واکاوی توزیع زمانی- مکانی سرعت باد سطحی در گستره‌ی جغرافیایی ایران با استفاده از مدل MERRA-2
محورهای موضوعی : اقلیم شناسیکوهزاد رئیس پور 1 , هلاله فهیمی 2 , رویا پورکریم 3
1 - دانشگاه زنجان، دانشگده علوم انسانی، گروه جغرافیا
2 - Department of Geography, Faculty of Humanities, University of Zanjan, Zanjan, Iran
3 - دانشگاه زنجان، دانشکده علوم انسانی، گروه جغرافیا
کلید واژه: ایران, واکاوی, سرعت باد, زمانی- مکانی, مدل MERRA – 2,
چکیده مقاله :
چکیده باد یکی از متغیرهای پیچیده اقلیمی است که تغییرات آن می تواند بر ویژگیهای اقلیمی در مقیاس جهانی، منطقه ای و محلی اثرگذار باشد. گرچه این متغیر از جمله عوامل مهم در تغییر اقلیم به شمار می رود اما به ندرت به منظور کشف تغییرات آب و هوایی مورد بررسی قرار گرفته است. هدف از این پژوهش، واکاوی توزیع زمانی- مکانی سرعت باد سطحی در گستره‌ی جغرافیایی ایران (2019-1982) می‌باشد. به این منظور؛ از میانگین داده‌های ساعتی، روزانه و ماهانه‌ی سرعت باد سطحی مربوط به مدل MERRA–2 استفاده‌شد. نتایج حاصله بیانگر افت‌وخیزهایی در سرعت باد بوده و روند آن با افزایشm/s2/0 همراه است. تحلیل‌های آماری نیز تفاوتهای معناداری را به لحاظ زمانی و مکانی نشان‌داد. در میان ماه‌ها، بیشترین میانگین سرعت باد مربوط به ماههای (ژوئن، ژولای و آگوست) و کمترین میزان مربوط به ماههای (اکتبر، نوامبر، دسامبر و ژانویه) و در میان فصول نیز بیشترین و کمترین در تابستان و زمستان اتفاق افتاده‌است. به لحاظ مکانی نیز بیشترین شدت و تداوم جریان باد در شرق ایران و ایران مرکزی است. رابطه‌ی رگرسیونی بین سرعت باد و متغیرهای دما و فشار نشان داد، سرعت باد با دما ارتباط مستقیم (R=%81) و با فشار ارتباط معکوس (R= - %70) دارد.
Abstract Wind is one of the complex climatic variables whose changes can affect climatic characteristics on a global, regional and local scale. Although this variable is one of the important factors in climate change, it has rarely been studied to detect climate change. The purpose of this study is to analyze the temporal-spatial Distribution of surface wind speed in the geographical area of Iran (1982- 2019). For this purpose, the mean hourly, daily and monthly average wind speed data for the MERRA-2 model were used. The results show that there are fluctuations in wind speed and the trend was accompanied by an increase of 0.2 m / s. Statistical analysis also showed significant differences in time and location. Among the months, the highest average wind speeds occurred in the months (June, July and August) and the lowest in the months (October, November, December and January) and among the seasons the highest and lowest occurred in summer and winter. Locally, the highest intensity and persistence of wind current in eastern Iran and central Iran. Regression relationship between wind speed and temperature and pressure variables showed that wind speed is directly related to temperature (R = 81%) and inversely related to pressure (R = - 70%).
منابع
1- پورکریم برآبادی، رؤیا (1392): ارتباط متقابل رژیم بادهای شرق خراسان با بادهای صدوبیست روزۀ سیستان، پایان‌نامۀ کارشناسی ارشد، به راهنمایی دکتر محمود خسروی، دانشگاه سیستان‌وبلوچستان.
2- جهانبخش، سعید و رجبی، معصومه (1388): مبانی جغرافیای طبیعی، انتشارات دانشگاه تبریز، چاپ اول.
3- حسین‌زاده، سیدرضا (1376): بادهای 120 روزۀ سیستان، فصلنامه تحقیقات جغرافیایی، شماره 46، ص 103.
