فهرست مطالب

هواشناسی کشاورزی - سال دوم شماره 1 (بهار و تابستان 1393)

نشریه هواشناسی کشاورزی
سال دوم شماره 1 (بهار و تابستان 1393)

  • 86 صفحه،
  • تاریخ انتشار: 1393/11/20
  • تعداد عناوین: 6
|
  • نسیم زینتی، مسعودرضا حسامی کرمانی صفحه 1
    یکی از روش های پیش بینی تغییرات اقلیمی استفاده از داده های بدست آمده از خروجی مدل های جهانی اقلیم GCM است. قدرت تفکیک مدل های جهانی اقلیم به حدود 000/40 کیلومتر مربع می رسد. فاصله زیاد گره های شبکه از یکدیگر استفاده از خروجی این مدل ها را محدود می سازد. این تحقیق با استفاده از داده های NCEP و GCM انجام و از روش ریز مقیاس نمایی آماری برای مدلسازی چهار پارامتر بارندگی روزانه، درجه حرارت میانگین، درجه حرارت حداکثر و درجه حرارت حداقل و بارش روزانه استفاده شده است. ریز مقیاس نمایی آماری به کمک مدل نرو فازی و ASD (Automated Statistical Downscaling) برای دوره30 ساله (2000-1971) در ایستگاه سینوپتیک کرمان انجام شده است. از 15 سال اول داده ها (1985-1971) برای واسنجی و محاسبه ضرایب مدل و از 15 سال دوم (2000-1986) برای ارزیابی نحوه ی عملکرد مدل استفاده شده است. یکی از مهم ترین مراحل انجام ریزمقیاس نمایی آماری انتخاب متغیرهای غالب می باشد، برای انتخاب متغیر های غالب از ترکیب روش الگوریتم ژنتیک و ASD استفاده شده است. مقادیر کم واریانس توضیح داده شده مدل های بارندگی بیانگر پیچیده تر بودن پدیده بارندگی نسبت به دما می باشد. با استفاده از داده های نسل سوم مدل جهانی اقلیم (CGCM3A2) پارامترهای درجه حرارت و بارندگی برای دوره های سی ساله (2040-2011)، (2070-2041) و (2100-2071) پیش بینی و با دوره سی ساله (2000-1971) مقایسه شده است. نتایج حاصل نشان می دهند که تطابق بسیار خوبی بین شاخص های محاسبه شده بر اساس خروجی مدل های نرو فازی و مقادیر مشاهداتی وجود دارد. نتایج افزایش درجه حرارت حداکثر و میانگین را در تمام ماه های سال برای دوره های اقلیم آینده نسبت به دوره (2000-1971) نشان می دهد، در حالیکه درجه حرارت حداقل در بعضی موارد روند نزولی داشته است. برخلاف درجه حرارت، بارندگی روند یکسانی در دروه های مختلف ندارد. همچنین نتایج حاصله از عملکرد شاخص های بارش با استفاده از مدل نرو فازی نشان داد که این مدل نسبت به مدل ASD که مدلی خطی است، ضعیف تر عمل می کند.
