فهرست مطالب

نشریه هواشناسی کشاورزی
سال چهارم شماره 1 (بهار و تابستان 1395)

  • تاریخ انتشار: 1395/07/18
  • تعداد عناوین: 7
|
  • منیره فغانی، خلیل قربانی، میثم سالاری جزی صفحه 1
    خشکسالی هواشناسی از مهم ترین پدیده های زیان بار جوی است که به طور مستمر و متناوب در هر اقلیمی رخ می دهد. در این پژوهش جهت شناسایی و پهنه بندی مناطق مشابه از لحاظ وضعیت رخداد خشکسالی از روش خوشه بندی استفاده شد. به این منظور، اطلاعات بارش 25 ساله 120 ایستگاه هواشناسی سینوپتیک در کل پهنه جغرافیایی ایران از سازمان هواشناسی کشور اخذ و پس از کنترل کیفی آن ها، شاخص خشکسالی بارش استاندارد شده (SPI) در پنجره زمانی 3 ماهه برای 4 فصل سال محاسبه شد. سپس مقادیر SPI در محیط GIS با روش کریجینگ درون یابی گردید. اطلاعات مقادیر درون یابی شده برای شبکه نقاطی به فواصل 10 کیلومتری، 16203 نقطه استخراج و ماتریسی از داده های درون یابی شده فصلی طی 25 سال تشکیل شد. درنهایت، شبکه نقاط بر اساس اطلاعات شاخص خشکسالی در فصل های مختلف به روش K-means خوشه بندی شدند. نتایج نشان داد که تعداد بهینه خوشه ها در فصل های بهار، تابستان، پاییز و زمستان به ترتیب 8، 10، 9 و 6 عدد می باشد. ضمن آن که نوع سامانه های بارشی که در فصول مختلف وارد ایران می شوند، جهت و شکل خوشه ها را تحت تاثیر قرار می دهد.
    کلیدواژگان: خشکسالی، خوشه بندی، کریجینگ، شاخص بارش استاندارد شده، K، means
  • رضا برنا، افسانه علیزاده صفحه 12
    هدف از این پژوهش اولویت بندی نواحی اقلیمی مستعد کشت مرکبات در خوزستان، به کمک روش تحلیل سلسله مراتبی (AHP) چهار سطحی (اهداف، معیارها، زیرمعیارها و گزینه ها)، با استفاده از اطلاعات اقلیمی و محیطی استان در بازه زمانی20 ساله (1981- 2010) می باشد. پس از شناسایی گزینه های مرجع و تعیین رتبه آن ها، با در نظر گرفتن هم زمان کلیه معیارهای تصمیم گیری، ضریب اهمیت (وزن) معیارها و زیر معیارها توسط نرم افزار Expert Choice بر اساس روش استاندارد شده مقایسه زوجی محاسبه گردید. آنگاه بر اساس مدل (AHP) ضمن تخصیص ارزش متناظر لایه ها نقشه های حاصله در محیط GIS تلفیق شدند. در نهایت، بر اساس اعمال وزن نهایی هر یک از زیر معیارهای محیطی و اقلیمی موثر در کشت، نقشه پهنه بندی نواحی مستعد کشت مرکبات استان تهیه گردید. نتایج نشان داد که روش فرآیند تحلیل سلسله مراتبی با به کارگیری هم زمان معیارهای کیفی و کمی و قابلیت کاربرد مطلوب در برنامه ریزی اقلیمی- محیطی، توانایی تعیین و تفکیک مناطق مستعد کشت مرکبات در خوزستان را دارد. نقشه پهنه بندی اقلیمی-کشاورزی کشت مرکبات خوزستان در 4 کلاس اهمیت (ضعیف، متوسط، خوب و عالی) طبقه بندی شد. مناطق شمالی و شرقی استان از شرایط خوب تا عالی جهت کشت مرکبات برخوردار است و مناطق محدودیت دار استان با پتانسیل ضعیف، بخش های جنوبی، مرکزی و غربی را در بر می گیرند.
