فهرست مطالب

پژوهش های اقلیم شناسی - پیاپی 3-4 (پاییز و زمستان 1389)

نشریه پژوهش های اقلیم شناسی
پیاپی 3-4 (پاییز و زمستان 1389)

  • تاریخ انتشار: 1390/10/11
  • تعداد عناوین: 7
|
  • بهلول علیجانی، محمود خسروی، مرتضی اسمعیل نژاد * صفحه 3

    در این پژوهش،پس از انتخاب معیار بارش سنگین در جنوب شرق ایران، با استفاده از رویکرد محیطی به گردشی، شرایط همدیدی در زمان این رویداد (6 ژانویه 2008 میلادی) بررسی گردید. نتایج نشان داد که رخداد بارش سنگین مورد مطالعه در جنوب شرق کشور با مهیایی شرایطی نظیر وجود رطوبت زیاد در تراز پایین جو بخصوص تخلیه رطوبتی شدید از خلیج فارس، ناهنجاری های منفی شدید در ترازهای میانی جو و استقرار رودباد جنب حاره ای در غرب منطقه مرتبط می باشد.

    کلیدواژگان: بارش سنگین، الگوی فشار، اقلیم شناسی همدید، چابهار
  • پروین غفاریان، امیر حسین مشکواتی، مجید آزادی، مجید مزرعه فراهانی، فاطمه رحیم زاده صفحه 15
    به منظور تعیین ساختار الگوی همدیدی بارش های فرین در شمال غرب ایران، برخی پارامترهای هواشناسی از قبیل فشار سطح متوسط دریا، ارتفاع تراز 500 هکتوپاسکال، رودباد 300 هکتوپاسکال و دمای سطح آب که موجب بارش شدید در ماه مارس در شمال غرب ایران می شوند، برای حالت موردی بررسی شدند. از آن جایی که اختلاف ها در شرایط بیشینه و کمینه بارش بیشتر نمایان می شوند، از این رو شرایط فرینه ها بررسی می گردند. 14 مارس سال 2009 به عنوان پر بارش و 4 مارس سال 2005 به عنوان کم بارش انتخاب می گردند. برای بررسی کمیت های همدیدی از داده های (NCEP/NCAR) و برای بررسی دمای سطح آب از داده های AVHRR استفاده گردید. نتایج نشان می دهند که برهم کنش دو رودباد جنب حاره و قطبی باعث چرخندزایی در منطقه ی شمال شرق دریای مدیترانه می شود و مشخص گردید که بی هنجاری فشار سطح متوسط دریا، ارتفاع تراز 500 هکتوپاسکال و دمای سطح آب می-تواند به عنوان ابزاری برای پیش بینی بارش های شدید استفاده شوند. بی هنجاری دمای سطح آب در حالت بارش شدید نشان می دهد که دریای مدیترانه، دریای سیاه، دریای عمان و اقیانوس هند از مقدار میانگین گرم تر هستند، که باعث تبخیر بیشتر و تغذیه ی رطوبتی مناسب به منطقه می گردند.
    کلیدواژگان: الگوی همدیدی، بارش فرین، دمای سطح آب، رودباد
  • سعیده اشرفی صفحه 27
    نیاز روز افزون به شناخت ویژگی های اقلیمی مناطق از ضروریات زندگی بشر امروز است. از طرف دیگر افزایش اطلاعات اقلیمی موجب شده شناخت ویژگی های تک تک مناطق، کاری بسیار زمان بر باشد. از این رو استفاده از روش های جدید (چند متغیره) طبقه بندی، امری ضروری و اجتناب ناپذیر به نظر می رسد. یکی از روش های پر کاربرد در طبقه بندی تحلیل خوشه ایاست که اخیرا به صورت گسترده در پهنه بندی های اقلیمی به کار گرفته شده است. روش دیگری که می توان برای پهنه بندی از آن بهره گرفت تحلیل ممیزی (تابع تشخیص) است که با استفاده از توابع خطی اقدام به طبقه بندی می کند. در این تحقیق سعی شده است که مشخصات بارشی شمال غرب کشور با استفاده از روش های مذکور مورد طبقه بندی قرار گیرد. همچنین نتایج حاصل از روش های مورد استفاده با هم مقایسه شده است.
    در تحقیق حاضر بارش شمال غرب کشور با استفاده از هشت مشخصه ی بارشی و بهره گیری از روش های تحلیل خوشه ایو تحلیل ممیزی طبقه بندی گردید و نتایج به دست آمده حاکی از وجود چهار ناحیه ی بارشی در محدوده ی مورد مطالعه می باشد. نتیجه ی به دست آمده از تحلیل ممیزی در 6/97 % از مساحت منطقه با نتایج حاصل از تحلیل خوشه ایمطابقت می کند. تفاوت های موجود در گروه های بارشی در نواحی مرزی گروه ها قرار داشت که برای رفع این مشکل از احتمال پسین یاخته های مشکوک استفاده و یاخته های مورد نظر به گروه های واقعی خود منسوب شدند.