    کلیدواژگان: تغییرات اقلیمی، ریز مقیاس نمایی آماری، الگوریتم ژنتیک، نرو فازی، ASD
  • علی خلیلی صفحه 17
    هدف از این بررسی پهنه بندی ریسک اقلیمی آسیب سرماهای دیررس بهاره به محصولات مختلف زراعی و باغی در مراحل مختلف فنولوژی در گستره ایران و کمی کردن آن در پهنه های زراعی، باغی و دیمزارهای کشور و نهایتا تدوین مدلی کاربردی برای انجام محاسبات و ارائه نتایج برای تعیین نرخ بیمه محصولات زراعی است. برای این منظور ابتدا سری های زمانی آمار دمای حداقل روزانه هوا در 137 ایستگاه دماسنجی کشور از بدو تاسیس تا سال 2004 گردآوری و تحت کنترل کیفی و بازسازی قرار گرفت و سری زمانی پیوسته آن ها تشکیل گردید. برای تاریخ وقوع دماها از TDN شماره روزهای سال دمایی (از اول اوت هر سال تا پایان ژوئیه سال بعد) استفاده شد، و تاریخ وقوع آخرین سرمای بهاره هر سال بر حسب آن برای 13 آستانه دمایی استاندارد (θ) از 9/8- تا 1/4+ درجه سانتی گراد تعیین شد. دراین بررسی Zi متغیر معیار شده مقادیر سالانهTDN به عنوان سنجه ارزیابی ریسک آخرین سرمای بهاره پیشنهاد گردید و حسب مقادیر آن، هرسال دمایی از دیدگاه پتانسیل سرمازدگی محصول در یکی از چهار گروه ناچیز، کم، متوسط و پرخطر قرار داده شد و همچنین احتمالات ()θPo(،)θ P1(،)θP2(و)θP3() وقوع آن ها حسب درصد در دوره مطالعاتی برای هر ایستگاه محاسبه گردید. پارامتر P23() یعنی درصد احتمال وقوع آخرین سرماهای زیان بخش متوسط یا شدید درجه، معیار پهنه بندی اقلیمی ریسک قرار گرفت. بررسی نشان داد که تابع ریسک P23() بهاره عموما برای دماهای سیزده گانه روابط خطی معنی دار قابل تعمیمی با طول و عرض جغرافیایی و ارتفاع دارند. بر این پایه اطلس اقلیمی ریسک آخرین سرماهای بهاره برای 13 آستانه دمایی مختلف و با دقت 1×1 کیلومتر در محیط GIS و به روش ایجاد لایه تصحیح خطا برای کل کشور ترسیم و ارائه گردید. در گام بعدی دماهای بحرانی آستانه سرمازدگی بسته به نوع محصول زراعی و باغی در مراحل مختلف فنولوژی بر اساس داده های جداول فائو به نقشه های ریسک پیوند داده شد. در مرحله آخر به منظور کاربردی کردن نتایج، یک نرم افزار تحت عنوان AgroClimRisk گسترش داده شد که قادر است با استفاده از اطلس اقلیمی مذکور و بر مبنای محاسبات زمین آماری، آماره های کمی ریسک (شامل حداقل، حداکثر و میانگین) را در روی گستره های زراعی یا باغی دهستان ها و یا بخش های مختلف کشور برای 27 محصول مختلف در هر یک از سه مرحله اصلی فنولوژی یعنی جوانه زنی، گلدهی و میوه دهی ارائه دهد.
    کلیدواژگان: ایران، هواشناسی کشاورزی، شاخص سرمازدگی بهاره، کمی سازی ریسک، مدلسازی، GIS
  • علی اکبر سبزی پور، فرزاد نادری مقدم صفحه 32
    گاهی بی هنجاری های متناوب فشار و الگو های گردش جوی اثرات خود را بر موقعیتی فراتر از محل وقوع اولیه تحمیل می کنند. این گونه اغتشاش جوی به «پیوند از دور» معروف است. نوسانات مادن- جولیان (MJO) یک الگوی پیوند از دور و شکل غالب تغییر پذیری زیر فصل مناطق حاره و فوق حاره می باشد که در سامانه گردش جو- اقیانوس نقش مهمی را ایفا می کند. ثابت شده است که این پدیده می تواند در مقیاس زمانی درون فصلی بر الگو های میدان باد و بارش در منطقه جنوب غرب آسیا (ایران، افغانستان و پاکستان) تاثیر بگذارد. از آنجایی که تغییر اقلیم موجب تغییر متغیر های هواشناسی می شود، مقدار تبخیر و تعرق مرجع تغییر یافته و در حالت کلی نیاز آبی گیاه تغییر خواهد کرد. با توجه به مشکل کمبود آب در کشور و اهمیت تبخیر و تعرق در بخش کشاورزی، در این پژوهش اثر فاز های مختلف MJO بر تبخیر و تعرق مرجع در برخی از مناطق جنوبی کشور طی دوره ی آماری 1358 الی 1387 مورد ارزیابی قرار گرفت. در این تحقیق ابتدا مقادیر تبخیر و تعرق مرجع (ET0) برای ایستگاه های مورد مطالعه با استفاده از داده های هواشناسی تحت نرم افزار REF-ET با روش پنمن مانتیث فائو– 56 محاسبه شد. زوج آماری ET0 و MJO بر اساس تعریف ویلر و هندون برای هر ایستگاه در فاز ها و ماه های مختلف تشکیل شد. با استفاده از ضرایب همبستگی پیرسون و اسپیرمن، رگرسیون خطی و روش گزینش پیش رونده، تاثیر شاخص MJO بر ET0 در ایستگاه ها و فاز های هشت گانه MJO مورد آزمون و بررسی قرار گرفت. نتایج حاکی از تاثیر معنی دار فاز های هشت گانه MJO روی ET0 در ایستگاه های مورد مطالعه بود. بیشترین تعداد همبستگی معنی دار در ایستگاه بندرلنگه اتفاق افتاد. همچنین در فاز هایی که هسته فعال MJO از لحاظ مکانی در غرب ایران قرار داشت، تاثیر گذاری بیشتری روی تبخیر و تعرق ملاحظه شد. در این راستا فاز های 1 و 8 دارای بیشترین درصد همبستگی معنی دار با ET0 بودند. بیشترین تاثیر معنی دار MJO روی ET0 در ماه ژوئیه و کمترین تاثیر در ماه مارس مشاهده شد.
