فهرست مطالب

نشریه نیوار
پیاپی 110-111 (پاییز و زمستان 1399)

  • تاریخ انتشار: 1399/12/05
  • تعداد عناوین: 12
|
  • محمد مرادی*، عباس رنجبر صفحات 1-12

    در این مطالعه با نگاهی کوتاه به مبانی نظری محاسبه کمیت های چگالی و فشار بخار آب، این دو کمیت بطور موردی در سال های 2004، 2005 و 2015 برای 184 ایستگاه همدیدی هواشناسی محاسبه شد. نتایج نشان داد که متوسط ماهانه، فصلی و سالانه چگالی هوا در سواحل دریای خزر و سواحل جنوبی ایران بیشینه و در ارتفاعات زاگرس و البرز مرکزی کمینه می باشد. این شرایط با مبانی نظری مبنی بر کاهش نمایی چگالی با ارتفاع، هماهنگ است. بررسی ها نشان داد که متوسط ماهانه، فصلی و سالانه چگالی هوا در سواحل دریای خزر از مقدار متناظر آن در سواحل جنوبی ایران بیشتر است. این شرایط به سبب تغییرات فشار هوا رخ می دهد به طوری که در ماه های سرد و فصل سرد که پرفشار سرد سیبری توسعه می یابد و پشته آن مناطق مختلف ایران را تحت تاثیر قرار می دهد، فشار هوا در سواحل دریای خزر بیشتر از سواحل جنوبی ایران افزایش می یابد. بنابراین در این شرایط متوسط چگالی هوا در ماه ژانویه و فصل زمستان در سواحل دریای خزر بیشتر از مقادیر متناظر آن در سواحل جنوبی ایران می باشد. از بررسی متوسط فشار بخار آب نیز دیده شد که مقادیر متوسط ماهانه فشار بخار آب در سواحل دریای خزر، خلیج فارس و دریای عمان بیشینه و در مناطق کوهستانی کمینه می باشد.

    کلیدواژگان: چگالی هوا، فشار بخار آب، رابطه تیتنز، معادله کلاوسیوس کلاپیرون
  • محمد سلیقه، مهری اکبری، فهیمه شاکری* صفحات 13-28

    هدف از این پژوهش بررسی تحولاتی است که در نیوار باعث ایجاد پدیده مخاطره آمیز تگرگ می شود. این تحولات شامل تحولات دینامیکی و حرارتی است. در پیش بینی های اقلیمی، شاخص های متفاوتی برای ارزیابی پایداری و ناپایداری اتمسفر که عامل ایجاد تگرگ است بکار گرفته می شود. شاخص های مورد مطالعه در این پژوهش عبارتند از: SHOW ،Thomson، K، BI، RI، JEFF، Boyden، DCI، KO، SOI. دوره مورد مطالعه سال های 1980 تا 2010 می باشد. دراین پژوهش مشخص شد هنگامی که تگرگ در مشهد رخ می دهد؛ شاخص های ناپایداری، بویژه در بعدازظهرها، تشدید شده است. و نتایج بدست آمده از کل شاخص ها وقوع ناپایداری شدید جوی در حد طوفان تندری در مشهد را مورد تایید قرار می دهد. بررسی نمودارهای نحوه تغییرات پارامترهای هواشناسی در روزهای وقوع تگرگ و روز قبل از آن، نشان دهنده کاهش دما، فشارهوا و افزایش رطوبت نسبی و دمای نقطه شبنم است. بیشترین فراوانی وقوع تگرگ طی ساعات 9 تا 13 UTC)) در منطقه مورد مطالعه رخ داده است. همچنین بیشترین فراوانی این پدیده در ماه های مارس تا می مشاهده شده است. بررسی الگوهای سینوپتیکی نشان داد که در تراز 500 هکتوپاسکال ریزش تگرگ در مشهد در اثر تشکیل و تقویت زبانه کم ارتفاع، واگرایی سطوح میانی ورد سپهر و ناپایداری ناشی از ریزش هوای سرد می باشد. در تراز دریا، تقویت کم فشار و نفوذ هوای گرم به منطقه بوده است.

    کلیدواژگان: طوفان تندری، تگرگ، مخاطره آب وهوایی، شاخص های ناپایداری
  • زهرا قصابی*، مائده فتحی، پرویز رضازاده، عباس رنجبر سعادت آبادی صفحات 29-42

