فهرست مطالب

نشریه پژوهشهای تغییرات آب و هوایی
پیاپی 7 (پاییز 1400)

  • تاریخ انتشار: 1400/11/16
  • تعداد عناوین: 6
|
  • سید محمود حسینی صدیق*، تیمور جعفری، مسعود جلالی صفحات 1-12
    رودباد جنب حاره ای به دلیل افزایش گازهای گلخانه ای و کاهش ازن استراتسفری و همچنین گرمایش جهانی در حال گسترش به عرض های جغرافیایی بالاتر است و افزایش تغییرات آب و هوایی را در عرض های میانه داشته است. هدف از این مطالعه گسترش قطب سوی رودباد جنب حاره ای نیمکره شمالی از داده های بازتحلیل پیش بینی میان مدت هواسپهر اروپایی (ECMWF) نسخه (ERA5) با تفکیک مکانی 25/0*25/0 در تراز های 100-400 هکتوپاسکال و بازه زمانی 40 ساله (2018-1979) پرداخته شده است. یافته های پژوهش نشان داد که وضعیت میانگین ساختار عمودی رودباد جنب حاره ای نیمکره شمالی فصل تابستان در شمالی ترین عرض جغرافیایی قرار گرفته است؛ و از عرض های 41 درجه تا 45 درجه شمالی مشاهده شده است. در فصل زمستان به جنوبی ترین عرض های جغرافیایی جابه جا شده است و هسته سرعت رودباد جنب حاره در فصل زمستان از شدت بیشتری نسبت سایر فصل ها برخوردار است که هسته رودبادجنب حاره در تراز بین 400-100 هکتوپاسکال با سرعت بین 25 تا 45 متر در ثانیه در عرض های بین 20 تا 30 درجه شمالی مشاهده شده است. این تحقیق بیانگر این است که رودباد جنب حاره نیمکره شمالی دو دوره روند افزایشی را به عرض های جغرافیایی بالاتر در طی سالهای 1979 تا 1997 با 1 تا 2 درجه و همچنین از سال 1999 تا 2017 با 2 تا 3 درجه به عرض های بالاتر کشیده است. در نتیجه، افزایش خشکی و تغییرات آب و هوایی در آینده قابل پیش بینی است.
    کلیدواژگان: تغییرات آب و هوایی، رودبادجنب حاره، نیمکره شمالی، ERA5
  • غلامرضا روشن*، محمود داودی، محدثه صالحی زاده صفحات 13-32
    فعالیت آتشفشانی می تواند از طریق ایجاد اختلال در ورود تابش خورشید نوسانات آب و هوایی ایجاد کند. در این پژوهش سعی شده تا اثر فعالیت های آتشفشانی عمده دنیا بر روی تغییرات دمایی در ایران واکاوی شود. برای رسیدن به این منظور ابتدا 16 ایستگاه هواشناسی دارای آمار بلند مدت در سطح ایران انتخاب و از سازمان هواشناسی کشور سری زمانی بلند مدت دما دریافت شد. در ادامه برای انتخاب آتشفشان های عمده از شاخص VEI و DVI استفاده و شش آتشفشان عمده انتخاب شدند. برای بررسی تاثیر فعالیت های آتشفشانی عمده بر روی دمای در ایران از تکنیک های SEA و رگرسیون خطی چندگانه بهره برده شد. نتایج نشان داد که بعد از فوران های آتشفشانی عمده می توان اثرات کاهشی دما را با تاخیر زمانی صفر، یک و دو ساله مشاهده کرد و بیشترین شدت کاهش دما در سال اول بعد از وقوع آتشفشان مشاهده شد. مقایسه سه متغیر دمای میانگین، دمای میانگین حداقل و دمای میانگین حداکثر نشان داد که فعالیت های آتشفشانی بیشترین تاثیر کاهشی را بر روی دمای میانگین حداکثر دارند. نتیجه بررسی برای تفکیک فصول نیز مشخص کرد که در زمستان شدت اثرگذاری کاهشی بیشتری رخ می دهد ولی در تابستان اثر کاهشی آتشفشان ها مدت زمان بیشتری دوام دارد. در نهایت یافته های این تحقیق نشان می دهد که به طور میانگین در سال وقوع فوران آتشفشان های عمده کاهش 67.0- درجه سانتی گرادی، در سال اول بعد از فوران آتشفشان ها میزان کاهش 1- درجه سلسیوس و در تاخیر زمانی دو ساله میانگین کاهش دما 0.47- درجه سلسیوس مشاهده شده است. از این رو می توان تایید کرد که فوران آتشفشان های عمده بر روی دمای ایران تاثیر گذار بوده و باعث کاهش دما در ایران شده اند.
