فهرست مطالب

نشریه هواشناسی کشاورزی
سال دهم شماره 2 (پاییز و زمستان 1401)

  • تاریخ انتشار: 1402/03/07
  • تعداد عناوین: 7
|
  • علی خلیلی صفحات 1-3

    شعار روز جهانی هواشناسی سال 2023 «آینده وضع هوا، اقلیم و آب در گذر نسل‌ها» انتخاب شده و ناظر بر وضعیتی است که آیندگان با آن روبرو خواهند بود. یادداشت حاضر بیان می‌کند که گرچه تغییرات کمی و کیفی نامطلوب این سه مولفه که به انضمام مولفه خاک پایه‌های اصلی امنیت غذایی را تشکیل می‌دهند ابعاد جهانی داشته و بسیاری از مناطق را در بر گرفته است ولی آنچه درجه آسیب کشورها را در مقابل این تغییرات از یکدیگر متمایز می‌سازد نحوه مدیریت و تعادل بخشی بین منابع و مصارف آب و همچنین شیوه اجرای برنامه‌های تقابل، تاب‌آوری و سازگاری در مقابل بحران‌هاست. بررسی حاضر در سه محور یاد شده، به آسیب‌های وارده بر وضع هوا، آب و اقلیم در ایران پرداخته و تاکید می‌نماید که تغییر اقلیم و خشکسالی به تنهایی مسبب بحران‌های زیست محیطی نیستند و به خصوص نقش خشکسالی و تغییر اقلیم در بروز بحران آب در مقایسه با نقش مدیریت منابع و مصارف آب، بسیار کم‌تر ارزیابی می‌شود و نتیجه‌گیری شده است که خشکسالی همانند ترسالی یک پدیده اقلیمی طبیعی، قابل انتظار و تکرار شدنی است‌. از تحلیل داده‌های 120 ساله بارندگی چهار ایستگاه‌ قدیمی ایران (اصفهان، بوشهر، تهران و مشهد) چنین نتیجه شده است که در ایران خشکسالی‌ها با دوام حد‌اقل یک، دو، سه، چهار و پنج سال متوالی، صرف‌نظر از شدت آن‌ها‌، به طور میانگین هر چهار، هشت، 17، 33 و 40 سال یکبار رخ می‌دهند. حقیقت این است که ثروت آبی کشور همین بارشی است که میانگین مکانی آن در گستره کشور بین 140 تا 350 میلی‌متر در سال‌های مختلف نوسان دارد و لازم است این محدودیت به عنوان پیش‌فرض اصلی چالش‌های هوا، اقلیم، آب و خاک نسل حاضر و آینده در مد نظر قرار گیرد.

    کلیدواژگان: روز جهانی هواشناسی، چالش آب، چالش هوا، چالش اقلیم، آینده محیط زیست
  • جواد بذرافشان*، زهرا آقاشریعتمداری، سعیده کمالی صفحات 4-16
    پوشش جهانی ماهواره TRMM امکان مناسبی برای استفاده از بارش براورد شده ماهواره مذکور در کشور فراهم نموده است. در ایران، مطالعات اندکی کارایی روش های پس پردازش را در تصحیح داده های بارش TRMM مورد بررسی قرار داده اند. هدف از این مطالعه، ارزیابی کارایی روش های نگاشت چندکی در بهبود داده های بارش TRMM در مقایسه با داده های زمینی است. برای این منظور، 10 روش نگاشت چندکی بر شبکه بارش TRMM در پهنه استان کرمانشاه در مقیاس زمانی ماهانه (ماه های آوریل تا اکتبر) طی دوره آماری 2005-2012 اعمال گردید. مبنای مقایسه، داده های بارش اندازه گیری شده در دوره زمانی مذکور در 13 ایستگاه همدید و 82 ایستگاه باران سنجی بود. نتایج نشان داد که قبل از اعمال روش های تصحیح، براورد بارش TRMM در مناطق مرتفع بیشتر و در مناطق پست و کم ارتفاع کمتر از مقادیر مشاهداتی در ایستگاه های زمینی است. به علاوه، مشخص شد که اختلاف بین بارش ماهواره ای و ایستگاه های زمینی در ماه های با بارش بیشتر (ماه آوریل و اکتبر) بسیار بیشتر از ماه های با بارش کمتر است. روش پارامتری تبدیل مقیاس با کمترین خطا به عنوان مناسبترین روش تصحیح معرفی شد. نتایج پس پردازش داده ها نشان داد که روش مذکور توانسته است دقت داده های بارش TRMM را بهبود دهد. به علاوه، ضریب همبستگی بین داده های زمینی و ماهواره ای بارش در محدوده 73/0 تا 94/0 (معنی دار در تراز 5 درصد) تغییر نمود، که بالاترین همبستگی ها در مقایسه بارش ایستگاه های سینوپتیک و TRMM به دست آمد.
    کلیدواژگان: بارش، نگاشت چندگی، ماهواره TRMM، تصحیح اریبی، کرمانشاه
  • مهدی تیموری*، وحید غلامی، محمدرضا خالقی صفحات 17-27