    کلیدواژگان: بارش، پهنه بندی، تحلیل خوشه ای، تحلیل ممیزی، شمال غرب ایران
  • باقر ذهبیون، محمدرضا گودرزی، علیرضا مساح بوانی صفحه 45
    ارزیابی پدیده تغییر اقلیم و پیامدهای احتمالی آن بر فرایندهای هیدرولوژی حوضه کمک فراوانی به چالش های مدیران و برنامه ریزان منابع آب در دوره های آتی خواهد کرد. اثر تغییراقلیم بوسیله شبیه سازی فرآیندهای هیدرولوژیکی با مدل فیزیکی بارش رواناب مورد بررسی قرار می گیرد. مدل های هیدرولوژی چارچوبی را برای بررسی رابطه مابین هواشناسی (climate) و منابع آب فراهم می کنند. هدف از این تحقیق بررسی تاثیر پدیده تغییر اقلیم بر رواناب خروجی حوضه قره سو از سرشاخه های اصلی رودخانه کرخه (از مهم ترین رودخانه های ایران) در دوره 2069-2040 می باشد. در این تحقیق از مدل توزیعی SWAT در ارزیابی اثر تغییراقلیم بر هیدرولوژی حوضه آبریز قره سو استفاده گردیده است. این مدل به تغییرات زمین، آب و هوا حساس می باشد. در این راستا ابتدا مدل پیوسته توزیعی بارش- رواناب SWAT برای دوره پایه 2000-1971 مورد واسنجی و اعتبارسنجی قرار گرفت. سپس جهت ارزیابی اثرات تغییر اقلیم و گرمایش جهانی بر هیدرولوژی حوضه در دوره 2069-2040 میلادی داده های مدل اقلیمی HadCM3-AR4 تحت سناریوی انتشار A2 از مجموع سناریوی SRES برای منطقه ریز مقیاس گردید. در ادامه داده های اقلیمی ریزمقیاس شده به مدل SWAT معرفی گردیده و تغییرات رواناب در دوره آتی مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج سناریوی اقلیمی دما و بارش مدل HadCM3 و سری زمانی رواناب شبیه-سازی شده توسط مدل بارش- رواناب، نشان می دهد متغیرهای اقلیمی و هیدرولوژی حوضه ی قره سو در دوره آتی تغییرات قابل توجهی خواهند داشت. مقایسه ی پارامترهای اقلیمی مشاهداتی و شبیه سازی شده در دوره ی 2069-2040 نشان می دهد دمای منطقه در ماه های مختلف بین 1 تا 4 درجه سلسیوس نسبت به دوره پایه گرم تر می شود. بارش نیز بجز در ماه های بدون بارش، تغییری بین %30- تا %30 خواهد داشت. که می تواند بر مقدار کلی آب قابل دسترس، زمان پیک و وقایع حدی اثر گذار باشد شبیه سازی ها همچنین نشان از تغییر رواناب منطقه در این دوره بین 120 تا 90 درصد در ماه های مختلف دارد.
    کلیدواژگان: تغییر اقلیم، SWAT، HadCM3، قره سو
  • رضوان قربانی سالخورد، محمدرضا مباشری، مجید رحیم زادگان صفحه 61
    هواویزهای موجود در جو، که شامل ذرات جامد و مایع معلق در هوا بوده و دارای منشا طبیعی و انسانی هستند، یکی از منابع اصلی آلودگی هوا و از دلایل اساسی ایجاد و یا تشدید بیماری های قلبی-عروقی و تنفسی بشمار می روند. در سال های اخیر، لزوم پایش و کنترل آلاینده های هوا، در سطح وسیع و با روش هایی که از سرعت و دقت بیشتر و هزینه ی کمتری برخوردار باشند احساس می شود. مهم ترین پیشرفت در زمینه ی سنجش از دور ماهواره ای، جمع آوری مشخصات ذرات معلق بالای سطح زمین توسط سنجنده مودیس (اسپکترورادیومتر تصویربردار با قدرت تفکیک متوسط) مستقر بر ماهواره های ترا و آکوا می باشد. با توجه به اینکه سنجنده مادیس مستقر بر این ماهواره ها روزانه از محدوده کشور ما تصویربرداری می نماید، استفاده از آن-ها در تعیین غلظت ذرات معلق هوا، امکان پذیر است. در این پژوهش از تصاویر ماهواره ای سطح اول و داده های سطح دوم این سنجنده، به-همراه داده های حاصل از اندازه گیری های ایستگاه های زمینی سنجش آلودگی هوا برای انجام تحلیل های کیفی و کمی ذرات معلق هوا در سطوح وسیع استفاده شد. پس از محاسبه ضخامت نوری هواویزها از تصاویر مودیس، برای شهر تهران ضریب همبستگی در حدود = 0.48 R2 میان داده های ماهواره ای و داده های زمینی با رابطه خطی PM10 (μgr/m3) = 222.78*AOD - 65.091 بدست آمد که بطور کلی این همبستگی نشان داد که برای سنجنده ای با دقت در حد مودیس و قدرت تفکیک مکانی آن، قابل قبول می باشد، البته لازم به ذکر است که پیکسل های ضخامت نوری هواویزها با ابعاد 10×10 کیلومتری موجود بوده و در هر گذر ماهواره، سطح زمین، تنها توسط تعداد کمی از این پیکسل ها پوشیده می شود درحالی که داده های اندازه گیری شده در ایستگاه های زمینی پایش آلودگی هوا، تنها در شعاع محدودی از اطراف خود قابل استناد هستند و در بسیاری از مواقع مقایسه داده های زمینی با اطلاعات بدست آمده از ماهواره از این طریق، از صحت کافی برخوردار نمی باشند.