    کلیدواژگان: تغییر دما، شاخص DVI، شاخص VEI، رگرسیون خطی، ایران
  • زهره جوانشیری*، محسن رحمدل، آزاده محمدیان صفحات 33-48
    تشخیص و تحلیل داده های پرت یکی از گام های ابتدایی مهم در تحلیل داده هاست. یک داده پرت در سری های هواشناسی می تواند نشان دهنده ی یک رخداد فرین باشد یا خطای ناشی از اندازه گیری، مشاهده و ثبت است. اگر داده های پرتی که حاصل خطای انسانی یا نقص تجهیزات اندازه گیری هستند شناسایی نشده و حذف نگردند، به عنوان داده ی فرین ثبت خواهند شد و موجب اریبی در نتایج مطالعات اقلیمی می شوند. در این مقاله، داده های پرت سری های زمانی سرعت باد و فشار برای 143 ایستگاه هواشناسی کشور در دوره نرمال اقلیمی 1991- 2020 مورد تحلیل قرار گرفت. برای این منظور ابتدا داده های پرت مکانی با استفاده از الگوریتم کلایماتول مشخص شد و در مرحله دوم با تحلیل های زمانی و هواشناختی، خطاها شناسایی شدند. در مرحله اول برای پارامترهای فشار ایستگاه، فشار تبدیل شده ایستگاه به سطح دریا، فشار بخار، سرعت باد و سرعت باد ماکزیمم به ترتیب 40، 42، 93، 52 و 41 داده پرت شناسایی شد و در مرحله دوم به ترتیب 20، 10، 56، 20 و 27 تعداد از این داده ها خطا تشخیص داده شدند. این نتایج به تفکیک ایستگاه و تاریخ گزارش شده اند، تا مورد استفاده محققان در سایر مطالعات، بویژه مطالعات تغییراقلیم، قرار بگیرند.
    کلیدواژگان: تشخیص داده پرت، خطا، سرعت باد، فشار
  • یوسف درویشی*، محمدصادق قدم خیر صفحات 49-70

    هدف این پژوهش و تحلیل میانگین بلندمدت بارش (P) و تبخیر و تعرق پتانسیل (PET) مبتنی خشکی اقلیم در شهرستانهای علی آبادکتول،گرگان،بندرگز،بندرترکمن،کلاله،گمیشان،مینودشت،اینچه برون،گنبد کاووس با استفاده از شاخص های خشکی ماهانه طاوسی، بارش انگوت (K) و یونپ (UNEP) به منظور آشکارسازی تغییرات رخ داده در دوره زمانی30 ساله می باشد. همچنین در این مطالعه جهت برآورد تبخیر و تعرق پتانسیل از روش هارگریوز - سامانی(Hargreaves-Samani) استفاده گردید. برای نشان دادن معنی داری روند از معیار U -U´ استفاده شد. مقادیر U -U´ برای تمام ماه ها و کل سالها در محیط نرم افزار اکسل برآورد گردید، مناطق مورد مطالعه با استفاده از روش منکندال (Menkendal) به کمتر از 96/1+ یا بیشتر از 96/1+ یا مناطق دارای روند تفکیک گردید. پس از محاسبه فاکتور خشکی (AI) برای ایستگاه های موجود در مناطق شهری مورد نظر از طریق نرم افزار Excel، با استفاده از روش دورنیابی کریجینگ نقشه تغییرات منطقه ای خشکی پهنه مورد مطالعه در محیط نرم افزار ArcGis ترسیم گردید بدین منظور جهت بهترین نتیجه و کمترین میزان خطا از روش میانیابی مجذور فاصله با پراکنش (Expotntial) و جهت انتخاب بهترین روش درونیابی از شاخص های آماری ریشه میانگین مربعات خطا RMS قدر مطلق خطا MAE استفاده گردید. در ادامه در بعدی دیگر با توجه به رویکرد پژوهش حاضر مدل مفهومی