    کلیدواژگان: نوسانات مادن جولیان، تبخیر و تعرق مرجع، RMM1 و RMM2، شاخص ویلر و هندون
  • حمید زارع ابیانه، صبا سقایی، فرناز ارشاد فتح، حامد نوذری صفحه 45
    با توجه به اهمیت تبخیر- تعرق در کشاورزی و برنامه ریزی منابع آب کشور، الگوسازی و شبیه سازی آن همواره مورد توجه پژوهشگران بوده است. روش مدلسازی باکس- جنکینز برای دست یابی به این هدف با توجه به تکرارپذیری داده های تبخیر- تعرق از کارایی بیشتری برخوردار است. در این پژوهش متوسط تبخیر- تعرق ماهانه براساس داده های هواشناسی 22 ساله در پنج ایستگاه استان کرمانشاه از روش پنمن مانتیث فائو 56 محاسبه شد، و تغییرات سری زمانی تبخیر- تعرق آن ها مورد مطالعه قرار گرفت. از 21 سال اطلاعات تولیدی برای مدلسازی براساس روش SARIMA استفاده شد، و شروط نرمال، تصادفی و مستقل بودن باقی-مانده های مدل های برازش داده شده بررسی شد. بدین ترتیب، الگوهای نهایی تبخیر- تعرق برای ایستگاه های کرمانشاه 12(1،1،1)×(0،1،2)SARIMA، کنگاور 12(1،0،1)×(1،1،3)SARIMA، سرپل ذهاب 12(1،1،1)×(2،1،2)SARIMA، روانسر 12(1،0،1)×(1،1،3)SARIMA و اسلام آباد غرب 12(1،1،0)×(1،1،1)SARIMA پیشنهاد می شوند. در نهایت از مدل های انتخاب شده برای پیش بینی تبخیر- تعرق 12 ماهه که در انتخاب مدل دخالت داده نشده بودند (مدل آموزش ندیده است) استفاده و نتایج آن با مقادیر واقعی محاسبه شده مقایسه شد. دقت پیش بینی ها در سال 2009، به ترتیب با توجه به مقادیر RMSE و r، در ایستگاه های کرمانشاه 38/0 میلی متر و 99/0، سرپل ذهاب 37/0 میلی متر و 99/0 و کنگاور 40/0 میلی متر و 99/0 نسبت به ایستگاه های روانسر 03/1 میلی متر و 99/0 و اسلام آباد 91/0 میلی متر و 98/0 بهتر است.
