تحقیق درمورد استان گلستان، رطوبت نسبی، دریای خزر، استان خراسان

مرتفع‌ترین قله آن تخت سلیمان با ارتفاع بیش از 4000 متر از سطح دریا می‌باشد.
3. در شهرستان نوشهر نیز سه رشته کوه از رشته کوه البرز کشیده شده است. رشته اول موازی با ساحل دریا که مرتفع‌ترین قلل آن شور و قله کلارآباد در جنوب صلاح‌الدین کلا قرار دارد. رشته دوم تقریباً موازی با رشته اول ولی مرتفع‌تر از آن است. قلل مرتفع آن عبارتند از شاه‌کوه، قرقر‌کوه و سیاه‌سنگ. رشته سوم از دو رشته دیگر مرتفع‌تر و خط ‌الرأس آن مرز طبیعی مازندران و تهران می‌باشد. مرتفع‌ترین قله آن تخت سلیمان در جنوب کلاردشت و کندوان قرار دارد.
3-3 موقعیت جغرافیایی استان گلستان
استان گلستان از شمال به جمهوری ترکمنستان، از غرب به استان مازندران و دریای خزر، از جنوب به استان سمنان و از شرق به استان خراسان شمالی محدود می‌شود . مساحت استان 22022 کیلومتر مربع بوده و حدود 33/1 درصد از کل مساحت کشور را به خود اختصاص داده است.
1-3-3 جغرافیای طبیعی استان گلستان
 این استان بین رشته کوه البرز، دشت‌های جنوبی کشور ترکمنستان، کوه‌های استان خراسان و دریای خزر واقع شده است. قله شاهوار با ارتفاع 3945 متر بلندترین و نقاط ساحلی با ارتفاع 26- متر پست‌ترین نقاط استان گلستان هستند. به طور کلی این استان از نظر ناهمواری به سه ناحیه تقسیم می شود:
1. ناحیه کوهستانی: این ناحیه شامل مناطقی با ارتفاع 500 تا بیش از 3000 متر بوده و پوشیده از گونه‌های جنگلی و مرتع است.
2. ناحیه کوهپایه‌ای: این ناحیه شامل تپه‌های کوچک، تپه ماهورها و دلندها بوده و با اراضی جنگلی پوشیده شده است.
3. ناحیه جلگه‌ای و اراضی پست: این ناحیه که در حاشیه دریای خزر و خلیج گرگان واقع است ارتفاعی پایین‌تر از سطح دریای آزاد داشته و به تدریج به سمت شرق بر ارتفاع آن افزوده می‌شود.

4-3 سیستم‌های آب و هوایی
موقعیت جغرافیایی ایران به گونه‌ای است که در طول سال تحت تاثیر سیستم‌های متعددی قرار می‌گیرد، از یک سو تحت تاثیر سیستم‌های آب و هوایی مناطق حاره‌ای و جنب حاره‌ای می‌باشد و از سوی دیگر از شرایط آب و هوایی عرض‌های میانه به ویژه سیستم بادهای غربی بهره‌مند می‌گردد. قرار گرفتن ایران بین سرزمین‌های پهناور سیبری در شمال، دریای مدیترانه در غرب، بیابان‌های عربستان و آفریقا در جنوب غرب و سرزمین‌های هندوستان در شرق سبب شده که هر کدام در دوره معینی از سال آب و هوای ایران را تحت تاثیر قرار دهند (علیجانی، 1383). محور پرفشار جنب حاره‌ای آزور در فصل زمستان، در 25 درجه شمالی و بر روی دریای خزر مستقر می‌شود حرکت این محور بستگی به پرفشار حرارتی سیبری، وضعیت قرارگیری ناوه قطبی در تروپوسفر و محور رودباد دارد (حبیبی نوخندان، 1376).
حرکات گردشی عمومی هوا به گونه‌ای است که سیستم‌های هوایی گوناگون را در مقیاس سیاره‌ای و یا منطقه‌ای به ایران آورده و اقلیم ایران را متاثر می‌سازد. هر کدام از عناصر تشکیل دهنده‌ی گردش عمومی هوا اثرات ویژه‌ای داشته و زمان تاثیر آن علیرغم تغییرات سال به سال در دراز مدت از ثبات نسبی برخوردار است (علیجانی،1383).
مهم‌ترین سیستم‌هایی که ایران را تحت تاثیر قرار می‌دهد به شرح زیر است:
1-4-3 پرفشار جنب حاره‎ای: که در فصل تابستان به صورت زبانه‌ای از طریق مدیترانه بر بالای خاور میانه از جمله ایران کشیده می‌شود. پرفشار جنب حاره‌ای آزور پدیده غالب دوره‌ی گرم ایران است و تمام ایران را تحت تاثیر قرار می‌دهد. ارتفاع کف پرفشار جنب حاره‌ای آزور در همه جای ایران و از روزی به روز دیگر ثابت نیست (علیجانی، 1383).