نهایی در قالب تاثیر خشکی بر تنش زایی گیاهان و کاهش عملکرد اقتصادی جوامع محلی روستایی نیز ارایه گردید. نتایج نشان داد روش عکس فاصله به عنوان بهترین روش در میان روش های مورداستفاده برای برآورد تغییرات درجه خشکی (AI) می باشد. نتایج نشان داد  که خطر خشکی به همراه آن آلودگی ناشی از گرد و غبار در هر پهنه مورد مطالعه دور از انتظار نیست، در تمام شهرهای مورد مطالعه بنظر میرسد که با کاهش و تغییر روند حاکمیت بارندگی  به همان میزان شدت تبخیر و تعرق افزایش یافته  و پدیده خشکی به مراتب بیتشر خود را نمایان کند این پدیده میتواند بر روند محصولات کشاورزی و کاهش میزان تولید و سطح زیرکشت محصولات  پهنه استان گلستان و کاهش میزان عملکرد آن ها تاثیر گذار باشد بین ماه های موردسنجش واقع شده، بیشترین روند رو به خشکی در قسمت شمالی استان گلستان نمایان بوده و بیش از 35 درصد مساحت این استان را شامل می شود. روند تغییرات این شیب از لحاظ آماری معنی دار است.

    کلیدواژگان: خشکی، شاخص طاوسی، بارش انگوت، شاخص AI، .GIS
  • آذر زرین*، عباسعلی داداشی رودباری صفحات 71-82

    افزایش شدت و فراوانی نمایه های خشکسالی به دلیل گرمایش جهانی می تواند محیط طبیعی را به شدت تحت تاثیر قرار دهد. بنابراین، پیش نگری نمایه های خشکسالی با استفاده از مدل های گردش کلی جو (GCM) به منظور ارایه پیش آگاهی از شرایط خشکسالی و همچنین مدیریت ریسک اقلیمی ناشی از آن ضروری است. برای این منظور از داده های بازتحلیل پایگاه ERA5 و برونداد مدل های CMIP5 استفاده گردید و سه نمایه روزهای خشک، دوره های خشک و شاخص خشکی مورد بررسی قرار گرفت. نه مدل از مجموعه مدل های CMIP5 با تفکیک افقی 5/0 درجه قوسی گزینش و با روش نگاشت چندک دلتا (QDM) تصحیح اریبی شدند. سپس با استفاده از مدل میانگین گیری بیزین (BMA) یک مدل همادی تولید و کارایی آن با استفاده از نمودار تیلور بررسی شد. نتایج نشان داد که مدل CMIP5-MME تولید شده با روش BMA از مدل های نه گانه منفرد موجود بهتر عمل کرده است. مدل همادی ایجاد شده دوره خشک و روزهای خشک را دقیق تر از شاخص خشکی در ایران برآورده کرده است که نشان می دهد مدل های CMIP5 رخداد بارشی را بهتر از مقدار بارش برآورد می کنند. نتایج گویای این است که فراوانی روزهای خشک، دوره خشکی و همچنین شاخص خشکی در ایران روند افزایشی خواهد داشت. شاخص خشکی (AI) که تعادل بین عرضه و تقاضای آب را در فصل مشترک جو-زمین نشان می دهد حداکثر 15/3 درصد در متوسط پهنه ایران افزایش خواهد داشت. همچنین روزهای خشک و دوره خشک حداکثر به ترتیب 50/7 و 84/28 درصد در دهه های آینده افزایش دارند. نتایج نشان می دهد که تحت شرایط تغییر اقلیم، طول دوره خشکسالی افزایش بیش تری نسبت به شاخص خشکی خواهد داشت. این نتیجه یک تهدید جدی برای منابع آب و اکوسیستم تلقی شده و نیازمند توجه ویژه به برنامه های مدیریت خشکسالی (DMP) در کشور است.

