق گیاهی ذرت (سال های 2004 تا 2014 میلادی)، تبخیر-تعرق گیاهی حاصل از کاربرد داده های پیش بینی 3 روزه دما در تابستان 93 و تبخیر- تعرق گیاهی ذرت از ترکیب دمای پیش بینی 3 روزه در تابستان 93 و میانگین 10 ساله سایر متغیرهای هواشناسی، نشان داد که روش ترکیب داده های پیش بینی و بلندمدت هواشناسی با مقدار 6/ 551 میلی متر، کمترین اختلاف (2 درصد) و تبخیر-تعرق گیاهی با استفاده از داده های به هنگام دما به میزان 2/ 497 میلی متر، بیش ترین اختلاف (12 درصد) را با شاهد (64/ 565 میلی متر) دارد. در مجموع همه روش ها دارای مقادیر کم برآورد نسبت به شاهد هستند، که ضرورت تحقیقات بیشتر در این زمینه را نشان می دهد.
    کلیدواژگان: داده های هواشناسی، حسگر واترمارک، بیلان آب خاک، تبخیر، تعرق، کرج
  • امین امینی رکان، پرویز حقیقت جو، کیوان خلیلی، جواد بهمنش * صفحه 13

    میانگین دمای ماهانه از کمیت های مهم در مطالعات اقلیم شناسی کشاورزی است و به این دلیل روش های متنوعی برای محاسبه آن ارائه شده است. در مطالعه حاضر، از روش برنامه ریزی ژنتیک (GP) برای مدل سازی دمای متوسط ماهانه در 11 ایستگاه سینوپتیک ایران با تنوع اقلیمی سرد و خشک تا گرم و خشک استفاده گردید. رهیافت فوق طی دو مرحله اجرا گردید: 1- آموزش مدل جهت تخمین سری زمانی داده ها 2- صحت سنجی مدل توسعه یافته با استفاده از داده های واقعی. داده های مورد مطالعه در این تحقیق، سری زمانی دمای متوسط ماهانه می باشد که در شش الگوی حافظه ای (تاخیری) متفاوت آموزش دیدند. در مرحله دوم برای ارزیابی این مدل ها از مجذور میانگین مربعات خطا (RMSE) و ضریب تبیین (R2) استفاده شد. درنهایت مدل هایی با دقت قابل قبول برای ایستگاه های مطالعاتی پیشنهاد شد. نتایج به دست آمده نشان می دهد که روش برنامه ریزی ژنتیک روش مناسبی برای مدل سازی کمیت میانگین دمای ماهانه می باشد. قابل ذکر است که دقت و کارایی این روش در مناطق و اقلیم های مختلف، متفاوت بوده و ضرایب به دست آمده در سایر اقالیم نیازمند واسنجی است. در میان ایستگاه های مطالعاتی، بهترین مدل برای ایستگاه زابل با ضریب تبیین 96/ 0 و مجذور میانگین مربعات خطا 9/ 1 درجه سانتی گراد به دست آمد.

    کلیدواژگان: برنامه ریزی ژنتیک، دمای متوسط ماهانه، مدل سازی
  • احمد فاتحی مرج، محبوبه تاج الدینی، علی سلاجقه صفحه 25
    خشکسالی یکی از بلایای طبیعی می باشد که خسارات زیادی به زندگی انسان و زیست بوم های طبیعی وارد می کند. استان کرمان در سال های اخیر خشکسالی های شدیدی را تجربه کرده است. سیگنال های اقلیمی که بیان گر تغییرات دما و فشار هوا در اقیانوس ها هستند، یکی از تاثیر گذار ترین پارامترها در مقیاس جهانی بر الگوهای آب و هوایی به ویژه بارش محسوب می شوند. بررسی تاثیر این سیگنال ها بر بارش ایران می تواند دقت پایش و پیش بینی خشکسالی را افزایش دهد. در این تحقیق به بررسی تاثیر سیگنال های اقلیمی SOI، NINO4، NINO3، 4، NINO3، NINO1، 2، NAO و MEI بر بارندگی استان کرمان پرداخته شده است. برای این منظور از آمار ماهانه 64 ایستگاه باران سنجی در یک دوره 36 ساله و داده های مربوط به سیگنال های اقلیمی در همین بازه زمانی استفاده شد. همچنین مقیاس های 1، 3 و 12 ماهه شاخص بارش استاندارد (SPI) نیز به عنوان نمایه معرف خشکسالی محاسبه گردید. همبستگی بین شاخص SPI و سیگنال های اقلیمی به شش حالت مختلف همزمان و با تاخیر مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بررسی های ماهانه، فصلی و سالانه نشان داد که سیگنال های اقلیمی SOI، NINO وMEI بیشترین تاثیر را بر نوسانات بارندگی ماهانه، فصلی و سالانه در استان کرمان دارند.
