علوم آب و خاک

---

کاهش سریع دمای محیط، فعالیت‌های متابولیک گیاهان را مختل نموده موجب افت چشم‌گیر فرآورده‌های زراعی و باغی می‌گردد. چنانچه دما برای مدت زیادی به زیر صفر رود امکان تشکیل هسته‌های یخی درون سلول افزایش یافته، موجب پارگی و از هم‌گسیختگی سلول‌های گیاهی می‌شود. بیشترین خسارت مربوط به هنگام وقوع کمینه دما است. سرمازدگی در سال‌های اخیر میلیاردها ریال خسارت به باغ‌های مرکبات در جنوب استان فارس وارد نموده، ولی تاکنون در این منطقه پژوهش جامعی به منظور پیش‌بینی کوتاه مدت سرمازدگی، و ارتباط این پدیده با دیگر عوامل جوی انجام نگرفته است. در پژوهش حاضر امکان پیش‌بینی کوتاه مدت کمینه دما در منطقه جهرم استان فارس، با استفاده از نقطه شبنم در روز قبل مورد ارزیابی قرار گرفت.

 نتایج بیانگر آن بود که با توجه به مقادیر نقطه شبنم و رطوبت نسبی، می‌توان وقوع سرمازدگی را در حد مطلوبی پیش‌بینی نمود. نتایج نشان داد هنگامی که رطوبت نسبی عصر روز i در محدوده 45% الی 55% باشد، تفاوت کمینه دما در روز 1+i و نقطه شبنم در عصر روز i به کمترین مقدار خود می‌رسد. در حالتی که رطوبت نسبی بیشتر یا کمتر از این مقدار باشد، معمولاً مقدار کمینه دما در روز 1+i به ترتیب کمتر یا بیشتر از نقطه شبنم روز i است.

---

آگاهی از توزیع جغرافیایی الگوهای بارش، به دلیل استفاده گسترده آن در کشاورزی، منابع آب، صنعت، توریسم، بهره‌برداری از سدها و نیز دانش آبیاری، حائز اهمیت است. با استفاده از روش تحلیل مؤلفه‌های اصلی (PCA)، که یک روش بهینه ریاضی است، منطقه‌بندی بارندگی زمستانه در ناحیه جنوب مرکزی ایران (استان‌های فارس، بوشهر و کهگیلویه و بویراحمد) بررسی گردید. با میانگین‌گیری از داده‌های بارندگی در ماه‌های دی، بهمن و اسفند، سری زمانی فصلی بارندگی برای هر ایستگاه محاسبه، و سپس ماتریس هم‌بستگی بین داده‌های نرمال شده تشکیل گردید. در مرحله بعد اندازه مقادیر ویژه، بردارهای ویژه، سری زمانی مؤلفه‌های اصلی و عوامل بارگذاری نیز تعیین شد. با استفاده از روش آزمون Screet مؤلفه‌های اصلی و شمار آنها مشـخص گردید. مؤلفه‌های اول و دوم، که مجموعاً 1/68% از کل واریانس داده‌های اولیه را توجیه می‌نمودند، به عنوان مؤلفه‌های اصلی در نظر گرفته شد و برای پهنه‌بندی بارندگی از آنها استفاده گردید. روش دوران داده شده عوامل بارگذاری به عنوان راه حل مناسب در تعیین گستره جغرافیایی مربوط به این مؤلفه‌ها مورد آزمون و تأیید قرار گرفت. نتایج نشان داد که عوامل بارگذاری دوران داده شده متناظر با مؤلفه اول، در سطح گسترده‌ای از منطقه مورد بررسی دارای مقادیر بسیار زیادی است. بنابراین، سری زمانی PC1، که 4/60% از کل واریانس داده‌های خام را توجیه می‌کند، می‌تواند به عنوان نماینده داده‌های بارندگی بخش وسیعی از استان‌های فارس، بوشهر، و کهگیلویه و بویراحمد به کار رود. بردارهای بارگذاری متناظر با دومین مؤلفه اصلی (PC2) مقادیر بسیار زیادی را برای منطقه بوانات در شمال استان فارس نشان داد، و این ناحیه به عنوان منطقه مستقل متناظر با دومین مؤلفه در نظر گرفته شد. بارندگی این منطقه از استان فارس هم‌بستگی ضعیفی با بارندگی مناطق مجاور داشت. به نظر می‌رسد بارندگی ناحیه بوانات عموماً از توده‌های باران‌زای مدیترانه‌ای ناشی می‌شود که از شمال و غرب وارد این ناحیه می‌گردند. برای دیگر ایستگاه‌های مورد بررسی، علاوه بر سیستم‌های مدیترانه‌ای، توده‌های باران‌زای ناشی از جریان سودانی نقش بسیار اساسی در تولید بارش زمستانه ایفا می‌کنند.