    بارش برف در مناطق مختلف از الگوهای متفاوتی تبعیت می کند. شدت بارش در مناطق پرجمعیتی مانند تهران به دلیل موقعیت خاص توپوگرافی(دامنه-ی جنوبی رشته کوه البرز)، اثر آن بر زیرساخت های شهری و اختلال در حمل و نقل در مدیریت شهری و استان اهمیت دارد. در این پژوهش رخداد بارش سنگین برف در استان تهران طی روزهای 27 و 28 ژانویه 2018 با ویژگی رخداد بیشینه ی برف در مناطق جنوبی استان نسبت به مناطق کوهستانی شمال آن از دیدگاه همدیدی و دینامیکی بررسی شد. بعلاوه شبیه سازی جو با مدل میان مقیاس پیش بینی عددی وضع هوا (WRF) انجام شد. نتایج نشان داد که استقرار جبهه ساکن در جنوب دامنه های البرز به مدت دو روز سبب بیشینه فعالیت سامانه در بخش های جنوبی استان نسبت به ارتفاعات شمال آن شده است. گسترش زبانه پرفشار حرارتی روسیه تا فلات ایران در تقابل با سامانه کم فشار مدیترانه و زبانه کم فشار سودانی در نیمه جنوبی و مرکز ایران، گرادیان دمای شدید در منطقه ایجاد کرده است. همزمان با فعالیت جبهه گرم در دشت های جنوب استان، بیشینه تاوایی پتانسیلی در جلوی ناوه، فرارفت تاوایی منفی در جنوب دریای خزر و فرارفت تاوایی مثبت در جنوب غرب، غرب و مرکز ایران مشاهده شد. همچنین، ارتفاع وردایست به مقدار 250دکامتر در منطقه کاهش نشان داد و بیشینه همگرایی شار رطوبت در دامنه های جنوب غرب رشته کوه البرز و بخش هایی از مرکز کشور مشاهده شد. نتایج شبیه سازی بارش تجمعی 24 ساعته نشان داد که مدل در پیش بینی بارش در منطقه ی مطالعه فروتخمین داشته و جایگاه هسته بارش را به درستی پیش بینی نکرده است.

    کلیدواژگان: بارش سنگین برف، فرارفت تاوایی، همگرایی شار رطوبت، ارتفاع وردایست، استان تهران
  • سید محمدرضا حسینی*، روح الله فتاحی، امید محترمی صفحات 43-52

    تبخیر- تعرق یکی از مهم ترین اجزای چرخه هیدرولوژی است که برآورد آن در مدیریت منابع آب نقش مهمی دارد. در تحقیق حاضر امکان بهبود دقت روش هارگریوز جهت برآورد تبخیر- تعرق به کمک ضریب اصلاحیK با استفاده از مدل شبکه عصبی مصنوعی و مدل درخت تصمیم M5 مورد بررسی قرار گرفت. این ضریب برابر با نسبت تبخیر- تعرق مدل پنمن مونتیث فایو به روش هارگریوز می باشد. داده های آب و هوایی مورد استفاده در این تحقیق در بازه ی زمانی 2013-2004 از ایستگاه فرخشهر و فرودگاه شهرکرد در استان چهارمحال و بختیاری شامل دمای حداقل، دمای حداکثر و رطوبت نسبی میانگین با اقلیم سرد و خشک اخذ شده است. داده ها به دو قسمت 75 درصد برای آموزش و اعتبار سنجی و 25 درصد برای تست تقسیم شدند. نتایج نشان می دهد که شبکه عصبی و مدل درخت تصمیمم عملکرد خوبی در مدلسازی ضریب اصلاحی دارند. قبل از استفاده از ضریب اصلاحی برای ایستگاه فرخشهر ریشه میانگین مربعات خطا مدل هارگریوز نسبت به روش پنمن مونتیث فایو RMSE=0/90 بود که این مقدار بعد از استفاده از ضریب اصلاحی به کمک شبکه عصبی به RMSE=0/69 و با از استفاده از ضریب اصلاحی به کمک درخت تصمیمم به RMSE=0/72 رسید. به طور کلی نتایج نشان داد که بعد از استفاده از ضریب اصلاحی عملکرد مدل هارگریوز بهبود یافته است. نتبج نشان داد که عملکرد شبکه عصبی مصنوعی دقیق تر است ولی مدل درختی روابط خطی، ساده تر و قابل فهم تری را ارایه می دهد.

    کلیدواژگان: تبخیر و تعرق مرجع، داده کاوی، شبکه عصبی مصنوعی، مدل درختی M5. هارگریوز
  • عبدالرسول قنبری* صفحات 53-64

    خشکسالی ها از جمله مهم ترین بلایای طبیعی هستند که علی رغم تلفات انسانی کم، از خسارت های اقتصادی و تبعات اجتماعی فراوانی برخوردار هستند. خشکسالی ها به چندشکل اقلیمی، هیدرولوژی، کشاورزی،اقتصادی واجتماعی دیده می شوند؛ که نوع اول آن در وقوع و خاتمه انواع دیگر از تقدم و اولویت برخوردار است. تحقیق حاضر خشکسالی اقلیمی را مد نظر قرار داده و کاربرد شاخص های معتبر خشکسالی را بر روی ایستگاه های مختلف کشور ارزیابی نموده است. از بین تمامی ایستگاه های موجود، ایستگاه هایی که دارای آمار هواشناسی کامل تر و معتبرتری نسبت به بقیه ایستگاه ها بودند، انتخاب شدند. بدین منظور،از آمار بارش بیست وپنج ساله (1990-2014) نه(9) ایستگاه با شرط برخورداری از پرید و دقت کامل و توزیع جغرافیایی مناسب درسطح استان، استفاده گردید. شاخص بارش استاندارد شده(SPI) در مقیاس زمانی 12، 24 و 48 ماهه در ایستگاه های منتخب ؛محاسبه و نقشه های درونیابی تهیه شد. و در نهایت به منظور شناسایی الگوی خشکسالی و نمایش آن بر روی نقشه به ترتیب از آماره خودهمبستگی فضایی موران و تحلیل لکه های داغ استفاده شد. ویژگی های خشکسالی استان نشان می دهد که تقریبا تمامی نقاط استان رخداد خشکسالی را با شدت و ضعفهای متفاوت تجربه می کنند.از نظر شدت خشکسالی نتایج بررسی بیانگر این است که هر قدر مقیاس زمانی بالاتر می رود، ارقام SPI نیز بالاتر می رود. ؛ اما قدر مطلق خشکسالی کم می شود. بدین ترتیب که در مقیاس زمانی 12 ماهه با مقدار 59/2-، ایستگاه نی ریز و شیراز در مقیاس

