فهرست مطالب

نشریه پژوهشهای تغییرات آب و هوایی
پیاپی 15 (پاییز 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/09/09
  • تعداد عناوین: 6
|
  • محمدرضا سالاری فنودی، محمود خسروی*، تقی طاوسی، محسن حمیدیان پور صفحات 1-22
    عنصر بارش ماهیت متغیر و تصادفی دارد و به لحاظ مکانی و زمانی دارای رفتاری متفاوت است. لذا پیش نمایی بارش در مقایسه با دیگر متغیرهای هواشناسی دارای عدم قطعیت بیشتر است. در پژوهش حاضر برای کاهش عدم قطعیت و تخمین مناسب  بارش، از برونداد داده های پایگاه کوردکس و مدل های CMIP5 از روش شبکه عصبی استفاده شد. نتایج نشان داد با توجه به همبستگی بالای دما، رطوبت و فشار هوا با بارش، کاربست این متغیرها در کاهش عدم قطعیت پیش نمای بارش سودمند است. ضمن اینکه می توان از روش غیرخطی شبکه های عصبی مصنوعی جهت اریب سازی داده های بارش پایگاه کوردکس و CMIP5 جهت آینده نگری بارش در جنوب شرق کشور استفاده کرد. از دیگر نتایج این پژوهش روند افزایشی بارش های جنوب شرق ایران به ویژه نواحی ساحلی می باشد. این امر را می توان ناشی از افزایش سطح تحت تاثیر بارش های متاثر یا هم زمان با مونسون جنوب غرب هند دانست. روند افزایشی بارش در سواحل جنوبی بی ارتباط با افزایش ظرفیت نگهداشت محتوای رطوبتی نیز نمی باشد. تغییرپذیری بین بارش سالانه باران های موسمی هند نیز نشان دهنده یک روند مثبت ثابت تحت گرمایش جهانی بی وقفه است. ازآنجاکه هم افزایش مدت بارندگی های موسمی و هم افزایش تنوع بین سالی در آینده در بیشتر مدل ها دیده می شود، می توان به این روندهای پیش بینی شده اطمینان خاطر داد. همچنین  پیش بینی می شود که بارش باران های مونسون تابستان هند در شرایط گرم شدن کره زمین در دهه 2050 در مقایسه بازمان پایه بیشتر باشد.
    کلیدواژگان: پیش نگری، مدل سازی، تغییر اقلیم، گرمایش جهانی، شبکه عصبی مصنوعی
  • فرزانه احمدی، داریوش یاراحمدی*، حمید میرهاشمی صفحات 23-38
    رشد کالبدی بافت شهرها، در اراضی کشاورزی یا باغات حاشیه شهر، از نمودهای بارز تغییرات کاربری اراضی به نفع گسترش بافت شهری است. این تغییرات کاربری اراضی تبعات زیست محیطی و اقلیم شناختی در پی دارد. آگاهی از این تبعات محیطی، در کنترل و مدیریت بهینه شرایط زیست محیطی شهر مفید واقع می شود. هدف اساسی این تحقیق آشکارسازی روند تغییرات کالبدی بافت شهری خرم آباد طی دوره 1990-2020 و آشکارسازی اثر تغییرات حرارتی بر ساختار دمای دوره گرم شهر خرم اباد است. در این راستا با استفاده از تصاویر سنجنده TM و OLI/TIRS ماهواره های لندست 5 و 8 برای ماه ژوین 4 دوره آماری 1990، 2000، 2010 و 2020، با اجرای تابع جبر باندی، بافت شهری خرم آباد از روی باندهای اپتیکال این سنجنده ها استخراج و روند تغییرات این بافت طی 30 سال بررسی گردید. همچنین دمای سطح زمین محدوده شهر خرم آباد با اجرای الگوریتم Spilt Window روی باندهای حرارتی دو سنجنده مذکور، برای ماه ژوین استخراج گردید. نتایج حاصل از تحلیل روند نشان داد بافت شهری خرم آباد طی دوره 30 ساله با یک رشد مستمر در بخش های حاشیه شرقی و جنوبی شهر روبرو بوده است. به طور تجمعی مشخص گردید که بافت شهری خرم آباد در انتهای دوره یعنی سال 2020 حدود 41 درصد (828 هکتار) نسبت به سال 1990 گسترش داشته است این گسترش عموما در اراضی کشاورزی و باغات حاشیه شهر خرم آباد بوده است. استخراج دمای سطح زمین از باندهای حرارتی دو سنجنده TM و TIRS، نشان داد که در روزهای آخر ژوین 4 سال مورد بررسی میانگین دمای سطح بافت شهری، حدود 5/11 درجه سانتیگراد از فضای سبز داخل شهر یا اراضی باغی حواشی شهر، بالاتر بوده و همزمان با گسترش بافت شهری، دمای سطح این بافت از 41 درجه در سال 1990 به 1/43 درجه در سال 2020 رسیده است.