    کلیدواژگان: سنجش از دور، سنجنده مودیس، هواویز، ضخامت نوری
  • مهدی قمقامی، نوذر قهرمان، شهاب عراقی نژاد صفحه 75
    با توجه به تاثیر به سزای تغییر اقلیم بر فرآیندهای مختلف محیطی، کمی سازی این تغییرات از اهمیت زیادی برخوردار است. از طرفی دیگر کاربرد مدل های شبیه ساز متغیرهای هواشناسی در قالب کلی مولدهای وضع هوا منجر به توسعه ی روزافزون آن ها شده است. سری های شبیه سازی شده ی این مولدها با مشخصات سری های مشاهده شده می باشند و واقعیات اقلیمی پیش رو در آن ها درج نشده است. در این مطالعه کاربرد یک روش ناپارامتری مبتنی بر بازنمونه گیری هدفمند از سری های مشاهده شده، برای اعمال اثرات اقلیمی پیش بینی شده بر سری های شبیه سازی شده ی دما و بارندگی توسط مولدهای وضع هوا، مورد بحث قرار گرفته است. پارامتر کلیدی این روش، «پارامتر شکل» می باشد که تعریف هدفمند آن موجب دقت مضاعف فرایند تولید داده می شود. مدل شبیه ساز متغیرهای هواشناسی مورد استفاده، روشی ناپارامتری مبتنی بر نزدیک ترین همسایه با قابلیت تولید داده هایی خارج از سری مشاهده شده می باشد که می تواند سری هایی با طول آماری دلخواه همراه با مشابهت های آماری با سری تاریخی تولید نماید. کاربست این رهیافت برای پنج ایستگاه همدیدی تهران،مشهد،بوشهر،قزوین و تبریز به صورت تک-مکانی مورد ارزیابی قرار گرفته است و نتایج براساس آزمون های مختلف آماری مناسب ارزیابی شده است. با اجرای این رهیافت ناپارامتری، اثر تغییرات اقلیمی هم در نرمال درازمدت سری آماری لحاظ گردید و هم در فراوانی وقوع دوره های با ویژگی های معین به عنوان مثال دوره های یخبندان. این نتایج به خصوص برای متغیرهای دمایی قابل قبول تر می باشندیافته های مطالعه قابلیت کاربرد این روش را تایید کرد.با توجه به تاثیر به سزای تغییر اقلیم بر فرآیندهای مختلف محیطی، کمی سازی این تغییرات از اهمیت زیادی برخوردار است. از طرفی دیگر کاربرد مدل های شبیه ساز متغیرهای هواشناسی در قالب کلی مولدهای وضع هوا منجر به توسعه ی روزافزون آن ها شده است. سری های شبیه سازی شده ی این مولدها با مشخصات سری های مشاهده شده می باشند و واقعیات اقلیمی پیش رو در آن ها درج نشده است. در این مطالعه کاربرد یک روش ناپارامتری مبتنی بر بازنمونه گیری هدفمند از سری های مشاهده شده، برای اعمال اثرات اقلیمی پیش بینی شده بر سری های شبیه سازی شده ی دما و بارندگی توسط مولدهای وضع هوا، مورد بحث قرار گرفته است. پارامتر کلیدی این روش، «پارامتر شکل» می باشد که تعریف هدفمند آن موجب دقت مضاعف فرایند تولید داده می شود. مدل شبیه ساز متغیرهای هواشناسی مورد استفاده، روشی ناپارامتری مبتنی بر نزدیک ترین همسایه با قابلیت تولید داده هایی خارج از سری مشاهده شده می باشد که می تواند سری هایی با طول آماری دلخواه همراه با مشابهت های آماری با سری تاریخی تولید نماید. کاربست این رهیافت برای پنج ایستگاه همدیدی تهران،مشهد،بوشهر،قزوین و تبریز به صورت تک-مکانی مورد ارزیابی قرار گرفته است و نتایج براساس آزمون های مختلف آماری مناسب ارزیابی شده است. با اجرای این رهیافت ناپارامتری، اثر تغییرات اقلیمی هم در نرمال درازمدت سری آماری لحاظ گردید و هم در فراوانی وقوع دوره های با ویژگی های معین به عنوان مثال دوره های یخبندان. این نتایج به خصوص برای متغیرهای دمایی قابل قبول تر می باشندیافته های مطالعه قابلیت کاربرد این روش را تایید کرد.
