ارزیابی تغییرات شاخص‌های حدی بارش در ایران

به گزارش گروه پژوهش خبرگزاری علم و فناوری آنا، واکاوی رخداد‌های فرین بارش، یکی از موضوعات مهم در اقلیم‌شناسی است. باور این مسئله قوت گرفته که گستره و شدت رخداد‌های فرین در سده بیست‌ویکم رو به فزونی گذاشته است. کمیته بین‌الدول تغییر اقلیم نشان داده اثر فعالیت‌های بشری بر تغییر اقلیم انکارناپذیر است.

افزایش دمای سیاره و تأثیر آن بر خشکی‌ها و اقیانوس‌ها قطعی و سه دهه گذشته در مقایسه با دهه‌های پیشین گرم‌تر بوده است. کمیته اقلیم‌شناسی سازمان هواشناسی جهانی و برنامه تحقیقاتی تغییرپذیری و پیش‌بینی اقلیم فهرستی از نمایه‌ها را به‌منظور داشتن دیدی واحد دربارة فرین‌های اقلیمی و هواشناسی ارائه کرده است. این فهرست شامل ۲۷ نمایه برای فراسنج‌های دما و بارش است. از میان این ۲۷ نمایه، ۱۶ نمایه به دما و ۱۱ نمایه دیگر به بارش مربوط است.

طی سال‌های گذشته پژوهشگران بسیاری از این نمایه‌ها برای آشکارسازی روند تغییرات فرین‌های اقلیمی بهره برده‌اند. در یکی از آخرین مطالعات منتشر شده در این حوزه دو پژوهشگر ایرانی به ارزیابی تغییرات شاخص‌های حدی بارش در ایران پرداخته‌اند.

* ارزیابی تغییرات شاخص‌های حدی بارش در ایران

در این پژوهش به‌منظور بررسی تغییرات شاخص‌های حدی بارش در ایران از داده‌های روزانه مرکز اقلیم‌شناسی بارش جهان (GPCC) استفاده شده که تفکیک مکانی ۱×۱ درجة طول و عرض جغرافیایی و طول دوره آماری ۱۹۸۲- ۲۰۱۶ دارد.  با انجام عملیات‌های کدنویسی در نرم‌افزار مت‌لب، داده‌های این پایگاه که به‌صورت فایل‌های nc است، روی چهارچوب ایران به‌طور روزانه طی بازه زمانی ۱۹۸۲- ۲۰۱۶ پردازش و یک ماتریس نهایی در ابعاد ۷۴۰×۱۲۷۸۴ ساخته شد. سطر‌های این ماتریس نشان‌دهنده روز‌ها و ستون‌های آن نشان‌دهنده یاخته‌های مکانی بودند؛ بنابراین همه محاسبات روی این ماتریس انجام شد. داده‌های این پایگاه روی چهارچوب ایران استخراج شد تا نقاط مرزی نیز به کمک یاخته‌های بیرون از مرز ایران میان‌یابی شوند.

نمایه‌های استفاده شده در این پژوهش از لیست کمیته اقلیم‌شناسی سازمان هواشناسی جهانی و برنامه تحقیقاتی تغییرپذیری و پیش‌بینی اقلیم برگزیده شد که امکان مقایسه همه ایستگاه‌ها در قلمرو‌های مختلف را به وجود می‌آورد. برای محاسبه فراوانی سالیانه هریک از نمایه‌ها روی تک‌تک یاخته‌ها، برنامه‌ای جداگانه در محیط نرم‌افزار مت‌لب نوشته شد؛ همچنین برای بررسی روند تغییرات زمانی نمایه‌ها در بعد مکان، معادله رگرسیونی روی هریک از یاخته‌ها به کمک عملیات‌های کدنویسی در نرم‌افزار مت‌لب انجام شد؛ سپس با محاسبة بازه اطمینان بالا و پایین روی شیب خط مشخص شد شیب کدام‌یک از یاخته‌ها در دو حد بالا و پایین هم‌علامت است. در این مرحله شیب‌هایی که هم‌علامت نبودند، کنار گذاشته و شیب‌های هم‌علامت نیز به کمک نرم‌افزار مت‌لب به نمایش گذاشته شدند؛ در ادامه روند‌های محاسباتی در سطح اطمینان ۹۵ درصد آزموده شد. در روابط زیر، حرف b نشان‌دهنده شیب خط و حرف a، نشان‌دهنده عرض از مبدأ است.