    کلیدواژگان: خشکسالی، بارش، استان فارس، شاخص بارش استاندارد شده (SPI)، آمار فضایی
  • مهدی نارنگی فرد*، عبدالعلی کمانه صفحات 65-76
    واکاوی و پیش بینی سامانه های پیچیده و تغییرات فراسنج های آب و هوایی غیر خطی به ویژه بارش با استفاده از انگاره های آشوبی، برخالی و فازی راهکار مناسبی برای شناخت سیر تعادلی و تحلیل های دینامیکی در تغییرات این فراسنج ها است. در همین راستا در این پژوهش ، دینامیک نوسانات فراسنج آب و هوایی بارش به تفکیک ماه های همراه با بارش، در ایستگاه همدید شیراز در بازه زمانی بلند مدت 58 ساله (1956-2013) با رویکرد برخالی مورد واکاوی قرار گرفت. برای انجام این پژوهش پس از هم مرجع سازی ریاضی فراسنج بارش هر ماه با اعمال ساختار مثلثاتی برخالی بر روی داده های بدست آمده به مقایسه نتایج حاصله با هندسه کلاسیک برخالی پرداخته شد. بر اساس یافته های این پژوهش، روند ماهانه بارش در هفت ماه توام با بارش در ماه های ژانویه، فوریه، مارس، آوریل، می، نوامبر و دسامبر از ساختار برخالی پیروی نمی کند؛ به بیان دیگر منطق حاکم بر ساختار فراسنج بارش در هفت ماه همراه با بارش از حالت تعادل به ناتعادلی است. جهت بررسی کامل دینامیک تغییرات این فراسنج در ماه های توام با بارش در پژوهش های آینده باید از منطق آشوبی و یا فازی نیز بهره گرفت.
    کلیدواژگان: آشوب، برخال، بارش، شیراز
  • بهناز برائی نژاد، نسرین سیاری*، محمدباقر رهنما، سودابه گلستانی کرمانی صفحات 77-90

    درچند دهه اخیر افزایش دمای زمین موجب برهم خوردن تعادل اقلیمی شده و تغییرات گسترده ای در بیشتر نقاط کره زمین ایجاد کرده که از آن به عنوان تغییراقلیم یاد می شود. در این بین، خشکسالی پدیده ای غیر قابل اجتناب است که به شدت از تغییراقلیم تاثیر می پذیرد و توجه به روند تغییرات خشکسالی و پیش بینی آن می تواند در برنامه ریزی جهت کنترل و کاهش اثرات آن موثر باشد. در این پژوهش با استفاده از مدل گردش عمومی جو HadCM3 و مدل ریزمقیاس نمایی LARS-WG، تحت سناریوهای انتشار A1B ،B1 و A2، تغییرات بارش و دمای روزانه ایستگاه سینوپتیک رفسنجان در دوره زمانی 2042-2018 مورد بررسی قرار گرفت. در مرحله اول، بالا بودن ضریب تعیین (R2) وجود همبستگی معنی دار بین داده های شبیه-سازی شده توسط مدلLARS-WG و داده های مشاهداتی را نشان داد که موید قابلیت مدل برای شبیه سازی داده در دوره های آینده است و در مرحله بعدی شاخص های RDI و EDI برای دوره پایه 2018-1993 و دوره آینده 2042-2018 محاسبه شدند. نتایج بدست آمده نشان داد که سناریوی انتشار A2 وضعیت وخیم تری را برای خشکسالی های آینده منطقه پیش بینی می کند. همچنین نتایج حاصله نشان داد که به طورکلی سال های 2019-2018، 2021-2020، 2029-2028 و 2040-2039 در هر سه سناریو به صورت مشترک درگیر خشکسالی هیدرولوژیکی خواهند بود و فراوانی خشکسالی نسبت به دوره پایه افزایش نشان داد.