    کلیدواژگان: اقلیم، پهنه بندی، مرکبات، سامانه اطلاعات جغرافیایی، خوزستان
  • زهرا آقا شریعتمداری، جواد بذرافشان، سیده الهه صفایی صفحه 22
    در سال های اخیر، تغییر رفتار رویدادهای حدی اقلیمی (نظیر یخبندان های زودرس پاییزه و دیررس بهاره) به علت تغییر اقلیم مورد توجه محققان زیادی قرارگرفته است. هدف از این تحقیق، ارزیابی تغییرات تاریخ شروع و خاتمه یخبندان با استفاده از داده های مدل گردش عمومی جو HadCM3 است که با به کارگیری مدل SDSM تحت دو سناریوی A2 و B2 ریز مقیاس شده اند. برای این منظور، داده های روزانه 40 ساله (2001-1961) دمای کمینه چهار ایستگاه منتخب نیمه غربی کشور شامل ایستگاه های اراک، زنجان، قزوین و سقز به عنوان اقلیم گذشته وارد مدل شدند و داده های دمای حداقل روزانه برای دوره 40 ساله آینده (2051-2011) پیش-بینی گردید. تاریخ های مربوط به اولین و آخرین یخبندان در سه آستانه دمایی خفیف، متوسط و شدید استخراج شدند. نتایج نشان داد که تاریخ یخبندان پاییزه در ایستگاه قزوین دیرتر و در ایستگاه سقز زودتر و تاریخ آخرین یخبندان بهاره در ایستگاه سقز دیرتر و در ایستگاه قزوین زودتر از گذشته نسبت به سایر ایستگاه ها پیش بینی شده است. در کل نتایج حاصل از مدل SDSM تحت هر دو سناریو در برآورد تاریخ وقوع یخبندان های زودرس و دیررس آینده اختلاف چندانی با یکدیگر نداشتند.‬‬‬
    کلیدواژگان: ایران، ریزمقیاس نمایی، یخبندان، SDSM، HadCM3
  • امین رستمی، محمود رایینی سرجاز صفحه 32
    رخداد گرمایش فراگیر و پیآمد آن تغییر اقلیم، تولید گیاهی را در برخی از اقلیم ها با چالش روبه رو کرده است. با توجه به اقلیم خشک و نیمه خشک ایران و کمبود آب شیرین، یکی از راهکارهای کاهش اثرات تنش آبی بهبود مدیریت منابع آب و سرانجام افزایش کارآیی مصرف آب است. برآورد دقیق تبخیر- تعرق و نیاز آبی گیاهان در گستره وسیعی می تواند در بهبود مدیریت کشت و تخصیص آب کارآمد باشد. در این پژوهش از تصاویر سنجنده مودیس و مدل سبال، که یکی از پرکاربردترین و دقیق ترین مدل های سنجش از دور می باشد، برای برآورد دقیق تبخیر- تعرق واقعی در دشت اهر در استان آذربایجان شرقی و در سال زراعی 93-92 استفاده شد. اساس محاسبات در این مدل بر معادله ترازمندی تابش در سطح زمین استوار است. مدل سبال با استفاده از دمای سطحی، بازتابندگی سطحی و نمایه تفاوت نرمال شده گیاهی (NDVI) پارامترهای این معادله را برآورد می کند. یافته های به دست آمده نشان داد که تبخیر- تعرق واقعی از آغاز فصل (با 59/0 میلی متر بر روز) تا نیمه های تابستان روندی افزایشی داشت، به گونه ای که در 27 تیر 93 مقدار آن به بیشینه (1/10 میلی متر بر روز) رسید. نقشه های پراکندگی مکانی شاخص های گیاهی و پارامترهای معادله تراز تابش نشان داد که مناطق جنوبی دشت که بالاترین تراکم گیاهی را دارا هستند، بیش ترین میزان تبخیر- تعرق واقعی را به خود اختصاص داده اند. نتایج مقایسه آماری بین تبخیر- تعرق واقعی حاصل از مدل سبال و روش معیار پنمن- مانتیث- فائو نیز نشان داد که در سطح اطمینان 95 درصد اختلاف معنی داری میان این دو روش وجود ندارد. همچنین همبستگی بالایی (92/0= r) میان داده های دو روش دیده شد. ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE) برابر با 96/0 میلی متر بر روز برآورد شد، که نشان دهنده دقت پذیرفتنی مدل سبال در برآورد تبخیر- تعرق در منطقه می باشد. از یافته های این پژوهش نتیجه گرفته می شود که برآورد تبخیر- تعرق با روش سنجش از دور، برآورد دقیقی از پهنه فراهم می کند و این برتری خوبی بر روش های نقطه ای است.