    کلیدواژگان: بافت شهری، ماهواره لندست، دمای سطح زمین، شهرخرم آباد
  • زهره جوانشیری*، فاطمه عباسی صفحات 39-54
    دلیل اصلی وجود عدم قطعیت در تعیین کمبود منابع آبی در آینده، تغییر اقلیم است. به دلیل گرم شدن کره زمین نگرانی هایی در مورد افزایش یا کاهش بارندگی وجود دارد و این مساله برنامه ریزی و مدیریت منابع آب را پیچیده می کند. از این رو بررسی روند بارش از اهمیت بسزایی برخوردار است. روند خطی گزارش شده در ارزیابی های اقلیمی ایران و جهان، منعکس کننده تغییر در میانگین بارش سالانه است. روند میانگین، نمی تواند تغییرات سایر چندک های توزیع، از جمله دم های توزیع (میزان بارش بسیار زیاد و کم) را منعکس کند. در این مطالعه از روش رگرسیون چندک[1] (QR) برای تعیین روند بارش های سنگین (بارش های بیشتر از صدک 98ام توزیع بارش) فصلی و سالانه 44 ایستگاه سینوپتیک کشور برای دو دوره ی نرمال استاندارد اقلیمی اخیر 2010-1981 و2020 -1991 استفاده شد. برای این منظور، بعد از کنترل کیفیت و همگن سازی داده ها، صدک های 98ام بارش های فصلی و سالانه برای هر دو دوره محاسبه شدند و مورد مقایسه قرار گرفتند. سپس روند این چندک ها با استفاده از روش رگرسیون چندک برآورد شده و مورد آزمون قرار گرفتند. نتایج نشان داد که در مقایسه دو دوره نرمال استاندارد اقلیمی، بارش های سنگین بهاری در دامنه های جنوبی البرز، بارش های سنگین تابستانی در سواحل دریای خزر، بارش های سنگین پاییزی در شمال غرب و شمال شرق کشور و بارش های سنگین زمستانی در دامنه های زاگرس به طور عمده تغییر رفتار داده اند. همینطور، بارش های سنگین بهاری در دامنه های جنوبی البرز رو به کاهش است، در صورتی که بارش های سنگین تابستانی در سواحل دریای خزر و بارش های سنگین پاییزی در شمال غرب و شمال شرق کشور رو به افزایش است.
