DOC

doc

تعداد صفحات : 128

پایان نامه کارشناسی ارشد

رشته کشاورزی - گرایش هواشناسی

همراه با جداول و اشکال

79000 تومان

کوچک مقیاس کردن خروجی های مدل چرخش عمومی جو (GCM) جهت بررسی آثار تغییر اقلیم بر رخدادهای آتی بارش جنوب ایران : پایان نامه ارشد مهندسی کشاورزی هواشناسی

کشور عزیزمان ایران با توجه به تنوع اقلیم ، آب و هوای مطبوع و اراضی وسیعی که در اختیار دارد در صورت مدیریت در عرصه کشاورزی میتواند یکی از قطب های بلامنازع کشاورزی دنیا باشد و با پرورش دانش آموختگان خبره در گرایش های مختلف رشته کشاورزی میتوان به این مهم نایل آمد.دیجی لود در ادامه به معرفی پایان نامه های کارشناسی ارشد رشته کشاورزی میپردازد. پایان نامه حاضر با عنوان” کوچک مقیاس کردن خروجی های مدل چرخش عمومی جو (GCM) جهت بررسی آثار تغییر اقلیم بر رخدادهای آتی بارش جنوب ایران ” با گرایش کشاورزی هواشناسی و با فرمت Word (قابل ویرایش) تقدیم شما دانشجویان عزیز میگردد.

چکیده کوچک مقیاس کردن خروجی های مدل چرخش عمومی جو (GCM) جهت بررسی آثار تغییر اقلیم بر رخدادهای آتی بارش جنوب ایران:

افزایش چگالی گازهای گلخانه ای و گسترش صنایع جا پای پر رنگی در دگرگونی اقلیمی دارد. از جمله روشهای برآورد اندازه دگرگونی های اقلیمی، به کارگیری مدلهای گردش عمومی جو (GCM) می باشد. از آنجا که خروجی این مدلها نشانگر چگونگی اقلیم در یک پهنه گسترده جغرافیایی است، نیاز به کوچک مقیاس کردن آنها برای بکارگیری در گستره های محلی و حوزه های آبخیز می باشد. از جمله روشهای کوچک مقیاس کردن خروجی های این مدلها، کاربرد روشهای آماری می باشد که در این تحقیق مورد استفاده قرار گرفته است. در اینجا ابتدا سه روش کوچک مقیاس کردن آماری برای داده های همانند سازی شده بارش در 8 ایستگاه جنوبی کشور بیان گردید و بهترین روش انتخاب شد. سپس داده های بارش مدل گردش عمومی جو ECHAM5 در دو سناریوی 20C3M و 1PTO2X برای دوره گذشته کوچک مقیاس شدند. با بکار گیری روابط بدست آمده داده های آینده نیز کوچک مقیاس شدند و آوردها نشان داد که چنانچه تغییرات این گازها در جو همانند قرن بیستم در سناریوی نخست باشد باعث کاهش میزان بارش و تشدید خشکسالی در مناطق جنوب ایران در 6ماهه دوم سال گردیده و در صورتیکه تغییرات این گازها همانند سناریوی دوم تا 2 برابر شدن غلظت در جو پیش رود باعث افزایش احتمال بارش و رخداد ترسالی در دو فصل پاییز و زمستان خواهد شد.

تعریف اقلیم

اقلیم یا آب و هوا که از واژه یونانی کلیما گرفته شده، مجموعه ای از شرایط جوی است که کیفیت وضع آب و هوا و تغییرات دراز مدت آن در یک پهنه معین را مشخص می سازد (ناظم السادات، 1389). به دیگر سخن، اقلیم یک پهنه، میانگین شرایط جوی بلند مدت آن پهنه است و با الگوهای روزانه هوا تفاوت اساسی دارد (عساکره، 1386). اقلیم شناسی با استفاده از نتایج داده های هواشناسی، شرایط محیط جغرافیایی و زیستی را مورد مطالعه قرار می دهد. به بیانی دیگر اقلیم شناسی هوای یک ناحیه خاص را در طی فواصل به خصوصی از زمان که معمولا تا چند دهه را در برمی گیرد بررسی می کند (سازمان برنامه ریزی و مدیریت، 1384).