    کلیدواژگان: اهر، تبخیر، تعرق، سنجش از دور، مدل سبال
  • شیما تاج آبادی، بیژن قهرمان، علی نقی ضیایی صفحه 44
    دمای هوا یکی از مهم ترین متغیرها در مطالعات زیست محیطی، کشاورزی و منابع آب است که همواره در ریز مقیاس های زمانی و مکانی مورد نظر در اختیار نمی باشد. استفاده از توابع درون یابی متداول مانند فراکتال و رگرسیون می توانند نتایج مطلوبی را در این زمینه تولید نماید. دراین تحقیق برای مدل سازی دمای سه سال 2007- 2009 ایستگاه سینوپتیک مشهد و سه سال 1982- 1980 ایستگاه سینوپتیک کرمان از ابزار توابع درون یاب فرکتال و رگرسیون تناوبی استفاده شده است. در ابتدا به مدل سازی داده های دمای روزانه، تولید دمای روزانه با فاصله درون یابی 5 و 10 روز، ریزمقیاس سازی سه ساعته دما از داده های روزانه و مدل سازی داده های مفقود شده پرداخته شد. به طور کلی نتایج در هر دو اقلیم روند مشابهی را نشان دادند، به طوری که در هر دو اقلیم نتایج مربوط به مدل سازی با فواصل زمانی 5 روز از مدل سازی با فواصل 10 روز قبول تر بود و آزمون های آماری، مقادیر آماره ضریب تبیین را به ترتیب برای مشهد و کرمان بین 98/0- 77/0 و 98/0- 82/0 و ریشه میانگین مربعات خطا را بین 52/1- 81/5 و 19/1- 48/5 درجه سانتی گراد نشان دادند. همچنین عرض از مبداها و شیب های خطوط در مقایسه تطبیقی بین نقاط مدل سازی و اندازه گیری شده در سطح 5% تفاوت معنی داری به ترتیب با صفر و یک نداشتند که حاکی از مدل سازی قابل قبول می باشد. به طور کلی در ریزمقیاس سازی فراکتال با کمی اختلاف بهتر از رگرسیون تناوبی عمل کرده است.
