فهرست مطالب

نشریه پژوهش های اقلیم شناسی
پیاپی 31-32 (پاییز و زمستان 1396)

  • تاریخ انتشار: 1396/08/01
  • تعداد عناوین: 9
|
  • سجاد عسگری ، نوذر قهرمان، ایمان باباییان صفحات 1-17
    شاخص دما - رطوبت (THI) ، معرف تاثیرات توامان این دو کمیت بر موجودات زنده و بروز تنشهای محیطی است. با توجه به پیامدهای گرمایش جهانی، انتظار می رود مقدار این شاخص در دهه های آتی دچار تغییر شود. مطالعه حاضر به منظور کمی سازی اثرات محتمل تغییر اقلیم بر شاخص THI، به عنوان یک شاخص اقلیمی - کشاورزی موثر در تولید دام ها انجام شده است. در این پژوهش با توجه به رویکرد جدید در گزارش پنجم هیئت بین الدول تغییر اقلیم 2014)، (IPCC AR5 از خروجی های ریزمقیاس شده دو مدل جهانی CNRM-CM5 و EC-EARTH تحت دو سناریو RCP4. 5 و RCP8. 5 استفاده شده است. برای این منظور ابتدا برای دوره اقلیمی پایه (2005-1986) داده های 86 ایستگاه هواشناسی در سطح کشور، معرف اقلیم های گوناگون کشور که سال تاسیس آن ها 1986 و یا ماقبل بوده، گردآوری و کنترل کیفی شد. سپس به منظور بررسی تغییرات سطوح مختلف تنش گرمایی ابتدا پهنه بندی های اقلیمی در مقیاس فصلی در دوره اقلیمی پایه و در سه دوره اقلیمی آتی نزدیک (2040-2021) ، میانی (2065-2045) و دور (2100-2081) تا پایان قرن بیست و یکم انجام گرفت. در ادامه مساحت پهنه های سطوح مختلف تنش گرمایی محاسبه گردید. نتایج کلی نشان از افزایش مساحت پهنه های توام با تنش گرمایی (THI ≥ 72) و متقابلا کاهش مساحت پهنه های فاقد تنش گرمایی (THI <72؛ مناطق مستعد پرورش و تولید دام) در اقلیم آتی در فصول بهار و تابستان داشت، به طوری که مناطق مستعد تولید دام که در دوره اقلیمی پایه در فصول بهار و تابستان به ترتیب 9/86 و 49 درصد از مساحت کل کشور را در قلمرو خود داشت، به تدریج تا پایان قرن بیست ویکم با توجه به گرمایش جهانی رو به کاهش بوده، و در اقلیم آتی دور تحت دو سناریو RCP4. 5 و RCP8. 5 به ترتیب به حدود 4/66 و 2/54 در فصل بهار و 4/22 و 8/6 درصد در فصل تابستان کاهش خواهد یافت. شایان ذکر است در فصول پاییز و زمستان با وجود افزایش در میانگین فصلی شاخص THI، شاخص تا پایان قرن بیست و یکم از حد آستانه خود (THI=72) بیشتر نخواهد شد،به بیان دیگر، در این دو فصل با وجود گرمایش جهانی، احتمالا دام تا پایان قرن بیست ویکم در گستره ایران دچار تنش های گرمایی محسوس نخواهد شد.
    کلیدواژگان: ایران، تغییر اقلیم، تنش گرمایی، سناریو
  • نسیم حسین حمزه ، ابراهیم فتاحی، عباس رنجبر، مجتبی ذوالجودی، پروین غفاریان صفحات 19-35
    یکی از مشکلات زیست محیطی کشور ما، وقوع رخداد توفانهای گردوخاک به ویژه در استانهای غرب و جنوب غربی کشور است این مطالعه، به بررسی توفان شدید 9 تا 12 شهریور 1394 می پردازد که بخش وسیعی از کشور را تحت تاثیر قرار داد. بررسی حداقل دید افقی نشان دهنده کاهش شدید دید در سراسر ایران به ویژه غرب و جنوب غربی کشور است. بررسی های همدیدی نشان می دهد که وجود کم فشار دینامیکی بر روی کشورهای سوریه و عراق سبب وزش باد شدید در بیابانهای واقع در شرق کشور سوریه و کشور عراق و گسیل گردوخاک می شود. از طرف دیگر در سطوح بالا به دلیل وجود یک ناوه عمیق در منطقه، گردوخاک تا ارتفاعات بالاتر جوی منتقل شده و توسط بادهای غرب و شمال غربی به داخل ایران وارد شده است. مقادیر مثبت تاوایی نسبی در کشور سوریه و شمال غربی عراق، نشان دهنده وجود حرکات صعودی در این منطقه است. خروجی مدل HYSPLIT و تصاویر ماهواره ای EUMETSAT نیز چشمه گسیل گردوخاک را در کشور سوریه نشان می دهد. خروجی مدل WRF-Chem برای غلظت ذرات گردوخاک نیز شروع گسیل از شرق سوریه و به تدریج انتقال آن به سمت غرب و جنوب غربی و نفوذ آن به مناطق مرزی ایران را به خوبی نشان می دهد. بنابراین می توان نتیجه گرفت که مدل WRF-Chem به خوبی چشمه گسیل، روند افزایش گردوخاک و روز حداکثر گردوخاک را نشان می دهد. خروجی غلظت مدل EURAD نشاندهنده آن است که گردوخاک از چشمه های داخلی نشات گرفته است که با مدل WRF-Chem و تصاویر ماهواره همخوانی ندارد. این مدل الگوی گردوخاک را به خوبی در غرب و جنوب غربی نشان نمی دهد
    کلیدواژگان: توفان گردوخاک، مدل WRF-Chem، مدل EURAD، تصاویر ماهواره، غلظت گردوخاک، دید افقی
  • محبوبه پور آتشی* ، محمد مرادی، ابراهیم فتاحی صفحات 37-53