    کلیدواژگان: خشکسالی، سیگنال های اقلیمی، شاخص SPI، کرمان
  • محمد دارند صفحه 40
    هدف از این مطالعه ارائه الگویی برای خوشه بندی مکانی بارش های ایران می باشد. به این منظور، از داده های روزانه بارش میان یابی شده یک پایگاه داده موسوم به اسفزاری** طی بازه زمانی 1/1/1340 تا 11/10/1383 استفاده شده است. بر اساس محدوده جغرافیایی ایران و دوره زمانی مطالعه یک پایگاه داده در ابعاد 7187×15992 که بر روی سطر ها زمان (روز) و بر روی ستون ها مکان قرار داشت، تشکیل شد. برای هر روز تقویمی از سال و هر سلول مکانی، مقادیر بارش سنگین و ابر سنگین به ترتیب بر پایه صدک 95 و 99 به صورت جداگانه محاسبه و دو پایگاه داده در ابعاد 366×7187 برای دو آستانه یاد شده ایجاد شد. پهنه بندی به کمک تحلیل خوشه ایپایگانی با روش ادغام صورت گرفت. برای گزینش شمار خوشه ها از 11 نمایه کنترل کیفیت پراش درون گروهی استفاده شد. تعیین شمار بهینه خوشه ها برای دو پایگاه داده، بر پایه برازش نمایه ها صورت گرفت. بر اساس نتایج حاصل از برازش 11 نمایه بر روی خوشه بندی های مختلف، ایران زمین به 5 ناحیه همگن بارش سنگین و ابرسنگین قابل پهنه بندی است. برای هرکدام از پهنه ها سری زمانی روزانه و ماهانه آستانه-های بارش محاسبه گردید. یافته ها به طور کلی نشان داد که نمایه های کنترل کیفیت به کارگرفته شده ازکارآیی و دقت مناسبی جهت شناسایی و پایش مکانی مناطق همگن بارش سنگین و ابر سنگین ایران برخوردارند.
    کلیدواژگان: پهنه بندی، بارش سنگین و ابر سنگین، ایران، تحلیل خوشه ای
  • محمد نصرالهی، حسن خسروی، علیرضا مقدم نیا، آرش ملکیان صفحه 57
    خشکسالی با تاثیر بر کیفیت و کمیت منابع آب و رطوبت خاک، کشاورزی، هیدرولوژی و مسائل اجتماعی- اقتصادی جوامع بشری را شدیدا تحت تاثیر قرار می دهد. هدف از انجام این مطالعه مشخص کردن الگوهای زمانی و مکانی شاخص خطر خشکسالی (DHI) و تهیه نقشه آن در استان سمنان می باشد. به منظور تهیه نقشه این شاخص، ابتدا اقدام به محاسبه درصد احتمال وقوع خشکسالی با استفاده از داده های SPI در دو گام زمانی 3 و 12 ماهه گردید، سپس برای پهنه بندی خطر از روش کریجینگ و برای رتبه بندی طبقات مختلف خطر از روش شکست طبیعی در محیط GIS استفاده گردید. نتایج نشان داد که در گام زمانی 3 ماهه مناطق شمالی و مرکزی و در گام زمانی 12 ماهه مناطق جنوبی استان از خطر خشکسالی بیشتری برخوردارند.