4- حمیدیان پور، محسن، مفیدی، عباس و سلیقه، محمد (1395): تحلیل ماهیت و ساختار باد سیستان، مجله ژئوفیزیک ایران، جلد 10، شماره 2، صص 109-83.
5- حمیدیان‌پور، محسن، مفیدی، عباس، سلیقه، محمد و علیجانی، بهلول (1395): نقش توپوگرافی بر شبیه‌سازی ساختار باد سیستان، نشریه تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، سال شانزدهم، شماره 43، صص 53-25.
6- حنفی، علیو ایران پور، فخرالدین (1396): ارزیابیوپهنه‌بندیپتانسیلسرعتباددرکشوربه‌منظوربرنامه‌ریزیجهتتولیدبرقبادی، نشریه پژوهش‌های اقلیم‌شناسی، شماره 31، صص 88 – 73.
7- خسروی، محمود، ابراهیمی، محمد و بهروزی، محمود (1394): بررسی وضعیت انرژی باد در استان خوزستان به‌منظور استفاده از توربین‌های بادی، فصلنامه برنامه‌ریزیمنطقه‌ای، سال 6، شماره پیاپی 22، صص 42-29.
8- رضازاده، مریم، ایران‌نژاد، پرویز و شائو،یاپینگ (1392): شبیه‌سازی گسیل غبار با مدل پیش‌بینی عددی وضع هوا و داده‌های جدید سطح در منطقه خاورمیانه، مجله فیزیک زمین و فضا، شماره 1، صص212-191.
9- رضایی، پرویز (1382): بررسی اقلیمی باد منجیل، فصلنامه تحقیقات جغرافیایی، شماره 68، صص 113-101.
10- رضایی بنفشه، مجید، جوان،خدیجه وزینالی، بتول (1390): بررسی روند تغییرات سرعت باد دار شمال غرب ایران، نشریه جغرافیای طبیعی، شماره 13، پاییز 1390، صص 41 – 25.
11- رئیس پور، کوهزاد (۱۳۹۷): تحلیلی بر رویدادهای کنترل ناپذیر گردوغبار در جنوب غرب ایران با استفاده از پایش ماهواره‌ای و تحلیل همدیدی، دومین همایش بین‌المللی گرد و غبار، ایلام، دانشگاه ایلام،اردیبهشت 1397.
12- رئیسپور، کوهزاد (1386): تحلیل آماری - همدیدی پدیدۀ گردوغبار در استان خوزستان، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، به راهنمایی دکتر تقی طاووسی، دانشگاه سیستان‌وبلوچستان.
13- طاووسی، تقی، رئیس پور، کوهزاد و بیگ رضایی، احسان (1392):تحلیل آماری و پیش‌بینی احتمال وقوع بادهای شدید و طوفانی در استان کرمانشاه، مجله جغرافیا و برنامه‌ریزی محیطی، سال 24، شماره 3، صص 93-106.
14- علیجانی، بهلول (1381): آب و هوای ایران، انتشارات دانشگاه پیام نور، تهران.
15- علیزاده، امین، کمالی، غلامعلی و موسوی، فرهاد (1384): هوا و اقلیم‌شناسی، انتشارات دانشگاه فردوسی مشهد.
16- قائدی، سهراب (1398): روند سرعت باد در ایران، نشریه مدیریت بیابان، شماره 13، صص 28 – 15.
17- کارگر، الهام، بداق جمالی، جواد، رنجبر سعادت آبادی، عباس (1395): شبیه‌سازی و تحلیل عددی طوفان گردوغبار شدید شرق ایران، نشریه تحلیل فضایی مخاطرات محیطی، سال سوم، شماره 4، صص 119-101.
18- گندمکار، امیر (1388): ارزیابی انرژی پتانسیل باد در کشور ایران، مجله جغرافیا و برنامه‌ریزیمحیطی سال 20، شماره پیاپی 36، شماره 4، صص 100-85.