    کلیدواژگان: نمایه های خشکسالی، شاخص خشکی (AI)، چند مدلی همادی، ایران
  • امیرحسین حلبیان*، علی قاسمی سیانی صفحات 83-100
    یکی از مهمترین این پیامدهای ناشی از تغییر اقلیم افزایش فراوانی رخداد مخاطرات اقلیمی مانند سیل، خشکسالی، بالا آمدن تراز آب دریا، چرخندهای حاره ای، امواج گرمایی و سرمایی، بارش سنگین، طوفان گرد و غبار و... است؛ که متداول ترین آنها در ایران رخداد سیل و خشکسالی است. پژوهش حاضر با هدف بررسی وردش های فضایی و زمانی شدت خشکسالی در حوضه آبریز خزر صورت گرفته است. در این پژوهش از پایگاه داده بارش جهانی GPCC با تفکیک مکانی 5/0 در 5/0 درجه قوسی در یک دوره آماری 63 ساله از سال 1951 تا 2013 در مقیاس زمانی ماهیانه، استفاده شد. از برجستگی های این پژوهش بهره گیری از داده های شبکه ای در بازه زمانی بلندمدت جهت واکاوی وردش های مکانی و زمانی شدت خشکسالی در حوضه آبریز خزر است. در ادامه، با کدنویسی در نرم افزار مت لب داده های مورد نیاز برای برآورد نمایه خشکسالی RAI در حوضه در طول دوره آماری مذکور تبدیل به آرایه شد. سپس میزان ناهنجاری بارش (RAI) در بازه زمانی ماهیانه، فصلی و سالانه برای واکاوی وردش های مکانی و زمانی شدت خشکسالی برآورد شد. برای تحلیل روند زمانی بارش، از داده های اخذ شده از این پایگاه داده میانگین سالانه، فصلی و ماهانه تهیه و آزمون ناپارامتری من-کندال در مقیاس های زمانی ماهانه، فصلی و سالانه انجام شد. نتایج نشان داد که که از نظر زمانی خشکسالی با شدت ضعیف، متوسط، شدید و بسیار شدید در طول دوره آماری رخ داده است و از نظر فضایی خشکسالی با شدت ضعیف در در تمامی ماه ها، فصول و مقیاس سالانه در بیشتر مناطق سطح حوضه خزر مشاهده می شود. در عین حال، در ماه می خشکسالی با شدت متوسط در ارتفاعات جنوب شرقی زیرحوضه سفیدرود نمودی آشکار دارد. تحلیل روند بارش حوضه خزر در سری های زمانی ماهانه نیز نشان از روند کاهشی معنادار در ماه مارس و مقیاس سالانه در این حوضه دارد.
    کلیدواژگان: خشکسالی، شاخص ناهنجاری بارش، وردش، GPCC، حوضه خزر
|
  • Sayyed Mahmoud Hosseini Seddigh *, Teimour Jafarie, Masoud Jalali Pages 1-12
    In this study, the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF) Version (ERA5) reanalysis forecast data with 0/25 * 0/25 spatial resolution and 40 years interval (1979-2018) from Vwind and Uwind using MATLAB, GrADS From programming in software in level 400-100hpa. Findings showed that the average vertical structure of jet stream subtropical northern hemisphere in summer is located in the northernmost latitude; And is observed from latitudes of 41 to 45 degrees north. In winter, it has shifted to the southernmost latitudes, and the subtropical core is more intense in winter than in other seasons. The seconds are observed at latitudes between 20 to 30 degrees north. This study polewaard that the jet stream of the northern hemisphere had two periods of increase during the years 1979 to 1997 in the amount of 1 to 2 degrees latitude also from 1999 to 2017 in the amount of 2 to 3 degrees latitude.
