دانلود پروژه کارآموزی ایستگاه هواشناسی کشاورزی کرج

ایستگاه هواشناسی کشاورزی کرج

مقدمه :

ایستگاه هواشناسی کشاورزی کرج در سال 1350 شمسی (1971 میلادی) فعالیت خود را بطور رسمی و دوازده‌ساعته با ثبت و گزارش وضعیت جوی و پارامترهای هواشناختی آغاز کرد و از سال 1360 بر روی محصولات استراتژیک سازگار با اقلیم منطقه از جمله : واریته‌های مختلف گندم، جو و ذرت کار نمود و از هر محصول بولتن‌های ماهانه و فصلی تهیه و به اداره ایستگاههای هواشناسی کشاورزی ارسال نموده است. لازم به توضیح است آمار موجود در اداره خدمات ماشینی‌ سازامان هواشناسی مربوط به کرج از سال 1350 مربوط به آمار ایستگاه اقلیم شناسی واقع در دانشگاه کشاورزی است که از لحاظ موقعیت مکانی و ارتفاع با موقعیت و ارتفاع ایستگاه فعلی تفاوت دارد.

مشخصات ایستگاه هواشناسی کشاورزی کرج

نام ایستگاه : ادراه تحقیقات هواشناسی کشاورزی کرج      نام استان: تهران

نوع ایستگاه: هواشناسی کشاورزی و سنوپتیک                نام شهرستان: کرج

طول جغرافیایی : 58 درجه و 57 دقیقه شرقی               سال تاسیس : 1350

عرض‌جغرافیایی: 35 درجه و 48 دقیقه‌ی شمالی             شماره‌تلفن و فکس : 2782021-0261

ارتفاع از سطح دریا: 9/1292 متر                          موقعیت‌ایستگاه: زمینهای‌دانشکده‌کشاورزی

نشانی : کرج ابتدای جاده ماهدشت (مردآباد)- کرج، مزارع دانشکده کشاورزی، اداره تحقیقات هواشناسی کشاورزی کرج

خلاصه‌ای از موقعیت و وضعیت ایستگاه کشاورزی کرج

1- مساحت مزارع دانشکده کشاورزی : 200 هکتار

2- زیربنای ساختمان اداری 160 مترمربع/ مساحت کل: 6000 مترمربع/ مساحت محوطه نصب ادوات: 26×26 مترمربع

3- تعداد خانه‌های سازمانی: خانه سازمانی ندارد

4- مهمانسرا: ندارد

5- مالکیت زمین: دانشکده کشاورزی کرج

6- فاصله تا مرز تراکم شهر : 3 کیلومتر

7- حوضه آبریز (اصلی): دریاچه نمک: (فرعی) رودخانه کرج

8- ویژگی‌ اقلیمی : نیمه خشک

9- نوع خاک : رسوبی/ بافت خاک: لومی شنی

10- وضعیت طبیعی منطقه : دشت جنوبی رشته کوه البرز

11- نوع پوشش گیاهی منطقه : گیاهان علفی، نباتات کشت شده

12- محصولات کشت شده در منطقه : گندم، جو، ذرت، آفتابگردان، سیب زمینی، سویا، سیفی‌جات، یونجه، پنبه، کلزا، چغندرقند، درختان سیب، هلو، زرد‌آلو، گیلاس، آلبالو، گردو و انگور

13- محصولات مورد مطالعه در ایستگاه : گندم و جو و ذرت

14- آفات و امراض مهم منطقه : سن گندم، آتشک درختان دانه دار، کنه قرمز اروپایی، شپشک، می‌نوز، سرخور طومی یونجه، کرم ساقه خوار یونجه، کک و آگروتیس چغندرقند