    کلیدواژگان: پنمن مانتیث، سری زمانی، ساریما، کرمانشاه
  • محمود رایینی سرجاز، سعید شیوخی سوغانلو صفحه 57
    پرتقال (Citrus sinensis) گیاهی نیمه گرمسیری است که در گستره ای از اقلیم های نیمه سردسیری تا گرمسیری می روید. اقلیم تابشی می تواند بر ویژگی های فیزیکی و زیست شیمیایی میوه اثر بگذارد. بنابراین هدف این پژوهش بررسی اثر موقعیت جغرافیایی و جای گیری میوه در سایه بان گیاهی بر ویژگی های کیفی میوه پرتقال رقم سانگین است. در این پژوهش از طرح بلوک های کامل تصادفی در قالب کرت های خرد شده استفاده شد. دو تیمار جهت جغرافیایی شمال و جنوب به عنوان کرت اصلی، و از موقعیت جای گیری میوه در سایه بان گیاهی، در سطح یا ژرفای سایه بان، به عنوان کرت خرد شده استفاده شد. این پژوهش با سه تکرار در روستای سمسکنده شهرستان ساری در سال 1391 اجرا شد. یافته های این پژوهش نشانگر آن است که مقدار آنتوسیانین و کاروتنوییدهای میوه با نزدیک شدن به رسیدگی میوه روندی افزایشی داشت. جهت جغرافیایی و جای گیری میوه در تاج درخت روی مقدار آنتوسیانین و کاروتنویید میوه اثر معنی داری داشت. فعالیت کلروفیل a، b و a*b میوه با نزدیک تر شدن میوه به رسیدگی کامل کاهش یافت. تیمارها اثر معنی داری بر مقدار pH، مواد جامد حل شونده کل (TSS)، درصد اسید تیتر شدنی، TA(%) و نسبت TA/TSS در دوره اندازه گیری نداشتند.
    کلیدواژگان: ویژگی های کیفی، تاج پوشش، جهت جغرافیایی، زمان برداشت، کلروفیل
  • جواد بذرافشان، جابر رحیمی صفحه 67
    پدیده یخبندان همه ساله خسارات گسترده ای را در زمینه های مختلف تولید بخش کشاورزی وارد می سازد. بنابراین یکی از پارامترهای مهم در اجرای سیاست های بیمه محصولات کشاورزی کمی سازی ریسک خطر وقوع یخبندان می باشد. در این پژوهش، با استفاده از داده های هواشناسی روزانه 51 ایستگاه هواشناسی کشور (دوره آماری 2009- 1951) یک الگوریتم سلسله مراتبی برای تشخیص یخبندان های تابشی و فرارفتی ارائه شد. سپس، درصد مواقعی از سال (بر مبنای داده های سه ساعتی) که یخبندان اتفاق افتاده بود (با دو آستانه دمایی 4 و صفر درجه سلسیوس) تعیین و در سه گروه یخبندان تابشی، فرارفتی و مختلط تفکیک گردید. این درصد که ریسک سرما/ یخبندان نامیده شده است، از نظر وابستگی به مشخصات جغرافیایی (طول، عرض جغرافیایی و ارتفاع) مورد بررسی قرار گرفت. در نهایت، نقشه پهنه بندی یخبندان ها در گستره کشور ترسیم گردید. بررسی نقشه های ریسک سرما/ یخبندان نشان داد که ریسک وقوع یخبندان های مختلط و تابشی بیشتر از یخبندان های فرارفتی در گستره کشور است. همچنین، مشخص شد که بیشترین احتمال وقوع یخبندان های خسارت زای تابشی با آستانه های دمایی 4 و صفر درجه سلسیوس، به ترتیب، در ایستگاه های شهرکرد (62/10 درصد) و کوهرنگ (23/7 درصد) و از آن یخبندان های فرارفتی با آستانه های دمایی 4 و صفر درجه سلسیوس، در ایستگاه اردبیل به ترتیب با احتمال 22/7 درصد و 07/4 درصد اتفاق افتاده است.
    کلیدواژگان: یخبندان تابشی، یخبندان فرارفتی، کمی سازی ریسک، ایران
|
  • N. Zinati, M. R. Hessami Kermani Page 1
    Many climate change impact studies require information at a finer resolution than that provided by Global Climate Models (GCMs). In this study، performance of two statistical models namely، ANFIS and ASD، for downscaling daily precipitation (occurrence and amount) and temperature has been compared. A combination method of Genetic algorithm and ASD was employed to identify downscaling predictors that have the most significant influence on the study variables for a 30 years period of 1971 to 2000 in Kerman Station، south east of Iran. The first 15 years of data (1971 to 1985) were used for calibration and rest was kept for evaluation. One of the main steps in downscaling is choosing the most dominant variables. The results revealed that in case of precipitation، these variables are relative and specific humidity at 500 HPa، surface airflow، strength، 850 HPa zonal velocities and 500 HPa geopotential heights. For modeling temperature، mean sea level pressure، surface vorticity and 850 HPa geopotential heights were the most dominant variables. Outputs from the third generation Canadian Coupled Global Climate Model (CGCM3 were used to test two models over the current period (i. e. 1971-2000)، and comparing the results with observed temperature and precipitation in Kerman station. Results indicated that the agreement of simulations with observations depends on the GCMs atmospheric variables used as ‘‘predictors’’ and the performance of the statistical downscaling model vary for different seasons. The results showed a slight increase in temperature in future period comparing to baseline (1971-2000). The comparison of ANFIS and ASD models indicated that they performed well for temperature with almost similar results، but ASD model performed better in projecting precipitation than ANFIS.