    کلیدواژگان: داده مفقود، درون یابی، سری فوریه، مدل سازی
  • لاله پرویز صفحه 55
    پایش خشکسالی با توجه به تاثیرات منفی آن در بخش های مختلف از جمله کشاورزی، محیط زیست و منابع آب از اهمیت چشمگیری برخوردار است. در این مطالعه، از مدل های شبکه عصبی مصنوعی و رگرسیون فازی جهت مدل سازی روابط نمایه های NDVI، VTCI، VHI، NVSWI، TCI و TVX حاصل از تصاویر سنجنده MODIS با مقادیر بارش مشاهداتی در 7 ایستگاه کرمانشاه، تبریز، کرمان، مشهد، ارومیه، یزد و زنجان به منظور پایش خشکسالی استفاده شد. نمایه های ماهواره ای VHI، NVSWI، TCI و TVX با متغیر بارش دارای بیش ترین تعداد ضریب همبستگی معنی دار بودند. براساس معیارهای خطا، رهیافت رگرسیون فازی در مدل سازی شاخص های VHI، TCI و NVSWI و رهیافت شبکه عصبی مصنوعی در مدل سازی شاخص TVX دارای کم ترین مقدار خطا بود. در رگرسیون فازی متقارن با افزایش پارامتر سطح اعتماد بر گستردگی متغیر های رگرسیون افزوده شد مانند افزایش پارامتر سطح اعتماد در شاخص VHI از 7/0 به 8/0، پارامتر گستردگی را 50 درصد افزایش داد. پارامتر نقطه پیک در رگرسیون فازی نامتقارن نسبت به فاکتورهای چولگی دارای حساسیت می باشد به طوری که در شاخص TVX، میزان درصد افزایش نقطه پیک از کمینه مقدار ضریب چولگی به بیشینه آن، 17/22 درصد بود. کاهش پارامتر سطح اعتماد شاخص TVX که نمایان گر کاهش میزان فازی بودن است، مویدی بر کارایی شبکه عصبی مصنوعی در مورد شاخص TVX است.
    کلیدواژگان: شبکه عصبی مصنوعی، رگرسیون فازی، خشکسالی، بارش
  • سید اسعد حسینی، حمزه احمدی صفحه 68
    تغییرات اقلیمی به ویژه گرمایش جهانی از بزرگ ترین چالش هایی است که بشر در قرن بیست و یکم با آن مواجه است و تاثیرات مشهودی بر کشاورزی، منابع آب و محیط زیست به همراه دارد. در این پژوهش خروجی مدل گردش عمومی HadCM3 تحت سه سناریوی انتشار A1B، A2 و B1 توسط مدل آماری LARS-WG در ایستگاه سینوپتیک سقز برای دو متغیر اقلیمی دمای کمینه و دمای بیشینه ریزمقیاس نمایی شد و نتایج حاصل از آن در دوره پایه (1990-1961) و دوره آینده (2065-2046) مورد مقایسه قرار گرفت. عملکرد مدل LARS-WG در شبیه سازی داده های دما با استفاده از شاخص های MSE، RMSE و MAE ارزیابی شد. داده های چشم انداز مدل نشان داد که دمای کمینه و بیشینه در تمامی ماه های سال افزایش خواهد یافت. این افزایش در طی دوره 20 ساله آتی، برای دمای کمینه و بیشینه به ترتیب 2/3 و 3 درجه سانتی گراد اساس متوسط سناریوهای مورد بررسی در منطقه مطالعاتی نسبت به دوره پایه می باشد. بیش ترین و کم ترین افزایش در هر دو متغیر مورد بررسی نیز به ترتیب توسط سناریوهای A1B و B1 ارزیابی شده است. از نتایج حاصل از این بررسی می توان در مدیریت منابع آب و برآورد نیاز آبی گیاهان استفاده نمود.
    کلیدواژگان: سقز، دما، چشم انداز، مدل گردش عمومی جو، مولد هواشناسی
|
  • M. Faghani, Kh. Ghorbani*, M. Salarijazi Page 1
    Meteorological drought is one of the most important natural hazards which frequently occur in any climate. In this study, for regionalization of similar regions from drought situation point of view, a clustering approach was used. For this purpose, 25 years rainfall data of 120 synoptic meteorological stations across Iran were retrieved from IRIMO and examined by routine quality control tests. The drought severity was evaluated using standardized precipitation index (SPI) in a three months window during different seasons of the year. The calculated SPI values were interpolated in Arc GIS environment using Kriging method. The interpolated values formed a matrix consisting 16203 grid points during the 25 years study period. The obtained values were clustered by means of K-means method in different seasons of each year based on SPI values in different seasons. Results indicated that the optimum number of clusters are 8, 10, 9 and 6 for spring, summer, autumn and winter respectively. Besides it was concluded that the type of precipitation systems arriving in Iran during different seasons can affect the clusters direction and shape.