19- مجرد، فیروز و همتی، شهرام (1392): ارزیابی قابلیت‌های انرژی باد در استان‌های کرمانشاه و کردستان، نشریه تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، سال سیزدهم، شماره 29، صص 157-137.
20- مسعودیان، سیدابوالفضل و کاویانی، محمدرضا، 1387، اقلیم‌شناسی ایران، انتشارات دانشگاه اصفهان، ص 40.
21- مسعودیان، سید ابوالفضل، (1388): آب و هوای ایران، انتشارات شریعت توس مشهد، ص 91.
22- معروفی، صفر، سقایی، صبا، ارشاد فتح، فرناز (1396): بررسی توزیع مکانی سرعت باد با استفاده از روش‌های زمین‌آماری و کلاسه‌بندی آن بر اساس روش تحلیل خوشه‌ای، نشریه علوم و مهندسی آبیاری، دوره 40، صص 14 -1.
23- Alexanderson, H. Tuomenvirta, H. Schmith, T. And Iden, K. (2000): Trends Of Storms In NW Europe Derived From An Updated Pressure Data Set. Climate Research, 14 (1),Pp. 71–73.
24- Bosilovich, M. Grobertson, F. R. And Chen, J.( 2011): Global Energy And Water Budgets In MERRA. J. Climate, 24, Pp. 5721–5739.
25- Burkhardt, R AndKatja W. (2007): Extremes Of Near-Surface Wind Speed Over Europe And Their Future Changes As Estimated From An Ensemble Of RCM Simulations, Climatic Change. 81, Pp.267–280.
26- Carvalho, D. (2019): An Assessment OfNASA’s GMAO MERRA-2 Reanalysis Surface Winds. J. Climate, 32 (23), Pp. 8261–8281.
27- Gelaro, R. And Coauthors, H. (2017): The Modern-Era Retrospective Analysis ForResearch And Applications, Version 2 (MERRA-2). J. Climate, 30,Pp. 5419–5454.
28- Gong, L. Xu C. Chen, D. Halldin, S. And Chen, Y. D. (2006) Sensitivity Of The Penman–Monteith Reference Evapotranspiration To Key Climatic Variables In The Changjiang (Yangtze River) Basin. Journal OfHydrology, 329 (3-4), Pp. 620-629.
29- Irmak, S. Payero, J. O. Martin, D. L. And Howell, T. A.(2006): Sensitivity Analyses And Sensitivity Coefficients. Journal OfIrrigation And Drainage Engineering, 132 (6), Pp. 564-578.
30- J Clim, 24 (14) (2011), Pp. 3624-3648.
31- Jiang, Y. Luo, Y. Zhao, Z. And Tao, S. (2010): Changes In Wind Speed Over China During 1956–2004. Theory Appl Climatol, 99(3), Pp. 421–430.
32- Larissa, E. B. And Christopher, S. B.(2005): The Relationship BetweenWind Speed And Precipitation In The Pacific ITCZ, Washington, Seattle. 46, Pp.426 – 4251.
33- Liléo, S. And Petrik, O. (2011): Investigation On The Use Of NCEP/NCAR, MERRA And CEP/CFSR Reanalysis Data In Wind Resource Analysis Presented At EWEA. Brussels, Belgium, 14, Pp. 1214 - 1229.
34- Mccarty, W. L. Coy, R. Gelaro, A. Huang, D. Merkova, E. B. Smith, M. Sienkiewicz, And Wargan, K.(2016): MERRA-2 Input Observations: Summary And Assessment. NASA Rep. NASA/TM-2016-104606, Vol. 46, P. 61.
35- Molod, A. L. Takacs, M. Suarez. And Bacmeister, J.(2015): Development Of The GEOS-5 Atmospheric General Circulation Model: Evolution From MERRA To MERRA-2. Geosci. Model Dev. 8, Pp. 1339–1356.
36- Olauson, J. Bergkvist, M. (2015): Modelling The Swedish Wind Power Production Using MERRA Reanalysis Data, Renew Energy, 76,Pp. 717-725.