    کلید واژه ها: مولد وضع هوا، بازنمونه گیری هدفمند، نزدیک ترین همسایه، پارامتر شکل
    کلیدواژگان: مولد وضع هوا، بازنمونه گیری هدفمند، نزدیک ترین همسایه، پارامتر شکل
  • زهراء راستگو، مجید آزادی، سهراب حجام صفحه 95
    در این پژوهش با استفاده از فرایند جدید «پالایه کالمن غیرخطی» مطابق الگوریتم ارائه شده توسط گالانیس (2006)، برونداد مستقیم مدل پیش بینی عددی وضع هوا موسوم بهWRF در بازه های مختلف زمانی، ابتدا برای تندی باد در ارتفاع ده متری سطح زمین و سپس جهت ارزیابی کاربرد این روش و مقایسه نتایج، برای دمای هوا در ارتفاع دو متری سطح زمین در 8 ایستگاه هواشناسی همدیدی استان بوشهر، مورد پس پردازش قرار گرفته است. کاربرد چند جمله ای هایی با مرتبه های مختلف (مرتبه 1 تا 10) به منظور استخراج مرتبه بهینه بر اساس بهترین عملکرد پالایه در بهبود پیش بینی مدل WRF برای تندی باد و دما در همه ایستگاه ها و در هر یک از بازه های پیش بینی آزمایش شدند. سپس نتایج به دست آمده برای همه ایستگاه ها در ساعت ها و بازه های مختلف پیش بینی با هم تلفیق و تحلیل های آماری بر روی این داده ها صورت گرفت.
    نتایج نشان داد که جهت به دست آوردن پیش بینی های پالاییده، برای تندی باد - کمیتی با رفتار غیرخطی یا ناپیوسته - مدت آموزش بیشتری نسبت به دما که رفتاری خطی یا پیوسته دارد، باید در نظر گرفته شود. برای هر دو پارامتر تندی باد و دما، پس از اعمال پالایه میانگین خطاها به صفر یا نزدیک به صفر رسیدند که این نشان می دهد پالایه کالمن غیرخطی، خطای سامانمند مدل را تقریبا حذف کرده به طوری که خطاها به صورت تصادفی حول صفر توزیع شده-اند. همچنین نتایج دلالت بر این دارند که جهت تصحیح پیش بینی مدل برای پارامتر تندی باد، چند جمله ای از مرتبه 1 تا 4 و برای پارامتر دما، چند جمله ای از مرتبه 1 تا 5 انتخاب مناسبی در همه بازه های پیش بینی است و هرگونه تلاش برای استفاده از مرتبه-های بالاتر چند جمله ای، عملکرد کلی پالایه را از مقادیر بهینه اش منحرف می کند.