    Keywords: Climate change, Subtropical Jet Stream, Northern Hemisphere, ERA5
  • Gholamreza Roshan *, Mahmud Davudi, Mohadeseh Salehizadeh Pages 13-32
    Volcanic activity can cause climate fluctuations by disrupting the entry of sunlight. In this study, the effect of major volcanic activities in the world on temperature changes in Iran has been investigated. To achieve this, first 16 meteorological stations with long-term statistics in Iran were selected and a long-term temperature series was received from the Meteorological Organization. Then, VEI and DVI indexes were used to select major volcanoes and six major volcanoes were selected. SEA and multiple linear regression techniques were used to investigate the effect of major volcanic activity on temperature in Iran. The results showed that after major volcanic eruptions, the effects of decreasing temperature can be observed with time delays of zero, one and two years, and the greatest intensity of temperature decrease was observed in the first year after the occurrence of the volcano. Comparison of the three variables of mean temperature, minimum mean temperature and maximum mean temperature showed that volcanic activity has the greatest decreasing effect on the mean maximum temperature. The results of the study to separate the seasons also showed that in winter the intensity of the decreasing effect occurs more, but in summer the decreasing effect of volcanoes lasts longer. Finally, the findings of this study show that on average, in the year of the occurrence of major volcanoes, a decrease of -67.0 degrees Celsius, in the first year after the eruption, the rate of decrease of -1 degrees Celsius and in a two-year delay, the average decrease. Temperature -0.47 degrees Celsius has been observed. Therefore, it can be confirmed that the eruption of major volcanoes has affected the temperature of Iran and has caused a decrease in temperature in Iran.
    Keywords: Temperature change, DVI index, VEI index, linear regression, Iran
  • Zohreh Javanshiri *, Mohsen Rahmdel, Azade Mohamadian Pages 33-48
    Detecting outliers is one of the most important steps in data analysis. In climate data, an outlier can be an extreme event or an error due to measurement, observation and recording. If outliers which are error are not identified and deleted, they will be recorded as extreme data and cause the bias in result of the climate change studies. In this paper, the outliers of wind speed and pressure data for meteorological stations in the normal climatic period 1991-2020 were analyzed. For this purpose, first the spatial outliers were determined using the CLIMATOL algorithm and second, errors were identified by temporal and meteorological analyzes. In the first step, for the parameters of station pressure, sea level pressure, vapor pressure, wind speed and maximum wind speed were identified as 40, 42, 93, 52 and 41 outliers, respectively. In the second step, 20, 10, 56, 20 and 27 of those data were recognized error, respectively. These results have been reported by station and date, to be used by researchers in other studies, especially climate change studies.
    Keywords: outlier detection, Error, wind speed, pressure
  • Yousef Darvishi *, Mohammadsadegh Ghadamkheir Pages 49-70

    The purpose of this study was to analyze the long-term mean of precipitation (P) and evapotranspiration (PET) based on climate drought in Aliabadektol, Gorgan, Bandar-e-Gaz, Bandar-e-Turkmen, Kalaleh, Gomishan, Minoodasht, Incheh-e-Borun, Gonbad-e-Kavous using Tavosi monthly drought indices. The rainfall of Ingot (K) and UNEP (UNEP) is used to detect changes in the period of 30 years. Also in this study, Hargreaves-Samani method was used to estimate the potential evapotranspiration. The U-U´ criterion was used to show the significance of the trend. U-U´ values were estimated for all months and whole years in Excel software environment. The study areas were divided into less than +1/96 or more than +1/96 or areas with trend using the Menkendal method. . After calculating the drought factor (AI) for the urban areas through Excel software, using the kriging distance method, the map of land area changes in the study area in the ArcGis software environment was drawn. For this purpose, to select the best interpolation method, the statistical indices of root mean square error RMS absolute value of MAE error were used. The results showed that the risk of drought and dust pollution in each study area is not far from expectation. In all studied cities, it seems that with decreasing and changing the trend of rainfall, the intensity of evapotranspiration increased by the same amount. The phenomenon of drought manifests itself far more. This phenomenon can affect the trend of agricultural products and reduce the amount of production and area under cultivation of products in Golestan province and reduce their yield.