37- Reichle, R. H. Koster, R. D. Lannoy. G. J. And Touré, A. (2011): Assessment And Enhancement Of MERRA Land Surface Hydrology Estimates. J. Climate, 24, Pp. 6322–6338.
38- Rienecker, M. And Coauthors, M. (2011): MERRA: NASA’s Modern-Era Retrospective Analysis For Research AndApplications. J. Climate, 24, Pp. 3624–3648.
39- Rienecker, M.J. Suarez, R. Gelaro, R. Todling, J. Bacmeister, E. (2012): MERRA-NASA's Modern-Era Retrospective Analysis For Research And Applications
40- Robertson, F. R. Bosilovich, M. G. Chen, J. And Miller, T. L. (2011): The Effect Of Satellite Observing System Changes On MERRA Water And Energy Fluxes. J. Climate, 24,Pp. 5197–5217.
41- Ruha, Z. Shiyan, Z. Jiali, L. Yuanyuan, H. And Junxia, Z. (2019): Analysis Of Near-Surface Wind Speed Change In China During 1958–2015, Theoretical And Applied ClimatologyVolume 137, P. 2785–2801.
42- Shoji, T. And Kitaura, H. (2006): Statistical And Geostatistical Analysis Of Rainfall In Central Japan. Computers AndGeosciences, 32, PP. 1007-1024.
44- Wargan, K. (2016): MERRA-2 Input Observations: Summary And Assessment. NASA Rep. NASA/TM-2016-104606, Vol. 46, Pp. 61.
45- Zhao, Z And Jinhong, Z. (2010): Projections Of Wind Changes For 21st Century In China By Three Regional Climate Models Chin. Geogra. Sci. 20 (3), Pp. 226–235.
_||_
منابع
1- پورکریم برآبادی، رؤیا (1392): ارتباط متقابل رژیم بادهای شرق خراسان با بادهای صدوبیست روزۀ سیستان، پایان‌نامۀ کارشناسی ارشد، به راهنمایی دکتر محمود خسروی، دانشگاه سیستان‌وبلوچستان.
2- جهانبخش، سعید و رجبی، معصومه (1388): مبانی جغرافیای طبیعی، انتشارات دانشگاه تبریز، چاپ اول.
3- حسین‌زاده، سیدرضا (1376): بادهای 120 روزۀ سیستان، فصلنامه تحقیقات جغرافیایی، شماره 46، ص 103.
4- حمیدیان پور، محسن، مفیدی، عباس و سلیقه، محمد (1395): تحلیل ماهیت و ساختار باد سیستان، مجله ژئوفیزیک ایران، جلد 10، شماره 2، صص 109-83.
5- حمیدیان‌پور، محسن، مفیدی، عباس، سلیقه، محمد و علیجانی، بهلول (1395): نقش توپوگرافی بر شبیه‌سازی ساختار باد سیستان، نشریه تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، سال شانزدهم، شماره 43، صص 53-25.
6- حنفی، علیو ایران پور، فخرالدین (1396): ارزیابیوپهنه‌بندیپتانسیلسرعتباددرکشوربه‌منظوربرنامه‌ریزیجهتتولیدبرقبادی، نشریه پژوهش‌های اقلیم‌شناسی، شماره 31، صص 88 – 73.
7- خسروی، محمود، ابراهیمی، محمد و بهروزی، محمود (1394): بررسی وضعیت انرژی باد در استان خوزستان به‌منظور استفاده از توربین‌های بادی، فصلنامه برنامه‌ریزیمنطقه‌ای، سال 6، شماره پیاپی 22، صص 42-29.
8- رضازاده، مریم، ایران‌نژاد، پرویز و شائو،یاپینگ (1392): شبیه‌سازی گسیل غبار با مدل پیش‌بینی عددی وضع هوا و داده‌های جدید سطح در منطقه خاورمیانه، مجله فیزیک زمین و فضا، شماره 1، صص212-191.
9- رضایی، پرویز (1382): بررسی اقلیمی باد منجیل، فصلنامه تحقیقات جغرافیایی، شماره 68، صص 113-101.
