رضا نوروز ولاشدی؛ صدیقه برارخانپور احمدی؛ حدیقه بهرامی پیچاقچی؛ سارا مطلوم باب اناری
چکیده
مقدمه
اقلیم، یکی از عوامل محیطی است که تغییر آن موجب تغییرات گستردهای در بخشهای مختلف بوم سامانه شده و تهدید بزرگی برای توسعه پایدار محسوب می‌شود. دما، یکی از عناصر اصلی اقلیم است که تغییرات ناگهانی، کوتاهمدت و درازمدت آن میتواند ساختار آب و هوای هر منطقه را تحت تأثیر قرار دهد. در دهههای اخیر، کره زمین با ...
بیشتر
مقدمه
اقلیم، یکی از عوامل محیطی است که تغییر آن موجب تغییرات گستردهای در بخشهای مختلف بوم سامانه شده و تهدید بزرگی برای توسعه پایدار محسوب می‌شود. دما، یکی از عناصر اصلی اقلیم است که تغییرات ناگهانی، کوتاهمدت و درازمدت آن میتواند ساختار آب و هوای هر منطقه را تحت تأثیر قرار دهد. در دهههای اخیر، کره زمین با پدیده گرمایش جهانی مواجه شده است و مهم‌ترین شاهد بر این ادعا تغییرات اقلیمی صورت گرفته در سرتاسر دنیا است. یکی از پیامدهای مهم گرمایش جهانی، افزایش وقوع پدیدههای فرین جوی است که از مهم‌ترین آنها میتوان به تغییر ناگهانی دما، گرمای بیش از حد، سرمای غیرعادی، بارش‌های سنگین و سیلآسا، خشکسالی و گرد و غبار ناشی از خشک شدن تالابها اشاره نمود. نمایههای حدی اقلیم، نه تنها نقش مهمی در بررسی وقایع اقلیمی در مقیاس منطقهای و جهانی دارند، بلکه به مدلسازی اقلیمی و تصمیمگیری در بررسی اثرات بخشهای متنوع نیز کمک مینماید.
مواد و روش‌ها
در این پژوهش، از داده‌های دمای مدل MRI-ESM-2 تحت سه سناریو خوشبینانه SSP1-2-6، حد متوسط SSP2-4-5 و بدبینانه SSP5-8-5 برای دو دوره آینده نزدیک (۲۰۶۰-۲۰۲۱) و آینده دور (۲۱۰۰-۲۰۶۱) استفاده شد. بدین منظور، ابتدا داده تاریخی طی دوره پایه و داده‌های سناریو برای دوره آینده (تا سال ۲۱۰۰) برای مدل اقلیمی مورد مطالعه از پایگاه داده ESGF برای کل جهان دریافت شد. سپس، با زبان برنامه نویسی R، سری زمانی داده‌های تاریخی و سناریو از مدل برای هر ایستگاه مورد نظر استخراج شد. مقیاس‌کاهی آماری داده‌ها با روش درونیابی دوخطیBilinear در سطح ایستگاههای مورد مطالعه انجام شد. در ادامه، داده‌ها در دوره آینده و بر اساس سه سناریوی مورد نظر در تمامی ایستگاههای مورد مطالعه گروهبندی شدند، برای استخراج نمایههای مبتنی بر کمینه و بیشینه دمای روزانه از نرم‌افزار RClimDex استفاده شد. در این پژوهش، ۱۶ شاخص حدی دما برای منطقه مورد مطالعه در مقیاس‌های سالانه و ماهانه محاسبه و وجود روند و نقطه شکست در این شاخصها با آزمون‌های آماری تشخیص روند من‌کندال، آزمون شیب خط سن و آزمون تشخیص جهش پتیت بررسی شد.
نتایج و بحث
نتایج بیانگر کاهش رویدادهای حدی گرم بر اساس سناریو SSP126، کاهش نمایههای مربوط به سرما و روزهای یخبندان (سرد) و افزایش نمایههای حدی گرم براساس سناریو SSP585 بوده که در بیشتر مناطق استان مشاهده شد. به طورکلی، نمایههای تعداد روزهای تابستانی (با شیب ۷۰-۴۰ درصد)، شبهای حارهای (۶۵-۴۵ درصد)، طول دوره گرما (۵۰-۳۰ درصد) و طول دوره رویش (۶۰-۴۰ درصد) به طور قابل ملاحظه افزایش اما نمایههای تعداد روزهای یخبندان ((۲۰-)-(۸۰-))، روزهای یخی ((۱۰-)-(۴۰-)) و طول دوره سرما ((۱۰-)-(۷۰-)) به‌طور قابل ملاحظه کاهش خواهد یافت. همچنین، نتایج آزمون پتیت، نقطه تغییر افزایشی و کاهشی به‌ترتیب برای نمایههای حدی گرم و سرد را در دهه ۲۰۴۰ (آینده نزدیک) و ۲۰۸۰ (آینده دور) نشان داده است. بنابراین، به‌منظور کنترل دماهای حدی و اثرات سوء آن در بخشهای مختلف زندگی انسان به‌ویژه کشاورزی و منابع آب میبایست برنامههای مدیریتی مناسب در جهت نیاز هر منطقه تدوین و اجرا شود.