15- منبع آب مصرفی: چاه عمیق

16- روش آبیاری : نشتی، جوی و پشته

17- زهکشی داخلی : خوب

ویژگیهای اقلیمی

استان تهران با وسعت بیش از 1800 کیلومتر مربع در جنوب رشته کوه البرز و در محدوده طول جغرافیایی 10، 50 تا 10، 53 درجه شرقی و عرض جغرافیایی 50، 34 تا 20، 36 درجه شمالی واقع شده و ارتفاع متوسط آن از سطح دریا حدود 1250 متر است. استانهای مرکزی، قزوین، قم، مازندران  و سمنان آن را از اطراف احاطه کرده‌اند. در این استان به لحاظ تغییرات قابل ملاحظه ای ارتفاعی، شاهد تغییرات زیاد پارامترهای هواشناختی خصوصاً دما و بارش، تحت تأثیر توپوگرافی می‌باشیم.

در مقیاس کلی منطقه کرج همانند سایر بخش‌های استان تهران در فصول سرد سال متأثر از سیستم‌های شمالی و شمال غربی و غربی بویژه جنوب غربی بوده و ریزشهای جوی آن که از ماههای آبان و آذر آغاز و تا اواسط اردیبهشت ماه ادامه دارد، تابعی از فعالیتهای سیستم‌های فوق می‌باشد.

از نظر ویژگیهای خرد اقلیمی، منطقه کرج از پاره ای جهات دارای مختصات شاخصی است که به‌ آنها اشاره می‌شود.

منطقه کرج به لحاظ اقلیمی تحت تأثیر ارتفاعات البرز و دره چالوس و رودخانه کرج قرار دارد که موجب خنک و مرطوب تر شدن این منطقه نسبت به تهران می‌گردد و این تمایز تقریبا در تمام طول سال مشاهده می‌گردد. علت اختلاف دمای کرج نسبت به تهران به خصوص در شبها به سبب نزدیکی کرج به ارتفاعات شمالی و سرد شدن شبانه این دامنه‌ها و وزش باد کوه به دشت می‌باشد.

دور بودن کرج از دشت کویر نیز موجب برودت و رطوبت بیشتر این منطقه نسبت به تهران در فصول مختلف سال بویژه در تابستان می‌گردد.

در مورد بارندگی های تابستانه کرج می‌توان اینگونه بیان داشت که گاهی اوقات برخورد و توده‌ هوای گرم جنوبی و نسبتاً سرد و مرطوب شمالی که درسطوح فوقانی ناحیه البرز صورت می‌گیرد، موجب می گردد که ابرهای جوششی بسیار فعال در منطقه پدید آمده و ریزشهای رگباری شدیدی را بوجود آورد که غالبا همراه با سیل است.

ایستگاه هواشناسی کرج در جنوب غربی شهر کرج و در فاصله 3 کیلومتری از مرز تراکم شهر واقع شده است محصولات کشت شده در این مرکز بصورت ازدیادی و آزمایشی بوده و تحقیقات این اداره بر روی محصولات ازدیای انجام می‌گیرد.

برخی مشخصه‌های اقلیمی ایستگاه هواشناسی کشاورزی کرج در دوره‌ی آماری 1350 تا 1380 به شرح ذیل می‌باشد:

میانگین بارندگی سالیانه کرج حدود 251 میلیمتر با ضریب تغییرات 1/24 درصد و حداقل mm3/89 و حداکثر mm 4/374 می باشد. بیشترین رکورد بارندگی ماهانه کرج mm127 در اسفند 74 (mm6/144 نوامبر 1994) ثبت شده است فصل زمستان با 3/42 درصد و فصل تابستان با 5/1 درصد بیشترین و کمترین سهم را در بارش سالیانه برعهده دارند.

حداقل و حداکثر مطلق دما به ترتیب 20- و 42 درجه و میانگین سالیانه نیز 1/14 درجه سانتیگراد می باشد. ماه تیر با میانگین 0/26 درجه سانتیگراد و دی با 2/1 درجه سانتیگراد به ترتیب گرمترین و سردترین ماه سال محسوب می‌شوند

مجموع واحدهای حرارتی بالاتر از صفر درجه روز و مجموع واحدهای حرارتی بالاتر از ده درجه روز بدست آمده است.