    Keywords: Drought, Clustering, Kriging, Standardized Precipitation Index, K, means
  • R. Borna*, A. Alizadeh Page 12
    The aim of this study is classification of suitable climatic regions of Khuzestan province, southwest of Iran, for Citrus cultivation using a four level Analytic Hierarchy Process (AHP) approach using climatic and environmental information of the region during a 20 years period of (1981-2010).After determination reference options and their ranking, the weighing coefficient of criteria and sub-criteria were calculated using Expert Choice software based on pairwise comparison matrices method. Then, using AHP model, the corresponding values of layers were allocated and generated maps were combined in GIS environment. According to final weight of each climatic and environmental sub-criteria affecting citrus cultivation, the suitable regions maps were obtained. The results of this study revealed that AHP method is capable of classification by incorporating qualitative and quantitative criteria. The generated agro-climatic suitability map of citrus cultivation regions of province consists of four classes, i.e. poor, medium, good and excellent. The northern and eastern regions are the most favorable areas. The less suitable regions are located in southern, western and central parts of province.
    Keywords: Citrus, Climate, GIS, AHP Model, Khuzestan
  • Z. Agha Shariatmadari*, J. Baszrafshan, S. E. Safaei Page 22
    In recent years, many researchers have studied change in extreme climatic events (such as the early fall and late spring frosts) due to climate change. This research is aimed to evaluate the future changes in the beginning and ending dates of frost events on the basis of the HadCM3 data under two scenarios A2 and B2, which were downscaled through the SDSM software at four selected stations in western half of Iran including Arak, Zanjan, Qazvin and Saghez. To this end, the downscaling model was calibrated based on the 40-year (1961-2001) minimum daily temperature data of four selected stations in the western half of Iran. The calibrated model, then, was employed to downscale the projected minimum daily temperature data at the stations of interest for the period 2011-2051. The first and late frost dates were extracted in three temperature thresholds of slight, moderate and severe. Results showed that the future fall frost date of Qazvin station will be later and Saghez station will be sooner in comparison to the other stations. The future spring frost date of Qazvin station will be sooner and Saghez station will be later in comparison to the other stations. In general, the findings revealed that SDSM outputs under both scenarios had no significant difference in projection of the first and late frost dates.
    Keywords: Downscaling, Frost, SDSM, HadCM3, Iran
  • A. Rostami, M. Raeini, Sarjaz* Page 32
    Global warming and its consequence, climate change impede crop production in some regions. As Iran mainly consists of arid and semiarid regions and water scarcity is the main feature of such climates, decrease of the water shortage impacts is essential. Therefore, improvement of water resources management and increase of water use efficiency may be one of the main strategies to overcome these shortcomings. Precise evapotranspiration and crop water requirement estimation could beneficially improve cultivation management and water allocation. To precisely estimate actual evapotranspiration (ETa) of apple orchard trees at Ahar plain, East Azerbaijan province, MODIS images and SEBAL algorithm were employed. The energy balance equation was used to make calculations. SEBAL model calculates the energy balance equation parameters by using of surface temperature, surface reflectance and normalized difference vegetation index. Based on achieved data the actual evapotranspiration has an increasing trend toward middle of summer and the highest actual evapotranspiration value (10.1 mm d-1) occurred on 18th July, 2014. The spatial distribution of crop indices and energy balance components revealed that southern part of the plain beside of having the highest crop density it has also the highest amount of evapotranspiration. Highly significant correlation (r = 0.92) was found between SEBAL and Penman-Montieth-FAO estimated ETa values. Meanwhile, t-test showed no significant difference between the two set of data with a RMSE value 0.96 mm d-1. It could be concluded that regional estimation of ET based on remote sensing approach, may be used as an acceptable alternative to point methods for estimation of crop water requirement.