اقلیم هر پهنه ناشی از تقابل همزمان پدیده های هواشناسی مانند دما و بارش بوده و تعیین کننده شرایط زیست بوم, هیدرولوژیکی و کشاورزی آن می باشد (علیزاده،1382).

بر همکنش های فیزیکی، شیمیایی و حیاتی در اجزاء سامانه اقلیم در مقیاس زمان و مکان باعث پیچیدگی آن می گردد. به عنوان مثال به علت وابستگی و ارتباط نزدیک جو و اقیانوس، طی فرایندهای چرخه ای، ماده و انرژی بین آنها جابجا می شود. به طور روشن می توان به نشان پر رنگ بارش بر شوری، توزیع آن، چرخه جریانات دریایی و تبادل گازها مانند کربن دی اکسید اشاره کرد. هر گونه روندی که مانع این فرایندها گردد اثرات مهمی را بجا می گذارد که از دیدگاه اقلیم شناسی قابل بررسی می باشد. به عنوان مثال یخ های دریایی از تبادل ماده و انرژی بین جو و اقیانوس جلوگیری نموده، غلظت کربن دی اکسید و به دنبال آن بیوسفر (از طریق فتوسنتز و تنفس) و نیز از طریق تاثیر بر تزریق رطوبت به جو، بیلان تابش و … را متاثر می سازد. بدین دلیل هر گونه تغییر طبیعی یا انسانی در محتویات جو قادر است موجب تغییر در سامانه اقلیمی شود (عساکره، 1386).

مجموعه پدیده های جوی، چه از نظر هواشناسی و چه از نظر اقلیم شناسی، سامانه پیچیده ای دارد که شرایط اقلیمی منطقه ای را مشخص می کند.

هدف پژوهش

ارزيابي آثار تغيير اقليم در بخش کشاورزی جهت بهره برداري بهينه از حوضه های آبریز رودخانه ها, اهميت زیادی دارد. در اين رابطه، مديريت مناسب و کارآمد منابع کشاورزی براي كاهش اثرات منفي تغيير اقليم ناشی از افزایش رشد کارخانجات صنعتی در حوضه های آبریز و افزایش غلظت گازهای آلاینده و تشدید حالت گلخانه ای در این مناطق نیازمند تحقیقات گسترده ای می باشد. پيش بيني های اقليمي برای دوره های بلند مدت به منظور مطالعه اثرات تغيير اقليم بر وضعیت دوران های خشک و تر از مولفه هاي اساسی است كه بدون آن دستيابي به راهکارهاي عملي براي كاهش این آثار امكان پذير نمي باشد.

هدف از این پژوهش, کوچک مقیاس کردن آماری خروجی های مدل GCM, به منظور ارزیابی آثار تغییر اقلیم بر بارش مناطق جنوب و جنوب غربی ایران و بررسی احتمال رخداد خشکسالی یا ترسالی می باشد. بدین منظور وضعیت بارش در دوره زمانی سی ساله 2040-2011 مورد ارزیابی قرار می گیرد. اهمیت این موضوع در پیش بینی وضعیت بارش و اثر آن در کشاورزی و منابع آب برای دوره های آتی جهت ارائه راهکارهای مدیریت بهینه منابع مذکور می باشد. انتخاب منطقه در واقع با توجه به اهمیت موضوع از دیدگاه کشاورزی و همچنین در دسترس بودن سری زمانی های قابل اعتماد جهت تحلیل شرایط آتی اقلیم آن منطقه صورت می گیرد.

