حسنعلی غیور

ابرناکی و بارش از مهم ترین ویژگی های اقلیمی سواحل جنوبی خزر محسوب می شود. گستردگی دریای خزر در راستای عرض جغرافیایی در شمال ایران، وجود رشته کوه بلند البرز در جنوب، در زمان عبور سامانه های چرخندی مهاجر و استقرار الگوهای همدید واچرخندی شمالی، شرایط مناسبی را برای رخداد رویداد های بارشی سنگین تر سواحل جنوبی خزر فراهم می کنند. هدف از این تحقیق بررسی ساز و کار جوی- دریایی خزر در ایجاد گروه های بارشی سنگین و فوق سنگین همرفت و غیر همرفت سواحل جنوبی آن با استفاده از اثر مستقل و متقابل دمای سطح دریا و دمای هوای 2متری است. بر اساس بارش روزانه هفت ایستگاه همدید شمال ایران در سال های1360 تا 1383، پایگاه داده رویدادهای بارشی سواحل جنوبی خزر تشکیل و با در نظر گرفتن 25 و50 درصد احتمال وقوع رخداد آن ها، رویدادهای بارشی فوق سنگین و سنگین منطقه، آماده شد. در هردو گروه بارشی، با استفاده از شناسه همدید ابرهای پایین، بارش های همرفت و غیرهمرفت تفکیک شدند و متغیر های بیشینه، میانگین و سطح فراگیری منطقه ای رویدادهای بارشی سنگین تر سواحل جنوبی خزر، پس از ترسیم نقشه های روزانه هم بارش منطقه در هر کدام از چهار گروه بارشی سنگین و فوق سنگین همرفت و غیر همرفت، محاسبه شد. ازسوی دیگر، داده های روزانه دمای سطح دریا و داده های6 ساعته دمای هوای 2 متری دریای خزر در همین دوره زمانی برای 719 نقطه روی دریای خزر با فواصل 0.25 درجه از سایت های www.ncdc.noaa.gov و www.dss.ucar.edu استخراج شد. میانگین تفاوت بین دمای هوای 2 متری و دمای سطح دریا در روز های مورد بررسی روی دریای خزر، به عنوان شاخص دریافت فعالانه رطوبت به دست آمد و روابط بین این شاخص، دمای سطح دریا و بارش های سنگین تر منطقه بررسی شد. نتایج نشان می دهد که درساز و کار جوی - دریایی، وجود سه شرط اصلی برای ایجاد بارش های سنگین و فوق سنگین منطقه الزامی است. این شرایط عبارتند از افزایش تدریجی دمای سطح دریا همراه با آرایش مناسب از شمال تا جنوب، افزایش میانگین دمای سطح دریا و افزایش اختلاف میانگین دمای هوای 2متری و دمای سطح دریای خزر(شاخص دریافت رطوبت). این شاخص که مهم ترین عامل محسوب می شود، در گروه بارشی فوق سنگین کم تر از سنگین و در بارش های غیر همرفت کم تر از هم رفت است.

در این تحقیق سعی شده است تغییرات دما و بارش و همچنین بعضی از شاخص های حدّی موثر بر بخش کشاورزی در دوره اقلیمی 1418-1389 در سطح استان خراسان رضوی ارزیابی گردد. با استفاده از داده های آب وهوایی که توسط مدل GCM ECHO-G سناریوی A1 برای دوره آینده برآورد شده است، میزان تغییرات 8 شاخص موثر، نسبت به میانگین دوره گذشته محاسبه شده است. نتایج حاکی از افزایش متوسط درجه حرارت (5/0 درجه سلسیوسی)، طول دوره رشد(17روز)، میانگین بارندگی(7 میلیمتر)، تعداد بارش های سنگین(یک روز) و ضریب تغیرات بارندگی (5/1 درصد) و همچنین کاهش در طول دوره یخبندان(7/14روز)، تعداد روزهای یخبندان(15روز) و تعداد روزهای همراه با بارندگی (9روز) را در دوره اقلیمی آینده نشان می دهد. نتیجه تحلیل فضایی که از ترکیب هشت لایه میزان تغییرات شاخص ها در محیط GIS صورت گرفته، نشان می دهد، میزان تغییرات اقلیمی در سطح منطقه مورد مطالعه بین 46 تا 65 درصد خواهد بود. (از حداقل 0 تا حداکثر100درصد). نواحی عمده استان میزان تغییراتی بین 50 تا 60 درصد را تجربه خواهند کرد. بیشترین و شدیدترین تغییرات در مناطق شمالی استان خراسان رضوی و دشت مشهد رخ خواهد داد.