    کلیدواژگان: شاخص RDI، شاخص EDI، مدل ریزمقیاس نمایی LARS-WG، مدل گردش عمومی جوHadCM3
  • ابراهیم اسعدی اسکویی، سامان مرتضی پور* صفحات 91-106
    دما یکی از پارامترهای اصلی اقلیمی است که تغییرات آن اثر بسیار زیادی بر بسیاری از فرایندهای طبیعی دارد و از طرف دیگر شاخص های دمایی به عنوان اصلی ترین شاخص های آشکارساز در رخداد تغییر اقلیم در مطالعات اقلیمی مورد توجه است. در این مطالعه با استفاده از داده های روزانه دمای 30 ساله فراسنج های دمایی پنج ایستگاه سینوپتیک در استان گیلان، تغییرات اقلیمی فراسنج های دمایی و همچنین نمایه های اقلیمی فرین دمایی در منطقه مورد بررسی قرار گرفت. در تحلیل نتایج، سطوح معنی داری 1/0، 1، 5 و 10 درصد در نظر گرفته شد. آشکارسازی روند به وسیله آزمون های روند من-کندال آماری و گرافیکی، رگرسیون تک متغیره و نمایه-های اقلیمی فرین با هم مطابقت داشتند. نتایج نشان میدهند کمیت های دمایی با سطح اطمینان مناسبی شامل روند افزایشی در منطقه هستند. میانگین حسابی میزان افزایش دما در ایستگاه ها 0.5 و برای نمونه، شهر رشت دارای روند افزایشی 46/0 درجه سلسیوس در دهه برای دمای میانگین بود که معادل افزایش 38/1 درجه سلسیوس در دوره 30 ساله مورد مطالعه است. سایر شاخص های حدی مورد بررسی نیز نشان میدهند در منطقه، رخداد تغییر اقلیم ناشی از متغیرهای دمایی در جهت افزایش معنی دار وجود دارد. تغییرات اقلیمی فراسنج های دمایی بیشترین وابستگی را در فصل تابستان و کمترین وابستگی را در فصل پاییز دارند.
    کلیدواژگان: تغییراقلیم، نمایه های اقلیمی فرین، استان گیلان
  • شکور طافی*، آرش بلادی، امیر سلطانی محمدی، خشایار پیغان صفحات 107-120

    تخمین میزان دقیق مقدار تبخیر و تعرق گیاه مرجع نه تنها در برنامه ریزی آبیاری و تعیین دور آبیاری، بلکه در مطالعات مربوط به مدل سازی بیلان آب از اهمیت فراوانی برخوردار است. هدف از این پژوهش، مقایسه و ارزیابی نه روش مختلف تخمین تبخیر و تعرق گیاه مرجع در سه دسته کلی مبتنی بر دما، تابش و انتقال جرم در نه ایستگاه مطالعاتی از سال 1999 تا 2019 در استان لرستان می باشد. نتایج این روش-ها با نتایج حاصل از روش مرجع، فایو پنمن مانتیث، مقایسه گردید. ارزیابی عملکرد روش های مختلف با آماره های R2 ، RMSE و CRM صورت گرفت. نتایج نشان داد که در اکثر ایستگاه های مطالعاتی، در بین روش های مبتنی بر دما، روش هارگریوز سامانی، در بین روش های مبتنی بر تابش خورشید، روش مک کینگ و نیز در بین روش های مبتنی بر انتقال جرم، روش WMO بهترین عملکرد را با ثبت بیش ترین R2 و کم ترین RMSE ارایه دادند. هم چنین با استفاده از نرم افزار ArcGIS نیز پهنه بندی مکانی انجام شد و نقشه هر دسته ارایه گردید.

    کلیدواژگان: انتقال جرم، تابشی، تبخیر و تعرق، دمایی، FAO-56
  • فاطمه بشیریان*، مرضیه مجدبرزکی صفحات 121-130

    فنولوژی، به مطالعه وقایع ادواری طبیعی درزندگی گیاهان و جانوران مربوط می باشد. تغییر در وقایع فنولوژی، یکی از واکنش های مهم موجودات زنده به تغییرات اقلیمی است.در این پژوهش مراحل فنولوژیکی درخت گیلاس رقم سیاه مشهد و نیازهای حرارتی آن، در منطقه ی برزک کاشان طی سال های 95-1394 که مطابق شاخص SPI دارای شرایط نرمال اقلیمی بود؛ بررسی شده است. بدین منظور سایت دیده بانی پارامترهای هواشناسی و مراحل فنولوژیک احداث گردید و دیده بانی های مراحل فنولوژیک همزمان با دیده بانی های هواشناسی مطابق با دستورالعمل BBCHانجام گرفت. نتایج نشان داد که در منطقه مورد مطالعه، درخت گیلاس در چرخه ی بیولوژیکی سالانه ی خود تا پایان دوره رسیدگی میوه به 2040 درجه روز برحسب دمای موثر و 2775 واحد حرارتی بر حسب دمای فعال نیاز دارد. بیشترین واحد حرارتی مورد نیاز گیلاس مربوط به مرحله نمو جوانه انتهایی است که به ترتیب برابر با 8/658 درجه روز موثر و 5/845 درجه روز فعال می باشد و کمترین واحد حرارتی با 91 درجه روز موثر و 127 درجه روز فعال مربوط به مرحله نموبرگ می باشد.