    کلیدواژگان: تغییر اقلیم، بارش، رگرسیون چندک، تحلیل روند، ایران
  • مهناز رستمیان*، سید حسین میرموسوی، کوهزاد رئیس پور صفحات 55-72

    مای نقطه شبنم یکی از متغیرهای مهم جوی است و تغییرات دراز مدت آن می تواند منجر به تغییر ویژگی های اقلیمی یک ناحیه گردد. به منظور تحلیل فضایی روند تغییرات دمای نقطه شبنم در ایران از داده های میانگین سالانه و ماهانه این متغیر در 109 ایستگاه هواشناسی سینوپتیک در طی دوره آماری2022-1990 استفاده شده است. جهت بررسی اثر تغییرات سایر متغیر های جوی بر دمای نقطه شبنم از داده های میانگین رطوبت نسبی سالانه، میانگین حداقل و میانگین حداکثر دما و میانگین مجموع بارش سالانه استفاده شده است. برای بررسی روند تغییرات از روش من کندال و جهت شناسایی الگوهای حاکم بر تغییرات فضایی دمای نقطه شبنم در ایران، از  مدل های خودهمبستگی فضایی موران جهانی و گتیس ارد جی استفاده شده است. نتایج بررسی روند تغییرات دمای نقطه شبنم نشان می دهد این متغیر در نواحی اطراف دریاهای شمال و جنوب و منطقه شمال غرب از روند افزایشی و در مناطق مرکزی، شرق و شمال شرق ایران از روند کاهشی برخوردار است. تحلیل فضایی مناطق با دمای نقطه شبنم بالا نشان دهنده الگوی خوشه ای شدید می باشد بدین معنی که مناطق با دمای نقطه شبنم بالا عمدتا در بخش هایی از سواحل دریای خزر و بخش های زیادی از سواحل خلیج فارس و دریای عمان، بخش هایی از شمال آذربایجان و اردبیل گسترده شده است. این موضوع نشان می دهد که با نزدیک شدن به منابع رطوبتی دمای نقطه شبنم نیز بیشتر می شود. هم چنین تحلیل فضایی مناطق با دمای نقطه شبنم پایین نیز نشان می دهد که این نوع دماها عموما در بخش وسیعی از مناطق مرکزی جنوب استان خراسان و شرق و جنوب شرق ایران متمرکزشده اند. تمرکز این دماهای پایین در بخش های داخلی  و مرکزی ایران نشان دهنده نقش کاهش رطوبت به دلیل دوری از دریاهای شمال و جنوب در کاهش میزان دمای نقطه شبنم می باشد.

    کلیدواژگان: دمای نقطه شبنم، نوسانات اقلیمی، رطوبت نسبی، ایران
  • سید امیر شمس نیا* صفحات 73-90
    رطوبت خاک از اصلی ترین عواملی است که تحت تاثیر خشکسالی قرار می گیرد. شاخص کمبود رطوبت خاک (SMDI) یکی از مهمترین شاخص هایی است که براساس رطوبت خاک، خشکسالی را پایش می نماید. اما به دلیل عدم اندازه گیری مستقیم رطوبت خاک در ایستگاه های هواشناسی و نبود اطلاعات، به طور محدودی استفاده شده است. در پژوهش حاضر از داده های هواشناسی ایستگاه سینوپتیک زرقان در طول دوره آماری 30 ساله (1992 تا 2022) استفاده و به کمک دو مدل ET0 و AquaCrop مقدار رطوبت خاک در عمق های 5، 15، 45 و 95 سانتیمتر تخمین زده شد. سپس درصد کمبود رطوبت خاک و شاخص SMDI محاسبه گردید. همچنین نتایج این شاخص، با دو شاخص متداول SPI و RDI که مبتنی بر داده های بارش و تبخیرتعرق پتانسیل است، مقایسه و تحلیل گردید. بیشترین مقدار این شاخص پس از یک دوره پر باران سالهای 1994 و 1995 در سال 1996 است و کمترین مقدار نیز پس از سالهای خشک 2008 تا 2010 در سال 2011 رخ داده است. با توجه به اینکه بیشترین و کمترین مقدار بارندگی در 2004 و 2021 است، شاخص های خشکسالی SPI و RDI، شدیدترین ترسالی و خشکسالی را در سالهای مذکور نشان داده اند. در سال 2010، 2011 ، 2016 و2021 خشکسالی های شدیدی رخ داده که هر سه شاخص در این مورد نتایج مشابهی داشته اند. در بررسی روابط بین پارامترهای هواشناسی و شاخص ها، نتایج نشان داد شاخص SMDI کمترین ضریب تبیین را با تبخیرتعرق (25/0)، شاخص RDI (4/0) و پس از آن با شاخصSPI  و بارش (45/0) دارد. همچنین نتایج نشان داد همبستگی و ارتباط قوی بین دو شاخص SPI و RDI وجود دارد. درخصوص خشکسالی های حدی و خیلی شدید که میزان بارش کاهش زیادی داشته و تبخیرتعرق نیز افزایش می یابد، شاخص RDI مناسبتر بوده و شدت خشکسالی را با دقت بالاتری نشان می دهد و حساسیت آن نسبت به شرایط آب و هوایی بیشتر از شاخص SPI است. لذا توصیه می گردد در مناطق خشک و نیمه خشک که شدت خشکسالی به آستانه شدید و خیلی شدید نیز می رسد، از شاخص هایی استفاده گردد که علاوه بر بارش، عوامل دیگر را در نظر بگیرد.