---

در این پژوهش میزان تأثیر پدیده ال‌نینیو نوسانات جنوبی بر بارندگی شش‌ماهه سرد استان‌های اصفهان، فارس، خوزستان، چهارمحال و بختیاری، بوشهر و کهگیلویه و بویراحمد (22 ایستگاه) ارزیابی شد. نتایج نشان داد که وقوع لانینا موجب کاهش 20 تا 50 درصدی بارندگی در استان‌های بوشهر، کهگیلویه و بویراحمد و جنوب فارس شد. در دیگر استان‌های مورد بررسی، این پدیده تغییر چندانی در بارندگی شش‌ماهه سرد سال ایجاد نکرد. برخلاف لانینا، وقوع ال‌نینیو موجب افزایش 20 تا 70 درصدی این بارندگی در بیشتر ایستگاه‌ها شد، که مقدار این افزایش به موقعیت جغرافیایی ایستگاه‌ها بستگی داشت. مشخص شد، در حالی‌که بیشتر ترسالی‌های شدید در منطقه مورد بررسی در شرایط ال‌نینیو بوده است، احتمال وقوع خشک‌سالی شدید در این حالت در عموم ایستگاه‌ها صفر تا 25 درصد می‌باشد. هم‌چنین، درصد وقوع خشک‌سالی شدید در شرایط لانینا در غالب ایستگاه‌ها بسیار کم بوده، و تنها در استان خوزستان و نواحی جنوبی استان فارس به 50% افزایش می‌یابد.

---

در ایران، حدود 75% از تولیدات برنج داخلی در ‌‌‌‌استان‌های‌‌ گیلان و مازندران، که از پر بارش ترین نواحی کشورند، تهیه می‌شود. پیش‌بینی‌های فصلی بارش تأثیر مهمی در تولید محصول و کاهش خطرهای حوادث اقلیمی در این ناحیه ‌‌حاصل‌خیز از کشور دارد. با ‌‌‌به‌کارگیری مدل تحلیل ‌‌‌هم‌بستگی متعارف (Canonical Correlation Analysis, CCA)، امکان پیش بینی بارش زمستانه این استان‌ها براساس وضـعیت پدیده النینیو- نوسـانات جنوبی (ELNino-Southern Oscillation, ENSO ) مورد ارزیابـی قرار گرفت. سری‌های زمانی شاخص ‌‌‌نوسان‌های‌ جنـوبی (Southern Oscillation Index, SOI) و دمای سطح آب در نینوها (Nino's SST) ‌‌‌‌به‌عنوان‌ پیشگو کننده‌ها و بارش در بندر انزلی و نوشهر ‌‌‌‌به‌عنوان‌ پیشگو شونده در نظر گرفته شدند. به‌منظور کاهش تعداد متغیرهای پیشگو کننده اولیه به تعداد معدودی از ‌مؤلفه‌های اصلی از روش توابع متعامد تجربی (Empirical Orthogonal Function,EOF ) اسـتفاده گـردید. از مجـمـوع بیسـت سـری زمانـی پیـش‌گـوکننـده، چـهار‌مـؤلـفه‌ اصلـی(EOF1, EOF2, EOF3, EOF4) از مجموعه داده‌های پیشگو کننده که 92% از کل واریانس این مجموعه داده‌ها را شرح می‌دادند، انتخاب شده و بقیه ‌مؤلفه‌ها ‌‌‌‌به‌عنوان‌ اختلال ( Noise ) در نظر گرفته شدند. بر مبنای EOF های انتخاب شده و سری‌های زمانی بارش، مدل CCA برای پیش بینی بارش زمستانه بندر انزلی و نوشهر ‌‌‌به‌کار برده شد. نتایج نشان داد که پیشگو کننده‌های در نظر گرفته شده در حدود 45% از کل واریانس سری زمانی بارش را شرح می‌دهند. ضرایب ‌‌‌هم‌بستگی بین مقادیر بارش مشاهده و شبیه سازی شده در سطح 5% معنی دار بودند. در 70% از موارد، علائم مقادیر نرمال دیده شده و شبیه‌سازی شده یکسان بودند که توانایی معقول مدل برای پیش‌بینی خشکسالی و ترسالی را نشان می‌دهد. در پیش‌بینی بارش، ‌‌‌نوسان‌های‌ Nino's SST (به‌خصوص (Nino4 حدود 10% موثرتر از SOI تشخیص داده شد.