    سامانه جنوبی یکی از سامانه های بارشی است که در آن کم فشار بسته ای از ناوه فشاری وارون دریای سرخ جدا می شود و در حین حرکت شرق سوی خود از مناطق جنوبی ایران عبور می کند و سبب ریزش بارش های متوسط و سنگین در این مناطق می شود. در این مقاله با نگاهی کوتاه به مبانی نظری، یک الگوریتم مناسب برای شناسائی سامانه های یاد شده در دوره آماری 2015-1986، طراحی شد که اجرای آن منجر به شناسائی 158 سامانه جنوبی در این دوره آماری گردید. نتایج نشان داد که الگوریتم طراحی شده به دلیل در نظر گرفتن ساختار دینامیکی این سامانه ها، در شناسائی سامانه های جنوبی از توانائی بالائی برخوردار است. همچنین دیده شد که در سال 1994 ، دوازده مورد سامانه جنوبی از منطقه مطالعاتی عبور کرده است ولی در سال های 1987، 1990، 1991، 2000، 2004، 2009 و 2010 این تعداد سه مورد بوده است. بعلاوه ماه های آوریل با فراوانی 4/18 درصد بیشترین تعداد رخداد و اکتبر با 8/3 درصد کمترین فراوانی رخداد سامانه جنوبی را به خود اختصاص می دهد. بررسی همدیدی و دینامیکی دو حالت موردی نشان داد که نحوه شکل گیری و ساختار سامانه های جنوبی مشابه سامانه های عرض های میانی است و کژفشاری شدید، فرارفت دمایی زیاد، هسته سرد و حرکت چرخندی در راستای قائم از مهمترین ویژگی های این سامانه می باشد
    کلیدواژگان: کم فشار جنوبی، کم فشار گرمایی، جنوب غرب ایران
  • محمدرضا گودرزی* ، علیرضا فرجی صفحات 55-72
    پدیده ی تغییر اقلیم در آینده تبدیل به یک چالش جدی خواهد شد که رژیم های جریان مانند جریان های سیل آسا و جریان های کمینه و همچنین منابع آب موجود را دستخوش تغییرات خواهد نمود. از این رو در مطالعات مختلف بر اثرات تغییر اقلیم تمرکز شده است اما متاسفانه درباره اثر این پدیده بر جریان کمینه و شاخص های آن توجه کمتری از سوی محققان صورت گرفته است. هدف از این پژوهش تخمین اثرات تغییرات اقلیم بر جریان های کمینه با استفاده از مدل بارش-رواناب HEC-HMS و تغییرات در رژیم جریان مثل فراوانی ، احتمال و دوره بازگشت جریان کمینه ناشی از آن در دوره آینده (2069-2040) می باشد. همچنین عدم قطعیت مربوط به روش های ریز مقیاس نمایی با دو روش آماری (مدل SDSM) و روش عامل تغییر لحاظ شده است و نیز از خروجی های مدل CanESM2 حاصل از گزارش پنجم هیئت بین الدولی تغییر اقلیم IPCC بهره برده شده است. نتایج روش آماری نشان از کاهش جریان حوضه در ماه های خشک شامل جولای، اوت و سپتامبر دارد و روش عامل تغییر حاکی از افزایش جریان حوضه در ماه های نوامبر، دسامبر، ژانویه و فوریه و کاهش آن در مابقی فصول شامل بهار، تابستان می باشد. کاهش جریان خروجی حوضه طی دوره جریان کمینه در خروجی های هر دو روش ریز مقیاس نمایی کاملا مشهود می باشد که این موضوع پدیده ای بحرانی می باشد. مقدار شاخص 7Q10 نیز در روش آماری و عامل تغییر به ترتیب به حدود 008/0 و صفر در دوره آینده رسیده است در حالی که این مقدار در دوره پایه متناظر به ترتیب 724/0 و 429/1 متر مکعب بر ثانیه بود. همچنین شاخص Q80 نیز با کاهش شدید به مقدار 1/ 0 تا 3/0 در هر دو روش ریز مقیاس نمایی رسیده است. در کل نتایج نشان دهنده ی کاهش شدید جریان های کمینه و ایجاد شرایط بحرانی برای حوضه رودخانه قره سو در دوره آینده است.
    کلیدواژگان: تغییر اقلیم، جریان کمینه، ریز مقیاس نمایی، گزارش پنجم AR5، مدل HEC-HMS
  • علی حنفی ، فخرالدین ایران پور صفحات 73-88
    پتانسیل باد، برای تولید انرژی پاک، در بسیاری از نقاط ایران قابل توجه است و پدیده ای است که سال ها در عرصه هواشناسی موردبررسی قرارگرفته است. در کلیه مراحل کاری سیستم های تبدیل انرژی بادی اطلاعات هواشناسی حائز اهمیت است. در طول این مراحل استفاده از داده های سمت و سرعت باد، آستانه های باد، دما و فشار به اخذ نتایج بهتر می انجامد. در این پژوهش به منظور ارزیابی و پهنه بندی پتانسیل سرعت باد در سطح کشور جهت تولید برق بادی، اطلاعات سمت و سرعت باد 145 ایستگاه همدیدی کشور در دوره آماری 20 ساله (1991 تا 2010) از سازمان هواشناسی اخذ و موردمطالعه قرار گرفت. سپس به منظور شناسایی ایستگاه های بادخیز کشور از روش تحلیل خوشه ایاستفاده گردید. در ادامه با استفاده از مدل تحلیل خوشه ای، ایستگاه های همدیدی کشور برحسب سرعت وزش باد در پنج خوشه طبقه بندی شد. نتایج حاصل از تحقیق نشان داد که بسیاری از نواحی ایران ازجمله ایستگاه های زابل، منجیل، رفسنجان، خور بیرجند، کیش، الیگودرز، تربت جام، سیری، جاسک، اردبیل، زرینه اوباتو، چابهار، بندر ماهشهر، اردستان، ابوموسی، بستان، نوژه همدان، زاهدان و کهنوج برای استفاده از انرژی بادی جهت تولید انرژی الکتریکی بسیار مناسب اند. همچنین ازآنجایی که فراوانی وقوع بادهای با سرعت بین 5 تا 15 متر بر ثانیه در این مناطق بالاست، استفاده از توربین های کوچک با سرعت آستانه پائین در این نقاط نیز میسر می باشد. ازلحاظ پتانسیل انرژی باد نیز بیشترین پتانسیل انرژی باد در سطح کشور با مقادیر بیشتر از 1500 ژول در مترمربع مربوط به منطقه منجیل و زابل می باشد. بعدازاین ایستگاه ها، منطقه نهبندان با مقادیر بین 1000 تا 1500 ژول در مترمربع رتبه دوم پتانسیل انرژی باد در سطح کشور را در جهت تولید انرژی بادی دارا می باشد.