    کلیدواژگان: خشکسالی، شاخص کمبود رطوبت خاک، شاخص استاندارد شده بارش، شاخص شناسایی خشکسالی
  • مهدی صداقت* صفحات 91-104
    نیاز روزافزون به شناخت پارامترهای هواشناسی در ناحیه گذار وردایست باعث شد تا تغییرات زمانی دما و ارتفاع این لایه طی دو دهه گذشته (2022-2002) با استفاده از داده های بازتحلیل شده AIRS/MODIS در ایران بررسی شود. همچنین رابطه بین تغییرات ویژگی های وردایست و تغییر اقلیم دمای سطحی و بارش ایران با استفاده از داده های بارش روزانه GPCP(2022-2000) و داده های حداقل، حداکثر و میانگین دمای روزانه مدل MERRA-2 (2022-1980) مورد بررسی قرار گرفت. در این راستا برای بررسی رابطه بین متغیرهای تحقیق از آزمون های همبستگی پیرسون و تحلیل رگرسیون و برای تحلیل روند میانگین منطقه ای روزانه و ماهانه داده ها از آزمون های سری زمانی فصلی کندال و من-کندال دنباله ای استفاده گردید. نتایج نشان داد که متغیرهای دما و ارتفاع وردایست در محدوده ایران به میزان 93/0- با یکدیگر همبستگی معکوس (85/0=R2) دارند. از سوی دیگر، متغیر میانگین منطقه ای روزانه ی ارتفاع وردایست با متغیرهای دمای روزانه سطح زمین(با ضرایب بیش از 8/0) همبستگی مثبت و معناداری دارد. همچنین مقادیر R2 بالاتر از 6/0 حکایت از همبستگی کاملا معنادار داده های مجموع بارش ماهانه با تغییرات میانگین ماهانه دما و ارتفاع وردایست داشته است. از این چشمگیرتر همبستگی نوسانات بارش فصول بهار و پاییز با تغییرات دما و ارتفاع وردایست می باشد که می تواند امکان پیش بینی نوسان بارش کشور ایران را با پایش ویژگی های وردایست فراهم سازد. تحلیل سری های زمانی متغیرهای تحقیق با استفاده از آزمون های کندال فصلی و دنباله ای نشان داد که متغیر ارتفاع وردایست و متغیرهای دمای سطح زمین به ترتیب با مقادیر آماره(τ)؛ 18/0، 22/0، 27/0 و 32/0 روندهای افزایشی کاملا معناداری را به نمایش گذاشته اند. این مهم تاییدکننده تغییرات اقلیمی چشمگیر دما و بارش ایران طی چند دهه اخیر می باشد. در نهایت با معرفی ارتفاع وردایست به عنوان یک شاخص تغییر اقلیم در محدوده کشور ایران بر لزوم تحقیقات بیشتر در این زمینه تاکید می گردد.
    کلیدواژگان: ارتفاع وردایست، تغییر اقلیم، آزمون کندال فصلی، بارش، ایران
|
  • Mohammadreza Salarii Fanoodi, Mahmood Khosravi *, Taghi Tavousi, Mohsen Hamidian Pour Pages 1-22
    Projection of summer monsoon rains in Southeast Iran based on Ensemble model the precipitation factor has a variable and random nature and has a different behavior in terms of space and time. Therefore, the prediction of precipitation has more uncertainty compared to other meteorological variables. In the current study, the data output of Cordex database and CMIP5 models were used using the neural network method to reduce the uncertainty and estimate precipitation properly. The results showed that due to the high correlation of temperature, humidity and air pressure with precipitation, the use of these variables is beneficial in reducing the uncertainty of precipitation forecast. In addition, the non-linear method of artificial neural networks can be used to bias the rainfall data of Cordex database and CMIP5 to forecast the rainfall in the southeast of the country. Another result of this research is the increasing trend of rainfall in the southeast of Iran, especially in the coastal areas. This can be considered as a result of the increase in the level under the influence of rains affected or simultaneous with the southwest monsoon of India. The increasing trend of precipitation in the southern coasts is also related to the increase in the storage capacity of moisture content. The interannual variability of India's monsoon rainfall also shows a steady positive trend under continued global warming. Since both the increase in the duration of monsoon rains and the increase in interannual variability in the future are seen in most models, we can be confident in these predicted trends. Indian summer monsoon rainfall is also predicted to be higher under global warming in the 2050s compared to the baseline.
