فهرست مطالب

هواشناسی کشاورزی - سال هفتم شماره 1 (بهار و تابستان 1398)

نشریه هواشناسی کشاورزی
سال هفتم شماره 1 (بهار و تابستان 1398)

  • تاریخ انتشار: 1398/06/01
  • تعداد عناوین: 7
|
  • علی خلیلی صفحات 1-2
  • حسین دهبان، کیومرث ابراهیمی*، شهاب عراقی نژاد، جواد بذرافشان صفحات 3-12

    پیش بینی بارش در مقیاس فصلی و ماهانه اهمیت زیادی در مدیریت بهینه منابع آب و مطالعات اقلیمی-کشاورزی دارد. هدف مطالعه حاضر ارزیابی دقت مدل های NMME در پیش بینی بارش ماهانه حوضه آبریز سفیدرود است. برای این منظور، داده های پیش بینی تاریخی مدل های NMME از تارنمای دانشگاه کلمبیا و داده های بارش ایستگاه های همدیدی موجود در منطقه از سازمان هواشناسی کشور برای دوره 1982 تا 2017 دریافت شدند. با به کارگیری روش های آماری، دقت مدل های NMME در پیش بینی بارش ماهانه در مقایسه با داده های مشاهداتی ارزیابی شد. نتایج نشان داد که مدل های NMME به تنهایی دارای دقت مناسبی نمی باشد، به گونه ای که حداکثر مقدار میانگین ضریب تبیین محاسبه شده 6/0 به دست آمد. ترکیب نتایج چند مدل پیش بینی نشان داد که دقت پیش بینی ها را می توان تا حد قابل قبولی افزایش داد، به طوری که میانگین مقادیر ضریب تبیین به 7/0افزایش یافت. همچنین برای بررسی عدم قطعیت پیش بینی بارش، 78 عضو از مدل های پیش بینی مورد بررسی قرار گرفت. بر اساس نتایج، مدل ها در برخی از ماه های سال بیش برآورد (با احتمال نزدیک به 80 درصد)، دارند. همچنین تحلیل عدم قطعیت مدل‎های پیش بینی نیز نشان داد که با ترکیب نتایج مدل‎های مختلف، می‎توان بازه عدم قطعیت را کاهش داد.

    کلیدواژگان: بارش، پیش بینی، عدم قطعیت، همادی
  • امین شیروانی*، حسن نوروزی صفحات 13-21

    بخار آب نقش مهمی در ترازمندی رطوبتی جو و نیز فرآیند بارش در لایه پایینی وردسپهر ایفا می کند. در این مطالعه، روند تغییرات بخار آب قابل بارش که جمع بخار آب در لایه های مختلف می‏باشد، با استفاده از داده‏های رادیوسوند برای ایستگاه همدیدی شیراز برای دوره 2017- 1990 تحلیل شده است. همچنین داده‏های بازتحلیل پایگاه داده NCEP-NCAR و ERA- Interim از مرکز ECMWF دریافت و جهت مقایسه مورد استفاده قرار گرفتند. با استفاده از آماره آزمون من-کندال، روند معنی داری در بخار آب قابل بارش داده‏های رادیوسوند و ECMWF  برای تمامی ماه‏ها (به جز داده‏های رادیوسوند در ماه اوت) مشاهد نشد. روند بخار آب قابل بارش داده‏های رادیوسوند برای بیش تر ماه ها کاهشی و غیرمعنی دار می‏باشد. اما آزمون های شیب خط و من-کندال هر دو نشان دادند که روند سالانه داده های NCEP-NCAR  معنی دار و افزایشی است. نرخ کاهشی و افزایشی بخار آب قابل بارش داده های رادیوسوند و NCEP-NCAR به ترتیب 29/0 و 52/0 میلی‏متر در هر دهه است. برای تمامی ماه‏ها (به جز آوریل)، بین داده‏های رادیوسوند و ERA- Interim یک همبستگی مثبت در سطح معنی داری %5 وجود دارد. اما ضریب همبستگی پیرسون برای NCEP-NCAR برای هیچ یک از ماه ها معنی دار نیست. تفاوت میانگین داده‏های بخار آب قابل بارش ERA- Interim و NCEP-NCAR به ترتیب کم برآوردی و بیش برآوردی را نشان می‏دهند. جذر میانگین مربعات خطا میان داده های رادیوسوند و ERA- Interim به طور کلی کم تر از NCEP-NCAR است. در مجموع، داده های ERA- Interim  دقت بالاتری دارند و با داده‏های رادیوسوند سازگارتر می‏باشند.