    کلیدواژگان: گیلاس، فنولوژی، مقیاس BBCH، درجه روز، شهر برزک
  • محمد انصاری قوجقار، ایمان بابائیان، مسعود پورغلام آمیجی، احسان پارسی* صفحات 131-145

    توسعه فضای سبز شهری و کاهش منابع آبی، نگرانی های تامین آب برای آینده را افزایش می دهد. در همین راستا محاسبه اصولی نیاز آبی گیاهان فضای سبز، نقش مهمی در استفاده بهینه از آب دارد. این پژوهش به منظور تعیین نیاز آبی فضای سبز منطقه 4 شهرداری تهران و محاسبه منابع آبی مورد نیاز کل فضای سبز منطقه صورت انجام شد. برای تعیین نیاز آبی گیاهان فضای سبز، از روش کالیفرنیا (wucols) و جهت محاسبه تبخیر و تعرق مرجع و مقدار بارندگی موثر، از داده های اقلیمی ایستگاه هواشناسی شمال تهران در بازه 30 ساله (1395-1365) استفاده شد. مساحت خالص فضای سبز منطقه مورد مطالعه 5683 هکتار به دست آمد که شامل 20/215 هکتار بوستان شهری، 73/5311 جنگل کاری و 3/156 هکتار سایر تقسیمات فضای سبز بود. راندمان آبیاری در این منطقه به طور متوسط 35 درصد برآورد شد. نتایج نشان داد که میزان حجم آب مورد نیاز سالانه برای آبیاری کل فضای سبز منطقه مورد نظر در حدود 6/48 میلیون مترمکعب با راندمان 35 درصد و در حدود 3/47 میلیون مترمکعب با راندمان 45 درصد برآورد شد. بنابراین با سناریوی افزایش راندمان آبیاری تنها به میزان 10 درصد، 3/1 میلیون مترمکعب در سال، صرفه جویی در منابع آب موجود صورت خواهد گرفت. با توجه به میزان آب قابل برداشت از منابع آبی منطقه که برابر با 62/23 میلیون مترمکعب در سال می باشد، کمبود منابع آبی سالانه منطقه محاسبه و میزان آن برابر 98/24 میلیون مترمکعب با راندمان 35 درصد تخمین زده شد که این مهم، مدیریت دقیق و راهکارهای عملیاتی فوری را می طلبد.

    کلیدواژگان: تبخیر و تعرق، فضای سبز، پتانسیل آبی، Wucols، شهرداری تهران، بحران آب
  • عاطفه صیادی شهرکی*، سعید برومندنسب، عبدعلی ناصری، امیر سلطانی محمدی صفحات 146-157

    تبخیر و تعرق یک پدیده چند متغیره و پیچیده است که به عوامل متعدد اقلیمی بستگی دارد و دقیق ترین روش برای برآورد آن، لایسیمتر است. اما استفاده از لایسیمتر، مستلزم وقت و هزینه زیادی است، از این رو تخمین تبخیر و تعرق با استفاده از پارامترهای هواشناسی و مدل های تجربی انجام می-گیرد. این مدل ها دارای ضرایبی هستند که معرف شرایط منطقه ای است که مدل در آن منطقه، واسنجی شده است؛ لذا کاربرد این مدل ها برای هر منطقه، نیاز به بررسی دارد. امروزه شبکه های عصبی مصنوعی کاربرد بسیاری در مسایل مختلف مهندسی آب که رابطه و الگوی مشخصی بین عوامل موثر بر وقوع یک پدیده وجود ندارد، پیدا کرده اند. هدف از پژوهش حاضر، ارزیابی مدل شبکه عصبی و مدل های تجربی در برآورد تبخیر و تعرق گیاه با استفاده از داده های هواشناسی روزانه و داده های لایسیمتری 3 ساله (فروردین 1395 تا اسفند 1397)، برای کشت و صنعت نیشکر سلمان فارسی می باشد. نتایج نشان داد که مدل شبکه عصبی مصنوعی نسبت به مدل های تجربی به کار رفته، عملکرد مناسب تری داشته و دارای RMSE، MAE و R2 به ترتیب 125/0، 24/0 و 97/0 برابر میلی متر بر روز می باشد و همچنین در بین مدل های تجربی، مدل پنمن- فایو- مانتیث با RMSE، MAE و R2 به-ترتیب 07/2، 09/3 و 91/0 برابر میلی متر بر روز در اولویت قرار دارد. همچنین برای ارزیابی دقت مدل شبکه عصبی با کاهش پارامترهای اقلیمی 10 سناریو تعریف شد. نتایج نشان داد از میان تمامی متغیرهای هواشناسی، دمای حداکثر، دمای حداقل و سرعت باد اهمیت بیش تری در برآورد تبخیر و تعرق دارند.