فهرست مطالب

فصل اول: مقدمه 1

1-1- تعریف اقلیم 1

1-2- عناصر سامانه اقلیمی 2

1-3- اثر گلخانه ای و گرمایش جهانی 2

1-4- گردش عمومی جو و اقیانوس 4

1-4-1- برهمکنش های جوی- اقیانوسی 6

1-5- خشکی ها 6

1-6- شواهد محیطی تحولات اقلیمی 7

1-6-1- شواهد زیست شناسی 8

1-6-2- شواهد چینه شناسی 8

1-6-3- شواهد ریخت شناسی 8

1-7- تغییر اقلیم در مجامع جهانی 9

1-8- مدلهای گردش عمومی جو 14

1-8-1- کوچک مقیاس کردن 17

1-9- هدف پژوهش 19

فصل دوم: مروری بر پژوهشهای گذشته 20

2-1- مطالعه تغییرات اقلیم به کمک مدلهای GCM 20

2-2- کوچک مقیاس کردن 23

2-3- نتیجه گیری از پژوهش های گذشته 26

فصل سوم: داده ها و روشهای محاسباتی 27

3-1- داده ها 27

3-1-1- داده های بارندگی ماهانه ایستگاههای زمینی 27

3-1-2- داده های خروجی مدل GCM 28

3-1-2-1- مدل ECHAM5 29

3-1-2-1-1- سناریوی 20C3M 29

3-1-2-1-2- سناریوی 1PTO2X 30

3-2- روشهای محاسباتی 30

3-2-1- کوچک مقیاس نمودن آماری 30

3-2-1-1- روش نسبت 31

3-2-1-2- روش تبدیل تابع گاما 32

3-2-1-2-1- تصحیح اریب 32

3-2-1-2-2- رگرسیون چندگانه 34

3-2-1-3- روش همسو سازی توابع توزیع احتمال 35

3-2-1-3-1- رگرسیون چند جمله ای 40

3-2-2- آزمون فرض 36

3-2-2-1- بررسی معنی داری گره ها 36

3-3- برنامه نویسی به کمک نرم افزار S-PLUS2000 37

فصل چهارم: نتایج 38

4-1- روش نسبت 38

4-2- روش تبدیل تابع گاما 39

4-2-1- بررسی معنی داری گره ها 39

4-2-2- روابط رگرسیونی کوچک مقیاس کننده 47

4-2-3- بررسی کارایی روش تبدیل گاما 64

4-3- روش همسو سازی توابع توزیع احتمال 69

4-3-1- بررسی کارایی روش همسوسازی توابع توزیع احتمال 71

4-3-2- روابط رگرسیونی 74

4-3-3- پیش بینی روند بارش در سالهای 2040-2011 79

فصل پنجم: نتایج و پیشنهادات 87

منابع 92

پیوست 98

فهرست شکل ها

شکل (1-1): تغییرات افزایشی گاز دی اکسید کربن در سالهای 1958

تا 2005، ایستگاه مونالو، هاوایی 4

شکل (1-2): شمای کلی شبکه بندی سه بعدی مدلهای GCM 15

شکل (3-1): جایگاه قرار گیری 8 ایستگاه اهواز، ایرانشهر، آبادان،

بندرعباس، بوشهر، شیراز، فسا و یاسوج در بین شبکه بندی مدل

ECHAM5 با ابعاد 8/1Í8/1 30

شکل (4-1): نمودار بارندگی دیده بانی شده ایستگاه اهواز در مقابل

بارندگی تصحیح شده مدل برای 6 ماهه دوم سال در سناریوی 20C3M 48

شکل (4-2): نمودار بارندگی دیده بانی شده ایستگاه ایرانشهر در مقابل

بارندگی تصحیح شده مدل برای 6 ماهه دوم سال در سناریوی 20C3M 49

شکل (4-3): نمودار بارندگی دیده بانی شده ایستگاه آبادان در مقابل

بارندگی تصحیح شده مدل برای 6 ماهه دوم سال در سناریوی 20C3M 50

شکل (4-4): نمودار بارندگی دیده بانی شده ایستگاه بندرعباس در مقابل