10- رضایی بنفشه، مجید، جوان،خدیجه وزینالی، بتول (1390): بررسی روند تغییرات سرعت باد دار شمال غرب ایران، نشریه جغرافیای طبیعی، شماره 13، پاییز 1390، صص 41 – 25.
11- رئیس پور، کوهزاد (۱۳۹۷): تحلیلی بر رویدادهای کنترل ناپذیر گردوغبار در جنوب غرب ایران با استفاده از پایش ماهواره‌ای و تحلیل همدیدی، دومین همایش بین‌المللی گرد و غبار، ایلام، دانشگاه ایلام،اردیبهشت 1397.
12- رئیسپور، کوهزاد (1386): تحلیل آماری - همدیدی پدیدۀ گردوغبار در استان خوزستان، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، به راهنمایی دکتر تقی طاووسی، دانشگاه سیستان‌وبلوچستان.
13- طاووسی، تقی، رئیس پور، کوهزاد و بیگ رضایی، احسان (1392):تحلیل آماری و پیش‌بینی احتمال وقوع بادهای شدید و طوفانی در استان کرمانشاه، مجله جغرافیا و برنامه‌ریزی محیطی، سال 24، شماره 3، صص 93-106.
14- علیجانی، بهلول (1381): آب و هوای ایران، انتشارات دانشگاه پیام نور، تهران.
15- علیزاده، امین، کمالی، غلامعلی و موسوی، فرهاد (1384): هوا و اقلیم‌شناسی، انتشارات دانشگاه فردوسی مشهد.
16- قائدی، سهراب (1398): روند سرعت باد در ایران، نشریه مدیریت بیابان، شماره 13، صص 28 – 15.
17- کارگر، الهام، بداق جمالی، جواد، رنجبر سعادت آبادی، عباس (1395): شبیه‌سازی و تحلیل عددی طوفان گردوغبار شدید شرق ایران، نشریه تحلیل فضایی مخاطرات محیطی، سال سوم، شماره 4، صص 119-101.
18- گندمکار، امیر (1388): ارزیابی انرژی پتانسیل باد در کشور ایران، مجله جغرافیا و برنامه‌ریزیمحیطی سال 20، شماره پیاپی 36، شماره 4، صص 100-85.
19- مجرد، فیروز و همتی، شهرام (1392): ارزیابی قابلیت‌های انرژی باد در استان‌های کرمانشاه و کردستان، نشریه تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، سال سیزدهم، شماره 29، صص 157-137.
20- مسعودیان، سیدابوالفضل و کاویانی، محمدرضا، 1387، اقلیم‌شناسی ایران، انتشارات دانشگاه اصفهان، ص 40.
21- مسعودیان، سید ابوالفضل، (1388): آب و هوای ایران، انتشارات شریعت توس مشهد، ص 91.
22- معروفی، صفر، سقایی، صبا، ارشاد فتح، فرناز (1396): بررسی توزیع مکانی سرعت باد با استفاده از روش‌های زمین‌آماری و کلاسه‌بندی آن بر اساس روش تحلیل خوشه‌ای، نشریه علوم و مهندسی آبیاری، دوره 40، صص 14 -1.
23- Alexanderson, H. Tuomenvirta, H. Schmith, T. And Iden, K. (2000): Trends Of Storms In NW Europe Derived From An Updated Pressure Data Set. Climate Research, 14 (1),Pp. 71–73.
24- Bosilovich, M. Grobertson, F. R. And Chen, J.( 2011): Global Energy And Water Budgets In MERRA. J. Climate, 24, Pp. 5721–5739.
25- Burkhardt, R AndKatja W. (2007): Extremes Of Near-Surface Wind Speed Over Europe And Their Future Changes As Estimated From An Ensemble Of RCM Simulations, Climatic Change. 81, Pp.267–280.
26- Carvalho, D. (2019): An Assessment OfNASA’s GMAO MERRA-2 Reanalysis Surface Winds. J. Climate, 32 (23), Pp. 8261–8281.