    کلیدواژگان: رطوبت جو، رادیو سوند، روند، داده های بازتحلیل
  • مجتبی شکوهی* صفحات 22-35
    گرمایش جهانی الگوی دما و بارش را دستخوش تغییر کرده و بر تولید محصولات زراعی از جمله گندم دیم اثر گذار خواهد بود. در این پژوهش با روش های تحلیل همبستگی و تحلیل کای اسکور تکرار شونده، ارتباط عملکرد گندم دیم در منطقه کردستان (در ایستگاه های سقز، سنندج، بیجار و زرینه اوباتو) با متغیرهای دمایی و بارش تعیین و سپس چشم انداز عملکرد تحت یک سناریوهای واداشت تابشی ارزیابی گردید. به این منظور خروجی روزانه هفت مدل انتخابی CMIP5 تحت سناریوی RCP8.5 برای دوره زمانی 2045 الی 2065  اخذ و با روش خطای نگاشت هم فاصله تابع توزیع تجمعی (EDCDFm) تصحیح شدند. نتایج نشان داد، بارش در اوایل کاشت و طی مرحله گل دهی، و دمای حداکثر پیش از شروع دوره رکود زمستانه گیاه و طی مرحله گل دهی، و همچنین دمای حداقل ماه های ژانویه و فوریه تاثیرگذارترین عوامل بر عملکرد محصول هستند. پیش نگری ها نشان داد افزایش دمای بیشینه در ماه های نوامبر، دسامبر، آوریل و مه، موجب کاهش محصول خواهد شد، در حالیکه با افزایش دمای بیشینه و کمینه ماه های ژانویه و فوریه شرایط برای تولید مطلوب تر خواهد بود. پیش نگری تغییرات بارش نشان داد با کاهش بارش ماه های آوریل و مه، شرایط رطوبتی جهت تولید نامناسب است، در حالیکه افزایش بارش ماه نوامبر می تواند شرایط رطوبتی در اوایل کاشت، و در نتیجه میزان عملکرد محصول را بهبود دهد.
    کلیدواژگان: تصحیح اریبی، سناریو، گندم، EDCDFm، مدل های CMIP5
  • لیلا وطنی*، سید محسن حسینی، محمود رایینی سرجاز، سید جلیل علوی صفحات 36-46

    انباشتگازهای گلخانه ای در نیوار زمین گرمایش فراگیر و پی آیند آن تغییر اقلیم را در پی داشته است. برای کاهش تغییر اقلیم و سازگاری با آن راهکارهایی چند پیشنهاده شده است. کاشت درختان جنگلی و مدیریت کاهش فرآیندهای واکافت مواد آلی خاک، به ترتیب راهکارهایی برای به دام اندازی دی اکسید کربن نیوار و کاهش گسیل گازهای گلخانه به نیوار می باشند. هدف این پژوهش بررسی اثرگذاری گونه های درختی بر گسیل گازهای گلخانه ای (CO2، CH4 و N2O) از خاک جنگل های دست کاشت در ساری می باشد. در این پژوهش جنگل کاری های20 ساله با گونه های درختی افراپلت، توسکا، بلوط، بلندمازو، صنوبر و زربین برگزیده و شار گسیل گازهای CO2، CH4 و N2O از خاک توده های درختی برای دو فصل تابستان و زمستان اندازه گیری شد. در هر توده درختی 3 محفظه گردآوری گاز در ژرفای10 سانتی متری خاک نصب شد. نوع و شار گسیل گازها با دستگاه گازکروماتوگرافی اندازه گیری شد. یافته ها گویای تفاوت بسیار معنی دار (P≤0.01) نرخ گسیل گازهای CO2، CH4 و N2O از خاک در توده های درختی در فصل تابستان بود، ولی در فصل زمستان تنها نرخ گسیل گاز CO2 تفاوت معنی داری (P≤0.05) در میان توده های درختی نشان داد. یافته های دسته بندی تاپسیس نشان داد که از خاک گونه های بلوط، افراپلت، زربین، توسکا و صنوبر به ترتیب گازهای گلخانه ای کم تری گسیل می شود. از این رو پیشنهاد می شود در آینده برای جنگل کاری به این مورد توجه شود.

