بخشی از مقاله
چکیده
بنابر کاربرد بالاي دماي سطح دریا - SST - در مباحث اقلیمی و اقیانوسی، در این پژوهش دادههاي SST طی سالهاي 2003 تا 2015 و در سه مقیاس زمانی فصلی، ماهانه و سالانه توسط دو مورد از تحلیلهاي مهم آمار فضایی یعنی موران جهانی و موران محلی در خلیج فارس مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از موران جهانی براي مقیاس زمانی فصلی حاکی از خودهمبستگی قوي دادهها براي هر چهار فصل بود که در این بین فصلهاي بهار و تابستان به ترتیب قويترین و ضعیفترین خودهمبستگی را دارا بودند.
همچنین نتایج حاصل از این تحلیل براي مقیاس زمانی ماهانه نشانگر قويترین خودهمبستگی براي ماه مارس و ضعیفترین خودهمبستگی براي ماه ژولاي بود. این آماره براي مقیاس زمانی سالانه نشان دهنده روندي نزولی در مقادیر خودهمبستگی و خوشهاي شدن دادههاي SST در 13 سال مورد مطالعه بود. نتایج حاصل از تحلیل موران محلی براي مقیاس زمانی ماهانه حاکی از تعداد بالاتر خوشههاي فضایی براي ماههاي فصل بهار نسبت به سایر ماهها بود.
همچنین این تحلیل براي مقیاس زمانی فصلی مشخص کرد که خوشههاي پایین-پایین که معرف مقادیر پایین SSTاند غالباً در قسمت غربی خلیج فارس و خوشههاي بالا-بالا که نشانگر مقادیر بالاي SST اند در قسمت مرکزي و شرقی منطقه گسترش یافتهاند. با استفاده از این تحلیل براي مقیاس سالانه مشخص شد که تعداد هر دو نوع خوشههاي فضایی SST در گذر زمان کاهش یافته و الگوي تشکیل این خوشهها دچار تغییر شده است. تغییر در مقدار و الگوي تشکیل خوشههاي SST به مرور زمان میتواند اثرات منفی را بر الگوي بارش و باد سطحی، غلظت کلروفیل a و جریانات سطحی خلیج فارس وارد کند.
-1 مقدمه
درجه حرارت آب در عمق 1 الی 2 متري از سطح دریا را درجه حرارت - دماي - سطح دریا - SST - 1 میگویند .[1] دماي سطحی آب اقیانوس به طور میانگین بین -1/9 درجه سلسیوس تا +30 درجه سلسیوس در حال تغییر است که این محدودهي تغییرات بسیار کمتر از محدوده ي تغییرات دما بر روي خشکی است. محدودهي کوچک تغییر دما در دریا را به بالا بودن ظرفیت گرمایی ویژهي آب نسبت میدهند
بخش اعظمی از مباحث حوزه فیزیک دریا مانند گرمایش سطحی، اختلاط، فراجوشی و فروجوشی، انتقال اکمن، با دماي سطحی و تغییرات آن رابطه مستقیم دارد. همچنین هرگونه بررسی وضیعت جوي، سرعت و جهت باد مستلزم شناخت قبلی از وضیعت تغییرات در دماي سطحی آب است. بنابراین میتوان این پارامتر فیزیکی را براي شناخت پدیدهها مهم تلقی نمود
اختلاف در دماي سطح دریا میتواند ناشی از عواملی مانند وجود جریانهاي آب سرد و گرم و تفاوت در توزیع انرژي تابشی خورشیدي باشد. دماي سطح دریا و تغییرات آن از جمله عوامل تغییر در مقادیر سرعت و جهت باد به شمار میرود که تغییر در سرعت و جهت باد نیز میتواند باعث ایجاد تغییر در وضیعت جوي و اقلیمی یک منطقه شود .[4] بر اساس مطالعات انجام شده افزایش دماي SST جهانی به علت دو برابر شدن CO2 جوي طی مدت 50 تا 100 سال، حدود 2 درجه سلسیوس تخمین زده شده است
از این رو یکی از اثرات نامطلوب زیست محیطی که میتواند مورد ارزیابی قرار گیرد، افزایش دماي سطح آبها در سواحل صنعتی دریاها و رودخانهها میباشد که میتواند متأثر از عواملی همچون تخلیه پسابهاي صنعتی و حرارتی و آلودگیهاي نفتی و روغنی باشد .[6] با این تفاسیر پایش و اندازهگیري تغییرات SST در مقیاس جهانی و در دراز مدت به دلیل نقش مهم آن در مطالعه تغییرات توازن حرارتی که منتج از دخالت بشر در طبیعت بوده و همچنین به علت اثرات این پارامتر بر ترکیب گازهاي موجود در جو از اهمیت خاصی برخوردار است
در رابطه با تغییرات دماي سطح دریا مطالعات متعددي در سراسر دریاهاي جهان انجام شده است، به طور مثال؛ Takeshige و همکاران - 2013 - به بررسی روند بلند مدت دماي سطح دریا در خلیج Omura با استفاده از دادههاي تعادل دمایی روزانه، مستخرج از آزمایشگاه تحقیقات بندري - NPRL - 2 در بازه زمانی 40 ساله - 1995- 1955 - پرداختند. ایشان در مطالعه خود دریافتند که در مدت دوره گرمایی - از مارس تا آگوست - دماي سطحی با کاهش رو به رو بوده است. در حالیکه در بیشتر دوره سرد - سپتامبر تا فوریه - دما افزایش یافته است.