    در این مقاله، شاخص خشکسالی بارش استاندارد (SPI) و یک نسخه اصلاح شده آن جهت بررسی اثرات خشکسالی بر عملکرد گندم در استان خراسان شمالی مورد استفاده قرار گرفت. در نسخه اصلاحی بارش موثر ماهانه جایگزین شده و به نام شاخص بارش استاندارد کشاورزی محور (شاخص aSPI) استفاده شد. جهت محاسبه متغیر بارش موثر، روش تجربی سرویس حفاظت خاک ایالات متحده بکار رفت.شاخص مورد نظر با استفاده از داده های بارش و دمای ماهانه دوره 30 ساله (1368 تا 1397) ایستگاه های همدیدی خراسان شمالی محاسبه گردید و مقادیر آن در پنجره های مختلف زمانی با عملکرد گندم در دوره زمانی 15 ساله(1383 تا 1397) تطبیق داده شد. هر دو شاخص اصلی و اصلاح شده در پنجره های زمانی معمول 1، 3، 4، 5، 6، 7، 8، 9 و 12 ماهه محاسبه و با استفاده از ضریب همبستگی رابطه انها با عملکرد استاندارد شده، مورد مقایسه و تحلیل قرار گرفت. نتایج کاربست شاخص بارش استاندارد کشاورزی نشان داد که بارش های تاثیرگذار در عملکرد محصول گندم دیم استان در ایستگاه بجنورد، بارش های دوره زمانی آبان-اردیبهشت، در ایستگاه شیروان، فاروج و اسفراین دوره زمانی فروردین-خرداد، در ایستگاه مانه و سملقان دوره زمانی آبان تا دی و در ایستگاه جاجرم دوره زمانی مهر-خرداد، هستند.

    کلیدواژگان: بارش موثر، شاخص خشکسالی، عملکرد گندم
  • وحید مونس خواه، محمد خالدی علمداری*، معین هادی، سعید صمدیان فرد صفحات 28-36

    یکی از متغیرهای هواشناسی که در مطالعات اقلیمی و برآورد تبخیرتعرق اهمیت زیادی داشته و عموما دارای خلا.های آماری نسبتا زیادی می باشد، ساعات آفتابی است. در پژوهش حاضر به منظور باز سازی داده های این کمیت در ایستگاه های تبریز، سراب، سهند و مراغه در دوره آماری 1369 تا 1398 از روش های هوشمند رگرسیون ماشین بردار پشتیبان (SVR)، شبکه های عصبی مصنوعی (ANN) و جنگل های تصادفی (RF) و روش های آماری شامل نسبت نرمال (NR)، مختصات جغرافیایی (GC) و ضریب همبستگی وزنی (CCW) استفاده شده است. ، برای ارزیابی و مقایسه نتایج از شاخص های ضریب همبستگی، جذر میانگین مربعات خطا، میانگین انحرافات مطلق و دیاگرام تیلور استفاده گردید. نتایج نشان داد که در حالت کلی، روش های ANN و مختصات جغرافیایی به ترتیب در بین روش های هوشمند و آماری، بالاترین دقت را در بازسازی داده های ساعات آفتابی دارند. در ایستگاه های تبریز و سهند، روش مختصات جغرافیایی به ترتیب با RMSE معادل 04/1 و 13/1 ساعت، در سراب روش SVR با RMSE معادل 58/1 ساعت و در مراغه روش نسبت نرمال با RMSE معادل 45/1 ساعت، بالاترین دقت را در بازسازی داده های ساعات آفتابی دارند. همچنین روش RF، کمترین دقت را بازسازی داده های ساعت آفتابی از خود نشان داد. به عنوان یک نتیجه کلی چنین می توان بیان نمود که در ایستگاه های تبریز، سراب و سهند، هر دو دسته روش های هوشمند و آماری دقت تقریبا مشابهی دارند ولی در ایستگاه مراغه، روش های آماری برآوردهای دقیق تری در بازسازی داده های ساعات آفتابی دارند.