مدل های پیش بینی عددی وضع هوا در سال های اخیر، کاربرد های گسترده ای در زمینه های مختلف به ویژه پیش آگاهی از وقایع فرین و شناخت ساختار دینامیک پدیده های جوی داشته اند. این پژوهش با استفاده از مدل پیش بینی عددی WRF ساختارهای دینامیک و ترمودینامیک رویدادهای بارشی سنگین موجود در الگوهای مختلف همدیدی سواحل جنوبی خزر را بررسی می کند. پایگاه داده رویدادهای بارشی سواحل جنوبی خزر تشکیل و با در نظر گرفتن 25 و50 درصد احتمال وقوع رخداد آن ها، رویدادهای بارشی فوق سنگین و سنگین منطقه، فراهم شد. سپس با استفاده از تحلیل خوشه ای به روش ادغام وارد ، الگوهای اصلی فشار تراز دریا برای هر کدام از گروه های بارشی سنگین و فوق سنگین ترسیم شد. مجموعه داده های مورد نیاز برای اجرای مدل WRF (داده های جو بالا و سطح زمین ) از سایت www.dss.ucar.edu استخراج و برای الگوهای مختلف همدید فشارتراز دریا(16 الگو) در سه مرحله (WPS، WRFV3 و ARWpost ) اجرا و سرانجام برای مدل های مناسب تر از نظر پیش بینی مقدار بارش و الگوی مکانی بارش، نقشه ی متغیرهای مختلف جوی، ترسیم، مقایسه و تحلیل شد. برخی از نتایج نشان داد که به طور میانگین سرعت باد روی دریا در گروه بارشی فوق سنگین و در الگوهای همدید پرفشار کم تر از 12 متر در ثانیه و در الگوهای همدید کم فشار، بیش از 15 متر بر ثانیه است. سرعت باد در گروه بارشی سنگین، در الگوهای پرفشار کم تر از 10 متر برثانیه و در الگوهای کم فشار بیش تر از 10 متر بر ثانیه است. در زمان استقرار سامانه های پرفشار، با توجه به دمای مناسب سطح دریا و کم تر بودن دمای 2 متری هوا نسبت به آن، مقدار گرمای محسوس روی دریاچه خزر افزایش یافته به طوریکه در بارش های سنگین به طور میانگین به 200 وات بر متر مربع و در بارش های فوق سنگین به 350 تا 400 و در فرین ترین بارش های سنگین منطقه به بیش از 950 وات بر متر مربع می رسد. مدل WRF در پیش بینی مقدار و الگوی مکانی بارش ها ی ناشی از الگوهای همدید پر فشار ضعیف تر از الگوهای همدید کم فشار عمل می کند.

این تحقیق به بررسی فراوانی تابع همگرایی شار رطوبت در رویدادهای بارشی همرفت و غیر همرفت سواحل جنوبی خزر در زمان رخداد بارش های سنگین و فوق سنگین می پردازد و ضمن مقایسه آن ها، سهم مشارکت منابع مختلف رطوبتی را در ایجاد این رویدادها در نواحی مختلف این منطقه نشان می دهد. به این منظور با استفاده از بارش روزانه و احتمال وقوع 25 و 50 درصد بارش، گروه های بارشی فوق سنگین و سنگین و با در نظر گرفتن شناسه همدید ابرها، گروه های بارشی همرفت و غیر همرفت تفکیک شدند. با استفاده از نقشه های تابع همگرایی شار رطوبت و وزش رطوبتی از دو روز قبل، منابع تامین کننده رطوبت در رویداد های بارشی، از طریق پهنه های آبی پیرامون سواحل جنوبی خزر در ترازهای 1000 تا 500 هکتوپاسکال شناسایی شدند. بررسی نقشه های تابع شار رطوبت نشان می دهد که گروه بارشی فوق سنگین با منشا همرفت دارای مقادیر بیش تری نسبت به سایرگروهها هستند. همچنین در همه گروه ها در ساعت GMT06:00 بیش ترین مقدار همگرایی شار رطوبت رخ می دهد. تفاوت مقادیر همگرایی شار رطوبت بین بارش های سنگین و فوق سنگین در گروه بارشی با منشا همرفت بسیار بیش تر از گروه بارشی با منشا غیر همرفت است. همچنین در ایجاد رویدادهای بارشی فوق سنگین نسبت به سنگین دریا ها و منابع رطوبتی بیش تری دخالت دارند. در حالیکه دریای خزر اولین تامین کننده منابع رطوبتی بارش های سنگین و به ویژه فوق سنگین سواحل جنوبی است، دریای سیاه و مدیترانه به ترتیب در بارش های فوق سنگین مشارکت بیش تری نسبت به بارش های سنگین منطقه دارند.