---

در این پژوهش میزان تأثیر دمای سطح آب دریای خزر(SST) بر بارش فصلی نواحی شمالی و جنوب غربی ایران مورد ارزیابی قرار گرفت. دوره‌های گرم، سرد و پایه(شرایط معمولی دمای سطح آب دریا) تعریف و میانه بارش در هر دوره(به ترتیب R_w ،R_c ،R_b ) محاسبه و از مقادیر نسبت‌های R_w/R_b, R_c/R_b, R_c/R_w، و به منظور ارزیابی میزان تأثیر این شرایط بر بارش استفاده شد. روشن گردید که سردی بیش از معمول سطح دریای خزر در زمستان منجر به افزایش بارش زمستانه در ناحیه غربی و مرکزی این دریا، مناطق مرکزی و جنوبی استان فارس و تمام ایستگاه‌های استان خوزستان می‌شود. نتایج نشان داد، وقوع شرایط گرم در دمای دریای خزر عموماً موجب 20 درصد کاهش در بارش فصل زمستان در سواحل دریای خزر و نواحی شمالی استان‌های فارس و خوزستان شده است. در فاز گرمSST زمستانه، تمام ایستگاه‌های مورد بررسی در نواحی ساحلی دریای خزر با افزایش بارش بهاره همراه می‌باشند. بیشترین تأثیر در بندر انزلی و آستارا دیده شد، به نحوی که وقوع فاز گرم دمای دریا موجب 80% افزایش در بارش این دو ایستگاه و در مقابل وقوع شرایط سردSST زمستانه منجر به کاهش بارش بهاره در ناحیه غربی دریای خزر شده است. هم‌چنین مبانی فیزیکی مربوط به تأثیر دمای سطح آب دریای خزر بر بارش نواحی جنوب ایران تشریح گردید. نتایج نشان داد که نوسان‌های دمای سطح آب دریای خزر بیانگر پایداری زمانی و مکانی سامانه پرفشار سیبری بوده و بنابراین می‌تواند در پیش‌گویی وضعیت بارش ایران مورد استفاده قرار گیرد.

---

با توجه به آن که نوسانات دمای سطح آب خلیج فارس (PGSST) (Persian Gulf Sea Surface Temperature) تأثیر قابل ملاحظه‌ای بر بارش زمستانه، منابع آب و تولیدات کشاورزی نواحی جنوب غربی کشور دارد، امکان پیش بینی دمای زمستانه دمای سطح آب این گستره آبی با استفاده از مدل رگرسیون چندگانه مورد ارزیابی قرار گرفت. سری‌های زمانی PGSST برای کلیه فصول در دوره 1992-1947 به عنوان پیشگوکننده و سری زمانی این متغیر برای دوره 1993-1948 به عنوان پیشگو شونده در نظر گرفته شدند. تحلیل مؤلفه‌های اصلی (PCA) (Principal Component Analysis) به منظور استخراج مؤلفه‌های اصلی و کاهش حجم داده‌ها به کار برده شد. چهار سری زمانی جدید (PC1، PC2 ، PC3 و PC4) که 5/73% از واریانس کل را شرح دادند به عنوان مؤلفه‌های اصلی انتخاب شده و بقیه به عنوان اختلال در نظر گرفته شد. دوران واریماکس به منظور یافتن وابستگی هر مؤلفه اصلی با سری‌های زمانی اولیه PGSST استفاده شد. این دوران نشان داد که PC1، PC2 ، PC3 و PC4 به ترتیب معرف تغییرات دما در فصل زمستان، پاییز، بهار و تابستان می‌باشند. در مدل رگرسیونی، مؤلفه‌های اول، دوم و چهارم در سطح 5% معنی‌دار شدند و مؤلفه سوم معنی‌دار نگردید. نتایج نشان داد که متغیرهای معنی‌دار، 5/33% از واریانس PGSST زمستانه را شرح می‌دهند. روشن شد که جهت پیش بینی دمای زمستانه سطح آب خلیج فارس، دمای سطح آب این گستره آبی در زمستان سال قبل از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. در مرحله بعدی دمای پاییزه و تابستانه برای پیش‌بینی دمای زمستانه نقش دارند.