میانگین تعداد روزهای یخبندان با آستانه‌های صفرف 5- و 10- و 10- به ترتیب 24، 76،‌ 7 روز می‌باشد.

میانگین سالیانه رطوبت نسبی 52 درصد و میانگین حداکثر و حداقل آن به ترتیب 72و 38 درصد می باشد.

جمع تبخیر سالیانه از تشت کلاس  A بالغ بر 2184 میلیمتر می‌باشد. دی با متوسط 26 میلیمتر و تیر با 375 میلیمتر به ترتیب کمترین و بیشترین مقدار تبخیر را دارا هستند.

مجموع سالیانه تبخیر- تعرق پتانسیل کیاه مرجع به روش پنمن مانتیت 1307 میلی‌متر محاسبه گردیده است.

میانگین ساعات آفتابی سالیانه در طی دوره آماری برابر با 2899 ساعت به ثبت رسیده است.

باد غالب در کرج که بر مبنای سه نوبت دیبانی (صبح، ظهر و عصر) محاسبه گردیده است، در جهت شمال غربی بوده و متوسط آن 4/3 متر بر ثانیه می باشد. بیشترین ساعت باد در کرج 5/24 متر بر ثانیه از سمت غرب و میانگین سرعت باد 2/2 متر بر ثانیه به ثبت رسیده است.

نظری بر تغییرات آب وهوا (با تاکید بر نقش انسان)

آب و هوا نیز همانند بسیاری از پدیده‌های فیزیکی دیگر ناپایدار می‌باشد که این ناپایداری ناشی از پارامترهای متعددی است. البته تغییرات آب و هوایی چند قرن اخیر نسبت به دوره‌های یخچالی گذشته چندان شناخته شده نیست. در این مقاله ابتدا تئوریهای جهت تشریح ‌آب و هوای قرون اخیر و همین طور آب و هواهای آینده عنوان شده که از جمله این تئوریهای که بر مبنای تغییر ترکیبات اتمسفری استوارند می‌توان به تئوری دی‌اکسید کربن و تئوری گرد و غبار و آتش فشانی اشاره نمود که به تفضیل توضیح داده می‌شوند.

همچنین به نقش اساسی که امروزه انسان با توجه به افزایش جمعیت و پیشرفت تکنولوژی در تغییر اقلیم ایجاد می‌کند پرداخته و موارد زیر به عنوان تأثیر انسان بر آب وهوای جهان مورد بحث و بررسی قرار گرفته است.

1- انتشار گازهای مختلف از منابع صنعتی و کشاورزی مثل دی‌اکسید کربن، متان، کلروفلوئور کربن و ...

2- تولید هوا و یزه‌‌ها

3- آلودگی حرارتی

4- تغییر در ضریب انعکاس زمین که در اثر افزایش گرد و خاک بر روی یخ‌ پهنه‌ها، نابودی جنگلها، چرای بی‌رویه، توسعه فعالیتهای آبیاری و غیره صورت می‌گیرد.

مشابه هر پدیده فیزیکی دیگر آب و هوا نیز نه تنها پایدار نیست بلکه از جمله ناپایدارترین پدیده‌ها به شمار می‌رود. بطوریکه کره زمین در طول تاریخ طولانی حداقل 5/4 میلیارد سالی خود، آب و هواهای گوناگون را تجزیه کرده است. در طول صدها میلیون سال، ترکیبات اتمسفری تغییری نداشته است ولی قبل از گسترش یخچالها در اولین دوره یخچالی کواترنر، عمدتا وضعیت متغیر و در حال گسترش تدریجی قاره‌ها، رژیم آب و هوایی را تعیین می‌کرده است. بر اساس نظریات ارایه شده، از گذشته‌های دور تا به امروز می‌توان سه نوع رژیم آب و هوایی شناسایی کرد که عبارتند از :

1- دوره‌ای که غلبه با اشتیاق قاره‌ها بوده است.