    کلیدواژگان: تغییر اقلیم، جنگل کاری، خاک، کاهش، متان
  • آمنه دشت بزرگی*، بهلول علیجانی، علیرضا شکیبا صفحات 47-58

    تغییر اقلیم یک چالش اساسی برای تولید محصولات کشاورزی بوده و اثرات آن بر اساس ویژگی های محلی هر منطقه و نوع سیستم تولید متفاوت است. به همین دلیل برای کاهش خسارت در تولیدات کشاورزی در وضعیت موجود و استفاده از پتانسیل های در حال ظهور آینده، تعیین تغییرات ایجاد شده در نواحی، ارتقاء ظرفیت سازگاری و تاب آوری از اهمیت بسزایی برخوردار است. از این رو، در این مقاله تلاش گردیده است تغییرات فضایی نواحی مناسب کشت ذرت آینده استان خوزستان با استفاده از سناریوهای تغییر اقلیم تا دهه 2050 شبیه سازی گردد. چارچوب روش شناسی این پژوهش، طبقه بندی آگرو اکولوژیک می باشد. این طبقه بندی با ترکیب دو گروه از مولفه های اقلیمی (دما تحت سناریوهای مختلف) و غیر اقلیمی (کاربری اراضی) شامل خاک، شیب، اراضی فاریاب و مناطق دارای کشاورزی مدیریت شده با استفاده از فرآیند واکاوی سلسله مراتبی انجام شده است. داده های اقلیمی وضعیت موجود و آینده از مرکز بین المللی WorldClim برای سناریوهای RCP 2.6، RCP 4.5 و RCP 6 به ترتیب به عنوان سناریوهای خوش بینانه، میانی و بدبینانه برای 12 مدل GCM تهیه و میانگین گیری گردید. نتایج به دست آمده بیان کرد نواحی مناسب جهت کشت ذرت تا سال 2050؛ 65 % در AEZ1 (اولویت بالا) و 36% برای AEZ2 (اولویت متوسط بالا) کم می شود. و ذرت عمدتا در نواحی شمال غربی استان کشت خواهد شد و نواحی جنوب شرق شرایط کشت خود را از دست می دهند. این درحالیست که در وضعیت فعلی، ناحیه جنوب شرق به عنوان یکی قطب های کشت ذرت استان خوزستان شناخته می شود و استمرار کشت این گیاه صرفا با اتخاذ تدابیر دقیق مدیریتی احتمالا مقدور خواهد بود.

    کلیدواژگان: خوزستان، دما، ذرت، سناریو، طبقه بندی
  • حمیدرضا افشارنادری، نوذر قهرمان*، پرویز ایران نژاد صفحات 59-69

    در این پژوهش، با هدف دستیابی به نمودار تغییرات هفتگی کارایی مصرف تابش ذرت (RUE)، یک رقم میان رس ذرت در فصل بهار در مزرعه پژوهشی دانشگاه تهران در کرج کشت شد. اطلاعات میدانی زیست سنجی با پایش منظم زیست توده خشک و شاخص مساحت برگ سبز بوته ها در 15 هفته متوالی از فصل رشد، جمع آوری گردید. سپس با سنجش کامل شدت روزانه تابش تمام طیفی خورشید و آسمان در سطح مزرعه، به کمک شبیه سازی آفتاب گیری و پردازش تصویر، با در نظر گرفتن میانگین روزانه بازتابندگی و ضریب خاموشی پوشش گیاهی، از یک مدل چندلایه تابش درون پوشش گیاهی برای برآورد نظری میزان نور مرئی جذب شده در پوشش ذرت استفاده شد. شبیه سازی آفتاب گیری روزانه شب هنگام در بین ساعات 21:00 تا 21:30، اجرا شد و در آن، تمام قد بوته ذرت به طور هم زمان از تمام زوایای بین پرتوهای آفتاب و سطح افق در طی روز نمونه برداری، با نور تکفام پرتودهی می شد. سنجش میانگین روزانه بازتابندگی تکفام بوته نیز به کمک پردازش تصویر انجام گرفت. اندازه گیری ها از زمان بسته شدن تاج پوشش متوقف و در نهایت، 12 مقدار متفاوت کارایی مصرف تابش (با در نظر گرفتن یک مقدار صفر برای هفته چهاردهم و دو مقدار یکسان صفر برای دو هفته آخر فصل رشد) در بازه های زمانی یک هفته ای محاسبه شد. نتایج این پژوهش بیان گر آن است که حتی در وضعیت پتانسیل تولید زراعی نیز نمی توان با قطعیت تنها یک مقدار ثابت از RUE را به کل فصل رشد ذرت تعمیم داد. طی فصل رشد دامنه تغییرات کارایی مصرف تابش ذرت به g/MJ 1/36 می رسد. میانه مقادیر هفتگی این کمیت که احتمال رخداد آن در نیمی از فصل رشد 100 درصد است، برابر g/MJ 5/3 می باشد.