به منظور شناسایی الگوهای زمانی و مکانی رویدادهای بارشی سواحل جنوبی خزر، از روش تحلیل مؤلفه های اصلی(PCA) و تحلیل خوشه ای (CA) استفاده شد. در این تحقیق با استفاده از داده های روزانه بارش، شاخص های گرایش مرکزی، پراکندگی آماری و درصد فراوانی سه متغیر مدت، مقدار و شدت رویدادهای بارشی در 46 ایستگاه همدید، اقلیم شناسی و باران سنجی منطقه، طی دوره آماری سال 1336 تا 1383 محاسبه شدند. سپس پهنه بندی رویدادهای بارشی منطقه بر اساس این سه متغیر انجام شد و رژیم های بارشی نواحی مختلف به دست آمد. در ادامه، رویداد های بارشی هر ایستگاه، مبتنی بر داده های استاندارد شده این سه متغیر به چهارگروه بارشی سبک، متوسط، سنگین و فوق سنگین تقسیم و رژیم های بارشی آنها ارائه شد. نتایج نشان می دهندکه به طورکلی در سواحل جنوبی خزر، شش ناحیه همگن بارشی وجود دارد؛ به طوری که تغییرات نواحی در بخش میانی و همگنی نواحی در بخش های شرقی و غربی بیش تر است. شاخص های میانگین مدت بارش، واریانس مدت و مقدار بارش و چولگی وکشیدگی مقدار و شدت بارش رویداد ها در سواحل میانی و غربی بیش از سواحل شرقی و نواحی کوهستانی منطقه است. نتایج نشان می دهند با آنکه میانگین مقدار بارش رویدادها در نواحی مختلف در ماه های شهریور تا آذر بیشینه است، لیکن فراوانی آن ها، دارای الگوی متفاوتی است. رژیم فراوانی رویداد های بارشی در نواحی ششگانه این منطقه نشان می دهد که نواحی ساحلی وکوه پایه ها و کوه های غربی گیلان، در ماه های شهریور تا آذر، مناطق کوهستانی مازندران میانی از فروردین تا مرداد و بقیه مناطق کوهستانی در فصل زمستان، دارای بیشینه فراوانی رویداد های بارشی هستند. همچنین نتایج نشان می دهند که در همه گروه های بارشی، ماه تیر و فصل تابستان، کمترین فراوانی رویدادها را دارند. درگروه های بارشی سبک، متوسط و سنگین، ماه اسفند و فصل زمستان و درگروه بارشی فوق سنگین، ماه مهر و فصل پاییز دارای بیشترین فراوانی رویداد های بارشی هستند.

بررسی نقشه های سینوپتیکی نرمال فصل زمستان به خوبی میانگین موقعیت و ویژگی های مهم مراکز عمل را نشان می دهد. انومالی مثبت شاخص های شدت و قدرت مراکز پرفشار جنب حاره و کم فشار ایسلندی از وضعیت نرمال به ترتیب باعث رخداد دوره های خشکسالی و ترسالی در کشور می گردد. تفاضل فشار مرکزی دو سلول مزبور شاخص NAO یا نوسان اطلس شمالی نامیده می شود. همچنین تفاضل فشار بین مدارات 55oN و 35oN شاخص دوره وزش نامیده می شود که بیان کننده الگوی زناری و یا نصف النهاری گردش جوی می باشد. در یک موقعیت نرمال پرفشار سیبری با ریزش هوای سرد به درون مدیترانه در تکامل و توسعه سیستم های مدیترانه ای تاثیر بسزایی دارد. این سیستم ها در صورتی که درون ناوه مدیترانه تکوین یابند و وضعیت شاخص های مهم ناوه مانند عمق، دامنه، شکل و امتداد محور مناسب باشد، بارش های سیل آسا و فراگیر تمام کشور را در برمی گیرد. همچنین ناوه معکوس کم فشار سودانی بر حسب محل فرارفت تاوایی نسبی مثبت به سمت شرق یا شمال شرق دریای سرخ در یک الگوی ادغامی یا غیر آن توسعه می یابد. تقویت یا تضعیف تاوه قطبی نیز در تحدید یا توسعه پرفشار جنب حاره و در نتیجه توسعه سیستم ها به عرض های جنوبی تر و یا عکس آن تاثیر مهمی ایفا می نماید.کوشش این مقاله آن است تا با بهره گیری از نقشه های NOAA که به نام NCEP/NCAR معروف می باشند و با به کارگیری روش پارامترهای شاخص پرتویی روشن از نرمال گردش عمومی جو در فصل زمستان را به نمایش گذارد. به نحوی که با استفاده از نرمال پارامتر های شاخص هر یک از مراکز عمل و شاخص های مهم اقلیمی منتج از تفاضل یا توزیع الگوی فشار، سهم هر یک از عوامل فوق بر ساختار گردش عمومی جو مشخص گردد. الگوی ترسیمی و شاخص های عددی به دست آمده از نقشه های نرمال می تواند در مقایسه با الگوهای بی هنجاری، مبنایی برای قضاوت در مورد چگونگی و علت ایجاد الگوهای انومالی باشد. اهمیت مطالعات فصلی اقلیم سبب شده است از سال 1950 م به بعد، این گونه مقالات در مجله ای ویژه به همین نام، به چاپ برسد.