27- Gelaro, R. And Coauthors, H. (2017): The Modern-Era Retrospective Analysis ForResearch And Applications, Version 2 (MERRA-2). J. Climate, 30,Pp. 5419–5454.
28- Gong, L. Xu C. Chen, D. Halldin, S. And Chen, Y. D. (2006) Sensitivity Of The Penman–Monteith Reference Evapotranspiration To Key Climatic Variables In The Changjiang (Yangtze River) Basin. Journal OfHydrology, 329 (3-4), Pp. 620-629.
29- Irmak, S. Payero, J. O. Martin, D. L. And Howell, T. A.(2006): Sensitivity Analyses And Sensitivity Coefficients. Journal OfIrrigation And Drainage Engineering, 132 (6), Pp. 564-578.
30- J Clim, 24 (14) (2011), Pp. 3624-3648.
31- Jiang, Y. Luo, Y. Zhao, Z. And Tao, S. (2010): Changes In Wind Speed Over China During 1956–2004. Theory Appl Climatol, 99(3), Pp. 421–430.
32- Larissa, E. B. And Christopher, S. B.(2005): The Relationship BetweenWind Speed And Precipitation In The Pacific ITCZ, Washington, Seattle. 46, Pp.426 – 4251.
33- Liléo, S. And Petrik, O. (2011): Investigation On The Use Of NCEP/NCAR, MERRA And CEP/CFSR Reanalysis Data In Wind Resource Analysis Presented At EWEA. Brussels, Belgium, 14, Pp. 1214 - 1229.
34- Mccarty, W. L. Coy, R. Gelaro, A. Huang, D. Merkova, E. B. Smith, M. Sienkiewicz, And Wargan, K.(2016): MERRA-2 Input Observations: Summary And Assessment. NASA Rep. NASA/TM-2016-104606, Vol. 46, P. 61.
35- Molod, A. L. Takacs, M. Suarez. And Bacmeister, J.(2015): Development Of The GEOS-5 Atmospheric General Circulation Model: Evolution From MERRA To MERRA-2. Geosci. Model Dev. 8, Pp. 1339–1356.
36- Olauson, J. Bergkvist, M. (2015): Modelling The Swedish Wind Power Production Using MERRA Reanalysis Data, Renew Energy, 76,Pp. 717-725.
37- Reichle, R. H. Koster, R. D. Lannoy. G. J. And Touré, A. (2011): Assessment And Enhancement Of MERRA Land Surface Hydrology Estimates. J. Climate, 24, Pp. 6322–6338.
38- Rienecker, M. And Coauthors, M. (2011): MERRA: NASA’s Modern-Era Retrospective Analysis For Research AndApplications. J. Climate, 24, Pp. 3624–3648.
39- Rienecker, M.J. Suarez, R. Gelaro, R. Todling, J. Bacmeister, E. (2012): MERRA-NASA's Modern-Era Retrospective Analysis For Research And Applications
40- Robertson, F. R. Bosilovich, M. G. Chen, J. And Miller, T. L. (2011): The Effect Of Satellite Observing System Changes On MERRA Water And Energy Fluxes. J. Climate, 24,Pp. 5197–5217.
41- Ruha, Z. Shiyan, Z. Jiali, L. Yuanyuan, H. And Junxia, Z. (2019): Analysis Of Near-Surface Wind Speed Change In China During 1958–2015, Theoretical And Applied ClimatologyVolume 137, P. 2785–2801.
42- Shoji, T. And Kitaura, H. (2006): Statistical And Geostatistical Analysis Of Rainfall In Central Japan. Computers AndGeosciences, 32, PP. 1007-1024.
44- Wargan, K. (2016): MERRA-2 Input Observations: Summary And Assessment. NASA Rep. NASA/TM-2016-104606, Vol. 46, Pp. 61.
45- Zhao, Z And Jinhong, Z. (2010): Projections Of Wind Changes For 21st Century In China By Three Regional Climate Models Chin. Geogra. Sci. 20 (3), Pp. 226–235.