    کلیدواژگان: خشکسالی، خطر، شکست طبیعی، SPI، سمنان
  • حمزه احمدی، غلامعباس فلاح قالهری صفحه 67
    یکی از کاربردی ترین مطالعات اقلیم شناسی کشاورزی، طبقه بندی بر مبنای شرایط اقلیمی و توان اکولوژیکی منطقه است. در تحقیق حاضر، طبقه بندی اقلیم کشاورزی شمال شرق ایران براساس شاخص های اکولوژیکی روش پاپاداکیس و باران موثر ارزیابی گردید. برای برآورد باران موثر از نرم افزار CROPWAT8 و برای تعیین توزیع فضایی شاخص های برآورد شده از روش های میان یابی زمین آمار در محیط نرم افزار ARCGIS 10.2 استفاده شد. ارزیابی متقابل کارایی برآورد روش های زمین آمار نشان می دهد که روش کریجینگ بیزین تجربی (EBK)، از کارآیی بالاتری برخوردار می باشد. براساس سرمای زمستان،گرمای تابستان و درجه پایداری گیاهان به ترتیب، تیپ های اکولوژیکی جو دوسر و پنبه در سطح منطقه غالب می باشد. براساس این تیپ های اکولوژیکی، رژیم قاره ای گرم در منطقه رخ می-دهد. از نظر شرایط رطوبتی برمبنای تبخیر-تعرق پتانسیل (PET)، و بارش ماهانه، منطقه شمال شرق در دو طبقه مدیترانه ای خشک و بیابانی قرار می گیرد. بالاترین میزان باران موثر به عنوان یکی از شاخص های رطوبتی عمده، در ماه های مارس و آوریل رخ می دهد. براساس نسبت بین تبخیر-تعرق بالقوه و بارش ماهانه از شمال به جنوب، از تعداد ماه های مرطوب کاسته شده و بر تعداد ماه های خشک افزوده می شود. توزیع مکانی تبخیر-تعرق بالقوه (PET)، از شمال به جنوب منطقه افزایش می یابد. متناسب با افزایش PET، باران موثر و شاخص رطوبتی (HI)، کاهش می یابد. با توجه به شرایط گرمایی و رطوبتی، منطقه شمال شرق در طبقات اقلیمی بری بیابانی، بیابانی و نیمه خشک بری قرار می گیرد. نقش شرایط رطوبتی در تعیین طبقات اقلیمی در منطقه مورد مطالعه بیشتر مشهود می باشد. مطالعات بیشتر با سایر نمایه های اقلیمی توصیه می شود.
    کلیدواژگان: اقلیم کشاورزی، باران موثر، تبخیر، تعرق بالقوه، شاخص رطوبتی، طبقات اقلیمی
|
  • M. S. Jafari, A. M. Liaghat, T. Sohrabi Page 1
    Accurate estimation of crop evapotranspiration has a major role in optimum agricultural water management. The aim of this study was to evaluate the accuracy of using real time (3days in-advance forecasts) temperature data for estimation of maize evapotranspiration comparing to conventional methods in Karaj, Iran. To achieve this goal, the crop evapotranspiration (ETc) was calculated using FAO ETo Calculator software. Two climatic data set were deployed for comparisons i.e. 10 years (2004-2014) mean values of meteorological data of maize growing season and real-time 3-days forecast of temperature. Actual values of evapotranspiration based on a water balance approach were measured using watermark sensors during the summer 2014 as a control treatment. Comparison of ETc measurements with estimations obtained by using different climatic data and also a combined set of data (real time and long term means) revealed that estimated values of ETc using combined weather dataset for amount of 551.6 mm/season and ETc values estimated using 3 days forecasts of air temperature (497.2 mm) had maximum (12%) and minimum (2%) difference with actual ETc values obtained by water balance method i.e.565.64 mm, respectively. Both proposed methods showed underestimation. Further studies are recommended for more scrutiny.
    Keywords: Evapotranspiration, Karaj, Soil water Balance, Real time data, Watermark sensor
  • A. Amini Rakan, P. Haghighatjou, K. Khalili, J. Behmanesh Page 13

    Mean monthly temperature is one of the most important parameters in agroclimatic studies and hence several approaches have been proposed for its precise estimation. In this study, the genetic programming approach is used to model monthly mean temperature in selected synoptic stations namely; Mashhad, Sanandaj, Tabriz, Ghazvin and Kermanshah with cold-arid climate and Yazd, Kerman, Zahedan, Bam and Zabol with warm-arid climate. Genetic programming approach was performed in two steps.1.Training and 2.Validation. In first step, the time series with six different patterns were prepared and trained. Then, in the second step, the obtained models were validated using coefficient of determination (R2) and root mean square error (RMSE) indices. Finally, based on these statistics, selected models were proposed for selected stations. The results showed that, genetic programming is an appropriate method for modeling mean monthly temperature. The result also indicated that, model performs better in warm-arid climates. The best results were obtained in 4th pattern of cold-arid and 5th pattern of warm-arid climates. Among the studied stations, Zabol showed the most acceptable results with R2 and RMSE of 0.96 and 1.91ºC, respectively.