    کلیدواژگان: تبخیر و تعرق، شبکه عصبی مصنوعی، لایسیمتر، مدل های تجربی
|
  • Abbas Ranjbar Pages 1-12

    In this study, air density and water vapor pressure for 184 synoptic meteorological stations in the year2004, 2005 and 2015 were calculated based on the theoretical of computing these two parameters. The results indicate monthly, seasonal and annual averages of WVP and air density were maximum values over shores of the Caspian-Sea and the Persian-Gulf, while the values were minimum over the highlands of the Zagros and Alborz mountains. These results are compatible with theoretical fundamentals indicating the exponential reduction of density with height. Moreover, it was observed that the monthly, seasonal and annual averages of air density over shores of the Caspian-Sea were higher than the corresponding values over the Persian-Gulf coasts. These conditions occur due to changes in air pressure as a result of cold high pressure system extension in the cool season where its related dominating ridge affects most regions of Iran causing air pressure increase over the Southern-Caspian-Sea(SCS) proportional to the corresponding value over Iran’s-Southern-Coasts(ISC); hence the average density during winter season over the SCS where affected by high pressure systems is more than corresponding value over the ISC. During the warm seasons a result of heat low pressure system predomination over southern Iran, air pressure decrease over these regions, while the SCS area are subjected to relatively high pressure system. Therefore air density average over the ISC will be lower than the corresponding one over the SCS in the warm season.

    Keywords: air density, Water vapor pressure, Tetens’ Formula, Clausius-Clapeyron Equation
  • Fahimeh Shakeri* Pages 13-28

    The present study aims to investigate the changes in atmospheric conditions causing a hazardous climatic phenomenon known as hailstorm. These changes are classified and related to thermal and dynamic changes. In order to study the dynamics and synoptic of hail phenomenon in Mashhad, daily hail rainfall data were used during the 1980-2010 period. Then, one heavy rainfall specimen was identified and selected during the statistical period. The results of the hail analysis indicate that the highest frequency of hail occurrences were from 9 to 13 (UTC) in Mashhad city. Moreover, the highest frequency was from March to May months. In atmospheric predictions, there are different indicators for assessing the instability of atmosphere which lead to hail occurrence. The parameters and indicators under investigation in this study for 28 July 2009 include SHOW, TT, K, BI, RI, JEFF, Boyden, DCI, KO and SOI. According to the results of this research, when hail occurred in Mashhad, instability indices increased meaningfully, In addition, all instability indicators showed severe instable conditions (thunderstorm) during hailstone occurrence. Analyzing the weather charts indicated the changes of climatic parameters on the days of hailstorm and the days before them. Charts showed that the temperature and air pressure decreased while the relative humidity and dew point temperature increased on the days of hail in comparison with the earlier day.

    Keywords: Thunderstorm, hail, weather hazards, Instability indices
  • Zahra Ghassabi *, Maede Fathi, Parviz Rezazadeh, Abas Rangbar Saadatabadi Pages 29-42

    Snowfall follows different patterns in various regions. Severity of precipitation in populated areas such as Tehran due to its effect on urban infrastructure and disruption of transportation is important in the urban management. In this study, heavy snowfall event in Tehran province investigated in January 2018. An important feature of this system was that the maximum snowfall occurred in the southern regions in comparison to the mountainous areas of the province. Synoptic-dynamic analysis and atmospheric simulation using the WRF model was done in this event. The establishment of a stationary front in the south of the Alborz Mountains for two days resulted in maximum system activity in the southern parts of the area. The formation of cold pressures over Russia and its expansion to the Iranian plateau in contrast to the low-pressure from the Mediterranean and Sudan to the central parts of Iran has caused a severe temperature gradient. Concurrent with warm front activity in the plains south of the province, maximum potential vorticity in the front of the trough, negative (positive) vorticity advection in the south of the Caspian Sea (south-west, some parts of the west and center of Iran) observed. The maximum tropopause folding (250 decameter) occurred in Tehran and the maximum moisture flux convergence observed in the southwest of the Alborz Mountains. The results of the 24-hour cumulative precipitation simulation showed that the model had underestimate for the rainfall in the study area and the position of the maximum of the precipitation forecasted incorrectly.

    Keywords: Heavy snowfall, vorticity advection, Moisture Flux Convergence, tropopause height, Tehran Province
  • Mohammadreza Hosseini *, Rouhallah Fattahi, Omid Mohtarami Pages 43-52

    Evapotranspiration is one of the most important components of the hydrological cycle, which has an important role in water resource management. In the present study, the accuracy of the Hargreaves method for estimating evapotranspiration with the help of Adjusted coefficient K was investigated using artificial neural network model and M5 decision tree model. The weather data used in this study during the period of 2013-2004 from Farakhshahr station and Shahrekord airport in Chaharmahal and Bakhtiari province included minimum temperature, maximum temperature and relative humidity with cold and arid climate. Data were divided into 75% for training and validation and 25% for testing. The results show that neural network and decision tree model have good correlation modeling. Before using the Adjusted coefficient for Farkhshahr station, the root mean square of the Hargreaves strain was RMSE = 0.90 according to the Penman-Monteith-FAO method, which after applying the Adjusted coefficient using the neural network to RMSE = 0.69 and using The Adjusted coefficient for the decision tree was RMSE = 0 72. In general, the results showed that the Hargreaves model improved after using the Adjusted coefficient. Neutbay showed that the performance of the artificial neural network is more accurate, but the tree model offers linear, easier, and more intelligible relationships.