    کلیدواژگان: خلاء آماری، حوضه دریاچه ارومیه، دیاگرام تیلور، ساعات آفتابی
  • سید عرفان مومن پور، سعید بازگیر*، معصومه مقبل، حسین محمدی، سید موسی حسینی، عطاء الله عبدالهی کاکرودی صفحات 37-51

    هدف این پژوهش تخمین عملکرد نخود بهاره با استفاده از روش های یادگیری ماشین از نوع مدل های رگرسیونی خطی در شهرستان کرمانشاه است. فراسنج های هواشناسی، نمایه‎های هواشناسی کشاورزی و سنجش از دور در بازه زمانی 1370-1369 تا 1397-1396 به عنوان متغیرهای پیشگو و داده های عملکرد سازمان جهاد کشاورزی به عنوان متغیر پاسخ در چهار مرحله نمو استفاده گردید. 24 سال از داده‎ها برای آموزش و 3 سال برای اعتبار سنجی مدل‎ها به کار گرفته شد. نتایج بیانگر آن بود که از میان انواع مدل های خطی، مدل لاسو با ضریب تعیین 67 درصد و خطای معیار 8/59 کیلوگرم در هکتار به عنوان مناسب‎ترین مدل برای تخمین عملکرد نخود در مرحله ی سبز شدن تا %50 گل دهی انتخاب شد. انحراف نسبی این مدل به میزان 4/0، 3/0- و 5/3 درصد به ترتیب برای سال های 1377-1376، 1385-1384 و 1390-1389، بدست آمد.

    کلیدواژگان: اقلیم، عملکرد نخود، مدل های خطی، کرمانشاه
  • علیرضا یوسفی کبریا، رضا نوروز ولاشدی* صفحات 52-57

    یکی از چالش های اصلی در مطالعات هیدرولوژیکی و هواشناسی تعیین دمای هوا در مناطق مرتفع فاقد ایستگاه و نیز مقیاس های بزرگ است. استفاده از داده های سنجش ازدور به دلیل گستره پوشش وسیع و بهنگام بودن تصاویر، گزینه مناسبی در برآورد دمای هوا است. در این پژوهش، به منظور ارزیابی دقت برآوردهای دمایی سنجنده TRMM، از 36 تصویر حاوی داده ی دمای هوا و 24 ایستگاه هواشناسی استان مازندران در دو سال 2012 و 2013 جهت واسنجی و داده های سال 2015 برای اعتبارسنجی استفاده شد. همبستگی داده های دمایی ماهواره با داده های مشاهداتی در اکثر ماه ها بیش از 50/0 بوده است. همچنین توزیع زمانی داده های ماهواره TRMM با داده های مشاهداتی در همه ی ماه ها عموما یکسان بوده است. برای ارزیابی میزان دقت داده های ماهواره ای از شاخصهای خطای اریب و میانگین مربعات خطا استفاده شد. بیشترین و کمترین خطا از نظر شاخص خطای اریب مربوط به ماه های (دسامبر) و (آوریل) به ترتیب برابر 4/3- و 1/0+ درجه سلسیوس و بر اساس شاخص میانگین مربعات خطا بیشترین به ترتیب برابر 1/5 و 5/2 درجه سلسیوس در ماه های می و دسامیر بوده است. نتایج این پژوهش نشان داد که استفاده از سنجش از دور برای مناطقی که دارای ایستگاه های اندک و دارای خلا آماری مناسب و قابل توصیه است.