    Keywords: Genetic programming, Modeling, Monthly mean temperature, Iran
  • A.Fatehi Marj, M. Tajaddini, A. Salajagheh Page 25
    Drought which causes great losses to human life and natural ecosystems occurs very frequently in Iran. In recent years, Kerman province, southeast of Iran has been severely affected by this phenomenon. The aim of this study is to assess the relation between climate signal and meteorological drought (lack of adequate rainfall) in this region. Climate signals, as indications of changes in ocean/atmosphere temperature and pressure, are one of the most influential parameters on global scale weather patterns. The effect of these signals on the spatial and temporal patterns of rainfall in a give region is quite important in drought monitoring studies. In this study the impact of climate signals MEI, NAO, NINO1, 2, NINO3, NINO3, 4, NINO4, SOI on rainfall in Kerman province has been studied. Monthly data of 64 rain gauges for 36 years period from 1970 onwards and corresponding values of mentioned signals for same period were retrieved and used. The Standardized Precipitation Index (SPI) in 1, 3 and 12 month time scale were elaborated for drought monitoring. The correlation between climatic signals and SPI, were examined in six different cases (simultaneous and delayed phase). The results showed that MEI, NINO4, SOI have greatest impact on Kerman rainfall in different time scales, i.e. monthly seasonal and annual.
    Keywords: drought, climate signals, SPI index, Kerman
  • M. Darand Page 40
    The aim of this study is spatial clustering of the rainfall patterns of Iran. In order to perfrom this research daily interpolated precipitation from Asfazari** database during 21/03/1961 to 31/12/2004 has been used. Considering the country’s area and study period, a database with dimension 159927187 has been created with time (days) as the rows and spatial location as the columns’ pixels. For every calendar day of year and each pixel, heavy and super heavy precipitation have been calculated based on 95 and 99 percentiles. Besides, two data base with dimension 7187366 obtained. Regionalization was performed using cluster analysis with Ward linkage method. For determining number of clusters, 11variance inter groups quality control indices have been applied on the different clustering. The results showed that Iran can be clustered to five homogeneous regions of heavy and super heavy precipitation. Daily and monthly precipitation thresholds were also calculated for each region. In general, the results indicated that applied quality control indices have are suitable for spatial analysis and detecting number of homogeneous regions of heavy and super heavy precipitation across Iran.
    Keywords: Regionalization, heavy, super heavy precipitation, Iran, cluster analysis
  • M. Nasrollahi, H. Khosravi, A. Moghaddamneia, A. Malekeian Page 57
    Drought occurrence has great impact on the quantity and quality of ground and surface water which in turn affects different aspects of human life including agriculture, water resources and socio-economic issues. Few researches have been performed so far on spatial analysis of drought hazard in Iran. The aim of this study is to determine the spatial and temporal patterns drought hazard index (DHI) and producing the map of this index in Semnan province, Iran. The Standardized Precipitation Index (SPI) was deployed at 3 and 12 months’ time scale for generating the map of drought hazard Index (DHI). Kriging and Natural Break methods were elaborated in GIS environment for zoning and classification respectively. The results showed that in 3 month time scale, highest droughts hazard are observed in the northern and central parts of the province and for the 12 month time scale, droughts pose highest hazard to the southern parts would experience the highest values of DHI.
    Keywords: Drought, Kriging, Hazard, Natural break, SPI, Semnan
  • H. Ahmadi, Gh. Fallah Ghalhary Page 67
    Climatic classification based on ecological capacity and weather conditions of different regions has great importance in agroclimatic studies. In this study an agroclimatic classification of north eastern of Iran using Papadakis and effective rainfall methods has been carried out. CROPWAT ver.8.0 software was used to calculate effective rainfall. To regionalize the point data, geostatisitc methods were used. The obtained values were elaborated using ARCGIS 10.2 to generate the spatial distribution maps. Cross-efficiency evaluation of geostatistical methods indicated that Empirical Bayesian Kriging (EBK) produces a higher efficiency. Based on the winter and summer temperature and plants temperature stability, ecological types of oats and cotton are dominant in the region, respectively. According to these ecological types, a warm continental regime is dominant the region. Considering humidity conditions of the region expressed in terms of potential evapotranspiration (PET) and monthly rainfall, the climate of northeastern Iran categorized as arid Mediterranean and arid climates. The highest amount of effective rainfall, as a major moisture index, is observed in month of March and April. Based on the ratio potential evapotranspiration to monthly precipitation ration from the north to the south, the number of humid months decreases southward. The spatial distribution of (PET) increases from the north to the southern parts.Similarly, effective rainfall and humidity index (HI) values were decreased. Taking into account the thermal and humidity conditions, the northeastern region of Iran’s climate is classified as continental arid/ semi-arid and desert classes. Humidity conditions play a major role in determining climate classes in the studied region. Further studies using other climatic indices are recommended for more scrutiny.
    Keywords: Keywords: Agroclimatology, Effective Rain, Potential evapotranspiration, Humidity Index, Climatic Classes