    کلیدواژگان: پوشش گیاهی، تابش فعال فتوسنتزی، زیست توده، ضریب خاموشی، فصل رشد
|
  • Hossein Dehban, Kumars Ebrahimi *, Shahab Araghinejad, Javad Bazrafshan Pages 3-12

    Monthly rainfall forecasting plays a major role in the water resources management and agroclimatic studies. The main purpose of this study is to assess the accuracy of NMME (North American Multi-Model Ensemble) in forecasting monthly rainfall in Sefidrood basin, North of Iran. For this purpose, the historical predicted data of NMME models for the period 1982 to 2017 were retrieved from, University of Columbia website, and compared with observed data obtained from the Iranian Meteorological Organization. The accuracy of NMME models predictions was evaluated by comparing them with the observed data, using statistical indices. The results showed that the single NMME model is not accurate, where the average value of determination coefficient (R2) was equal to 0.6. The models combination improved the accuracy of predictions, such that the determination coefficient increased to 0.7. Furthermore, for evaluation of the precipitation uncertainty, seventy-eight ensembles of the prediction models were investigated. The results of this evaluation showed that the models overestimated rainfall upto 80%. In addition, the uncertainty analysis of prediction models showed that the combination of models may reduce the uncertainty range.

    Keywords: Ensemble, forecast, NMME, Uncertainty
  • amin shirvani *, Hasan Nuroozi Pages 13-21

    Water vapor plays an important role in the atmospheric water balance and precipitation formation process in the lower troposphere. In this study, trend of the total precipitable water vapor (TPWV) which is column-integrated water vapor, is analyzed using radiosonde data of synoptic Shiraz station during the period 1990-2017. Besides, the TPWV data from the ERA- Interim of the ECMWF and NCEP-NCAR reanalysis datasets were retrived and used for comparison. The Mann Kendall (M-K) test, showed no significant trend in TPW data for both Radiosonde and ECMWF data for all months, except for Radiosonde data of August. Generally a non-significant decreasing trend in radiosonde time series of TPWV was observed for most of months. However, both linear regression and M-K tests showed a significant increasing trend in annual TPW of NCEP-NCAR data. The rate of decrease and increase in PW for Radiosonde and NCEP-NCAR data are 0.29 and 0.52 mm per decade, respectively. For all months (except April), there is a positive significant Pearson correlation between Radiosonde TPW series and ERA- Interim at 5% significance level. However, the Pearson correlation coefficients were not significant for NCEP-NCAR. The root mean square error of PWV data and ERA- Interim is generally smaller than NCEP-NCAR. The latter, showed an overestimation comparing to radiosonde. In general, ERA- Interim data has higher accuracy and more agreement with observed Radiosonde data.

    Keywords: Atmospheric moisture, Radiosonde, Reanalysis Data, Trend
  • Mojtaba Shokouhi * Pages 22-35
    Global warming has changed the pattern of temperature and precipitation distribution and will affect the production of crops such as rainfed wheat. In current study, by using correlation analysis and Iterative Chi-square analysis the wheat yield’s relationship with temperature and precipitation variables (in Saqez, Sanandaj, Bijar, and Zarrine obato Stations) was determined, and used to project the crop yield under climate change scenarios. The daily outputs of seven selected CMIP5 models under RCP8.5 scenario for the period 2045 to 2065 were used and corrected by Equidistant Cumulative Distribution Function matching (EDCDFm) method. The results showed that precipitation at the time of planting and during the flowering stage, the maximum temperature just before winter dormancy stage and during the flowering, the minimum temperature of January and February months are the most significant factors affecting the crop yield. The projected climatic conditions showed that the maximum temperature rise in November, December, April, and May will be unfavorable for crop production. Increased both maximum and minimum temperatures of months of January and February may provide more favorable conditions. Also, the projection of precipitation indicated that decreased rainfall of April and May, would lead to unfavorable moisture conditions. Unlike, increased precipitation in November could improve the moisture conditions at the time of sowing which favors greater yield.
    Keywords: Biase correction, CMIP5 models, EDCDFm, Scenario, Wheat
  • Leila Vatani *, Seyyed Mohsen Hosseini, Mahmoud Raeini Sarjaz, Seyyed Jalil Alavi Pages 36-46