    Keywords: Drought, Tavosi index, Ingot rainfall, AI index
  • Azar Zarrin *, Abbasali Dadashi Roudbari Pages 71-82

    Increasing the intensity and frequency of drought indices due to global warming can severely affect the natural environment. Therefore, it is necessary to project drought indices using General Circulation Models (GCMs) in order to provide projection of drought conditions as well as climate risk management. For this purpose, nine models were selected from a set of CMIP5 models with horizontal resolution of 0.5 ° and bias corrected by Quantile Delta-Mapping (QDM) method. Then, using a Bayesian mean model (BMA), an ensemble model was generated and its performance was evaluated using Taylor diagram. The results showed that the CMIP5-MME model generated by BMA method performed better than the existing nine individual models. The generated ensemble model simulates the dry spells and dry days more accurately than the intensity of drought in Iran. It shows that CMIP5 models simulate the precipitation event better than the amount of precipitation. The results showed that the frequency of dry days, drought period and also the severity of drought in Iran will increase in the future. The aridity index (AI), which shows the balance between water supply and demand in the atmospheric-Earth interaction, will increase by a maximum of 3.15% in the average area of Iran. Also, dry days and dry spells will increase by 7.50% and 28.84%, respectively, in the upcoming decades. The results show that under climate change conditions, the length of the drought period will increase more than the aridity index (intensity of the drought). This result is considered a serious threat to water resources and ecosystems and requires special attention to drought management programs (DMP) in the country.

    Keywords: Drought Indices, Aridity Index (AI), Multi-Model Ensemble, Iran
  • Amirhossein Halabian *, Ali Ghasemi Siani Pages 83-100
    One of the most important consequences of climate change is the increase in the frequency of climate hazards such as floods, droughts, rising sea levels, tropical cyclones, heat and cold waves, heavy rainfall, dust storms, etc.; The most common of them in Iran are floods and droughts. The aim of this study was to investigate the spatio-temporal variations of drought intensity in the Caspian basin. In this study, the GPCC global precipitation database was used with a spatial resolution of 0.5° × 0.5° from 1951 to 2013. One of the highlights of this study is the use of network data in the long term scale to investigate spatio-temporal variations of drought intensity in the Caspian basin. Then, by coding in Matlab software, the data required to estimate the RAI drought index in the basin during the statistical period were converted into a matrix. Then the amount of rainfall anomaly index (RAI) in monthly, seasonal and annual timescales was estimated to investigate the spatio-temporal variations of drought intensity. To analyze the precipitation temporal trend, averages of annual, seasonal and monthly were prepared from the data obtained from this database and non-parametric Mann-Kendall test was performed on monthly, seasonal and annual timescales. The results showed that in terms of the temporal observed drought of mild, moderate, severe and extreme occurred during the statistical period and in terms of spatial drought with mild intensity in all months, seasons and annual scale in most areas of the Caspian basin. At the same time, in May, moderate drought is evident in the southeastern heights of the Sefidrood sub-basin. Analysis of the Caspian basin rainfall trend in monthly time series also shows a significant decreasing trend in March and the annual scale in this basin.
    Keywords: Drought, Rainfall Anomaly Index, Variation, GPCC, Caspian Basin