نتیجه‌گیری
نتایج بیانگر وجود تغییرات ناگهانی برای نمایههای دمایی تحت سناریو بدبینانه بیشتر از دو سناریو دیگر و در نواحی گستردهتری از استان مازندران بود. همچنین، احتمال افزایش ناگهانی نمایههای حدی گرم و کاهش ناگهانی روزهای مربوط به سرما و یخبندان در دوره زمانی آینده نزدیک در دهه ۲۰۳۰، ۲۰۴۰ و ۲۰۵۰ و در دوره زمانی آینده دور در دهه ۲۰۷۰ و ۲۰۸۰ وجود خواهد داشت. به طورکلی، در دورههای آماری آینده مورد مطالعه، نمایههای حدی دمایی تغییرات قابل توجهی خواهند داشت و استان مازندران با افزایش دمای هوا و رخدادهای حدی درجه حرارت بالا همراه خواهد بود که این نتایج همسو با نتایج مطالعات منطقهای و جهانی است. افزایش دما به‌ویژه در ماههای گرم که همزمان با کاهش نزولات جوی است، با توجه به ماهیت فصل گرم سال، در کشاورزی این منطقه که از مناطق مهم تولید برنج کشور است، نقش قابل توجهی دارد. لذا، چرخه هیدرولوژی پایین‌دست حوضه هراز را تحت تأثیر قرار می‌دهد. از طرفی، تغییرات دمایی در زمستان و ماههای سرد نیز میتواند زمان آغاز ذوب برف حوضه را تحت تأثیر قرار دهد که این عوامل روی دبی اوج سیلاب در پایین‌دست حوضه تأثیر به‌سزائی دارد. با توجه به مطالب ذکر شده و ضرورت انجام چنین پژوهشهایی در زمینههای فعالیت‌های انسانی، مدیریت منابع آب، امنیت غذایی و نیز سلامتی انسان، بررسی تأثیر رویدادهای حدی اقلیمی مبتنی بر دما در سیاستگذاریهای آینده در بخشهای مختلف ضرورت دارد و جوامع انسانی میبایست به ناچار خود را بر اساس این شرایط تنظیم و سازگار نمایند. لذا، بررسی شدت، فراوانی و زمان وقوع رخدادهای حدی و آگاهی احتمالی از آنها میتواند در حل مسائل گریبانگیر زیست محیطی و برنامهریزی منطقی در جهت کنترل و کاهش این رخدادها مؤثر واقع شود.
رضا نوروز ولاشدی؛ حدیقه بهرامی پیچاقچی
چکیده
مقدمه
در مناطق کوهستانی ایران، بخش قابل توجهی از بارش به‌صورت برف است که منبع مهم جریان رودخانه‌ای محسوب می‌شود. شناخت دقیق کمیت این منابع، به لحاظ ارزش روزافزون آب شیرین و هم به‌واسطه بهره‌برداری بهینه از منابع آب ضروری است. از نظر جهانی، پایش برف و داشتن اطلاعات دقیق از توزیع فضایی پهنه برفی برای پیش‌بینی وضع هوا و مدلسازی هیدرولوژیکی ...
بیشتر
مقدمه
در مناطق کوهستانی ایران، بخش قابل توجهی از بارش به‌صورت برف است که منبع مهم جریان رودخانه‌ای محسوب می‌شود. شناخت دقیق کمیت این منابع، به لحاظ ارزش روزافزون آب شیرین و هم به‌واسطه بهره‌برداری بهینه از منابع آب ضروری است. از نظر جهانی، پایش برف و داشتن اطلاعات دقیق از توزیع فضایی پهنه برفی برای پیش‌بینی وضع هوا و مدلسازی هیدرولوژیکی و آب و هواشناسی لازم است. یک ویژگی مهم مناطق کوهستانی پوشش برف است که با داشتن بازتاب بالا، تاثیر زیادی بر آب و هوای محلی، کاهش تابش خالص در سطح و در نتیجه، انتقال انرژی دارد. پوشش برف، علاوه‌بر این‌که یک عامل مهم برای توسعه اکوسیستم است، برای فعالیت‌های انسانی اهمیت زیادی دارد. برآورد دقیق سطح پوشش، به‌عنوان یکی از عملیات‌های محوری و اساسی در زمینه مدیریت منابع آب، به‌ویژه در مناطقی که بارش برف سهم زیادی در نزولات جوی دارد، محسوب می‌شود. آشکارسازی و تعیین ویژگی‌های مختلف برف و یخ، با استفاده از داده‌های سنجش از دور که در هیدرولوژی کاربرد وسیعی دارد، روش نوینی را در به‌دست آوردن پارامترهای مورد نیاز هیدرولوژی پدید آورده است.