    Keywords: Reference Evapotranspiration, Data mining, Artificial Neural Network, M5 tree model. Hargreaves
  • Abdolrasool Ghanbari * Pages 53-64

    Droughts are the most important natural disasters which despite the low human casualties, have large casualties in economics and social consequences. Droughts exist in 5 forms Climate, Hydrology , Agriculture, Economic and Social; which the first form has priorities among other forms of occurrence and termination. this presented research is considered the climate drought and evaluated the valid indicators of drought on the various stations in Fars province. among all existing stations, the stations which have the more perfect and valid statistics of aerology rather than others were selected. . For this purpose, twenty-five years of precipitation (1990-2014) of nine (9) stations were used with the condition of high jump and complete accuracy and proper geographical distribution at the provincial level. Standardized Precipitation Index (SPI) was calculated at 12, 24 and 48 months at selected stations; interpolation maps were prepared. Finally, in order to identify the pattern of drought and display it on the map, respectively, Moran's Spatial Autocorrelation and Hot Spots analysis were used.

    Keywords: Drought, Fars province, Precipitation, Spatial Statistics, Standardized Precipitation Index (SPI)
  • Abdolali Kamane Pages 65-76
    Analysis and prediction of complex systems and nonlinear changes in climate parameters, especially rainfall using chaos, fractal and fuzzy theory are considered appropriate solutions for recognizing equilibrium trend and dynamic analysis in parameters of climate change. Therefore, in the present study, the dynamic fluctuations in rainfall climatic parameters were analyzed according to the rainfall months in Shiraz synoptic stations in a period of 58 years (1956-2013). The examination was conducted within a fractal approach. Having implemented the Mathematical Reference Parameter related to the rainfalls per month through applying trigonometric fractal structure on the data obtained, the results were analyzed to compare with classical geometry fractal. Findings revealed that monthly precipitation trend in seven months along with the rainfall in January, February, March, April, May, November and December of fractal structure did not follow the structure of geometry fractal. In other words, the logic of the structure rainfall parameters in seven months with rainfall moves from equilibrium to in equilibrium. Findings, in addition, suggested that if we want to fully get access to the dynamics of fluctuations of these parameters in the months with rainfall, it would be appropriate to apply the logics of fuzzy and chaos for the future studies.
    Keywords: chaos, fractal, Rainfall, Shiraz
  • Behnaz Boraeinezhad, Nasrin Sayari *, MohammadBagher Rahnama, Soodabeh Golestani Kermani Pages 77-90

    In the last few decades, the increase in the temperature of earth caused the imbalance in the planet’s climate and also caused great changes in most parts of the planet’s earth which named climate change. Drought is a phenomenon which can be affected a lot by the climate change. Paying attention to the changes of drought and also predicting it, can be effective in planning toward controlling and reducing its effects. In this article, by using The General Circulation of Barley HadCM3 and Lars_WG Downscaling model, under the publication scenarios B1, A1B and A2, the changes in the rainfall and daily temperature in the synoptic center of Rafsanjan in the period of 2018 to 2042 was reviewed. With considering the Determination coefficient (R2), there was a great correlation between the data acquired by the simulation, using the Lars_WG model and there was some visual data which could show the ability of the model in the future data stimulation. In the next step, RDI and EDI index were calculated for the basic period of 1993_2018 and future period of 2018_2042. Based on the results, A2 publication scenario, predicts worse conditions for future droughts of this region. Also final results showed that 2018_2019, 2020_2021, 2028_2029 and 2039_2040 faced hydrological droughts in all scenarios and the abundance of drought has increased comparing to the basic period.

    Keywords: RDI index, EDI index, LARS-WG, Downscaling model, General Circulation of Barley HadCM3
  • Ebrahim Asadi Oskouei, Saman Mortezapoor * Pages 91-106
    Temperature is one of the main climatic parameters and its changes have a great impact on many natural processes, on the other hand, climatic indices which are based on temperature are considered as the main indicators of climate change in related researches. In this study, daily temperature data of 30-year temperature of the five synoptic stations in Guilan province were used for assessing climatic changes of the temperature parameters as well as the climatic indexes of the temperature extreme events in the region. In analyzing the results, significance levels of 0.1, 1, 5 and 10% were considered. Trend analysis was examined using the Man-Kendall statistical and graphical trend tests, single-variable regression, and extreme climate indexes. The results show that temperature parameters maintain an increasing trend in the region with meaningful level of confidence. The arithmetic mean of the increase in temperature at all of the stations was 0.5 and, as examples for the average temperature, the city of Rasht had an increasing decadal trend of 0.46 degrees Celsius, which consequently causes 1.38 degrees Celsius increase in the whole study period. Other extreme temperature indicators were also showing significant increasing trends in the region, as the proofs of climate change occurrence. In seasonal term, Temperature indices have the highest seasonal dependency in summer and the lowest dependence in autumn.
    Keywords: climate change, Climate Indices, Guilan province
  • Shakoor TAFI *, Arash Baladi, Amir Soltani Mohammadi, Khashayar Pighan Pages 107-120