    Keywords: Forecasting, Modeling, climate change, Global warming, Artificial Neural Network
  • Farzane Ahmadi, Dariush Yarahmadi *, Hamid Mirhashemi Pages 23-38
    Stability in garden products depends on economic, social and environmental factors. The recognition of the stability level of these factors can be effective in developing sustainable horticulture development strategies and its effect on sustainable livelihoods. Therefore, the purpose of this study is to analyze the stability of garden products and its role in the livelihood of household grid operator villages of Bandar-e-Gaz Central District of County. The information required is collected through a questionnaire whose validity is obtained based on the experts of the relevant experts and its reliability by calculating the Cronbach's alpha coefficient. The statistical population of this study consists of the garden operators of three, western Gaz and Val-afra, calculated by the Cochran formula of sample size 250. Random sampling method was used to select sample sample. In order to measure the stability of garden products from 45 indexes for economic, social and environmental dimensions and to measure sustainable livelihoods, the grid operator uses 53 indices to separate the dimensions of financial, social, human, environmental and environmental assets. According to the spearman test, the economic, social and environmental sustainability of the garden products on sustainable livelihoods is effective. The results of the Kruskal test show that the stable livelihoods of operators in the three villages have a significant difference to the confidence level of 99 percent. The results of the analysis of one - way independent variance analysis on the level of culture of three villages also stated that there is significant difference in the three factors in three villages by 99 percent level.
    Keywords: sustainable agriculture development, sustainable development of garden products, Sustainable Livelihoods
  • Zohreh Javanshiri *, Fatemeh Abasi Pages 39-54
    The most significant factor that results in uncertainty about future water resource scarcity is climate change. Due to global warming, concerns about increasing or decreasing precipitation exist, which complicates water resource planning and management. Therefore, studying the trend of precipitation is of great importance. The linear trend reported in climate assessments reflects changes in average annual precipitation. However, the average trend cannot capture variations in other distribution aspects, including extreme precipitation events (high or low precipitation amounts). In this study, the Quantile Regression (QR) method was used to determine the trend of heavy precipitation (rainfall exceeding the 98th percentile) for seasonal and annual periods at 44 synoptic stations in Iran for two recent climatological standard normal periods: 1981-2010 and 1991-2020. For this purpose, after data quality control and homogenization, the 98th percentiles of seasonal and annual precipitation were calculated for both periods and compared. Then, the trends of these percentiles were estimated using the Quantile Regression method and tested. The results showed that compared to the two climatological standard normal periods, spring heavy precipitation had changed significantly in the southern of Alborz Mountain, summer heavy precipitation on the shores of the Caspian Sea, autumn heavy precipitation in the northwest and northeast regions of Iran, and winter heavy rainfall in the Zagros range. Similarly, spring-heavy precipitation in the southern of Alborz Mountain is decreasing, while summer-heavy precipitation on the shores of the Caspian Sea and autumn-heavy precipitation in the northwest and northeast regions of Iran are increasing.
    Keywords: climate change, Precipitation, quantile regression, Trend Analysis, Iran
  • Mahnaz Rostamian *, Seyyed Hossein Mirmousavi, Kohzad Raispour Pages 55-72

    Dew point temperature is one of the most important atmospheric variables and its long-term changes can lead to changes in the climatic characteristics of an area. In order to spatially analyze the trend of dew point temperature changes in Iran, the annual and monthly average data of this variable in 109 synoptic meteorological stations during the statistical period of 1990-2022 have been used. In order to investigate the effect of changes in other atmospheric variables on dew point temperature, the data of average annual relative humidity, average minimum and average maximum temperature, and average total annual precipitation have been used. In order to investigate the change process using the Mann-Kendall method and to identify the patterns governing the spatial changes of the dew point temperature in Iran, the spatial autocorrelation models of Global Moran and Getis-Ord General G statistic have been used. The results of investigating the trend of dew point temperature changes show that this variable has an increasing trend in the areas around the north and South Seas and the northwest region, and a decreasing trend in the central, eastern and northeastern regions of Iran. Spatial analysis of areas with high dew point temperature shows a severe cluster pattern, which means that areas with high dew point temperature are mainly spread in parts of the coasts of the Caspian Sea and many parts of the coasts of the Persian Gulf and Oman Sea, parts of northern Azerbaijan and Ardabil. This shows that the temperature of the dew point increases as it approaches moisture sources. Also, the spatial analysis of the areas with low dew point temperature also shows that these types of temperatures are generally concentrated in a large part of the central areas of the south of Khorasan province and the east and southeast of Iran.