2- دوره یخچالی- بین یخچالی

3- دوره بین یخچالی حاضر

حدود 200 میلیون سال قبل، ابر قاره پانگه‌آ شکافته شده و دوقاره بزرگ لورازیا و گوندوانا تشکیل می‌شود. قبل از این جدایی، آب و هوای قاره‌ای سطح این ابر قاره را می‌پوشانده است. صفحات یخی پرمین در 270 میلیون سال قبل، این نظریه را تایید می‌کند. طی تجزیه‌های بعدی، قاره‌های فعلی شکل گرفته و بسیاری از خشکیها و اقیانوسهای بین آنها بتدریج تشکیل شده‌اند.

بر اساس شواهد بدست آمده، مشخص شده است که حدود 100 میلیون سال قبل، دریاهای نواحی قطبی، حرارتهای بالایی را تجزیه کرده‌اند بطوریکه بنظر می‌رسد اعماق اقیانوس بین 10 تا 15 درجه سانتی‌گراد حرارت داشته‌اند که در مقایسه با حرارتهای امروزی بین 0 تا 2 درجه، اختلافهای زیادی را نشان می‌دهند. شاید علت اصلی آن جریانهای دریایی بوده‌اند که آبهای گرم عرضهای پایین‌تر را به عرضهای بالاتر منتقل می‌کرده‌اند. علت اصلی حرارتهای بالای کره زمین در این دوره شاید در اثر تراکم بالای گازهای گلخانه ای از جمله Co2 بوده است. بطوریکه برآورده شده است تراکم Co2 در این دوره بین 6 تا 10 برابر تراکم فعلی بوده است.

با انقراض نسل دایناسورها، دوران دوم زمین‌شناسی جای خود را به دوران سوم می‌دهد. قاره‌ها به حرکت یکنواخت خود بسوی وضع کنونی ادامه می‌دهند. از نظر اقلیمی حداقل سه نتیجه اساسی از این اشتقاق قاره ای بدست می‌آید:

1- در اثر برخورد صفحه هندوستان و آسیا، فلات تبت شکل می‌گیرد. تشکیل این فلات که مانع عمده‌ای در مقابل جریانهای هوای منطقه‌ای بشمار می‌رود، باعث بوجود آمدن آب و هوای موسمی می‌شود.

2- محصور شدن حوضه قطب شمال، منجر به کاهش دمای آبهای منطقه قطب شمال می‌شود به گونه‌ای که تا مدتها طولانی، آبهای گرم مداری امکان نفوذ به داخل آبهای سرد مناطق قطبی را پیدا نمی‌کنند.

3- جدایی استرالیا از قطب جنوب باعث تشکیل یک جریان عظیم دور قطبی می‌شود که از نظر حرارتی قاره قطب جنوب را از بقیه نواحی کره زمین جدا می‌سازد و وقوع این پدیده به توسعه صفحات یخی درون قطب جنوب در حدود 3 میلیون سال قبل منجر می‌شود.

با استقرار قاره‌ها در وضعیت کنونی و بعد از تشکیل صفحات یخی قاره قطب جنوب، کره زمین وارد مرحله جدیدی می‌شود. در این مرحله زمین نوسات آب و هوایی شدیدی را تجزیه می‌کند. کره زمین فعلاً در همین مرحله قرار دارد. کمتر از 10000 سال قبل، آخرین دوره یخبندان هم به پایین رسیده است و فعلاً کره زمین در یک دوره بین یخچالی بسر می‌برد. در دوره گسترش یخچالهای، حرارت کره زمین بطور متوسط 4 درجه سانتی‌گراد کاهش می یافته است. البته تغییرات ناحیه‌ای دما بویژه در عرضهای میانی نیمکره شمالی به دهها درجه سانتی گراد بالغ می‌شده است. این نوع نوسانات حرارتی را بایستی نتیجه بروز تغییراتی در میزان تابش خورشیدی و توزیع آن دانست که بصورت دوره‌ای در جریان حرکت انتقالی زمین ایجاد می شود. نوسانات دوره‌ای که حاصل حرکت زمین حول مدار خویش می‌باشد بعد از کشف آن در سال 1930 توسط یک کاشف لهسانی، بنام وی به « سیکل میلانکوویژ» موسوم شده است. آخرین نوسان دوره‌ای مذکور بیش از 1000000 سال قبل بوقوع پیوسته ولی اثرات آب و هوایی آن هنوز هم باعث تشدید آشفتگی‌های آب و هوایی می‌گردد.