    کلیدواژگان: ایستگاه همدیدی، انرژی باد، توربین، مبدل انرژی، فراوانی باد، همدان
  • محمد مرادی* ، مهرنوش سلیقه زاده، فروزان ارکیان صفحات 89-102
    در این مقاله برای دو سامانه فشاری، داده های فشارسطح متوسط دریا، ارتفاع و باد در ترازهای فشاری معیار از بایگانی NCEP/NCAR برای یک شبکه منظم استخراج شد و با استفاده از روابط فرمولبندی شده، کمیتهای چینش قائم باد و باد گرمائی سطوح بالا، واگرائی و حرکت بالاسو در روزهای مختلف محاسبه و تحلیل شد. نتایج حاصل از تحلیل چینش قائم باد سطوح بالا و باد گرمائی نشان می دهد که مقادیر بیشینه این دو کمیت با محور جت استریم منطبق می باشد. این نتیجه ارتباط مستقیم بین این دو کمیت و تمام کنشهای انرژی زای درون جو را بیان می کند. بعلاوه بررسی ها نشان داد که مقادیر بیشینه چینش قائم سطوح بالا در حد فاصل بین خط ناوه و خط پشته ارتفاع تراز میانی قرار می گیرد و مقادیر آن در عرضهای جغرافیائی بالا نسبت به عرضهای جغرافیائی پایین کمتر می باشد. همچنین دیده شد که چینش قائم سطوح بالا توانائی تعیین مسیر سامانه های چرخندی در عرضهای میانی را دارا می باشد.
    کلیدواژگان: چینش قائم باد سطوح بالا، باد گرمائی، واگرایی، حرکت قائم
  • سودابه نامداری ، نعمت ا… کریمی، غلامحسن محمدی صفحات 103-122
    توفان های گردوخاک در سال هایاخیر با تشدید بیابان زایی در کشورهای عراق، عربستان و سوریه جنبه هایمختلفیاززندگیمردمرادرغرب و جنوب غرب ایران متاثرساختهاست. ذرات معلق موجود در جو سلامت عموم، کیفیت هوا، توازن انرژی زمین و چرخه هیدرولوژی را تحت تاثیر قرار می دهند. از این رو، آگاهی از توزیع زمانی- مکانی توفان های گردوخاک برای کمی سازی این اثرات بسیار مهم می باشد. در این مطالعه تلاش شد با استفاده از داده های عمق اپتیکی (AOD) سنجنده MODIS، وضعیت توفان های گردوخاک در غرب و جنوب غرب ایران بررسی شود. برای رسیدن به اهداف تحقیق پس از آزمون درستی سنجی آماری محصول AOD با استفاده از داده های زمینی دید افقی، بررسی و تحلیل تغییرات زمانی سالانه و ماهانه توسط نمایش تغییراتزمانیوکشفروندهای متغیرهادرقالبنمودارهای توالی زمانی و همچنیننمایش تغییراتمکانی گردوخاکبهصورتنقشهانجام شد. سپس نقشه های میانگین توسط داده های ECMWF [1] استخراج شد و سامانه های همدیدی تاثیر گذار و تغییرات این سامانه ها در دوره های فعال توفان های گردوخاک در بلند مدت شناسایی شد و مورد تحلیل و بررسی قرار گرفت.
    بررسی نتایج آزمون همبستگی پیرسون برای تعیین میزان همبستگی داده های دید افقی میانگین ماهانه و AOD ماهانه نشان دهنده قابلیت بالای داده های AOD جهت مطالعه وضعیت گردوخاک در منطقه بود. همچنین نمودار تغییرات AOD استان های غرب و جنوب غرب کشور نشان داد استان های خوزستان، ایلام، کرمانشاه و کهگیلویه و بویراحمد به ترتیب بیشترین توفان های گردوخاک را از سال 2000 تا 2015تجربه کرده اند. نتایج نمودار روند تغییرات ماهانه نشان داد از سال 2006 تا سال 2012 افزایش قابل توجهی در مقدار AOD در ماه های مارس، آوریل، می و ژوئن دیده می شود. همچنین بررسی ارتباط میان پارامترهای میانگین و انحراف معیار ماهانه AOD بیانگر آن بود، بیشترین نوسانات AOD در ماه های گرم سال اتفاق افتاده است که میانگین AOD در آن ها بیشتر از سایر ماه های سرد سال بوده است. با توجه به روند تغییرات میانگین های سالانه و ماهانه AOD و همچنین نقشه های میانگین سالانه، روند تغییرات مقدار AOD در موارد بسیاری در بیابان های عراق_سوریه مشابه بیابان های عربستان بوده است. روند تغییرات AOD ماهانه استان کرمانشاه با بیابان عراق سوریه یکسان بوده است و استان خوزستان نیز در موارد مختلف از بیابان عربستان یا بیابان عراق-سوریه تبعیت می کند. با مقایسه نقشه های همدیدی آنومالی دوره های فعال و غیرفعال به نظر می رسد افزایش فعالیت ناوه مدیترانه، فعالیت بیشتر رودبادها در ترازهای فوقانی، به همراه افزایش سرعت وزش باد موجب تشدید قابل ملاحظه فعالیت توفان های گردوخاک در ژوئیه 2009 گردیده است. در مقابل، حاکمیت شرایط نرمال همدیدی، کاهش سرعت وزش باد در ترازهای فوقانی و میانی جو به همراه محدودتر شدن سیطره جغرافیایی فعالیت باد شمال و جابجایی آن بر فراز خلیج فارس از عوامل اصلی کاهش فعالیت توفان های گردوخاک در ژوئیه 2014 می باشند.