همچنین کمترین و بیشترین تغییر دمایی به ترتیب مربوط به ماه هاي آگوست و ژانویه بوده است .[8] جهت کسب اطلاعات بیشتر در زمینه بررسی SST در بازه زمانی بلند مدت میتوان به پژوهشهاي [10] [9] - González et al., 2013; Bao and Ren, 2014; Costoya et al., 2015; Khoshakhlagh et al., 2016 - [12] [11] رجوع کرد.
با مروي بر مطالعات صورت گرفته مشخص شد که محققین براي بررسی SST تا کنون از روشهاي آمار فضایی بهره نبردهاند حال اینکه این روشها با توجه به ویژگیها و کاربردهاي فراوانی که دارند، میتوانند در پایش و تحلیل این پارامتر مورد استفاده قرار گیرند. لازم به ذکر است که از این ابزارها در بررسی پارامترهایی نظیر دماي جو و بارش - علیجانی و همکاران، 1394؛ نظريپور و همکاران، 1394؛ اسدي و کرمی، [15] [14] [13] - 1396، دماي سطح زمین3 [17] [16] - Guo et al., 2015; Ren et al., 2016 - - LST - و بخار آب [18] - Khosravi et al., 2017 - که ویژگیهاي مشابهی با SST دارند استفاده شده است.
با توجه به این توضیحات، تحقیق حاضر را میتوان به عنوان نخستین پژوهش در رابطه با پایش SST به کمک آمار فضایی در خلیج فارس دانست، در ادامه به معرفی تکنیکهاي آمار فضایی مورد استفاده در این پژوهش پرداخته میشود.
-2 مواد و روشها
-1-2 معرفی منطقه مورد مطالعه
خلیج فارس در جنوب غرب آسیا و جنوب کشور ایران واقع شده است، این پهنه آبی در موقعیتی حساس و استراتژیک قرار داشته و از دیرباز به عنوان یکی از بزرگترین و مهمترین آبراهههاي جهانی و مرکز تجارت و اقتصاد جهانی به شمار میرود. اهمیت این منطقه در یکصد سال اخیر به علت کشف منابع انرژي عظیم در مناطق حاشیه آن به میزان قابل توجهی افزایش یافته است. این خلیج در مختصات 24 تا 30 درجه عرض شمالی و 48 تا 56 درجه طول شرقی قرار گرفته است.
خلیج فارس به عنوان یکی از گرمترین دریاهاي دنیا شناخته شده است و از نظر آب و هوایی شرایط خشک و نیمه استوایی دارد. کشورهاي؛ ایران در شمال، کویت و عراق در غرب و شمال غرب، قطر، بحرین، امارت متحده عربی و عربستان سعودي نیز در جنوب این خلیج واقع شدهاند. همچنین این خلیج از شرق به تنگه هرمز و دریاي عمان راه دارد. این خلیج از طریق تنگه هرمز و دریاي عمان به دریاي عرب و اقیانوس هند متصل میشود.
شکل :1 موقعیت منطقه مورد مطالعه بر روي نقشه
-2-2 دادههاي مورد نیاز
دادههاي ماهوارهاي مورد نیاز پژوهش حاضر از پایگاه دادهي مرکز اروپائی پیشبینی میان برد آب و هوا - ECMWF -
استخراج گردید. داده هاي ماهوارهاي دماي سطح دریا در فرمت Netcdf و در اندازه پیکسل 0 ∙ 125 × 0 ∙ 125 براي سالهاي2003 تا 2015 میلادي در بازه زمانی 13 ساله از پایگاه ذکر شده استخراج گردید.
براي میانگینگیري، فایلهاي Netcdf دانلود شده، توسط نرمافزار ArcMap 10.2 به لایههاي رستري تبدیل شده و از این لایهها میانگینگیري شد. سپس با استفاده از همین نرمافزار دادههاي رستري به دادههاي نقطهاي تبدیل شدند و براي انجام تحلیل هاي آمار فضایی وارد نرم افزار ArcMap 10.2 و Geoda شدند. جهت بررسی و مقایسه خود همبستگی فضایی دادههاي SST در خلیج فارس از تفکیک زمانی فصلی، ماهانه و سالانه استفاده شده است و تحلیلهاي آمار فضایی براي این مقیاسها محاسبه گردیده است.