بارندگی تصحیح شده مدل برای 6 ماهه دوم سال در سناریوی 20C3M 51

شکل (4-5): نمودار بارندگی دیده بانی شده ایستگاه بوشهر در مقابل

بارندگی تصحیح شده مدل برای 6 ماهه دوم سال در سناریوی 20C3M 52

شکل (4-6): نمودار بارندگی دیده بانی شده ایستگاه شیراز در مقابل

بارندگی تصحیح شده مدل برای 6 ماهه دوم سال در سناریوی 20C3M 53

شکل (4-7): نمودار بارندگی دیده بانی شده ایستگاه فسا در مقابل

بارندگی تصحیح شده مدل برای 6 ماهه دوم سال در سناریوی 20C3M 54

شکل (4-8): نمودار بارندگی دیده بانی شده ایستگاه یاسوج در مقابل

بارندگی تصحیح شده مدل برای 6 ماهه دوم سال در سناریوی 20C3M 55

شکل (4-9): نمودار بارندگی دیده بانی شده ایستگاه اهواز در مقابل

بارندگی تصحیح شده مدل برای 6 ماهه دوم سال در سناریوی 1PTO2X 56

شکل (4-10): نمودار بارندگی دیده بانی شده ایستگاه ایرانشهر در مقابل

بارندگی تصحیح شده مدل برای 6 ماهه دوم سال در سناریوی 1PTO2X 57

شکل (4-11): نمودار بارندگی دیده بانی شده ایستگاه آبادان در مقابل

بارندگی تصحیح شده مدل برای 6 ماهه دوم سال در سناریوی 1PTO2X 58

شکل (4-12): نمودار بارندگی دیده بانی شده ایستگاه بندرعباس در مقابل

بارندگی تصحیح شده مدل برای 6 ماهه دوم سال در سناریوی 1PTO2X 59

شکل (4-13): نمودار بارندگی دیده بانی شده ایستگاه بوشهر در مقابل

بارندگی تصحیح شده مدل برای 6 ماهه دوم سال در سناریوی 1PTO2X 60

شکل (4-14): نمودار بارندگی دیده بانی شده ایستگاه شیراز در مقابل

بارندگی تصحیح شده مدل برای 6 ماهه دوم سال در سناریوی 1PTO2X 61

شکل (4-15): نمودار بارندگی دیده بانی شده ایستگاه فسا در مقابل

بارندگی تصحیح شده مدل برای 6 ماهه دوم سال در سناریوی 1PTO2X 62

شکل (4-16): نمودار بارندگی دیده بانی شده ایستگاه یاسوج در مقابل

بارندگی تصحیح شده مدل برای 6 ماهه دوم سال در سناریوی 1PTO2X 63

شکل (4-17): توابع توزیع احتمال بارندگی دیده بانی شده، مدل ECHAM5

و کوچک مقیاس شده دسامبر برای ایستگاههای اهواز، ایرانشهر،

آبادان، بندرعباس، بوشهر، شیراز، فسا و یاسوج 70

شکل (4-18): نمودار بارش دیده بانی شده ایستگاه اهواز در دوره

گذشته و مقادیر پیش بینی شده توسط مدل در دو سناریوی

20C3M و 1PTO2X برای دوره زمانی 2040-2011 83

شکل (4-19): نمودار بارش دیده بانی شده ایستگاه ایرانشهر در دوره

گذشته و مقادیر پیش بینی شده توسط مدل در دو سناریوی

20C3M و 1PTO2X برای دوره زمانی 2040-2011 83

شکل (4-20): نمودار بارش دیده بانی شده ایستگاه آبادان در دوره

گذشته و مقادیر پیش بینی شده توسط مدل در دو سناریوی

20C3M و 1PTO2X برای دوره زمانی 2040-2011 84

شکل (4-21): نمودار بارش دیده بانی شده ایستگاه بندرعباس در دوره

گذشته و مقادیر پیش بینی شده توسط مدل در دو سناریوی