    کلیدواژگان: بیابان های عراق، سوریه، بیابان عربستان، توفان های گردوخاک، AOD، غرب و جنوب غرب ایران
  • محبوبة فرزندی* ، حجت رضایی پژند صفحات 123-136
    تحلیل آماری بارش یکی از نیازهای مهم هوا و اقلیم شناسی، هیدرولوژی، پیش بینی خشکسالی و غیره است. حجم نمونه در نتایج تحلیل آماری بارش مهم است. نمونه های بارش موجود در ایران اغلب کوتاه مدت و فقط چند ایستگاه حداکثر 61 سال آمار دارند. 119 سال بارش طولانی مدت شهر مشهد جمع آوری و پس از ترمیم تحلیل آماری شد. غربال داده ها و آزمون های پایه (تصادفی بودن، همگنی، استقلال و…) بررسی شدند. داده ها با نمونه هایی به حجم 31 تا 119 سال (با نموهای ده ساله) تقسیم و تاثیر تغییر حجم نمونه بر نتایچ تحلیل های آماری بررسی شد. میانگین، انحراف معیار و ضرایب چولگی و کشیدگی این نمونه ها تغییر چندانی ندارند. هفت قانون احتمالی گامبل نوع1، گامای 2پارامتری، لوگ نرمال 2و3پارامتری، پارتوی تعمیم یافته، حدی تعمیم یافته و پیرسون نوع 3 با پنج روش برآوردی گشتاورهای معمولی و وزن دار احتمالی (PWM) ، حداکثردرست نمائی و آنتروپی و گشتاورهای اصلاح شده بر داده ها برازش داده شد. ks آزمون نیکوئی برازش است. دو قانون پیرسن نوع 3 و پارتوی تعمیم یافته (هر دو با روش برآورد PWM) بهترین برازش را برای نمونه های فوق دارند. قانون گامای 2پارامتری (روشPWM) نیز در اولویت بعدی قرار دارد. نتایج به دست آمده حاکی از این است که حجم نمونه از 31 تا 119 سال تاثیر چندانی بر انتخاب توزیع های برتر آماری بارش سالانه ندارد. دوره های بازگشت به دست آمده با حجم های نمونه 31 تا 119 سال نیز محاسبه شدند. تغییرات آنها در دوره های بازگشت خشکسالی محسوس تر است. حداکثر تغییرات (دوره بازگشت 100 سال) برای ترسالی5% و برای خشکسالی24% مشاهده شد.
    کلیدواژگان: حجم نمونه، تحلیل آماری، پارتوی تعمیم یافته، پیرسون نوع3، گامای 2پارامتری
  • حسن صالحی ، ذوالفقار رضاپور، کیوان نامجو صفحات 137-149
    جهت توسعه و پیشرفت هر منطقه، قبل از هر اقدامی باید از اوضاع اقلیمی آن ناحیه، آگاهی و اطلاعات کافی وجود داشته باشد. به طور کلی اقلیم یک منطقه، متوسط وضعیت هوا در آن منطقه است و دسترسی به متوسط وضعیت هوا در یک مکان خاص، نیازمند یک سری آمار و اطلاعات درازمدت هواشناسی است. عوامل جوی و اقلیمی نظیر دما، بارندگی، رطوبت و… به طور مستقیم در فعالیت های انسان تاثیر می گذارد. به همین دلیل لازم است تا در برنامه ریزی های مختلف، نقش پارامترهای جوی به عنوان عاملی موثر در روند اجرایی برنامه ها مورد بررسی قرار گیرد. هدف از این پژوهش، شناسایی مهمترین عناصر اقلیمی تاثیر گذار بر کلیت اقلیم استان کهگیلویه و بویراحمد و تفکیک مکانی ریز پهنه های اقلیمی این استان با بهره گیری از روش های آماری چند متغیره و تحلیلهای عاملی و خوشه ایبوده است. در این تحقیق، میانگین سالانه 48 عنصر اقلیمی برای ایستگاه های داخل استان کهگیلویه و بویراحمد (یاسوج، دوگنبدان، دهدشت، سی سخت، لیکک، امامزاده جعفر) و همچنین بعضی ایستگاه های اطراف منطقه، داده های نقطه ای را فراهم آوردند. این ماتریس 48*14 طی یک فرایند میانیابی به ماتریس 48*627 روی سراسر استان تبدیل شد. ماتریس اخیر داده های پهنه ای را بدست آورده که از آن به عنوان ورودی یک تحلیل استفاده شد. تحلیل مؤلفه های اصلی نشان داد که 48 عنصر اقلیمی استان را با توجه به همبستگی درونی میان آنها، می توان در پنج عامل خلاصه کرد. به این ترتیب با تجزیه ماتریس همبستگی، ماتریس االگوی مکانی (ماتریس نمرات مؤلفه ها) به ابعاد 48*627 و ماتریس عناصر اقلیمی تلفیقی (ماتریس بارهای مؤلفه ها) به ابعاد 5*48 بدست آمد. نتایج بررسی چهل و هشت عنصر اقلیمی در مقیاس سالانه نشان می دهد که اقلیم استان کهگیلویه و بویراحمد حاصل پنج مؤلفه است که به ترتیب اهمیت عبارت اند از: 1- مؤلفه دمایی 2- مؤلفه ابری-بادی 3- مؤلفه رطوبت 4- بادی 5- غباری. در نهایت با اعمال تحلیل خوشه ایبر روی ماتریس مکانی پنج مؤلفه اصلی، هشت خرده ناحیه اقلیمی در استان کهگیلویه و بویراحمد شناسایی شد.