در ارتباط با مدار گردش زمین به دور خورشید سه نوع آشفتگی دوره‌ای آب و هوایی وجود دارد که هر کدام از آنها باعث بروز تغییرات در میزان تشعشع خورشیدی و کیفیت انتشار آن در سطح کره زمین می‌گردد:

1- مدار گردش زمین به دور خورشید دایره کامل نیست و درجه بیضوی یا درجه دوری از مرکز آن به آرامی در طول 000/1000 سال تغییر می‌کند.

2- میل محوری زمین یا انحنای آن نسبت به صفحه گردش سالانه‌اش به دور خورشید فعلاً 5/23 درجه است و در طول 40000 سال تقریبا به اندازه یک درجه منحرف می شود.

3- انحراف از مسیر گردش که بطور دوره‌ای هر 20000 سال صورت می‌گیرد.

شرایط یخچالی آشفتگی‌های مهمی را در جریانهای آتمسفری و اقیانوسی ایجاد می‌کند. جت استریم عرضهای میانی بطرف استوا کشیده شده و گلف استریم از عرضهای حدود 45 درجه به عرضهای حدود 35 درجه منتقل می شود. بطوریکه باعث عدم انتقال حرارت از عرضهای پایین به عرضهای قطبی می‌شود.

تغییرات آب و هوایی چند قرن اخیر نسبت به تغییرات دوره‌های یخچالی گذشته، چندان شناخته شده نیستند. البته گفتنی است که دانشمندان برای تغییرات کوتاه مدت آب وهوایی نه یک دلیل بلکه دلایل مختلفی را عنوان می‌کنند. از جمله تئوریهای که سعی در تشریح آب و هوای قرون اخیر و همین طور آب و هواهای آینده را دارند، می‌توان به تئوریهایی که بر مبنای تغییر ترکیبات آتمسفری استوارند، اشاره نمود. از بین این تئوریها می‌توان به تئوری دی‌اکسید کربن و تئوری گرد و غبار آتش فشانی اشاره کرد.

تغييرات آب و هوايي چند قرن اخير نسبت به تغييرات دوره‌هاي يخچالي گذشته، چندان شناخته شده نيستند. البته گفتني است كه دانشمندان براي تغييرات كوتاه مدت آب وهوايي نه يك دليل بلكه دلايل مختلفي را عنوان مي‌كنند. از جمله تئوريهاي كه سعي در تشريح آب و هواي قرون اخير و همين طور آب و هواهاي آينده را دارند، مي‌توان به تئوريهايي كه بر مبناي تغيير تركيبات آتمسفري استوارند، اشاره نمود. از بين اين تئوريها مي‌توان به تئوري دي‌اكسيد كربن و تئوري گرد و غبار آتش فشاني اشاره كرد.

تئوري دي‌اكسيد كربن

تئوري دي‌اكسيد كربن ابتدا توسط تي. س. چمبرلن در دهه آخر قرن نوزده ارايه شده است. بر اساس اين تئوري تغيير در حجم دي اكسيد كربن آتمسفري نقش غالبي را در تغييرات وسيع آب و هوايي بازي مي‌كند. اين گاز در مقابل انرژي خورشيدي شفاف بوده ولي جاذب انرژي برگشتي زمين در طول موج بلند است بطوريكه تشعشع زمين رابعد از جذب دوباره برگشت مي دهد. بنابراين واضح است كه هرگونه تغييري در حجم دي‌اكسيدكربن ، تغييرات مهمي را در درجه حرارت آتمسفري ايجاد مي‌كند.