مواد و روش‌ها
رشته کوه‌های البرز که منطقه مورد مطالعاتی این پژوهش است، جلگه‌های ساحلی استان مازندران را از قسمت داخلی ایران جدا کرده است. نیمه شرقی البرز غربی و تمام البرز مرکزی و قسمتی از البرز شرقی، در محدوده استان مازندران قرار دارند، بدین ترتیب، همراه با سایر عوامل طبیعی، شرایط جغرافیایی خاصی پدید آمده است. در این منطقه، برف نقش کلیدی در چرخه هیدرولوژیکی و هیدرو اقلیم دارد و بخش قابل توجهی از کل رواناب سالانه در این منطقه حاصل ذوب برف است. به‌طوری که گرمایش جهانی بر مدیریت حوزه‌های آبخیز و نیاز آبی پایین‌دست زیرحوضه‌های آن تاثیرگذار است. برای انجام پژوهش، نخست داده‌های سنجنده MODIS به‌صورت روزانه با قدرت تفکیک مکانی ۵۰۰×۵۰۰ متر از پایگاه ملی داده‌های برف و یخ ناسا (NSIDC) دریافت شد. تصاویر دریافتی مربوط به بازه زمانی 2018-2000 است. برای پردازش تصاویر، نخست عملیات پیش پردازش بر روی آنها در محیط نرم‌افزار ENVI 5.3 اعمال شد. از نمایه NDSI، برای برآورد پهنه پوشش برف استفاده شد. برای بررسی روند تغییرات پوشش برف از آزمون من-کندال، روش تخمین‌گر شیب‌سن و آزمون همگنی پتیت استفاده شد. همچنین، ناهنجاری فصلی و سالانه پوشش برف، دما و بارش در منطقه مطالعاتی بر اساس نمره استاندارد Z بررسی شد.
نتایج و بحث
نتایج آزمون من-کندال و روش تخمین‌گر شیب‌سن در منطقه شمالی البرز مرکزی نشان می‌دهد، بیشترین کاهش پهنه پوشیده از برف در ماه ژانویه و فصل زمستان به‌ترتیب برابر 220.39 و 50.41 کیلومتر مربع در هر سال رخ داده است. نتایج آزمون همگنی پتیت، به روش تحلیل نقطه تغییر (CPA) در سال 2010، ماه ژانویه برای پهنه پوشیده از برف و ماه می 2014 و ژوئن 2010، برای میانگین دمای ماهانه، جهش اقلیمی را در سطح معنی‌داری 0.05 نشان داد. همچنین، نقطه تغییر در سری زمانی پهنه پوشیده از برف، در ماه ژانویه به‌صورت نزولی اتفاق افتاده است، ولی نقطه تغییر در سری زمانی میانگین دما در ماه می و ژوئن به‌صورت صعودی بوده است. مقایسه وضعیت پوشش برف با شرایط دما و بارش، نشان می‌دهد در بیشتر مواقع ناهنجاری‌های منفی پوشش برف، با ناهنجاری مثبت دما و منفی بارش، همخوانی دارد. نتایج حاصل، هشداری است در رابطه با تحول آب و هوا در این منطقه که تحت عنوان پدیده گرمایش جهانی و خشکسالی هواشناسی شناخته شده است. به یقین این تغییرات، تاثیری مستقیم بر کاهش منابع آب برای بخش کشاورزی و شرب دارد.
نتیجه‌گیری
در مجموع بررسی روند تغییرات پهنه پوشیده از برف در ماه ژانویه طی 19 سال آماری نشان می‌دهد که به ازای افزایش میانگین دما به میزان 0.13 درجه سانتی‌گراد، پهنه پوشیده از برف در این ماه به میزان 220.39 کیلومتر مربع در هر سال کاهش یافته است. همچنین، با توجه به نتایج آزمون همگنی پتیت، تغییرات ناگهانی در سال 2010 و 2014 نشان می‌دهد که گرمایش جهانی و خشکسالی هواشناسی موجب تغییر ناگهانی در پهنه پوشیده از برف و دما در این سال‌ها و ماه‌ها شده است. مقایسه شرایط بارش و دما با وضعیت پوشش برف نشان داد، در بیشتر سال‌ها ناهنجاری منفی پوشش برف با ناهنجاری مثبت دما و ناهنجاری منفی بارش همزمان بوده است که بیشترین تاثیر افزایش دما در فصل بهار مشاهده شده است. از این رو، با افزایش دما و تغییر شرایط اقلیمی، بارش‌های زمستانه که به انباشت برف تبدیل خواهند شد، کاهش یافته است و می‌توانند روی رواناب ناشی از این بارش‌ها در فصل بهار تاثیرگذار باشند. از آنجایی که این منطقه قابلیت ریزش برف از اواسط پاییز تا اوایل بهار را دارا است، بنابراین، اطلاعات درباره پهنه پوشیده از برف در این منطقه برای کاربرد آنها در زمینه هیدرولوژی، هواشناسی، اقلیم‌شناسی، تولید برق‌آبی و همچنین، پیش‌بینی سیلاب ضروری است.