---

  در این بررسی ارزش غذایی تفال ه‌های لیمو و پرتقـال عمـل ‌ آوری شده با قـارچ نوروسپورا سیتوفیلا از طریق تجزیه شیمیایی، ضرایب هضمی ماده خشک و ماده آلی به روش in vitro ، تجزیه ‎ پذیری ماده خشک و پروتئین خام به روش in sacco مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج بدست آمده بوسیله آزمون t مقایسه شدن د . مقادیر پروتئین خام، خاکستر خام ،‌ ماده آلی، دیواره سلولی و دیواره سلولی بدون همی سلولز برای تفاله لیموی عمل‌آوری نشده به ترتیب 3/6، 2/6، 8/93، 3/21 و 9/17، تفاله لیموی عمل‌آوری شده 1/25، 6/10، 4/89، 7/12 و 8/6، تفاله پرتقال عمل‌آوری نشده 8/6، 5/6، 5/94، 1/26 و 3/20 و تفاله پرتقال عمل‌آوری شده 2/23، 1/8، 9/91، 5/18 و 15 درصد بود. تفاوت تجزیه شیمیایی انجام شده بین نمونه‌های عمل‌آوری نشده وشده هر دو نوع تفاله در سطح (01/0>P  ) معنی‌دار بود. ضرایب هضمی ماده خشک و آلی و ماده آلی قابل هضم در ماده خشک برای تفاله لیموی عمل‌آوری نشده به ترتیب 3/79، 5/80 و 5/75، تفاله لیموی عمل‌آوری شده 4/91، 5/93 و 5/83 (01/0>P  )، تفاله پرتقال عمل‌آوری نشده 5/81، 8/82 و 2/78 و تفاله پرتقال عمل‌آوری شده 2/91، 5/94 و 9/86 درصد (01/0>P  ) گردید. تفاوت در ضرایب هضمی انجام شده بین نمونه‌های عمل‌آوری نشده وشده هر دو نوع تفاله در سطح (01/0>P  ) معنی‌دار بود. تجزیه‌پذیری ماده خشک (با سرعت عبور 05/0) تفاله لیموی عمل‌آوری نشده 3/66، تفاله لیموی عمل‌آوری شده 2/75، تفاله پرتقال عمل‌آوری نشده 7/68 و تفاله پرتقال عمل‌آوری شده 5/75 درصد بود. تفاوت در تجزیه‌پذیری ماده خشک انجام شده بین نمونه‌های عمل‌آوری نشده وشده هر دو نوع تفاله در سطح (01/0>P ) معنی‌دار بود. میزان تجزیه‌پذیری مؤثر پروتئین (با سرعت عبور 05/0) برای تفاله لیموی عمل‌آوری نشده و عمل‌آوری شده به ترتیب 1/12 و 7/73 و برای تفاله پرتقال عمل‌آوری نشده و عمل‌آوری شده 8/14 و 8/77 درصد گردید . تفاوت در تجزیه‌پذیری مؤثر پروتئین انجام شده بین نمونه‌های عمل‌آوری نشده وشده هر دو نوع تفاله در سطح ( 01/0>P ) معنی‌دار بود. به‌طور کلی، عمل‌آوری تفاله‌ مرکبات با قارچ نوروسپورا سیتوفیلا باعث بهبود غلظت پروتئین، افزایش ضرایب هضمی و تجزیه‌پذیری مؤثر پروتئین گردید.

---

پدیده نوسانی مادن- جولیان (MJO) شکل غالب تغییرپذیری زیرفصلی گرمسیری مناطق حاره و فوق حاره می‌باشد که در سیستم چرخه جو-اقیانوس نقش مهمی را ایفا می‌کند. در این تحقیق تأثیر حرکت رو به شرق سامانه همرفتی MJO بر بیشینه و کمینه بارش ماهانه (بهمن تا فروردین) در استان فارس بررسی شد. فازهای مثبت و منفی MJO در دوره زمانی 2002-1979 مشخص شد. افزون بر مقادیر بیشینه و کمینه بارش دراز مدت این دو مشخصه بارش در مقیاس ماهانه برای هر یک از دو فاز مثبت و منفی MJO نیز تعیین شد. نتایج نشان داد که در بهمن، در بیشتر مناطق استان فارس مقادیر بیشینه و کمینه فاز منفی به‌طور معنی‌داری بزرگ‌تر از مقادیر متناظر در فاز مثبت بود. این بدان معنی است که افزایش بارش و وقوع سیلاب در بهمن با وقوع فاز منفی MJO در این ماه ارتباط دارد. در مقابل دوران‌های خشک شدید در بهمن ارتباط معنی‌داری را با وقوع فاز مثبت MJO نشان داد. نتایج ماه فروردین همانند بهمن بود با این تفاوت که کمینه بارش این ماه ارتباط معنی‌داری با وقوع فاز مثبت نداشت. بر خلاف بهمن، کمینه بارش ماه اسفند هم‌زمان با وقوع فاز منفی MJO اتفاق می‌افتد در حالی‌که بیشینه بارش با وقوع هیچ یک از فازهای MJO هم‌زمان نبود.