    Keywords: Climate change, Downscaling, Genetic Algorithm, Nero Fuzzy, ASD
  • A. Khalili Page 17
    The purpose of this study is to quantify and mapping climatic damage risk of last spring frost for different agricultural and horticultural crops at various phonological stages over Iran and to develop an applicable model for determining crop insurance premium rates. For this purpose daily minimum temperature data of 137 meteorological stations since their establishment date to 2004 were collected and submitted to quality control. Missed or debt full data were reconstructed using a cross control model. Finally the time series of daily minimum temperatures are formed for each station and then the date of the occurrence of these daily data were expressed by TDN (Thermal Day Number)، using a thermal year calendar (from first of August each year until end of July next year). Thus the last spring frost (LSF) date of occurrence in each year is expressed by TDN. The time Series of LSF are accomplished for 13 standard temperature threshold ، from -9. 8 to +4. 8 Celsius degrees and for each station. Based on these series، the normalized values of TDNi named Zi is defined as a measure of frost risk severity for each thermal year i and each critical temperature (). At next step، based on Zi values، each thermal year was placed in one of the four risk classes of very low، low، medium and high frost damage risk group. Then the probability of their occurrences (Po (θ)، P1 (θ)، P2 (θ) and P3 (θ)) were calculated for each station and all critical temperature. Finally the parameter P23 () =P2 () +P3 () i. e. the probability (in percent) of moderate and high frost risk were considered as spring frost risk criterion for various values of . It has been shown that P23 () for all 13 values of  has a significant linear relationship with longitude، latitude and elevation. Based on these regression equations and using error-correction procedures، spring frost risk maps with spatial resolution of 1×1 km2 were constructed in GIS environment for 13 critical temperatures over Iran. Afterwards critical temperatures () at different phonological stages based on FAO threshold data were coupled to frost risk maps. Ultimately، for practical applications، a new agro-climatic risk tool named AgroClimRisk was developed which can be combined with geo-statistical methods to calculate the quantities of maximum، minimum and averages of frost risk for 27 different crops and for three phonological main stages i. e. germination، flowering and fruit forming، over agricultural zones of Iran.
    Keywords: Iran, Agrometeorology, Spring frost index, Risk quantifying, Modeling, AgroClimRisk, GIS
  • A. A. Sabziparvar, F. Naderi Moghadam Page 32
    Frequent anomalies on air pressure and atmospheric circulation patterns sometimes impose their impacts on a location far from its starting point. This kind of atmospheric disturbance is known as»Teleconnection«. Madden-Julian Oscillation is a teleconnection pattern and dominant form of tropical and sub-tropical intra-seasonal variations that plays an important role in atmosphere-ocean cycle system. Since، climate change causes changes in meteorological parameters; therefore، reference evapotranspiration and in general، crop water requirement might change accordingly. Having considered the issue of water scarcity in Iran and importance of evapotranspiration irrigation management، the impact of different MJO phases on reference evapotranspiration in several southern sites of Iran (during 1979 to 2008) was evaluated by different statistical methods in this study. The daily ET0 values were estimated by REF-ET software and Penman -Monteith FAO-56 method. The MJO data، according to Wheeler and Hendon (WH) definition، were obtained from National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) database. The ET0 and MJO statistical pairs، in different phases and months were sorted for each study sites accordingly. Using Pearson and Spearman correlation methods، linear regression and selection of forward method، the impact of MJO signal on ET0 for each month and all WH phases was extracted. Results indicated the significant effect of MJO signal on ET0 values for the study stations. The maximum number of correlations was observed for Bandar-e-Lenge station. In addition، the larger effects were obtained for phases close to southern coasts of Iran. In this regard، the phases 1 and 8 showed the highest significant correlation coefficients and largest mean β values. It was found that the all-site average of correlation coefficients between the statistical pairs of MJO- ET0 is 0. 26. During the course of the year، the highest and lowest significant impact of MJO on ET0 was occurred in July and March respectively.