2-4-3 بادهای غربی: که در دوره سرد سال به دنبال پسروی رودباد جنب حاره‌ای به طرف جنوب، به ایران وارد می‌شود که از اوایل فصل پاییز آغاز شده و تا شروع زمستان بادهای غربی بر همه ایران مستقر می‌شوند (همان).
3-4-3 پرفشار سیبری: که از شمال شرق و گاهی از شمال غرب نفوذ کرده و هوای سرد را در ایران حاکم می‌کند ( مسعودیان و کاویانی،1386).
4-4-3 فرود دریای سرخ: سامانه همدید کم ضخامتی است که از 4 آبان تا 24 بهمن به مدت 88 روز حاکم است. این فرود و زبانه‌ای از کم فشار سودان است که فشار مرکزی آن در حدود 1006 است. اگر فرود دریای سرخ با استقرار یک فرود در تراز میانی جو همراه باشد امکان صعود عمیق و تشکیل ابر را فراهم می‌کند در این صورت امکان ریزش بارش‌های سنگین و سیل‌آسا در جنوب غرب ایران وجود دارد. در صورتی‌که این فرود با فرود تراز میانی جو همراه نشود جریان‌های گرم و خشکی را از روی عربستان به ایران هدایت می‌کند و طوفان گرد و غبار پدید می‌آورد (همان).
5-4-3 بیابان‌های عربستان و آفریقا: که در تابستان ظاهر می‌شود. این مرکز هوای شبه جزیره عربستان را به ایران می‌کشد ( علیجانی، 1383).

4- مواد و روش تحقیق
1-4 مقدمه
تنها داده هواشناختی قابل دسترس در ارتباط با گرد و غبارها در کشور، تعداد روزهای همراه با گرد و غبار است. در این پژوهش جهت تحلیل همدید روزهای گرد و غبار، از دو پایگاه داده‌ محیطی و گردشی استفاده خواهد شد.
2-4 جمع‌آوری داده‌ها
داده‌های مورد استفاده در این پژوهش، داده‌های سالانه، ماهانه و روزانه هواشناسی و تعداد روزهای همراه با گرد و غبار است. داده‌ها از سازمان کل هواشناسی کشور اخذ شده است. دوره‌ی آماری مورد بررسی، از بدو تاسیس هر ایستگاه تا سال 2010 می‌باشد. در این پ
ژوهش از دو گروه داده استفاده شده است که شامل:
1. آمار روزانه، ماهانه و سالانه پارامترهای هواشناسی نظیر دید افقی، کد پدیده‌ی هواشناسی، رطوبت نسبی، فشار، سرعت و جهت باد می‌باشد. دراین پژوهش داده‌های رطوبت نسبی بر اساس متوسط میانگین روزانه مورد استفاده قرار گرفته و در مورد داده‌های فشار هوا از داده‌های مربوط به فشار سطح دریاهای آزاد استفاده شده است.
2. تعیین دوره آماری مشترک بین سال‌های موجود بین ایستگاه‌هایی که در این دوره زمانی دارای داده‌های ثبت شده مطمئن بوده است.
3. تعیین تعداد روزهای همراه با گرد و غبار، سمت و سرعت باد و دید افقی در سطح زمین و رطوبت نسبی در حالت رخداد طوفان‌های گرد و غبار در منطقه مورد مطالعه.
4. شناسایی طوفان‌های گرد و غباری شاخص در منطقه؛ معیار انتخاب فراگیر بودن طوفان این است که طوفان مورد نظر بتواند در یک ایستگاه دید را به زیر 5000 متر رسانده و هم چنین در دو یا چند ایستگاه نیز آثاری از آلودگی مشاهده شود.
5. نقشه‌های هم فشار به دست آمده از سایت NCEP / NCAR در سطح زمین، 500، 700 و 850 هکتوپاسکال.
3-4 بررسی داده‌های جمع‌آوری شده
پارامترهای هواشناسی، دید افقی و کد پدیده‌ی هواشناسی را مورد بررسی قرار می‌دهیم و در صورت کم بودن میزان دید افقی و مشاهده‌ی کد 06 و گاهی اوقات کد 05 روز مورد نظر ثبت می‌شود.
برای اطمینان از این‌که پدیده مورد نظر با کد صحیحی ثبت شده است هم داده‌های سالانه و هم داده‌های روزانه مورد بررسی قرار داده شد چون در منطقه مورد مطالعه به دلیل عدم شناخت صحیح پدیده، گاهی دیده شده با پدیده مشابه دیگر و یا کد دیگر اشتباهی ثبت شده است. در انتها برای روزهای گردآوری شده، پایگاه داده‌ای در نرم افزار Excel تهیه شده است.
جدول ( 1-4): کدهای هواشناسی مرتبط با پدیده گردوغبار و شرایط احراز آنها
شرایط احراز
علامت مشخصه
کد هوای حاضر(WW)
گردوغبار فراگیر و گسترده معلق در هوا که بوسیله باد در ایستگاه یا نزدیکی آن بلند نشده است