---

تابش خورشیدی رسیده به سطح زمین (Rs) در بسیاری از زمینه‌ها از داده‌های اساسی می‌باشد. مهندسین انرژی، معماری، کشاورزی و هیدرولوژی در کارهای خود از Rs به‌طور گسترده‌ای استفاده می‌کنند. به‌دلیل اهمیت Rs، مدل‌های مختلفی برای تخمین آن ارائه شده است. در این پژوهش با استفاده از داده‌های اندازه‌گیری شده روزانه Rs در سال‌های 1382 و 1383 در منطقه باجگاه در استان فارس، ضرایب مدل آنگستروم بر اساس نسبت ساعات آفتابی واقعی روزانه (n) به حداکثر ساعات آفتابی ممکن (N) واسنجی گردید. این مدل با اعمال دمای هوا به‌صورت‌های مختلف اصلاح شد تا علاوه بر نسبت n/N، اثر زمان وقوع ابری بودن نیز به‌صورت غیر مستقیم جهت تخمین Rs به‌کار گرفته شود. نتایج به‌دست آمده نشان داد که اضافه کردن دمای هوا در معادله آنگستروم باعث بالا رفتن دقت تخمین Rs گردید. بررسی‌ها نشان داد که اضافه شدن متوسط روزانه دمای هوا نسبت به وارد نمودن جذر اختلاف حداکثر و حداقل دمای هوا، تأثیر بیشتری بر دقت تخمین Rs داشت. هم‌چنین یک مدل منطقه‌ای دقیق با در نظر گرفتن عوامل مختلف هواشناسی شامل اطلاعات روزانه مقدار کمبود فشار بخار اشباع، درصد رطوبت نسبی، بارندگی، دمای متوسط هوا، اختلاف بین مقادیر حداکثر و حداقل دمای روزانه و نسبت n/N ارائه شد. این مدل دارای بهترین تخمین در بین مدل‌های مورد بحث بود. در بخش دیگر این پژوهش تعدادی از مدل‌های تخمین Rs، که قبلاً توسط پژوهشگران دیگر ارائه شده بودند، برای منطقه مورد مطالعه واسنجی شدند. در نهایت با استفاده از داده‌های مستقل اندازه‌گیری شده تابش در سال 1384 تمام مدل‌ها اعتبارسنجی شدند. نتایج سنجش اعتبار مدل‌ها نشان داد که مدل منطقه‌ای دقیق که دارای نسبت n/N و سایر اطلاعات هواشناسی است، دارای دقت تخمین بالاتری نسبت به سایر مدل‌ها می‌باشد. در نتیجه معادلاتی که دارای عوامل دما و نسبت n/N هستند، در مقایسه با مدل‌های فاقد این نسبت، از دقت بالاتری برخوردار می‌باشند.

---

نوسان‌های مادن جولیان (MJO) الگوی غالب تغییرات بزرگ مقیاس اقلیمی در مناطق گرمسیری دریایی است که پدیده MJO دوره‌های زمانی زیرفصلی آب و هوای مناطق حاره و جنب حاره را تحت تأثیر قرار می‌دهد. تأثیر پدیده MJO بر وقوع دوران‌های خشک و تر استان فارس در جنوب ایران برای ماه‌های نوامبر تا آوریل ارزیابی شد. برای این منظور داده‌های بارش ماهانه 9 ایستگاه که در مناطق مختلف این استان قرار گرفته است، در دوره زمانی 2005-1979 تحلیل شد. با استفاده از دو نمایه MK و WH فازهای فعال و ضعیف MJO (به ترتیب افزایش و کاهش فعالیت‌های همرفتی در ناحیه گرمسیری اندونزی) در مقیاس زمانی ماهانه و فصلی شناخته گردید. پس از آن ترکیب‌های MJO- بارش برای فازهای مثبت و منفی تشکیل شد. نشان داده شد که مقدار بارش فصلی در فاز منفی MJO به طور معنی‌داری بیشتر از فاز مثبت این پدیده است (حدود 5/2 تا 0/6 برابر). افزون بر این، آزمون‌های آماری نشان داد که بسامد دوره‌‌های خشک و تر به ترتیب با رخدادهای فاز منفی و مثبت MJO در ارتباط است. با چیره شدن فاز مثبت، احتمال خشک‌سالی در استان بین 60 تا 84 درصد در نوسان بوده و در مقابل در فاز منفی MJO احتمال وقوع ترسالی بین 50 تا 76 درصد در تغییر است.