فعاليتهاي صنعتي مسئول اصلي، افزايش حجم دي‌اكسيد كربن در آتمسفر مي‌باشند. بخشي از گاز دي‌اكسيد‌كربن منتشر شده در آتمسفر پوشش گياهي جذب شده و بخشي ديگر در آب اقيانوسها حل مي‌شود و در هر صورت حدود 50% در آتمسفر باقي مي ماند. بر اساس يك برآورد تعديل شده بين سالهاي 1860 تا 1970 حدود 10% به ميزان Co2 آتمسفري اضافه شده است. محاسبات نشان مي‌دهند كه حجم فعلي دي‌اكسيد‌كربن در جود حدود PPM 330 است و احتمالاً تا پايان قرن بيستم به PPm400 خواهد رسيد. اگر اين نرخ افزايش تداوم داشته باشد احتمالاً حدودسالهاي 2040 دي‌اكسيد‌كربن به دوبرابر خواهد رسيد و در نتيجه حرارت كره زمين را بطور متوسط 2 درجه سانتي‌گراد افزايش خواهد داد.

احتمال اين هم وجود دارد كه افزايش دي‌اكسيد‌كربن آتمسفري منجر به كاهش درجه حرارت زمين مي گردد. درجه حرارتهاي بالا مي‌توانند باعث افزايش تبخير و تعرق و افزايش ميزان ابر در آتمسفر شوند. اين آلودگيهاي وسيع بطور طبيعي، مقادير تشعشع وارده را كاهش مي دهند و در نتيجه درجه حرارت كاهش پيدا مي‌ كند.

تئوري گرد و غبار آتش‌فشاني

گرد و غبار آتش‌فشاني به دليل داشتن اندازه‌هاي كوچك، امواج كوتاه خورشيدي را منعكس مي‌سازند ولي تشعشع امواج بلند زمين بدون هيچگونه اتلافي از آنها عبور مي‌كند. بنابراين مقادير زيادي گردو غبار آتش‌فشاني مي‌توانند درجه حرارت سطح زمين را تا حدود زيادي كاهش دهند. مقادير عظيم گرد و غبار آتش‌فشاني در جو مي‌تواند به تشكيل يك دوره كوچك يخچالي منجر شود. بر اساس اين تئوري حتي دوره‌هاي يخچالي گذشته نيز در اثر فعاليتهاي شديد آتش‌فشاني اتفاق افتاده است. شواهد تاريخي نشان مي‌دهند كه در طول يك قرن و نيم اخير، بعد از وقوع انفجارات آتش‌فشاني شديد، درجه حرارت كره زمين تا چند درجه كاهش يافته است. البته اين تئوري در عمل موفقيت چنداني كسب نكرده است و شواهد موجود چندان سنديتي ندارند. چرا كه شواهدي از اين امر در رسوبات يخچالي و درياچه‌اي بدست نيامده است.

از آنجاييكه گردو غبار اتمسفري فقط منشا آتش‌فشاني نداشته و از منابع متعدد ديگري مثل فعاليتهاي صنعتي، كشاورزي، حمل و نقل جاده‌اي، طوفان و بيابانها و غيره مقادير عظيمي گردو غبار وارد آتمسفر مي شود دانشمندان با تعميم تئوري فوق به ديگر منابع توليد كننده گردو غبار، سعي مي‌كنند از اين تئوري در جهت كاهش اثرات افزايش Co2 و ديگر گازهاي گلخانه‌اي كه منجر به گرم شدن جهاني مي شوند، استفاده كنند. نظرات و پيشنهادات زيادي از طرف دانشمندان و محققان در جهت اجراي اينگونه طرحها ارايه شده است كه اكثراً غيرممكن بنظر مي رسند.