    Accurate estimate of reference evapotranspiration is very important not only in planning andcomputing irrigation frequency, but also in studies related to water balance modeling in eacharea. The purpose of this study is to compare and evaluate nine different methods of estimatingthe reference evapotranspiration based on three general categories of temperature, radiation andmass transfer at nine study stations in Lorestan province from 1999 to 2019. The results of thesemethods were compared with the results of the FAO Penman Monteith. The performance ofdifferent methods was evaluated using R2, RMSE and CRM statistics. The results showed that inmost of the study stations, among the temperature-based methods, the Hargreaves Samani,among the radiation based methods, the Makkink and among the mass transfer methods, theWMO showed the best performance with the highest R2 and lowest RMSE. Also using ArcGISsoftware, spatial zoning was performed and maps of each category was presented.

    Keywords: evapotranspiration, FAO-56, Mass Transfer, Radiation methods, Temperature methods
  • Marzieh Majd Barzoki Pages 121-130

    Phenology is concerned with the study of natural period events in the life of plants and animals. Changes in phenological events are one of the important reaction of Living creatures to climate change. In this research, the phenological stages and thermal requirements of black Mashhad sweet cherry cultivar were investigated in the Barzok region of Kashan during the years 1394-95. For this purpose, the monitoring site of the meteorological parameters and phenological stages was created and phenological observations were carried out simultaneously with meteorological observations in accordance with the BBCH scale. The results showed that in the studied area, the cherry tree in its annual biological cycle needs up to 2040 degree-day in terms of effective temperature and 2775 thermal units in terms of active temperature by the end of the period. The highest thermal unit requirement for cherry is related to the shoot development phase, which is equal to 658.8 degree-day in terms of effective temperature and 845.5 thermal units in terms of active temperature, and the lowest thermal unit is 91 degree- day in terms of effective temperature and 127 thermal units in terms of active temperature related to the leaf development stage.

    Keywords: cherry, Phenology, BBCH scale, degree days, Barzok city
  • Mohammad Ansari Ghojghar, Iman Babaeian, Masoud Pourgholam Amiji, Ehsan Parsi * Pages 131-145

    This research was conducted to determine the need for green water space in District 4 of Tehran Municipality and to calculate the required water resources for the total green space of the region. To determine the water need of green space plants, the California method (wucols) was used and to calculate the evaporation and suspension of reference and the amount of more load, the climatic data of the North Tehran Meteorological Station in a period of 30 years (1986-2016) was used. The net area of green space in the study area was 5683 hectares, which includes 215.20 hectares of urban Park, 5311.73 forestry and 156.3 hectares of other green space divisions. Irrigation efficiency in this area was estimated at an average of 35 percent. The results showed that the amount of water required annually for irrigation of green space in the area was estimated at about 48.6 million cubic meters with an efficiency of 35 percent and about 47.3 million cubic meters with an efficiency of 45 percent. With the scenario of increasing irrigation efficiency by only 10%, 1.3 million cubic meters per year, only water resources were saved. According to the amount of water that can be extracted from regional water resources, which is equal to 23.62 million cubic meters per year, the annual water shortage of the region is calculated and its amount is equal estimated to 24.98 million cubic meters with an efficiency of 35% this requires careful management and immediate operational solutions.

    Keywords: evapotranspiration, green space, Water potential, Wucols, Tehran Municipality, water crisis
  • Atefeh Sayadi Shahraki *, Saeed Boroomandnasab, Abd Ali Naseri, Amir Soltani Mohammadi Pages 146-157

    Evapotranspiration determination is a key factor for irrigation scheduling, water balance, irrigation system design and management and crop yields simulation. Reference Evapotranspiration is a complex and multivariate phenomenon that depends on climatic factors and most accurate way to estimate it is lysimeter but using Lysimeter requires a lot of time and money, hence the Evapotranspiration estimation is done by meteorological parameters and applying empirical models. These models have the coefficients that each coefficient is representative of regional conditions that equation is calibrated in that area. Nowadays Artificial Neural Networks (ANN) are being applied in several problems of water engineering where there is no clear relationship between effective parameters on the estimation of phenomenon. The purpose of this study was to evaluate Artificial Neural Networks and Experimental models in the estimation of evapotranspiration for Salman Farsi Agro-Industry. based on daily meteorological data and 3-years (March 2016 to March 2019) data from Lysimeter of the station, Evapotranspiration was calculated to above methods. The results of calculations showed that the Artificial Neural Network has better performance than all the empirical models, it has a RMSE, MAE and R2 respectively is equal to 1.25, 0.24 and 0.97 mm/day Also among the empirical models, the Penman-FAO-Monteith model with RMSE, MAE and R2 equal to 2.07 , 3.09 and 0.91 mm/day is a priority. Also, 10 scenarios were defined to evaluate the accuracy of the neural network model by reducing the climatic parameters.

    Keywords: evapotranspiration, Artificial Neural Networks, Lysimeter, Empirical Models