    کلیدواژگان: پهنه بندی اقلیمی، تحلیل عاملی، تحلیل خوشه ای، استان کهگیلویه و بویراحمد
|
  • Sajad Asgari Asgari, NOZAR GHAHREMAN, iman babaeian Pages 1-17
    The temperature humidity index (THI) is one of the measures which describe the climatic discomfort as a result of combined effects of temperature and humidity. This index provides a rapid and accurate evaluation of heat stress effect on animal’s health and productions. Considering the sequences of global warming and climate change, it is expected that THI values would vary due to changes in temperature and humidity in coming decades. As the soft computing skills increased in recent decades, more number of climate models has been developed for weather and climate predictions which have significantly improved the quality and resolution of projections. This remarkable increase in number of climate models has enabled the scientists to estimate a wide range of main climate variables such as humidity and temperature in fine temporal and spatial resolution. Upon release of new scenarios based on Radiative Forcing which are known as Representative Concentration Pathway scenarios (RCP scenarios), by Intergovernmental panel on climate change (IPCC) in fifth assessment report (AR5), a new set of climate models (GCMs) have been proposed for future climate projections. The main aim of this study is to investigate the temporal and spatial variations of THI values in selected weather stations across Iran as a result of climate change under RCP climatic scenarios proposed in fifth assessment report (AR5) of IPCC.
    Keywords: Iran, Climate change, Heat stress, Scenario
  • Nasim Hossein Hamzeh, Ebrahim Fattahi, Abbas Ranjbar, mojtaba zoljodi, parvin ghafarian Pages 19-35
    Satellite images show that WRF/CHEM model has simulated emission, source, diffusion as well as the extent of the areas covered with dust very well. Comparing PM10 concentration of the model outputs with Environment Organization data, show that WRF/CHEM model forecast daily changes very well. But model underestimate significantly in quantity of concentration. These errors may be are due to a model considering only dust quantity but other pollutants have affects on visibility. EURAD model has wrong prediction in dust storm sources and it simulates it in central of our country. In general, it can be said that in this event, dust concentration has been underestimated by WRF/CHEM model especially in maximum amount of PM10 concentration and EURAD model does not simulate dust concentration correctly in amounts and dispersion patterns.
    Keywords: Dust Storms, WRF-CHEM model, satellite images, dust concentration
  • Mahboobeh Pouratashi, mohammad moradi, Ebrahim fattahi Pages 37-53
    In this study, using the theoretical basis, an algorithm was designed to identify southern system for the period of 1986-2015 which led to identification of 158 southern low pressure systems. Then two of them were selected for synoptic and dynamic analysis.
    According to the results, the designed algorithm has ability to identify southern systems. The results showed that formation and structure of southern low pressure systems were very similar to mid-latitude weather systems and differed from thermal low pressure systems. Strong baroclinicity, strong temperature advection in low levels, cold pool in mid-levels and cyclonic circulation in air columns are the most important characteristics of southern low pressure systems that are basically different from thermal low pressure systems
    Keywords: Southern Low pressure, thermal low pressure, south-west of Iran
  • mohammad reza godarzi, alireza faraji Pages 55-72
    Introduction
    In the next decades, climate change is likely to have become a serious challenge that will alter flow regimes such as torrential flows (floods), low flows as well as the existing water resources. Climate change impact is increasingly becoming a subject matter for researchers, but the effect of this phenomena on the low flow is still not widely understood. The consequences of climate change have led the international community to further studies, which will affect the changes in the natural resources, ecosystems, and the population. Global climate cycle has been found to be intensified due to climate change, as well as it has led frequent, severe, long-term, and stable droughts in many regions. Changes in the precipitation and temperature as two major variables in the hydrological cycle will unbalance the rainfall. Also, climate change in the future decades will be very effective on high flows and low flows so that it will have a significant impact on the results of the intensity and recurrence Interval of low flows. The aim of this study is to evaluate the effects of climate change on the low flows using HEC-HMS model, as well as changes in the flow regime such as low flow frequency, the probability, and the recurrence Interval of low flow in the future period (2040-2069). Also, the uncertainties related to the downscaling methods are considered by using two statistical methods (SDSM model) and the change factor as well as it has utilized the outputs of the General Circulation Models, which are resulted from the fifth report of the IPCC. Material and methods: The Gharesou Sub-basin is located in the northwest of Karkheh basin. It covers an area of 5354 km2 and its maximum and minimum height is 3364 and 1180 m, respectively. The average annual precipitation varies between 300 and 800 mm. Three major rivers of Merck, Gharesou, and Razavar are flowing into this basin. This study has measured the project of climate change in the Gharesou basin with CANESN2 and RCP scenarios and by using SDSM downscaling model as well as using change factor downscaling. Also, the indices of low flow frequency and FL method on the flows of the future period were analyzed. GCMs are the first tool for understanding past climate variations and predicting the projection for future climate conditions. GCMs demonstrate the atmosphere and ocean in a grid of 1 to 4 latitude degrees and in a longitude from 10 to more than 200 layers vertical in each fluid. Because of the spatial and temporal scale mismatch between the GCMs’ ability and the need of hydrological modelers, the outputs of these models cannot be explicitly used in climate change studies. Various methods of downscaling are used to overcome the problem, which dynamic, statistical, and change factor are three types of downscaling. The low flow selection is done by two different methods that are 7Q10 and FL methods. In fact, FL method is one of the five groups, which has been used in low flows and/or management balances of St. Johns River in Florida. Minimum Flows and/or Levels are low flows or levels that are needed to avoid serious damages to water resources caused by water withdrawals and they are divided into five following groups of flows. The first step in selecting the low flow is done by providing long-term flow data using FL method and then drawing the FDC curve. A low flow is obtained by drawing an FDC curve. FL method was chosen in order to select the low flows on the basis of the following reasons: 1. 7Q10 method for the extreme conditions of low flow, which is appropriate between 95 to 99% of the flow duration curve time. This condition usually occurs during a short-term severe drought and a very high recurrence Interval. 2. FL method is within the low flow selection domain and FL groups are clearly determined the effects of low flow on the floodplain, animal and plant life and ecosystems.