    Accumulation of greenhouse gases in the Earth’s atmosphere resulted in global warming and climate change. To mitigate climate change and cope with its consequences several strategies has been proposed. Silviculture and organic matters decomposition management, respectively, propose to sequestrate carbon and mitigate atmospheric greenhouse gases. The aim of this study is to evaluate the influence of tree species on soil greenhouse gas (CO2, CH4, N2O) emissions within forest plantations. For this purpose 20-year old maple, alder, oak, poplar and cypress species plantations were chosen in Sari region, Iran, and soil CO2, CH4, N2O emission rates measured during summer and winter times. Within each plantation area, 3 collecting gas chambers were installed at 10 cm soil depth randomly. The kind of emitted gases and their emission rates measured using gas chromatography. The results indicates that there are highly significant differences (P≤0.01) between tree plantations for CO2, CH4 and N2O gas emissions in the summer time, while during winter significant difference (P≤0.05) observes for CO2 emission. The TOPSIS ranking indicates that oak, maple, cypress, alder and poplar, respectively, are the more favorite sites in declining greenhouse gas emissions. Therefore, it concluded that in future silviculture attempts this issue should be taken into considerations.

    Keywords: Climate change, Methane, Mitigation, silviculture, Soil
  • Amena Dashtbozorgi *, Bohloul Alijani, Alireza Shakiba Pages 47-58

    Climate change is a major challenge for ecosystems and in particular, its impact on agriculture varies depending on regional characteristic and farming systems. Hence new challenges for production are emerging which should be carefully examined. The aim if this study is to project future spatial changes in current maize producing regions of Khuzestan Province, southwest of Iran under RCP scenarios by 2050s. The applied methodology is based on agro-ecological classification. This classification approach consists of combining two groups of environmental components including climatic (temperature under different scenarios) and non-climatic (land use) components including soil, slope, irrigated land, and type of farm management, by using the analytic hierarchy process. The baseline and future climate data were retrieved from the WorldClim database and ensembles for RCP 2.6, RCP 4.5 and RCP 6 for 12 selected GCMs. Results suggested that by 2050, the regions suitable for growing maize will be reduced by 65% in AEZ1 and by 36% in AEZ2. Maize will be grown mainly in the northwestern regions, and the southeastern regions will lose their suitability for maize cultivation. Presently, the southeastern part of the province is the main production region, in which the continuous growing of maize would be almost impossible under future climatic conditions.

    Keywords: Classification, Khouzestan, maize, Scenarios, Temperature
  • Hamid reza Afsharnaderi, Norouz Ghahreman *, parviz Irannejad Pages 59-69

    The aim of this study is obtaining continuous weekly values of maize RUE by novel in-situ measurements of radiation. A semi-maturing cultivar of maize was cultivated in University of Tehran research farm in Karaj. Dry biomass and leaf area index were measured during 15 consecutive weeks of growing season. Then, based on in-situ complete pyrheliometry, by using insulation simulation and image processing, daily average of maize canopy reflectivity, extinction coefficient and the absorbed visible light of the canopy were estimated using a multi-layer model. During growing season infield continuous measurement of full spectrum irradiation, was measured continuously by TSR for all daylight hours. The diurnal insolation was simulated for that plant by an angular scanner (illuminator) during night time between 21:00 to 21:30 hrs. By applying an image processing technique, the visible band reflectivity of maize cover was estimated for the first seven weeks of study period. The measurements were continued till full closure of canopy and 12 different weekly values of RUE were calculated using the field measured data. The proposed approach allows generating continuous graph of RUE values. The research results indicate that even in the potential production conditions, using a constant value of radiation use efficiency for entire growing season of maize is not possible. During the growing season, the range of maize radiation-use efficiency reached 36.1 g/MJ, but the weekly values median of this quantity was equal to 3.5 g/MJ, which its occurrence probability in half of the growing season is 100%.

    Keywords: Biomass, Extinction coefficient, Growing season, Plant canopy, photosynthetically active radiation