    کلیدواژگان: پالایه کالمن، پیش بینی عددی وضع هوا، پس پردازش، مدل WRF
|
  • Bohloul Alijani, Mahmood Khosravi, Morteza Esmailnejad Page 3

    IntroductionPrecipitation is a variable and irregular over most part of Iran. Therefore it is a very important factor in planning procedures throughout the country. The spatial variation of the annual precipitation varies from 1800 millimeters in Anzali to less than 50 millimeters in the arid and semi-arid deserts of the southeast. Its temporal variability is much higher than the spatial variations. More than 90 percent of the daily rainfall comes in low and moderate intensities. But sometimes very intensive and torrential rains occur, especially in the arid climate of the country. These extreme rainfalls are characteristics of the dry parts of the country such as the southern coastal areas. Humidity of the Persian Gulf and Oman Sea and the deep and intensive westerly cause torrential rains during the cold seasons. Sometimes the rainfall hit more than 80 percent of the annual precipitation. Therefore the very important role of it in the management and development of the region is not deniable. The results and understanding of these patterns will help the authorities and planning managers. The most important factor resulting the torrential rainfalls is the pressure patterns of the westerly. This paper investigates concepts of the westerly pressure systems in very intensive daily rainfalls of the southeast of Iran. Data and Methods In order to understand the pressure patterns of these heavy rains, the daily rainfall data of 25 weather stations of the southeast region of Iran were obtained from I.R of Iran Meteorological Organization during the 1997-2007 period. The heaviest daily rainfall is a day having at least 100 millimeters rainfall in one third of the stations under investigation, for sure. In the analysis of the cold season, January 6, 2008 was selected as

  • Parvin Ghafarian, Amir.H. Meshkatee, B. Majid Azadi, Cmajid M.Farahani, Fateme Rahimzade Page 15
    IntroductionPrecipitation systems have a main role in water supply, so identifying their characteristics such as understanding their formation, water resources and locating their activities are really important. The interaction of Sea Surface Temperature and precipitation in different regions of the Earth has been emphasized by many researchers. Studies show that high-latitude jet stream is an important factor in developing mid-latitude systems. The purpose of this research is to understand the synoptically structure of the extreme precipitation pattern in the North West of Iran and can be used as a diagnostic factor in the weather forecasting.Materials and MethodsPrecipitation data source are obtained from I.R of Iran Meteorological Organization. For investigating synoptically pattern and anomaly for extreme precipitation in the North-West of Iran, mean sea level pressure, 500-hpa geopotential height, 300-hpa jet stream from data analysis of National Centers for Environmental Prediction / National Center for Atmospheric Research (NCEP / NCAR) are considered by using advanced very high resolution radiometer (AVHRR) data for analyzing sea surface temperature. Some parameters such as Mean sea level pressure and 500-hpa geo-potential height with their anomaly, 300-hpa level of jet stream and water temperature were investigated and analyzed.the day with the highest records of rainfall during the study period. The 6-hourly upper level atmospheric variables for the days 4 to 6 of January, 2008 were extracted from the NCEP reanalysis data web site. These variables include: sea level pressure maps, geo-potential height of upper level pressure levels, the U and V components of upper level winds, vertical motion (Omega), Jet stream wind speed, and air temperature. These upper level data were obtained for a greater window of 30° W to 80° E and 0° to 70°N.Results and conclusionThe daily rainfall of January 6, 2008, was the heaviest daily rainfall ever recorded in the southwestern part of the country. The amount of rainfall ranged from 3 millimeters in the most eastern part to 50+ millimeters in the most southern part of the region. The analysis of the weather maps of the surface, 850, 500, and 300 hPa. levels revealed the following results. During the pre- rain days the region was under the stable upper level conditions; the Siberian High had been spread over the region on the surface and the upper westerly ridge and was established at the 500 hPa level. On the rainy day of January 6, 2008, the surface high pressure center has been retreated. On the upper level a deep westerly trough has moved over the area and had created very unstable conditions. On 850 hPa level the study region no humid winds recorded. But during the rainy day the wind from west and over the Persian Gulf added the required moisture. The instability indices of the atmosphere indicated strong instability on January 6, 2008. The wind maps showed the intrusion of the Persian Gulf moisture to the region from west and south. Another important factor was the presence of the westerly jet core over the region which accelerated the uplift of moist air. In brief, the southward penetration of a deep westerly trough at the upper atmosphere, intensive instability of the atmosphere, and the intrusion of moisture from the nearby water bodies caused the heavy rain of January 6, 2008. The results confirmed the previous findings that when a deep trough penetrates to the south of Iran lifts the moist air of the water bodies of the region and causes very intensive torrential rains.
    Keywords: Southwest of Iran, heavy rains, westerly systems, heavy rains, torrential rains of Iran, synoptic origin of heavy rains.