    Results and Discussion
    The results of statistical method showed that basin flow has been reduced in all of the scenarios during the dry season, including July, August, and September. In addition, the results of the change factor suggested an increase in flow in the November, December, January and February and its decrease in the spring and summer. It is critical to note that both of downscaling methods indicated flow reduction in the low flow period. The value of the 7Q10 index in the statistical method and change factor has reached respectively, about 0.008 m3/s and zero in the future period while this value in the corresponding historic period was respectively 0.724 and 1.429 m3/s. Also, the Q80 index has reached the value between 0.1 and 0.3 m3/s using both of downscaling methods. Generally, the results indicate a severe low flow condition in the future period
    Keywords: AR5, Climate change, Downscaling methods, HEC-HMS Hydrological model, Low flow
  • Ali Hanafi, Fakhrodin Iranpour Pages 73-88
    Introduction
    Wind has long been considered and used by humans as the oldest source of energy. The conversion of wind energy and the energy extraction have been carried by humans since the ancient times, and since about 5000 BC, wind power has been used to navigate the Nile. At present, over 83 percent of wind power is used in only five countries of the world including Germany, the United States, Denmark, India and Spain. Therefore, most of the wind energy knowledge can be found in these countries, yet the use of wind energy technology is expanding rapidly to other areas of the world, and the information needed is extended throughout the world (Patel et al., 1999). The energy crisis, in particular that of oil, and air pollution, are the issues that will require the continuation and strengthening of meteorological and climatological studies in search of new sources of clean energies. The most important of these sources are solar and wind energy. Of course, in the design of energy conversion tools, there should also be considered the type of use and storing it. Today, energy is being developed through electric grids, static generating motors (diesel, gasoline or hybrid), hydropower, fossil fuels, and gas-powered plants, generators and wind turbines, and other newly developed technologies. In a paper titled Wind Turbines and Wind Power Potential Assessment in Iran, while studying the types of wind turbines and the amount of wind energy and the speed required to produce wind power, using the five- year wind data (1981 to 1985) in the country's synoptic stations, Kaviani (1995), evaluated the potential of wind energy in Iran and concluded that in the whole country, Zabol station (Sistan region) has the best conditions for the construction of wind farms. Ghahreman and Ghareh Khani (2010), also investigated the process of time variation of wind speed in 40 synoptic stations of Iran during 1975-2005 with two nonparametric methods of Man Kendal and Spearman coefficient and two parametric methods of regression and Pearson correlation coefficient, in annual and seasonal scale. Bakhtiari et al. (2013) examined the wind energy potential based on short-term 10-minute data in Kerman, Jiroft, and Bam areas using probability distribution and density function calculations. Roshan et al. (2014) investigated the potential of wind energy at selected Iranian stations and concluded that Zabol, Ardebil and Kish stations had the highest wind power at 3042, 1675 and 1092 watts per square meter, respectively, among stations studied.
    Wan and et al. (2010) examined the wind speed near the ground level of 117 stations in Canada; the results showed that the wind speed in the western parts of Canada and most of its southern parts was decreasing in all seasons, but in the central and northern parts in all seasons and in marine areas, there is an increasing trend in the spring and autumn seasons. Bilal et al. (2013) examined the feasibility of using wind energy to generate electricity on the coast of western Senegal, and estimated wind power density in the area to be between 30 and 120 watts per square meter.
    In this research, we tried to identify suitable locations for wind turbines in the country by studying the wind variable in the country. Therefore, this study aimed to identify the windy regions of the country and the potential of wind energy.
    Materials and methods
    In this study, the three- hour wind speed and direction in synoptic stations of the country were used to study the wind energy in the country. At first, the wind speed and direction statistics were surveyed for 183 stations in the country at three –hour frequency (hours 00, 03, 06, 09, 12, 15, 18, and 21, based on GMT), and according to the required time period (twenty years from January 1, 1991 to December 31, 2010,) 145 stations were selected with full-time statistics for the entire period, and then the average wind speed and wind power potential and probability of suitable speed winds for wind power usage (About 8 knots or 4 m / s and more) were calculated. In order to identify windy regions in the country for wind power generation, cluster analysis was used in SPSS software. Finally, the potential wind energy in the windy regions of the country was calculated according to the following equation:
    Results and discussion
    According to a cluster analysis on wind speed data in 145 synoptic stations of the country, the stations in the country were classified according to the wind speed into five main categories.
    The first group consists of three stations, Manjil, Nehbandan and Zabol, which are very suitable for wind power use to produce electrical energy in most days and months in that the average annual wind speed at these stations is about 10.55 knots.
    The second group includes stations of Abadan, Aligudarz, Ardebil, Ardestan, Bandar Dir, Bandarlangeh, Mahshahr, Bijar, Bostan, Borujerd, Qorveh, Jask, Qeshm, Kish, Kahnuj, Khoramdareh, Nain, Sabzevar, Torbat Jam, Zahedan, and Zarina Obato. Which also have the potential of wind energy to produce electric energy in some months of the year or at some times of the day. This makes it possible to place them in the appropriate category. The average annual wind speed in these areas is about 7.2 knots.