    Keywords: Ahar, Evapotranspiration, Remote Sensing, SEBAL Model
  • Sh. Tajabadi, B. Ghahraman*, A. N. Ziaei Page 44
    Air temperature is one the most important variables required for environmental and agricultural studies which are not generally available with sufficient spatial and temporal resolution. Thus, the spatial and temporal disaggregation of properties of the catchment is essential for optimal management of the catchment. The common interpolation functions, including fractal, and regression can produce reasonable results. In this research the interpolation functions based on fractal and periodic regression models were used for modeling and disaggregating temperature datasets for the period of 2007- 2009 at Mashhad and 1980-1982 at Kerman Synoptic stations, respectively. At first, two produced daily temperature from daily datasets. Then data with 5-day and 10-day intervals were used to produce daily temperature. Second, we considered data to be missing at random, and then periodic regression and fractal interpolation were adopted to model daily temperature and then to generate 3-hours temperature. On general results showed similar trends in both climates, and 5-day intervals performed more acceptable, such that determination coefficient for Mashhad and Kerman was 0.98 - 0.77 and 0.98 - 0.82, respectively, while RMSE was between 1.52 - 5.81 and 1.19 - 5.48 °C, respectively. The intercepts and slopes of regression lines between measured and predicted temperatures were not statistically (5% level of significant) different from 0 and 1, respectively. On the overall, fractal interpolation was better than periodic regression.
    Keywords: Fourier series, Interpolation, Missing data, Modeling
  • L. Parviz* Page 55
    Drought monitoring is a major issue for agricultural water management and environmental protection .In this study, artificial neural network and fuzzy regression models have been used to evaluate the performance of several remotely sensed indices retrieved from MODIS images including NDVI, VTCI, VHI, NVSWI, TCI and TVX for monitoring drought in 7 meteorological station across Iran namely Kermanshah, Tabriz, Kerman,Mashhad, Urumia,Yazd and Zanjan. The VHI, NVSWI, TCI and TVX had the highest number of significant coefficient of correlation with amount of rainfall in study stations. Based on error measures, the Fuzzy regression approach had the least error in modeling correlation of VHI, TCI and NVSWI with rainfall amount. Using the ANN model, the TVX found to be the best index in monitoring drought with highest accuracy. The results revealed that in the case of symmetric membership functions, changing the value of confidence level parameter would affect the value of fuzzy spread coefficient. For example increasing the confidence level parameter in case of VHI from 0.7 to 0.8 led to 50% increase of spread. In case of non-symmetric fuzzy coefficient, the peak point is sensitive to skewness factors; such that its value was increased for 22.2% moving from minimum to maximum skewness factor in case of TVX index. The decrease in confidence level parameter of TVX, which represents the degree of fuzziness, confirmed the better performance of artificial neural network in correlating TVX index and rainfall.
    Keywords: Drought, ANN, Fuzzy, Rainfall
  • S. A. Hosseini*, H. Ahmadi Page 68
    Climate change and global warming are major challenges in 21 century which affects agriculture, water resource and environment significantly. In this study, the outputs of HadCM3 general circulation model were statistically downscaled using LARS-WG model under A1B, A2 and B1 scenarios for projection of Tmax and Tmin variables. The outputs for future period of 2046 to 2065 were compared with baseline period of 1961-1990.The Weather generator performance in simulation of temperature data were evaluated using statistical indices of MSE, RMSE and MAE. The projected data showed that both minimum and maximum temperature would rise during all month of future period. This increase is 3.2 and 3 ◦C for Tmin and Tmax comparing to baseline period, respectively. Highest and lowest increase for both variables was projected by A1B and B1 scenarios. The results may be used in water resource management and crop water requirement calculation.
    Keywords: Saghez, Temperature, Projection, General Circulation Model, LARS, WG