    کلیدواژگان: سنجش از دور، روند، دمای هوا، مازندران
  • آرزو گلجامجو، نوذر قهرمان*، بهرام بختیاری صفحات 58-65

    تبخیر از تشت یکی از مولفه های مهم در مدیریت منابع آب و برآوردهای نیاز آبی گیاهان می باشد. این مطالعه با دو هدف بررسی روند تغییرات زمانی ضریب تشت (Epan/ETo) در دوره پایه (2018-1993)با استفاده از آزمون های ناپارامتری و ارایه چشم انداز تغییرات آتی مقادیر تبخیر از تشت حاصل از مدل PenPan با استفاده از برونداد مدل اقلیمی CNRM-C5 تحت سناریوهای تغییر اقلیم RCP4.5 و RCP8.5 انجام شد. در بخش نخست، روند ماهانه مقادیر ضریب تشت با دو آزمون من کندال و تخمین گر شیب سن در دوره گرم سال (بهار و تابستان) بررسی شد. نتایج آزمون من-کندال در دوره پایه نشان دهنده روند کاهشی تبخیر از تشت در ایستگاه های اهواز، مشهد، بوشهر و روند افزایشی در ایستگاه کرمان است که در این میان، بالاترین شیب کاهشی بر اساس روش شیب تخمین گر سن مربوط به ایستگاه بوشهر می باشد. در بخش دوم جهت پیش نگری کمی مقادیر تبخیر از تشت  مدل تجربی  PenPan با استفاده از برونداد مدل اقلیمی درسه دوره آینده 2049-2020، 2079-2050 و 2100-2080 استفاده شد. نتایج مویدافزایشی در تبخیر از تشت در ایستگاه کرمان و کاهش در ایستگاه های اهواز، بوشهر و مشهد می باشد. انتظار می رود متوسط تغییرات تبخیر از تشت برای دوره آینده نزدیک، میانی و دور نسبت به دوره پایه به ترتیب 7/4 درصد برابر با 4/53 میلی متر، 2/6 درصد برابر با 82 میلی متر و 8/8 درصد برابر با 112 میلی متر، کاهش یابد. نتایج آزمون من-کندال در دوره پایه نشان داد، ایستگاه های مورد مطالعه به جز ایستگاه یزد روند کاهشی معناداری را در ضریب تشت تبخیر تجربه کرده اند. در این میان، ایستگاه یزد کمترین ضریب معنا داری (در سطح 99%) را دارد که مقدار آن برابر با 9/1- میلی متر می باشد.علیرغم افزایش پیش نگری شده در دمای ایستگاه های مشهد، بوشهر و اهواز، چشم انداز تبخیر از تشت کاهشی است، که این پدیده تناقض تبخیر، می تواند مطابق تحقیقات پیشین، بر اساس کاهش تابش ورودی توجیه شود.

    کلیدواژگان: تبخیر از تشت، تغییر اقلیم، روند، مدل PenPan
|
  • A. Khalili Pages 1-3

    The World Meteorological Day 2023's theme is “The Future of Weather, Climate and Water across Generations” and it refers to the situation that the future will face. These three components together with the soil element form the main fundamentals of food security. The current note states that although the quantitative and qualitative unfavorable variations of these three components have global dimensions and covers many regions of the world , but what differentiates countries from each other in terms of the degree of damages due to these changes is the ways of managing and balancing water resources and water consumptions, as well as the implementation of resistance, resilience and adaptation programs in the face of crises. This study deals with the damages caused to the weather, water and climate in Iran and emphasizes that climate change and drought alone are not the cause of environmental crises. Especially, the effects of drought and climate change in the occurrence of water crisis are much less compared to the effect of water resources management. It has been concluded that drought like wet year is a natural, expectable and repeatable climatic phenomenon. Based on the 120 years rainfall data analysis of four old stations in Iran (Isfahan, Bushehr, Tehran and Mashhad) it has been concluded that the one, two, three, four and five consecutive years lasting droughts in Iran, regardless of their severity, occur once every four, eight, 17, 33 and 40 years in average. In fact, the water wealth of the country is the rainfall that the spatial average of which fluctuates between 140 and 350 millimeters in different years and it is necessary to consider this limitation as fundamental assumption in weather climate, water and soil challenges of the present and future generations.