    The third group includes the stations of Ahar, Baft, Bam, Bandar Abbas, Biarjamand, Birjand, Bushehr, Chahbahar, Nojeh Hamedan, Kangan Cham, Kerman, Khash, Khodabandeh, Malayer, Marahtepeh, Ravansar, Rabat Pashtbadam, Saravan, Sardasht, Shahrbabak, Reza shahr, Tehran, Shoshtar, Tabriz and Yazd, which are not very suitable for wind power generation in terms of wind potential, and the annual average wind speed in these areas is about 5.6 knots.
    The fourth and fifth groups include stations with an average annual wind speed of less than 4 knots in these areas, not having the potential to produce electric energy from wind.

    Regarding the importance of wind speed continuity to move wind turbines, the percentage of wind speed frequency in windy stations of the country was also studied and ranked in five categories. The first rank includes stations where the frequency of winds of more than 4 m / s over the year is well above 40%, which only includes the Manjil station. The second rank relates to stations where the frequency of winds at speeds of more than 4 m / s during the year is between 30 and 40%, including Zabol, Torbat Jam and Bandar Dir stations. The third rank goes for the stations with frequency of winds of more than 4 m / s between 20% and 30%, while the fourth rank belongs to the stations with an frequency of winds of more than 4 m / s between 10% and 20%, and the fifth rank is allocated to the station with frequency of wind speed exceeding 4 m/s less than 10%. Finally, based on the calculations performed on wind data, it was found out that the highest wind energy potential in the country with a value of over 1500 J / m 2 is in the region of Manjil and Zabol. Followed by these stations is Nehbandan area with values ​​between 1,000 and 1,500 J per square meter, ranking the second highest wind power potential in the country to produce wind energy. The third rank in terms of the potential of wind energy in the country with the values ​​of 500 to 1,000 J / m2 is related to the stations of Mahshahr, Bijar, Torbat Jam, Jask, Kish, Khoramdareh, Aligudarz, Ardestan and Ardabil stations, which also have the potential for launching wind turbines to produce wind energy.
    Conclusion
    Iran is rich in renewable and non-renewable energy sources. The geographic location of Iran has caused a huge source of solar and wind to exist all over the year. These two renewable energy sources are free and environmentally friendly, and wind energy can produce a significant amount of electrical energy. The eastern part of Iran, from the south east to the northeast, is the windiest region of the country, and in most cases it has wind power production capacity. Thereafter, Khuzestan plain, islands and coasts of the Persian Gulf and Oman Sea, the western regions of the country in the provinces of Kurdistan, Kermanshah, Lorestan and Hamedan, and small and scattered areas including: Manjil, Ardebil, Firouzkooh, Rafsanjan and Ardestan, posses the capacity of wind energy production in many months of the year. Wind power. Most of the country's windy regions are deprived, arid and less developed regions, with low levels of electrical energy production, and the cost of bringing electricity to these areas is also of high costs. Therefore, creating wind farms in these areas is a necessity. Most of the energy consumption in Iran is in the summer in order to cope with the warmth, and the windiest time in Iran is summer
    Keywords: synoptic stations, Wind Energy, turbine, energy convertor, wind frequency, Hamedan
  • mohammad moradi, Mehrnosh Salighazadeh, Forozan Arkian Pages 89-102
    In this article for two case studies mean sea level pressure data, height and wind at standard pressure levels were extracted from NCEP/NCAR archives relatedto a regular network, on the next step divergence quantities, vertical motion, upper levels vertical wind shear and thermal winds in different days were calculated by means of formulated equtions.
    The results of analysis of upper level vertical wind shear and thermal wind indicated that the maximum values of these two quantities coincide with jet stream axis. This result expresses the direct correlation between these two quantities and all energy producing interactions within the atmosphere. Moreover, this study showed that the maximum values of upper levels vertical wind shear were located between the trough line and the ridge line mid level altitude and their values at high latitudes were fewer than those of low latitudes
    Keywords: Upper level vertical wind shear-Thermal wind-Divergence-Vertical velocity
  • Soodabeh Namdari, Neamat Karimi Karimi, GholamhHasan Mohammadi Pages 103-122
    In recent years, by intensified desertification in Iraq, Saudi Arabia and Syria, dust storms have affected different aspects of people's lives over the West and southwest of Iran. Atmospheric aerosols affect public health, air quality, energy balance of the Earth and the hydrological cycle. Thus, knowledge of the spatio-temporal dust storm's distribution characteristics is extremely important to quantify these effects. By increasing in dust storms in the West and southwest of Iran much discussion about the various causes of this phenomenon has been increasing.
    Materials and methods
    Aerosol optical depth (AOD) is an important remote sensing parameter that serves as a columnar proxy variable representing aerosol abundance. In this study, monthly mean AOD from Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) are used to investigate the spatio-temporal distribution of dust storms in these affected areas for the period between 2000 and 2015. Monthly AOD data from the MOD08 Level 3 product (http://ladsweb.nascom.nasa.gov/data) at a resolution of 1° × 1° are used. This study focuses on AOD at 550 nm over land, as this is close to the peak of the solar spectrum and is, therefore, associated with major radiative effects. Synoptic data are examined to identify how well geopotential height, temperature, and wind field at various levels (i.e., sea level, /500/250 hPa isobaric levels) are related to AOD and to dust activity. Meteorological data from the ECMWF archived operational initialized analyses at a resolution of 2.5° × 2.5° (Bou Karam et al. 2010; http://apps.ecmwf.int/datasets/data/interim-full-moda/levtype=sfc) is used.