  • Saeide Ashrafi Page 27
    IntroductionPlanning and management of water resources in Iran are affected by tempo-spatial distribution of rainfall. Therefore, study of precipitation can be a vital variable for evaluating water resources in different parts of Iran. Since climatic data are increasing in bulk study the individual places takes, therefore using of multivariate regionalization methods are inevitable. Recently, multivariate methods of cluster analysis has been used widely in climatic regionalization and it provides desirable results. Another method of multivariate is polynomial analysis that is less frequently used. In the latter if a number of classes are used the result of regionalization can be tested. In present study precipitation of Northwest of Iran is classified using eight characteristics of precipitation using cluster analysis and were tested by discriminant analysis methods.Materials and MethodsFor this study rainfall profile of 260 stations Northwest are analyzed. After arranging the required data, 3360 monthly maps from elements have been made by the kriging interpolation method, after removal of outside cells, 5374 cells remain within the study area. Data matrix for the regionalization was obtained by the mentioned maps in 92 column and 5374 row. Cluster analysis used for classification. So that the distance of the cell obtained by Euclidean distance coefficient and precipitation groups linked by 'Ward' linkage method. To obtain the optimal number of classes precipitation average method and the comparison process of elements have been used. Finally, four groups of precipitation were obtained in Northwest of Iran.In order to test the accuracy of the results of cluster analysis, discriminant analysis was used. The results of discriminant analysis accepted qualifications of cluster analysis in classification. So that results obtained from discriminant analysis in 97.6 percent of the regional area conform to the results of cluster analysis. Results and DiscussionThe results indicate the interaction between tropical and polar jet streams caused cyclogenesis in the North East of the Mediterranean Sea and also they determined that the anomaly of mean sea level pressure, 500-hpa geo-potential height and sea surface temperature can be used as a tool for predicting extreme precipitation. In the case with heavy precipitation, Mean sea level pressure and 500-hpa geo-potential height, respectively 10 mb and 140 meters are less than the average. In the light precipitation case, these records are 5 and 60 respectively. Anomaly of sea surface temperature in extreme precipitation shows that the Mediterranean Sea, Black Sea, Oman Sea and Indian Ocean are much warmer than average, which causes more evaporation and proper injection of moisture to the region.ConclusionTo determine the structure of synoptically pattern of extreme precipitation in North West of Iran, some meteorological parameters such as mean sea level pressure, 500-hpa geo-potential height, 300-hpa jet stream and sea surface temperature, caused heavy rainfall in March in North West of Iran, are studied in this case study. Since the fluctuations are more revealed in maximum and minimum precipitation conditions, the extreme conditions are investigated. 14th March 2009 and 4th March 2005 are chosen as a maximum and minimum precipitation respectively. The data of NCEP / NCAR were the base for reviewing synoptically parameters and the AVHRR data were used to monitor the sea level temperature. The results show that the interaction between tropical and polar jet streams are generating cyclogenesis in the North East of the Mediterranean Sea and also they determined that the anomaly of mean sea level pressure, 500-hpa geo-potential height and sea surface temperature can be used as a tool for predicting extreme precipitation.
    Keywords: Synoptic pattern, Extreme precipitation, Sea surface temperature, Jet stream
  • Zahabiyoun. B., Goodarzi. M. R., Massah Bavani. A. R Page 45
    IntroductionIn this study, Soil and Water Assessment Tool (SWAT) was used to evaluate the effects of climate change on river flow in the Ghare sou watershed. Karkheh Basin is located in the west of Iran with area of 50764 km2. It is located in the middle parts and southwest regions of Zagros Mountains between 46° 06´ and 49° 10´ of east longitude also between 30° 58´ and 34° 56´ north longitude. Ghare Sou is a sub basin of Karkheh in northwestern of Karkheh basin and west of Iran. Its area is 5354 km2 with a maximum and minimum height of the 3346m and 1180 m respectively. Average of annual rainfall varies between 300mm to 800 mm.At present, various methods for generating climate scenarios are used for future periods. These methods include: producing synthetic scenarios, using past climate parameters and using Atmosphere Ocean General Circulation Model (AOGCM).Current most reliable tools for producing climate scenarios are three dimensional coupled models of ocean-atmosphere general circulation (Wilby and Harris 2006, Mitchell 2003). AOGCM models are based on physical laws and mathematical relationships. These relationships solve in a three dimensional network of the earth surface. AOGMCM is a valid tool for predicting climate change and producing hydrological model inputs. Recently, some studies have been done about effects of climate change on runoff. These studies combined the outputs of general circulation models and hydrological models. Predictions by AOGCM is the first attempt to assess the effect of climate change on hydrology at the basin scale.Results and discussionTo assess water balance of the basin SWAT model was used. Physical-based and distributed parameters were developed to prediction of land use changes and management practices in the large and complicated basins Differences in the results of these methods were in border cells of groups and for appointment to own groups of these cells, their subsequent probability were used.Results and DiscussionNorthwest precipitation groups are as follows:1.The first group (low concentrated precipitation region with moderate snowfall): The first group has 306.5 mm of total annual rainfall and 33559.9 of area. It is located in two separate parts of the South East of study area and near of Oroumieh Lake.2.The second group (Moderate precipitation region with tendency to low distributed precipitation and much snowfall): the second group has 348.3 mm of total annual rainfall and 62847. 65 of area. It is located in the northern half of the study area. This group is allocated more than half the area of the Northwest.3.The third group (much concentrated precipitation region with low snowfall): the third group has 631.2 mm of total annual rainfall and 4972.27 of area and it is located in the Southwest of study area.4.The fourth group (moderate precipitation region with tendency to much distributed precipitation and moderate snowfall): The fourth group has 436.8 mm of total annual precipitation and 17290.22 of area. It is located in two separate parts in the south to the west and the central part of the study area.In comparing the groups some differences in the amounts of precipitation, distribution of precipitation, snow days and start of rainfall season in groups are detected. Amount of annual rainfall in high rainfall group is more than double of low rainfall group. Linear functions obtained from discriminant analysis determined the boundary between these groups.
