توصيفگر ها :
امواج گرمايي , خشكسالي , نرخ تبخير , مدل سازي , سنجش از دور
چكيده فارسي :
تغييرات گسترده اقليمي و گرمايش جهاني كه معمولاً با افزايش احتمال وقوع پديده¬هاي حدي همراه هستند، موجب افزايش روزافزون مصرف آب و انرژي و وارد شدن خسارات قابل¬توجه به بخش¬هاي مختلف اقتصادي و اجتماعي در سراسر جهان مي¬شود. اين امر نياز به تحليل و بررسي رويدادهاي حدي از جمله خشكسالي و امواج گرمايي و روش¬هاي محافظت از منابع محدود آب را بيش از پيش برجسته مي¬كند. تاكنون روش هاي متفاوتي جهت بررسي وقوع و دوره زماني رويدادهاي حدي ارائه شده است كه عمدتاً بر نقش عوامل هواشناسي و تغييرات جوي تمركز كرده¬اند. با اين وجود مطالعات محدودي در ارتباط با تغييرات نرخ تبخير و كاربرد آن جهت پيش¬بيني وقوع خشكسالي و امواج گرمايي انجام شده است. رابطه بين تبخير واقعي از سطح و تبخير پتانسيل كه بيانگر توانايي اتمسفر براي جذب رطوبت است به عنوان روشي قابل اطمينان براي بررسي پديده¬هاي خشكسالي شناخته مي¬شود. در اين روش افزايش تبخير پتانسيل نسبت به شرايط مرجع به عنوان شاخصي از كاهش رطوبت سطح و در نتيجه خشكسالي در نظر گرفته مي¬شود. با اين حال توانايي اين روش براي بررسي وقوع امواج گرمايي در مقياس¬هاي بزرگ تاكنون مورد بررسي قرار نگرفته است. ازينرو مطالعه حاضر به شناسايي و مدل¬سازي خشكسالي و امواج گرمايي با در نظر گرفتن تمام عوامل تأثيرگذار از جمله تغييرات نرخ تبخير و پارامترهاي هواشناسي پرداخته است. بدين منظور از داده¬هاي مدل هواشناسي MERRA2 در يك بازه 22 ساله (سه ماه فصل تابستان سال¬هاي 1379 تا 1400) جهت بررسي تغييرات پتانسيل تبخير در محدوده مطالعاتي (كشور ايران) بهره گرفته شد. نتايج به دست آمده به خوبي نشان مي¬دهد كه تغييرات عوامل هواشناسي و اقليم مناطق مختلف نقش بسزايي بر روند تغييرات پتانسيل تبخير دارد. با توجه به نتايج حاصل در اين مطالعه، امكان پايش امواج گرمايي با مدل¬سازي ميزان نرخ تبخير و تأثير متقابل عوامل جوي بر تغييرات آن فراهم گرديد. همچنين مطالعه پيش¬رو با تحليل و بررسي عوامل مؤثر از جمله بازخوردهاي بين سطح زمين و اتمسفر، پارامترهاي هواشناسي، اقليم منطقه و تغييرات نرخ تبخير به ارائه چارچوبي جهت پيش¬بيني احتمال وقوع خشكسالي و امواج گرمايي پرداخته است. يافته¬هاي مدل بيانگر افزايش احتمال وقوع و شدت خشكسالي در منطقه مورد مطالعه است كه از دلايل اصلي آن مي¬توان به وضعيت قرارگيري ايران در نواحي خشك و نيمه¬خشك، محدوديت شديد منابع آب و افزايش دماي هوا به خصوص در سال¬هاي اخير اشاره نمود. بررسي¬ها نشان داد دماي هوا به عنوان يكي از پارامترهاي كليدي در محاسبات تبخير مرجع شناخته مي¬شود و نقشي اساسي جهت پيش¬بيني امكان وقوع امواج گرمايي دارد. نتايج نشان داد كه وقوع امواج گرمايي به مدت حداقل 5 روز متوالي در 34 درصد از نواحي كل كشور در 22 سال مورد بررسي رخ داده است. همچنين مشخص گرديد كه بيشترين فراواني وقوع اين امواج در برخي نقاط 5 بار در طول 22 سال مورد مطالعه بوده است. بر اساس محاسبات انجام شده در اين پژوهش، فراواني وقوع امواج گرمايي روبه افزايش است و نياز است كه اقدامات به موقع جهت كاهش تلفات تبخيري با توجه به روند افزايشي دما در كشور صورت گيرد. محاسبات انجام شده در اين مطالعه مي¬تواند در جهت مقابله با اثرات گرمايي و خشكسالي¬هاي احتمالي پيش¬رو مؤثر واقع شود و مطالعات آتي را ساده¬تر نمايد.
چكيده انگليسي :
Climate change and global warming, associated with an increase in the occurrence of extreme events, have intensified freshwater demands and energy consumption and, have resulted in significant adverse effects in terms of various economic and social aspects all around the world. This highlights the need to analyze and investigate extreme events such as droughts, heatwaves and the proper management and protection of the existing limited water resources. So far, different strategies have been offered to study the occurrence and time period of extreme events, which mainly focused on the role of meteorological factors and atmospheric changes. However, limited studies have been conducted about the evaporation rate changes and its application to predicting the occurrence of drought and heatwaves. The relationship between actual evaporation from the surface and potential evaporation, which reflects the atmospheric evaporative demand, has been recognized as a reliable way of investigating extreme events. In this method, the increase of potential evaporation compared to the reference conditions is considered an indicator of the decrease of surface moisture resulting from drought conditions. However, the ability of this method to investigate the occurrence of heat waves in large scales has not been investigated so far. Therefore, the present study aims to investigate droughts and heatwaves by considering all important factors, including changes in evaporation rate and meteorological parameters. For this purpose, the meteorological datasets from the MERRA2 model for a period of 22 years were used (three months of the summer seasons from 2000 to 2021) to investigate the changes in potential evaporation in Iran. The results indicate that the variation of meteorological factors and the climate of different regions have a striking effect on the potential evaporation rate and its variations. Based on the results obtained in this study, it was possible to predict heatwaves by modeling the evaporation rate and considering the influence of atmospheric parameters on its changes. Also, the present study has provided a framework for predicting the probability of drought and heatwaves by analyzing and investigating the effective factors including the earth’s surface and atmosphere feedbacks, meteorological parameters, regional climate, and variation of evaporation rate. The findings of the model indicate an increase in the probability of occurrence and the severity of drought in the studied area, the main reasons being Iran's location in arid and semi-arid regions, the severe limitation of water resources, and the increase in air temperature. Investigations showed that air temperature is one of the key parameters in reference evaporation calculations and plays an essential role in predicting the possibility of heatwaves. The results showed that heatwaves lasting at least 5 consecutive days occurred in 34% of the country's regions during the 22 years. It was also found that the highest frequency of heatwaves occurred 5 times in some regions during the desired 22 years. Based on the calculations performed in this research, the frequency of heatwaves is increasing, so necessary actions must be taken by decision-makers to reduce evaporation losses due to the rising trend of air temperature in Iran. The calculations performed in this study can be effective in dealing with the effects of heat and possible droughts and make future studies easier.