06
گردوخاک یا شنی که در ساعت دیدبانی در اثر وزش باد در ایستگاه و یا اطراف آن به هوا بلند شده باشد

07
گردباد تکاملیافته که طی ساعت دیدبانی در ایستگاه و یا اطراف آن مشاهده شده است

08
توفان گردوخاک یا شن که در ساعت دیدبانی در اطراف ایستگاه وجودداشته است

09
توفان ملایم یا متوسط گردوخاک یا شن که طی ساعت گذشته از شدت توفان کاسته شده است

30
توفان ملایم یا متوسط گردوخاک یا شن که طی ساعت گذشته شدت توفان تغییری نکرده است

31
توفان ملایم یا متوسط گردوخاک یا شن که طی ساعت گذشته بر شدت توفان افزوده شده است

32
توفان شدید گردوخاک یا شن که طی ساعت گذشته از شدت توفان کاسته شده است

33
توفان شدید گردوخاک یا شن که طی ساعت گذشته شدت توفان تغییری نکرده است

34
توفان شدید گردوخاک یا شن که طی ساعت گذشته بر شدت توفان افزوده شده است

35
رعدوبرق توام با توفان گردوخاک یا شن

98

4-4 تحلیل و بررسی نتایج
برای هر ایستگاهی که دوره ثبت داده‌ها بیش‌تر از 20 سال بوده از روش آماری من کندال استفاده شده است که این روش جز روش‌های ناپارامتری می‌باشد به ‌طوری که تعداد روزهای همرا با گرد و غبار در ایستگاه مورد نظر جمع و از روش من کندال استفاده شده است.
این آزمون ابتدا توسط Mann در سال 1945 ارائه شد و سپس توسط Kendall در سال 1966 توسعه یافت. این روش در همان سال‌ها مورد تائید WMO قرار گرفت. همانند سایر آزمون‌های آماری، این آزمون نیز بر مبنای مقایسه فرض صفر و یک بوده و در نهایت در مورد پذیرش یا رد فرض صفر تصمیم گیری می‌نمایند. فرض صفر این آزمون مبتنی بر تصادفی بودن و عدم وجود روند در سری داده‌هاست و پذیرش فرض یک (رد فرض صفر) دال بر وجود روند در سری داده‌ها می‌باشد. روش محاسبه این روش به شرح زیر است:
الف) محاسبه اختلاف بین تک تک جملات سری با هم‌دیگر و اعمال تابع sgn و استخراج پارامتر s

رابطه شماره (1):

N تعداد جملات سری
Xj داده j ام سری
Xk داده k ام سری

تابع Sgn هم به شرح زیر تعریف می‌گردد:

بنابراین، تمامی مقادیر به دست آمده از تابع علامت sgn 1، 0 یا 1- است.

در یک آزمون دو دامنه جهت روندیابی سری داده‌ها، فرض صفر در صورتی پذیرفته می‌شود که رابطه زیر برقرار باشد:

که α سطح معنی‌داری است که برای آزمون در نظر گرفته می‌شود و Zα آماره توزیع نرمال استاندارد در سطح معنی‌دار α می‌باشد که با توجه به دو دامنه بودن آزمون، از 2/α استفاده شده است. در این آزمون سطح اطمینان 95% و 99% مورد استفاده قرار می‌گیرد. در صورتی که آماره Z مثبت باشد روند داده‌ها صعودی و در صورت منفی بودن آن روند نزولی خواهد بود.