یکی از مسائل مهم در عصر حاضر، مسئله ی تغییر اقلیم می باشد که از مهم ترین نشانه های قابل مشاهده ی آن بارش های سنگین است که گاه مخرب و زیان بار بوده و تأثیرات ناخوشایندی بر محیط زندگی انسان وارد می سازند و به نظر می رسد این بارش ها از یک منشأ معینی بوجود نمی آیند و هر بخش از ایران دارای الگوی متفاوتی است. لازمه ی شناسایی این الگوها، انجام مطالعات کافی از شرایط همدیدی و دینامیکی این رخدادها می باشد. بدین منظور در این تحقیق با بهره گیری از رویکرد محیطی به گردشی و انجام یک تحلیل خوشه ای بر روی داده های بارشی 61 ایستگاه باران سنجی، سینوپتیک و کلیماتولوژی سازمان هواشناسی استان خراسان جنوبی طی دوره آماری بین سال های 1990 تا 2007، چهار الگوی گردشی در تراز500 هکتوپاسکال شناسایی شد. سپس جهت تحلیل بارش ها در هر الگو، یک روز به عنوان نماینده با ضریب همبستگی 95% معرفی شد. همچنین به بررسی منابع رطوبتی و وضعیت رودباد در زمان رخداد بارش ها پرداخته شد. نتایج تحلیل ها نشان داد که دو الگوی گردشی به نام های فرود دریای خزر- احمر و فرود مدیترانه- جنوب اروپا بیشتر بارش ها را توجیه می کنند و بیش از 60 درصد بارش ها در این دو الگو رخ می دهد.از نظر منبع رطوبتی می توان گفت سه منطقه ی دریای مدیترانه،دریای عرب و خلیج فارس در این بارش ها نقش داشته اند. این یافته ها می تواند نقش مهمی در پیش بینی بارش و جلوگیری از وقوع سیل و خسارات ناشی از آن در منطقه ایفا نماید.

دشت دهگلان یکی از بزرگترین دشت های کشاورزی استان کردستان بوده و قطب کشاورزی استان به شمار می رود. روند روبه رشد جمعیّت در دهه های اخیر، توسعه ی اجتماعی و اقتصادی، رونق کشاورزی در منطقه و نیز، توسعه ی صنایع متوسّط و کوچک در دشت دهگلان، موجب افزایش برداشت از منابع آبی زیرزمینی در این منطقه شده است. بنابراین، هدف از این پژوهش بررسی واکنش آبهای زیرزمینی نسبت به خشکسالی ها در دوره های مختلف با توجّه به ویژگی دوره های خشک از نظر شدّت و طول دوره است. در این پژوهش داده های اقلیمی، هیدرومتری و آمار 51 حلقه چاه مشاهده ای در حوضه ی دهگلان طیّ دوره ی آماری 1365 تا 1383 استفاده شده است. ابتدا دوره های رخداد، شدّت و مدّت خشکسالی در حوضه با استفاده از روش SPI محاسبه شد. سپس رگرسیون چندمتغیّره میان فراسنج های اقلیمی و آبهای سطحی با سطح آبهای زیرزمینی و نیز رگرسیون یک متغیّره میان دبی در خروجی حوضه با سطح ایستابی، به کمک نرم افزار اس پلاس در سطح اطمینان 95% بررسی شد. در ادامه، تغییرات سطح ایستابی در ارتباط با دوره های خشکسالی بررسی شده و در محیط GIS و به روش کریجینگ پهنه بندی شد. نتایج نشان دهنده ی معنا دار نبودن فراسنج های اقلیمی در ارتباط با سطح ایستابی است؛ اما تغییرات دبی، دارای ضریب تعیین 71% با سطح ایستابی است. تغییرات سطح ایستابی در ارتباط با شدّت و طول دوره های خشکسالی نشان می دهد که با توجّه به برداشت بیش از اندازه ی مجاز از سفره ی آب زیرزمینی، خشکسالی های طولانی-مدّت، تأثیر مخرّب تری نسبت به دوره های کوتاه تر در افت سطح ایستابی داشته اند. همچنین پهنه بندی خشکسالی در سطح حوضه و سطح ایستابی دشت با استفاده از تحلیل های مکانی و فضایی در GIS نشان می دهد که افت سطح ایستابی، افزون بر شدّت و طول خشکسالی نسبت به کاهش تراکم آبراهه در رودخانه نیز حسّاسیّت قابل توجّهی دارد.