    Keywords: precipitation – regionalization_cluster analysis – discriminant analysis – northwest of Iran
  • Rezvan Qorbani Salkhord. Mohammad Reza Mobasheri. Majid Rahimzadehgan Page 61
    Introduction The aerosols present in the atmosphere that consist of suspended solid and liquid particles and have natural and human origin, are the main causes of air pollution and consequently are the basis for creation and/or exacerbation of heart cardiovascular and respiratory. In recent years, the need for monitoring and control of air pollutants in wide scale and with an acceptable speed and accuracy is felt. The most important advances in satellite remote sensing is the ability to retrieve characteristics of particulate matter's over the land through use of MODIS sensor on Terra and Aqua platforms. Due to the availability of at least one MODIS images per day from our country, it is possible to estimate the suspended particles’ concentration in the atmosphere above each pixel. Materials and methods 20 stations in citywide record pollutants such as Carbon Monoxide, Nitrogen Dioxide, Sulfur Dioxide, concentration of Aerosol less than 10 micron size and lead concentration on the hourly based intervals. In this research MODIS level1 and MODIS level2 images were used. These data contains radiance and reflectance at top of atmosphere all coordinated, calibrated and atmospherically corrected. These data are available under names MOD02QKM, MOD02HKM, and MOD021KM with spatial resolution of 250, 500 and 1000 meters respectively. Along with these images, pollutant data collected in pollution surveying stations were used for quantitative and qualitative analysis of suspended particles in wide scales. (Verbeeten and Barendregt, 2007). SWAT model was developed to predict the effects of land management activities on water, sedimentation and chemical-agricultural agents with a variety of soil, land cover and management conditions in the large-term period. This model is a physical model. This model uses specific information about air, soil, topography, vegetation and land cover in the basin instead of using the equations to describe the relationships between input and output.Sub basins are divided to hydrological response parts (HRUs). Several parameters for model calibration have been selected. All parameters considering the river flow calibration have been adjusted by using of hydrometric station data of Ghara Baghestan. These parameters were selected according to previous researches in the field of calibration of SWAT model (Kati et al., 2005).Model calibration has been done with correlation function value, simulation of monthly flow, Nush-Sutcliffe (Ens), average of monthly flow and variance of monthly flow between 1992-1996. Model assessment have been carried out between 1998-2000Considering pronounced effect of temperature and precipitation variables on the water resource systems, agriculture, environment and etc., basic studies on the climate change effects is mainly on these two variables. As it can be seen, average of long-term monthly temperature increase in the period of 204-2069 the increasing of average annual is 2.6°C, maximum decrease is 4.5 °C in June and minimum decrease is 1°C in December. In season comparison, summer has maximum increasing in the temperature than other seasons. This increasing is 4°C, while average of winter temperature increase is 1°C.ConclusionIn this study the effect of climate change on the outflow of Ghare Sou basin in the period of 2040-2069 with HadCM3 model, one of the AOGCM model under A2 Scenario, has been analyzed. Continuous simulation model of runoff was applied to study hydrology of the basin under climate change conditions.The results of temperature and precipitation scenarios of HadCM3, from forth IPCC report, and simulated time series model with SWAT (rainfall-runoff model) showed that climate and hydrological parameters of Ghare sou have significant changes in the future.
    Keywords: Climate Change, SWAT, HadCM3, Ghare sou
  • Mehdi Ghamghami, Nozarghahreman, Shahabaraghinejad Page 75
    Introduction In absence of long-term time series of meteorological variables required for different type of studies, simulation models of these variables, generally known as weather generators (WGs), have been developed in recently. Taking into account the significant climatic variations defined in climate change scenarios, it seems necessary to define these changes upon simulated series. Since conventional weather generators do not have such a capability, new methods should be taken into consideration. Models that have been used in empirical downscaling studies include multiple linear regression, canonical correlation analysis, nearest neighbor and artificial neural network approaches. These models can account for variability in the surface variables to an acceptable level but extrapolation beyond the historical conditions may be unreliable. The ability of the downscaling models to predict climate change impacts is greatly reduced due to the coarse spatial resolution of GCMs. This paper describes the application of a non-parametric approach called strategic re-sampling, in simulation of series along with the climate change scenarios. Using this method, these changes were conditioned upon observed series and then by using a weather generator, transferred to simulated series. The basic concept of the models is the non-parametric method of Nearest Neighborhood.Material and MethodsThe study was performed in 5 synoptic stations namely Tehran-Mehrabad, Mashhad, Tabriz, Qazvin and Bushehr stations. The target variables were maximum temperature, minimum temperature and rainfall. In this non-parametric simulation method, by defining a moving window with central feature vector and The atmospheric Aerosol Optical Depth (AOD) of the city of Tehran in each station was calculated using MODIS images. The calculated AODs were compared with pollution data collected at the station where a correlation coefficient of about 0.7 through a linear equation of (PM10 (μgr/m3) = 222.78*AOD - 65.091) was achieved. This is shown in figure (1) below: Fig. 1. A Model for extraction of PM10 from MODIS AODResults and Discussion Generally it seems that this amount of correlation for low spatial resolution data such as MODIS is acceptable. It should be noted that the AOD's pixel size are usually 10*10 km2 and therefore the ground underneath is covered only with a few of these pixels in each satellite passage, while the ground based measurement data are only valid in a limited distance around the station. This in many cases renders the accuracy of comparing satellite data and ground-based data difficult. One of the main sources of uncertainties was the MODIS AOD product low spatial resolution of 10 by 10 kilometers. While the results of measurement in the stations can hardly represents 100 square kilometers. ConclusionA positive relationship between aerosol optical depth and particulate matter of less than 10 nanometer size is discovered by many workers. To supply a model for this relationship use has been made from MODIS AOD products as well as in situ measurements of pollutions specially PM10. Despite low resolution of MODIS products, a correlation of about 0.7 was found between AOD and PM10 in Tehran. The results seem acceptable in situation of lack of continuous observation due to the present financial problems.