5-4 تحلیل و بررسی همدیدی
بیش‌ترین چشمه‌های تولید گرد و غبار در سمت شمال غرب عراق و شرق سوریه است که در سال‌های اخیر افزایش یافته است. هم‌چنین بر تعداد چشمه‌ها افزوده شده است که این مسئله به دنبال عوامل طبیعی و انسانی در کشور ایران و همسایه‌های غربی ایران بوده است. منابع جدید گرد و غبار در شرق سوریه، شمال عراق و هم‌چنین در مرکز عراق و بیابان‌های عربستان است.
تحلیل سینوپتیکی روزهای دارای پایداری جو با استفاده از نقشه‌های هم‌ فشار در سطح زمین، 500، 700 و 850 هکتوپاسکال تهیه شده از سایت NCEP / NCAR انجام گرفته شده است. ت
حلیل اقلیمی با استفاده از داده‌‌های هواشناسی نظیر دما، رطوبت نسبی، سرعت و جهت باد صورت پذیرفته است. هم‌چنین نقشه باد هم برای روزهای مورد نظر در سطح 250 هکتوپاسکالی تهیه شده است. منبع اولیه اطلاعات مورد نیاز آب و هواشناسی سینوپتیک الگوی گردشی هوا است. به طور کلی دو نوع الگو وجود دارد:
1. الگوهای هوای سطوح بالاتر اتمسفر که شرایط هوا را در لایه‌های مختلف اتمسفر نشان می‌دهد.
2. الگوی سطح زمین که پراکندگی هوای سطح زمین را نشان می‌دهد.

6-4 ویژگی ماهواره Toms
تامس که مخفف کلمه Total mapping Spectrometer است و از سال 1978 تا می 1993 برای اندازگیری لایه ازن به کار رفته است. در سال 1996 برای طیف سنجی و نقشه‌برداری از ازن راه‌اندازی شده است. این ماهواره برای نقشه ‌برداری طولانی مدت روزانه ناسا از توزیع جهانی ازن در جو زمین به فضا پرتاب شده است. از ویژگی‌های دیگر این ماهواره علاوه بر نظارت بر لایه ازن، ذرات معلق در هوا را نیز اندازگیری می‌کند و از این داده‌ها برای ایجاد نقشه‌های روزانه و فیلم‌های آنلاین استفاده می‌شود ( HTTP://science.nasa.gov/science).
علاوه بر گرد و غبار ماهواره Toms، خاکستر آتشفشانی، آلاینده دود، غلظت ازن و شدت نور ماورا بنفش را شناسایی می‌کند. برای تشخیص ذرات معلق در هوا ماهواره Toms از دو طول موج خاص اشعه ماورا بنفش استفاده می‌کند که این دریافت در دو طول موج مختلف به دانشمندان اجازه می‌دهد که ذرات معلق در هوا را از ابر تشخیص دهد. چون قسمتی از نور ماورا بنفش توسط ذرات معلق در هوا جذب می‌شوند.
ابزار Toms تشعشعات آئروسل را در 340 و 380 نانومتر دریافت می‌کند. این ماهواره پوشش زمین را به طور روزانه با وضوح 50 کیلومتر و در ساعت 11:30 محلی ثبت می‌کند. این ماهواره با در نظر گرفتن تفاوت بین تشعشعات به محاسبه مولکول‌های جوی با استفاده از فرمول زیر می‌پردازند (هرمان و همکاران16، 1997):

رابطه شماره (2):

Toms Ai طول موج و همین‌ طور IC یعنی درخشندگی را با استفاده از مدل انتقالی تابشی در فضای ماورا بنفش محاسبه می‌کند. هم‌چنین محاسبه بهتر اختلاف احتمالی به دلیل خطاها را با استفاده از شاخص آئروسل و مشاهدات زاویه و توزیع را با استفاده از رابطه (هرمان و همکاران17، 1997) به شکل زیر محاسبه می‌کند:

رابطه شماره (3):

که در رابطه فوق:
TK: ضخامت نوری در 380 نانومتر
K: بازده از دست رفته در 380 نانومتر
PK: شعاع موثر
RPI: چگالی جرم است.

5- یافته‌های تحقیق
1-5 تحلیل روند آزمون من کندال
در یک آزمون دو سطح اطمینان در نظر گرفته می‌شود یکی سطح اطمینان 95 درصد و دیگری سطح اطمینان 99 درصد که به ترتیب مقدار z 96/1 و 54/2 است. به طور کلی اگر نتایج به دست آمده بر وجود روند در سری‌ داده‌ها دلالت کند و آمار z به دست آمده مثبت باشد، روند صعودی است و اگر منفی باشد، روند نزولی است.
با توجه به نتایج به دست آمده از آزمون من کندال انجام شده برای ایستگاه‌های مورد نظر یک روند نزولی مشاهده می‌شود.
پس از تعیین روند کلی از طریق آزمون ناپارامتریک من کندال به تعیین مقدار z، آزمون فرض صفر در دو سطح معناداری 95 و 99 درصد اقدام گردید. طبق تحلیل آماری داده‌ها بر اساس آزمون من کندال و همان‌طور که در جداول شماره (1-5) و (2-5) آورده شده است گرد و غبار تنها برای ایستگاه گرگان دارای روند است و نشان دهنده افزایش در سری زمانی است که دلیل آن می‌تواند علاوه بر گرد و غبار‌هایی از غرب