    Keywords: climate change, Precipitation, quantile regression, Trend Analysis, Iran
  • Seyed Amir Shamsnia * Pages 73-90
    Soil moisture is one of the most important factors that are affected by drought. Soil Moisture Deficit Index (SMDI) is one of the most important indicators that monitors drought based on soil moisture. But due to lack of direct measurement of soil moisture in weather stations and lack of information, it has been used to a limited extent. In this research, the meteorological data of Zarghan synoptic station was used during the statistical period of 30 years (1992 to 2022) and with the help of ET0 and AquaCrop models, the amount of soil moisture was estimated at the depths of 5, 15, 45 and 95 cm. Then the percentage of soil moisture deficiency and SMDI index were calculated to monitor drought. Also, the results of this index were compared and analyzed with two common indices SPI and RDI which are based on precipitation and evapotranspiration data.The highest value of this index occurred in 1996 after a period of heavy rain in 1994 and 1995, and the lowest value occurred in 2011 after the dry years of 2008 to 2010. Considering that the highest and lowest amount of rainfall is in 2004 and 2021, SPI and RDI drought indices have shown the most severe drought in the mentioned years. Severe droughts occurred in 2010, 2011, 2016 and 2021, and all three indicators had similar results. In examining the relationship between meteorological parameters and indices, the results showed that the SMDI index has the lowest coefficient of explanation with evapotranspiration (0.25), RDI index (0.4) and then SPI and precipitation index (0.45). Also, the results showed that there is a strong correlation between SPI and RDI. Regarding moderate and very severe droughts, where the amount of precipitation is greatly reduced and evapotranspiration increases, the RDI index is more accurate and shows the severity of the drought with higher accuracy, and its sensitivity to weather conditions is higher than the SPI index. Therefore, in arid and semi-arid regions where the severity of drought reaches the severe and very severe threshold, it is recommended to use indicators that take into account other factors in addition to precipitation.
    Keywords: Drought, Soil Moisture Deficit Index, Standardized precipitation index, Reconnaissance Drought Index
  • Mahdi Sedaghat * Pages 91-104
    The growing need to know the temporal and spatial structure of meteorological parameters in the tropopause transition zone caused the temporal changes of the temperature and height of this layer to be investigated during the last two decades (2002-2022) using the reanalyzed data of the Atmospheric Infrared Sounder (Aqua, MODIS, ARIS). Also, the relationship between the changes in tropopause characteristics and climate change of temperature and precipitation in Iran was studied using daily precipitation data of GPCP (2000-2022) and minimum, maximum and average daily temperature data of MERRA-2 model (1980-2022). In this regard, Pearson's correlation tests and regression analysis were used to investigate the relationship between research variables, and Kendall's seasonal time series and Mann-Kendall's ordinal tests were used to analyze regional mean daily and monthly trends. The results showed that the variables of tropopause temperature and height (TTH) have a negative correlation of 0.93 with each other (R2=0.85). On the other hand, the variable of the regional mean of daily tropopause height (TH) has a significant positive correlation with the variables of the daily earth's surface temperature (with correlation coefficients exceeding 0.8). Also, R2 values higher than 0.6 indicate a completely significant correlation of total monthly precipitation data with changes in monthly mean of TTH, which makes it possible to predict the rainfall anomaly in Iran by monitoring the tropopause characteristics. Time series analysis of the research variables using Kendall's seasonal and ordinal tests showed that the TH variable and the surface temperature variables are respectively with statistical values (τ). 0.18, 0.22, 0.27 and 0.32 have shown significant increasing trends in the last few decades. Finally, by introducing the TH as an indicator of climate change in Iran, the necessity of conducting more research in this field is emphasized.
    Keywords: tropopause height, climate change, Seasonal Kendal’s Test, Precipitation, Iran