    Keywords: Madden–Julian Oscillation, Reference evapotranspiration, RMM1, RMM2, Wheeler, Hendon Index
  • H. Zare Abyaneh, S. Saghaei, F. Ershad, Fath, H. Nozari Page 45
    Evapotranspiration (ET) plays a key role in agriculture planning and water resources management، hence the simulation and pattern studying of this parameter has been a major field of interest for researchers. Considering the data repeatability of evapotranspiration، The Box-Jenkins method is an appropriate method for ET modeling. In this study، the mean monthly values of evapotranspiration for five stations of Kermanshah province، Iran was calculated by FAO 56 Penman-Monteith equation using a 21 years period meteorological dataset. Then، a time series analysis was carried out to explore the variation of the evapotranspiration series. Finally، using SARIMA stochastic model، the corresponding parameters of normal condition، stochastic، white noise، whiteness of the residual، and the final evapotranspiration patterns for the each station were obtained. The final evapotranspiration patterns were obtained as SARIMA (2،1،0) × (1،1،1) 12، for Kermanshah station، SARIMA (3،1،1) × (1،0،1) 12 for Kangavar، SARIMA (2،1،2) × (1،1،1) 12for Sar pol zahab station، Ravansar station SARIMA (3،1،1) × (1. 0. 1) 12 and Eslam Abad Gharb station SARIMA (1،1،1) × (0،1،1) 12. Besides the selected models were used to predict the evapotranspiration of 12 months which had not been used in model development stage (Training) and the results were compared with the actual values. The corresponding values of RMSE and r indices for year 2009 were 0. 38 mm and 0. 99 in Kangavar station، 0. 37 mm and 0. 99 in Sarpol-Zahab and 0. 40 mm and 0. 99 in Kangavar respectively، which indicated a better performance in these three stations comparing to Ravansar and Eslam Abad stations with less satisfactorily results.
    Keywords: Penman, Monteith, SARIMA Time Series, Kermanshah province, Iran
  • M. Raeini, Sarjaz, S. Shiukhi Sughanlu Page 57
    Orange (Citrus sinensis) is a subtropical fruit which grows in a wide range of climates. Radiation climate could affect physical and biochemical characteristics of fruit. Therefore، the aim of this research is to evaluate the effects of geographical aspects and fruit location within the canopy on orange fruit quality. A complete block design with split plots was employed to conduct this research in Sari vicinity، Semeskandeh، in 2012. Geographical aspects of north and south were assigned to main plots and location of fruit، deep within the canopy or sunlit، were assigned to subplots with three replications. The results showed that geographical aspect and fruit location significantly affected fruit anthocyanin and carotenoids. As fruit reached its ripening stage the a،b and a*b chlorophyll activity reduced. Both treatments had no significant influence on total soluble solids (TSS)، Titratable Acidity percentage (TA %) and the ratio of TA/TSS during the trial.
    Keywords: Canopy, Chlorophyll, Fruit quality, Geographical aspect, Harvest time
  • J. Bazrafshan, J. Rahimi Page 67
    Each year، frost causes extensive damage to all aspects of agricultural production. Therefore، quantification of frost risk occurrence is one of the most important factors in implementing agricultural insurance policies. In this study، a hierarchical algorithm for detecting advection and radiation frost has been presented using data of a network consisting of 51 meteorological stations of Iran during the period 1951-2009. Using 3-hours interval data، the percentage of the frost events occurrence were determined and categorized into three frost classes (i. e. advection، radiation and mixed frost). These occurrence percentages، known as frost risk، were further analyzed according to their geographical characteristics (latitude، longitude and altitude). Finally، frost risk map of Iran was generated. Analysis of frost risk maps showed that occurrence risk of radiation and mixed frost are more than advection frost across the country. Besides، it was found that the maximum values of risk for radiation frost with the threshold temperatures of 4 and 0 C are 10. 62% (Shahrekord station) and 7. 23% (Koohrang station). Corresponding values for advection frost are 7. 22% and 4. 07% respectively، both observed in Ardebil station.
    Keywords: Advection Frost, Radiation Frost, Risk Quantification, Iran