    Keywords: Remote Sensing, MODIS, Aerosol, Optical Depth
  • Rastgooz., Azadim., Hajjam, S Page 95
    IntroductionThe Numerical Weather Prediction (NWP) models usually surface systematic errors in the forecasts of certain meteorological parameters. This drawback is a result not only of the shortcoming in the physical parameterization, but also of the inability of these models to handle successfully sub-grid scale phenomena. In order to reduce the influence of the above mentioned drawbacks in the final output of a NWP model, a variety of approaches based on statistical methods has been used. Most of them are derived from Model Output Statistics (MOS), which are able to account for local effects and seasonal changes. The limitation of this method and the similar ones is the necessity of access to long term data which are not always available. Among the methods that doesn’t need to long term data, Kalman filter is one of the most successful methods to this problem (post-processing) [Azadi et al, 2007; Chochet, 2004; Galanis and Anadranistakis, 2002; Homleid, 1995; Kalman and Bucy, 1961]. In this method, observations are recursively combined with recent forecast using weights that minimize the corresponding biases. The structure of Kalman filter algorithms is more suitable to describe linear procedures. For this reason, their application on meteorological parameters following a non-linear discontinuous behavior is always dubious. The method presented in this study, called, “non-linear Kalman filter” is based on the paper of Galanis et al (2006). Using this method, they investigated the use of non-linear functions in classical Kalman filter algorithms on the improvement of regional weather forecasts. After, application of the non-linear Kalman filter on the WRF model outputs, has been described for obtained an optimum polynomial for improving determination of neighbors’ matrix, neighbors are determined using Mahalanobis distance. Then by a stochastic process, the successive vector is selected for continuation of simulation. In this step, a perturbation subroutine is applied so that, the simulated series posses new values un-experimented variables. The strategic re-sampling technique has a stochastic function which is based on the observed data and it aims to generate new series with attributes defined by the user. This goal is achieved by defining a shape parameter, which enables simulating colder or warmer events or, wet and dry spells. Results and DiscussionBy implementation of the approach on observed data, the shape parameter values zero plus were obtained. As shape parameter becomes one plus, the departure from climatic normals would increase. It was observed that in values of 1 (for temperature series) and 0.85 (for rainfall series) the best results are hit. The successful performance of aforementioned approach is due to acceptable performance of weather generator, which produces the primary simulations. The T-test showed no significant deviation between the monthly mean values especially for mean temperature. Also, the F-test for comparing monthly variances, show some significant differences. Similar results were observed using the 1:1 line. The model performance in generating probability of events was evaluated using Linear Error in Probability Score (LEPS) test, in which the overall skill of model is determined from point skill of events. Good results were obtained based on statistic of the test. Conclusion The new approach of K-Nearest Neighbor was applied for simulation of temperature and rainfall variables in six stations of Iran. The improved model has been shown to be effective in producing precipitation amounts. Perturbation of the observed data points was performed by adding a random component to the values suggested by the basic K-NN model. This approach is philosophically similar to traditional autoregressive models except that the new values are obtained by adding a random component to the individual re-sampled data points. The main advantage of the model introduced here is that unprecedented precipitation amounts can be simulated for any given climate change scenario. Consequently, extremes precipitation, ones can be easily simulated. At present, the model considers changes in both temperature and precipitation simultaneously.
    Keywords: Weather Generators, Nearest Neighborhood, Strategic Re, sampling, Shape Parameter