    Results,
    discussion
    MODIS monthly mean AOD validation results using the Pearson correlation test to determine the correlation between monthly mean AOD and monthly visibility data indicated high efficiency of AOD products in the dust storm intensity study. To distinguish between the Rub’ al Khali and the influence of factors such as dams in other areas, the study domain is divided in two sections consisting of desert areas in (i) Saudi Arabia and (ii) Iraq-Syria.
    AOD plot of the provinces of the west and southwestern of Iran showed provinces of Khuzestan, Ilam, Kermanshah and Kohgiluyeh in order have experienced the highest dust storms from 2000 to 2015.
    As the dust storms in all months of the year are not active, to evaluate the spatial distribution of mean AOD per year, the average for the months in which the dust storms are active evaluated (named as annual AOD). Annual and monthly average plots showed that the trend of the amount of AOD in many cases in the deserts of Iraq and Syria desert was similar to deserts of Saudi Arabia.
    Considering the wide range of climatic conditions affecting the occurrence of dusty storms, the best way to find out the effect of circulation on the formation of dusty storms is to compare the synoptic state of a special month in two active and inactive periods. To achieve this goal, the monthly anomaly maps (monthly average of 30 years (1981-2010)) were extracted at surface level, 250 and 500 Hp. Two months as representative the active and passive dust storm period was selected to study atmospheric circulation associated with dust. To investigate the impact of synoptic systems on factors influencing dust in the study region, precipitation, temperature a case study analysis of July 2009 and July 2014 was conducted.
    Also analysis the map of the average annual distribution of dust in each region shows that the trend of AOD value in many cases in the deserts of the Saudi Arabian desert was similar to Iraq and Syria desert, but AOD value in which years the dust in deserts of Iraq and Syria were still down is high in East and South East Arabian Peninsula.
    Conclusion
    In this study, changes in the behavior of dust storms in the west and southwest of Iran were investigated using quantitative monthly and annual AOD data from 2000 to 2015. The result of the Pearson correlation test with the aim of determining the correlation between the monthly average visibility and mean monthly AOD and indicates the high ability of the AOD monthly data to study dust storms.
    Trends of AOD show that from 2006 to 2012 there was increasing trend in February, March, April, May, June and July with a significant slope. The gradient of the monthly AOD slope of Kermanshah province was similar to Iraq and Syrian deserts and also Khuzestan province comply Saudi desert or desert of Iraq-Syria in different cases. These differences can only be caused by differences in atmospheric circulation in different dates.
    By comparing the synoptic maps of active and passive anomaly, it seems at sea level pressure existence of Pakistan's low pressure center and increasing pressure on the Mediterranean Sea exacerbated atmospheric turbulence and wind speed in the Middle East play an important role on the intensification of dust storm activities. At the middle and upper levels of the atmosphere, the sovereignty of the subtropical high pressure over the Arabian Peninsula, south of Iraq, the Persian Gulf and the southern part of Iran, also increasing the activity of the Mediterranean waves, increasing the mean wind speed at the upper levels of the atmosphere, as well as the flow of jet stream core has led to an intensification of dust storms in July 2009. That's why limited dust storms have been created in central and eastern regions of the Arabian Peninsula
    Keywords: Iraq-Syrian desert, Saudi desert, Dust Storms, AOD, West, Southwestern of Iran
  • mahbobeh farzandi, Hojjat Rezaee, Pazhand Pages 123-136
    Introduction: Annual precipitation is a major meteorological variable. The occurrence of this variable follows a particular law. This rule of law is precisely defined that All rain events occur during the climatic period. But This is impossible. Usually a small sample of this variable is available. Matching several competing laws to data fit and the best with statistical tests of choice, which is an approximate successor to real law. Increasing the sample size increases the accuracy of the test and closer to the actual law. This is more prominent in arid and semi-arid regions such as Iran. The acceptable statistical period for arid and semi-arid regions (such as Mashhad) is at least 70 years old. If this length is more than 100 years old then statistical analysis of the data can be assured relative. Also, if the return period is a phenomenon more than one-fifth of the length of the data, then the estimation of this phenomenon is not accurate. Statistical analysis of precipitation is one of the important requirements of meteorology, climatology, hydrology, drought forecasting and so on. The Sample size is important in results of the statistical analysis of rainfall. The duration of rainfall stations in Iran are often short and the maximum durations of a few stations are 61 years. This study analyzes the frequency of data after collecting and repairing the long-term data of Mashhad. Comparison of the effect of sample size variation on the results of statistical analysis is necessary in order to evaluate the trust of existing data.
    Keywords: sample size, statistical analysis, generalized Pareto, Pearson type 3, two-parameter gamma
  • Hassan Salehi, zolfaghar rezapoor, keyvan namjoo Pages 137-149

    The main objective of Climate Zoning is to obtain a simple and also comprehensive framework of climatic elements in a region. Classic or traditional methods that have been pervasive in the past decades are not able to explain the reality of the climate of a geographic area. With the advancement of science and appearance of computer on the field of science studies, as well as the emergence of geographic information systems, applying multivariate methods (factor analysis, principal component analysis, cluster analysis, etc.) has been rampantly used on the zoning of climatic regions in the last two decades. These methods are comprehensive and more accurate than classical methods and also are easily applicable.
    After reviewing the principal components analysis on 48 climatic elements, five components that have the most significant role in Kohgiluyeh and Boyer-Ahmad Province, had been identified. These factors, in order of importance, are: temperature component, cloud-wind component, moisture component, wind component, and dust component. Between all the climate elements, temperature and cloud-wind factors, with 61% and 19% of total variance respectively, have the major role in determining the climate diversity of the province. So that in the western half of the province, due to lower elevation and proximity to the hot deserts and lack of rainfall, the role of temperature is highlighted. While by moving to the eastern half of the province, the rainfall is increasing significantly. Regional classification of province’s climate from two to eight climate zones, can be considered and help in development decisions
    Keywords: climate zoning_main component analysis_Cluster analysis_Factor analysis_Kohgilouyeh & BoyerAhmad