با توجه به شرایط خاص اقلیمی استان اصفهان که آب یکی از عوامل محدودکننده در توسعه کشاورزی است، زعفران گیاه مناسبی برای کاشت در مناطق خشک و نیمه خشک می باشد زیرا هم در دوران خواب زمستانی به آب نیازی ندارد و هم فصل رویش آن همزمان با شروع بارندگی ها در ایران مرکزی می باشد. در این تحقیق عناصر اقلیمی و عوامل محیطی موثر در کشت زعفران با استفاده از مدل نسبت دهی در نرم افزارGIS مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته و مناطق مستعد کشت زعفران در استان مشخص شد. عناصر اقلیمی دما، بارش، رطوبت نسبی روزانه( به منظور مشخص شدن نیاز آبی گیاه در دوره گل دهی) در دوره آماری 1993-2008 میلادی با برنامه calculate.xlsx در نرم افزارexcel محاسبه شد و نقشه های سطوح ارتفاعی و شیب منتج شده از DEM استان، نقشه عوارض سطح زمین و نقشه های منابع آب زیرزمینی رستری تهیه شده از داده های نقطه ای شرکت آب منطقه ای استان، مورد تحلیل و بررسی قرار گرفت . در مدل نسبت دهی، بر اساس نسبت اثرگذاری هر یک از طبقات نقشه ها در کشت زعفران امتیاز داده شد سپس با تابع weighted sum در نرم افزارGIS همه لایه ها امتیازبندی و با هم تلفیق شد و در نهایت نقشه نهایی که استعداد منطقه برای تولید و سطح زیر کشت زعفران است، تهیه شد. نتایج این تحقیق نشان داد از بین عوامل موثر در کشت زعفران، شرایط اقلیمی مهم ترین نقش را در رویش گل زعفران دارند. در نقشه نهایی مناطق مناسب کشت زعفران در استان اصفهان مناطق شرقی و شمال شرقی تشخیص داده شد که حدود 15.6 % از کل مساحت استان را پوشش می دهد.

بحران آب یکی از مسائل مهم جهانی است که در منطقه جنوب غرب آسیا نمود بیشتری دارد. ایران به عنوان یکی از کشورهای خشک این منطقه چالش های فراوانی در این حوزه دارد. استان اصفهان یکی از خشک ترین استان های ایران است که به لحاظ مراکز صنعتی و کشاورزی نیاز آبی بالایی دارد. به دلیل مصرف بی رویه از آب رودخانه زاینده رود بیلان آب منفی شده است. هدف از این تحقیق مدیریت بحران آب و تعادل بخشی استفاده از مقدار آب زاینده رود با استقرار نظام جامع نرخ گذاری آب به عنوان ابزار مدیریت تقاضا در حوضه آبریز گاوخونی است. بر این اساس ابتدا نرخ واقعی قیمت آب به مترمکعب از دو تاسیسات جدیداً برای تامین آب رودخانه به بهره برداری رسیده یکی تاسیسات سد مخزنی سوم کوهرنگ و دیگری تونل سوم کوهرنگ به صورت قیمت تمام شده بهای هر مترمکعب آب استحصالی محاسبه گردید. سپس برآورد قیمت اصلی آب با قیمت تعیین شده آب از طرف وزارت نیرو مقایسه گردید. روش تحقیق با استفاده از روش قیمت تمام شده "ارزش فعلی خالص" بر اساس روابط موجود در علم اقتصاد مهندسی و با نسبت فایده به هزینه برابر یک، می باشد. پس از انجام محاسبات نهایی در بخش سد و تونل قیمت تمام شده آب 10298 ریال به دست آمد. در نتیجه شکاف بزرگ بین قیمت تمام شده واقعی آب و تعرفه های ابلاغی وزارت نیرو مشاهده می شود. هم چنین محاسبات نشان داد هزینه پرداختی توسط مصرف کنندگان برای تأمین آب و آب بهاء، هیچ گونه نسبتی با آب مصرفی نداشته و نقطه سربسر اقتصادی در ارتباط با مصرف آب به سمت صفر میل می نماید.