    Keywords: World Meteorological Day, water challenge, climate challenge, weather challenge, future of the environment
  • Javad Bazrafshan *, Zahra Aghashariatmadary, Saeedeh Kamali Pages 4-16
    Global space coverage of the TRMM satellite imagery has provided a good opportunity to use the precipitation data estimated by this satellite in the country. Various studies have been conducted in the country to evaluate the accuracy of the above data in comparison to the measured data at ground stations. However, few studies have examined the efficacy of postprocessing methods in correcting TRMM precipitation data. The purpose of this study was to evaluate the performance of quantile mapping methods in improving TRMM precipitation data compared to ground data. For this purpose, 10 quantile mapping methods were applied to the gridded TRMM precipitation data in Kermanshah province on a monthly time scale (Apr-Oct) from 2005 to 2012. The ground precipitation data for the same time periods were collected from 13 synoptic weather stations and 82 rain gauges. The results showed that non-corrected estimations of TRMM precipitation data in the elevated (lowland) areas higher (lower) than the ground data. In addition, it was found that the difference between satellite- and ground-based estimates of precipitation in high-precipitation months was much greater than low-precipitation ones. The Parametric transformation of scale method with the least error, among the others, was introduced as the most appropriate quantile correction method. The results of data post-processing showed that the mentioned method could improve the accuracy of TRMM precipitation data. In addition, the correlation coefficient between ground measurements and satellite precipitation data varied in the range of 0.73 to 0.94 (significant at the 5% level), with the highest correlations obtained compared to the precipitation of synoptic and TRMM stations.
    Keywords: Precipitation, Quantile Mapping, TRMM, bias correction, Kermanshah
  • Mehdi Teimouri *, Vahid Gholami, MohammadReza Khaleghi Pages 17-27

    In this study, a modified version of standard precipitatıon index (SPI), namely Agriculture-SPI,or aSPI was used to assese the impacts of drought on rainifed wheat yield in North Khorasan province,northeast of Iran. In the aSPI index, the effective rainfall is used instead of precipitation. The USDA-SCS, method was used for effective rainfall calculation. Both indices were worked out , using 30-years (1989-2018) monthly rainfall and temperature data. Rainfed wheat yield data for the period of 2004 to 2018 were also retrived from local oranizations and standardized for comparisons in different SPI time windows of 1, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 and 12 months .The obtained annual yields were correlated with SPI and aSPI values in selected timescales. The results showed that in Bojnord station, the rainfall druring November-May period, in Shirvan, Faruj and Esfarayen stations April-June, in Maneh-Semelgan station, November-December period and in Jajarm station, October-June period rainfall, are the most signifcant variables affteting the rainfed wheat according to drought indices used in study region.

    Keywords: Drought assessment, Drought Index, Effective Rainfall, Wheat
  • Vahid Mouneskhah, Mohammad Khaledi alamdari*, Moein Hadi, Saeed Samadianfard Pages 28-36

    One of the climate variables with relatively large gaps in observation and significant importance in estimation of evapotranspiration is sunshine hours. In the present study, in order to reconstruction the sunshine hour data of several selected stations in Tabriz province, Iran namely,Tabriz, Sarab, Sahand and Maragheh during the period of 1990 to 2019, skill of intelligent approaches of SVR, ANN and RF was compared with statistical methods of normal ratio, geographical coordinates and weight correlation coefficient. Statistical indices of R, RMSE, MAD and Taylor diagrams were used for evaluation of comparisons. The obtained results showed that ANN and geographical coordinate methods have the highest accuracy in reconstruction sunshine hours among the selected intelligent and statistical methods, respectively. In Tabriz and Sahand stations, the geographical coordinate method with RMSE of 1.04 and 1.13 hours, respectively, in the Sarab station SVR with RMSE of 1.58 hours and in Maragheh station the normal ratio method with RMSE of 1.45 hours showed the highest accuracy in generating sunshine hours. Besides, RF method had the lowest accuracy in reconstruction of sunshine hours data. It can be concluded that in Tabriz, Sarab and Sahand stations, both types of intelligent and statistical methods have almost same accuracy, but in Maragheh station, statistical methods provided slightly better estimations.