20C3M و 1PTO2X برای دوره زمانی 2040-2011 84

شکل (4-22): نمودار بارش دیده بانی شده ایستگاه بوشهر در دوره

گذشته و مقادیر پیش بینی شده توسط مدل در دو سناریوی

20C3M و 1PTO2X برای دوره زمانی 2040-2011 85

شکل (4-23): نمودار بارش دیده بانی شده ایستگاه شیراز در دوره

گذشته و مقادیر پیش بینی شده توسط مدل در دو سناریوی

20C3M و 1PTO2X برای دوره زمانی 2040-2011 85

شکل (4-24): نمودار بارش دیده بانی شده ایستگاه فسا در دوره

گذشته و مقادیر پیش بینی شده توسط مدل در دو سناریوی

20C3M و 1PTO2X برای دوره زمانی 2040-2011 86

شکل (4-25): نمودار بارش دیده بانی شده ایستگاه یاسوج در دوره

گذشته و مقادیر پیش بینی شده توسط مدل در دو سناریوی

20C3M و 1PTO2X برای دوره زمانی 2040-2011 86

فهرست جدول ها

جدول (3-1): مشخصات جغرافیایی و دوره زمانی ایستگاههای

سینوپتیک مورد بررسی 28

جدول (4-1): مقادیر p-value و R² بین چهار گره پیرامون ایستگاه

اهواز در سناریوی 20C3M 40

جدول (4-2): مقادیر p-value و R² بین چهار گره پیرامون ایستگاه

ایرانشهر در سناریوی 20C3M 41

جدول (4-3): مقادیر p-value و R² بین چهار گره پیرامون ایستگاه

آبادان در سناریوی 20C3M 41

جدول (4-4): مقادیر p-value و R² بین چهار گره پیرامون ایستگاه

بندرعباس در سناریوی 20C3M 41

جدول (4-5): مقادیر p-value و R² بین چهار گره پیرامون ایستگاه

بوشهر در سناریوی 20C3M 42

جدول (4-6): مقادیر p-value و R² بین چهار گره پیرامون ایستگاه

شیراز در سناریوی 20C3M 42

جدول (4-7): مقادیر p-value و R² بین چهار گره پیرامون ایستگاه

فسا در سناریوی 20C3M 42

جدول (4-8): مقادیر p-value و R² بین چهار گره پیرامون ایستگاه

یاسوج در سناریوی 20C3M 43

جدول (4-9): مقادیر p-value و R² بین چهار گره پیرامون ایستگاه

اهواز در سناریوی 1PTO2X 43

جدول (4-10): مقادیر p-value و R² بین چهار گره پیرامون ایستگاه

ایرانشهر در سناریوی 1PTO2X 43

جدول (4-11): مقادیر p-value و R² بین چهار گره پیرامون ایستگاه

آبادان در سناریوی 1PTO2X 44

جدول (4-12): مقادیر p-value و R² بین چهار گره پیرامون ایستگاه

بندرعباس در سناریوی 1PTO2X 44

جدول (4-13): مقادیر p-value و R² بین چهار گره پیرامون ایستگاه

بوشهر در سناریوی 1PTO2X 44

جدول (4-14): مقادیر p-value و R² بین چهار گره پیرامون ایستگاه

شیراز در سناریوی 1PTO2X 45

جدول (4-15): مقادیر p-value و R² بین چهار گره پیرامون ایستگاه

فسا در سناریوی 1PTO2X 45

جدول (4-16): مقادیر p-value و R² بین چهار گره پیرامون ایستگاه

یاسوج در سناریوی 1PTO2X 45

جدول (4-17): طول و عرض جغرافیایی گره های قابل قبول

مدل ECHAM5 پیرامون هر ایستگاه 46

جدول (4-18): مقایسه میانگین (mean) و انحراف معیار (std) داده های