* نمایه‌های تغییر اقلیم

در پژوهش کنونی نمایه‌های استفاده‌شده را از لیست نمایه‌های پیشنهادی گروه شناسایی تغییر اقلیم و نمایه‌ها برگزیدیم. به‌طور کلی نمایه‌های فرین در ۵ گروه مختلف طبقه‌بندی می‌شود:

نمایه‌های صدکی: نمایه‌هایی که در این طبقه هستند، تغییرات بارش صدک‌های بیش از ۹۵ درصد (R۹۵p) و صدک ۹۹ درصد (R۹۹p) را طی یک سال آشکار می‌سازند.
نمایه‌های آستانه‌ای: نمایه‌هایی هستند که تعداد روز‌های بالاتر یا پایین‌تر از یک آستانه را مشخص می‌کنند. در این میان تعداد روز‌ها همراه با بارش بیش از ۱۰، ۲۰ و ۲۵ میلی‌متر جزو این گروه به حساب می‌آیند.
نمایه‌های دوره‌ای: این نمایه‌ها، دوره‌های خشک و‌تر را شناسایی می‌کنند و شامل نمایه‌های روز‌های متوالی خشک (CDD) و روز‌های متوالی مرطوب (CWD) است.
نمایه‌های مطلق: این نمایه‌ها با مقادیر مطلق بارشی سروکار دارند؛ برای نمونه بیشینه بارش مطلق یک‌روزة RX۱ در ماه، جزو این دسته به شمار می‌آید.
نمایه‌هایی که در هیچ گروهی جای ندارند؛ مانند نمایه ساده شدت بارش روزانه (SDII).

* تغییر الگو‌ها و پراکنش زمانی و مکانی بارش‌ها

در یک جمع‌بندی کلی این پژوهش نشان می‌دهد که تغییر الگو‌ها و پراکنش زمانی و مکانی بارش‌ها، ازجمله پیامد‌های مهم تغییر اقلیم است. با توجه به نقش برجسته رخداد‌های فرین و حدی بارش در بروز بلایای مرتبط با اقلیم، بررسی رفتار این شاخص‌ها و نمایه‌های بارش‌های فرین در بستر تغییرات اقلیمی اهمیت بسیاری دارد؛ از آنجا که یکی از ابعاد تغییر اقلیم، تغییر در الگوی بارش و مقادیر حدی آن است، در این پژوهش شناسایی و واکاوی روند نمایه‌های فرین بارش در ایران طی دوره ۱۹۸۲-۲۰۱۶ با استفاده از داده‌های مرکز اقلیم‌شناسی بارش جهان (GPCC) مدنظر قرار گرفت.

یافته‌های این پژوهش نشان داد بیشترین گستره تغییرات کاهشی در نمایه روز‌های متوالی مرطوب (CWD) دیده می‌شود؛ بدین معنا که توالی روز‌های همراه با بارش در حال کاهش است و بارش‌ها به تمرکز زمانی بیشتری تمایل دارد. همچنین نمایه (SDII) که بسیار مهم است و شدت بارش‌های روزانه را نشان می‌دهد، روند معناداری دارد؛ به گونه‌ای که به‌طور تقریبی در ۲۳ درصد از مساحت کشور، روند افزایشی در این نمایه دیده می‌شود.

نتایج این پژوهش نشان می‌دهد که در ایران الگوی بارش‌ها به حالت ناهنجاری و نظام توزیع بارش به حالت متمرکز گرایش یافته است. 

همچنین این پژوهش درباره تحلیل سری‌های زمانی فشار الگوی مراکز همدیدی مؤثر بر بارش ایران نشان می‌دهد مقادیر فشار روی محدوده مرکزی سامانه‌های مدیترانه‌ای و سودانی افزایش یافته است که درمجموع به کاهش بارش در کشور منجر خواهد شد؛ بنابراین به نظر می‌رسد تغییرات زمانی و مکانی و در عین حال تضعیف سامانه‌های همدید مهاجر و پدیدآورنده بارش در ایران، وجود روند‌های متنوع نمایه‌های فرین را روی کشور توجیه کند؛ زیرا بارش هر بخش از کشور سازوکار مربوط به الگو‌ها و مراکز فشار مربوط به خود را دارد؛ در هر حال محدودشدن بارش به چند رویداد فرین با پیامد‌های بد زیست‌محیطی همراه است؛ بنابراین در مناطقی که بارش روندی از خود نشان نداده، اما نمایه‌های فرین روندی مثبت به خود گرفته‌اند، این مسئله پیامد‌هایی زیست‌محیطی مانند فرسایش خاک و برهم‌خوردن نظام پراکندگی بارش داشته است؛ بنابراین نیازمند برنامه‌ها و تدابیر لازم برای مقابله است.

حرف آخر اینکه نتایج پژوهش نشان می‎‌دهد که محاسبه تغییرات نمایه‌ها به کمک شیب خط رگرسیون روی هریک از یاخته‌ها نشان می‌دهد در بسیاری از بخش‌های ایران، شدت بارش روزانه روندی افزایشی دارد؛ همچنین در بسیاری از گستره‌های ایران به‌ویژه در بخش‌های غربی، نمایه روز‌های متوالی مرطوب در حال کاهش است؛ به بیان دیگر تداوم روز‌های بارانی در بسیاری از نواحی، رفتاری کاهشی را نشان می‌دهد.

قابل ذکر است، از این یافته‌ها، یک مقاله علمی پژوهشی با عنوان «ارزیابی تغییرات نمایه‌های فرین بارش در ایران» توسط امیرحسین حلبیان دانشیار گروه جغرافیا دانشگاه پیام نور تهران، و محمد صادق کیخسروی کیانی دانش آموخته دکتری آب و هواشناسی، دانشگاه اصفهان انجام شده که در نشریه «برنامه ریزی فضایی» منتشر شده است. این نشریه دارای دوره انتشار فصلی بوده و متعلق به دانشگاه اصفهان است.