    Keywords: Data gaps, Sunshine Hours, Taylor diagram, Urmia Lake Basin
  • Saied Erfan Momenpour, S. Bazgeer *, Masome Moghbel, Hosein Mohammadi, Saied Mosa Hossaini, Ataollah Abdollahi Kakroudi Pages 37-51

    This study aims to estimate the yield of spring chickpea using machine learning methods of linear regression models in Kermanshah region, west of Iran. The meteorological variables, agrometeorology and remotely-sensed based indices as predictor variables and yield data of Agricultural Jihad Organization of Kermanshah as a response variable were used for four growth stages during 1990-1991 to 2017-2018. Twenty four and three years data were used for training and model validation, respectively. The results revealed that among the linear models, Lasso model with a coefficient of determination of 67% and a standard error of 59.8 kg.ha-1 was chosen as a best model for crop yield estimation in the emergence to 50% of flowering stages. This model has relative deviations of 0.4, -0.3 and 3.5 for the years 1997-1998, 2005-2006 and 2010-2011, respectively.

    Keywords: Climate, Chickpeas Yield, Linear Models, Kermanshah
  • Alireza Yosefi Kebriya, Reza Norooz Valashedi * Pages 52-57

    One of the main challenges in hydrological and meteorological studies is determination of the air temperature in in large scale and high altitudes regions with limted stations. The remote sensing images have been widely used for estimating air temperature providing large scacle,precise data. In this study, in order to evaluate the accuracy of TRMM satellite air temperature estimates, the monthly data of two years of 2012 and 2013 were used for calibration and the 2015 dataset for validation. 36 TRMM satellite images of monthly temperature were retrieved and compared with observations of of 24 meteorological stations in Mazandaran province The correlation coefficents of satellite temperature estimations and observation data in most months was more than 0.50. Also, the spatial distribution of TRMM satellite and froundbased were almost same For the accuracy evaluation the MBE and RMSE indices were used. The highest errors in 2012 and 2013 study years were correspond to February and December, respectively, with a RMSE value of 7.4 and 4.8 °Celsius, respectively, The lowest error were observed in July and September, i.e. 3.4 and 2.9 ° Celsius, respectively. Similariy, based on the MBE index, the highest and lowest error was belonged to December and April, with values of -3.4 and +0.1, respectively, and the highest and lowest error based on RMSE was observed in months of May and December, with the values of +5.1 and +2.5 degrees Celsius, respectively. The results of this study showed that the use of remote sensing can be recommended in the regions with limited weather stations.

    Keywords: Remote Sensing, Trend, Air Temperature, Mazandaran
  • Arezoo Goljamjoo, Nozar Ghahreman *, Bahram Bakhtiari Pages 58-65

    The pan evaporation is one of the major components of hydrological cycle. It is quite important in agricultural water management and water balance estimations. The current research was performed with two main goals. First, to study the trend of pan coefficient during baseline period of 1993-2018 and second, projection of pan evaporation during three future periods under RCP climate change scenarios in 5 selected stations across Iran, namely Mashhad, Bushehr, Ahvaz, Kerman. In part one; the monthly trend of Kp values were studied using Man-Kendal and Sen’s slope estimator in warm season (Spring and Summer).During baseline period a significant decreasing trend in pan evaporation was observed Mashhad,Bushehr and Ahvaz stations.In second part, for projection of pan evaporation under RCP scenarios, the PenPan model, a modified form of P-M equation, was used. The required projected climate data were retrieved from CNRM-C5 model outputs under RCP 4.5 and RCP 8.5 scenarios. The trend analysis of Kp values using Man-Kendal test during the baseline period showed a significant decreasing trend except for the Yazd station with the least coefficient of -1.88 mm. The greatest decreasing value based on Sen’slope estimator was observed in Bushehr station. The results of Man-Kendal test revealed a decreasing trend in pan evaporation in Ahvaz, Mashhad, Bushehr and increasing trend in Kerman stations. For future periods of 2020-2049, 2050 to 2079 and 2080 to 2100, an increasing trend of pan evaporation in Kerman station and decreasing trend in 3 other stations was detected. According to Sens’s slope estimator test, during the baseline period the most increasing trend was observed in Kerman station. For future period the most increasing trend was observed in Mashhad station (+0.64). It is projected that mean pan evaporation values during near, middle and far future periods would decrease 4.7, 6.2 and 8.8%, respectively. Despite of projected increase of air temperature in Mashhad, Bushehr and Ahvaz stations, a reduction in pan evaporation was observed which might be attributed to reduced received radiation, confirmed in previous studies as evaporation paradox.

    Keywords: Trend, climate change, PenPan model, pan evaporation