در سال 1991 ميلادي از طرف هيات بررسي اثرات گلخانه‌اي در ايالات متحده آمريكا (NASMP) گزارشي منتشر شد. در اين گزارش آمده بود كه به منظور پخش مقادير عظيمي از ذرات گرد و غبار در استراتوسفر بايد از توپهاي غول‌پيكر استفاده شود. توپهاي فوق، ابرهايي از گرد و غبار را در استراتوسفر پراكنده مي‌سازند. اين گرد و غبارها با افزايش ميزان انعكاس اشعه خورشيد، تشعشع دريافتي زمين را تا حدود زيادي كاهش مي دهند. يك محاسبه تقريبي در اين رابطه نشان مي‌دهد كه 1% افزايش در ميزان انعكاس تشعشع خورشيدي مي‌تواند 1000 گيگاتن كربن به شكل Co2 را خنثي نمايد. اين محاسبات كه اكثر خام هستند نشان مي‌دهند كه با پخش و نگهداري 10 ميليون تن گردو غبار معلق در هوا مي‌توان اثر افزايش دما را خنثي ساخت.

آنچه مسلم است در طول سه يا چهار ميليون سالي كه از استقرار انسان بر پهنه زمين مي‌گذرد. تغييرات اقليمي تاثير چنداني از عملكرد انسان نپذيرفته است ولي امروزه شاهد هستيم كه با افزايش جمعيت انسان و بالا رفتن سطح تكنولوژي، بخصوص در قرن اخير، عامل انسان بعنوان مهمترين عامل موثر در تغييرات آب و هوايي بشمار مي‌رود. امروزه شاهديم كه تراكم بعضي از گازهاي آتمسفري بخصوص گازهاي موثر گلخانه‌اي در حال افزايش مي‌باشد. تاثير انسان بر آب و هواي جهان را عمدتاً مي‌توان بشرح زير خلاصه كرد:

1- انتشار گازهاي مختلف از منابع صنعتي و كشاورزي مثل دي‌اكسيد‌كربن، متان، اكسيد نيتروس، كلروفلوئور كربن، كريپتون 85 و چند گاز نادر ديگر

2- توليد هواويزه‌ها (‌آئروسل)

3- آلودگي حرارتي

4- تغيير در ضريب انعكاس (آلبيدو) زمين كه در اثر افزايش گردوخاك بر روي يخ پهنه‌ها ، نابودي جنگلها، چراي بي رويه، توسعه فعاليتهاي آبياري و غيره صورت مي‌گيرد.

انتشار گازهاي گلخانه‌اي

بدليل اينكه گازهاي گلخانه‌اي بسياري از تشعشعات مادون قرمز بازتابشي زمين را جذب كرده و مجدداً به زمين برگشت مي‌دهند لذا افزايش تراكم آنها در جو موجب بالا رفتن دماي سطح زمين مي‌شود. بدليل پيچيدگيهاي موجود در درون سيستم اقليمي، هر نوع تغييري در درجه حرارت بطور نامعيني تداوم مي‌يابد. با ذكر مثالي مطلب واضحتر مي‌شود. تمام گازهاي گلخانه‌اي در جو باقي نمي‌مانند مثلاً هر سال حدود 7 مگاتن (7 ميليون تن) دي‌اكسيد‌كربن وارد جو مي‌شود ولي فقط 5/3 مگاتن آن در جو باقي مي ماند و بقيه بصورت كربنات و بيكربنات و يا در رسوبات كف اقيانوسها ذخيره مي شود و مقدار نامعلومي نيز توسط موجودات زنده سطح آب جذب مي‌شوند.

يكي ديگراز عوامل ناشناخته سيستم، تاثير بازخوردها (فيدبك‌ها) در سيستم آب و هوايي است. بعضي از آنها مثل تاثيرپذيري متوسط ابر آلودگي هوا از افزايش تبخير قابل محاسبه است ولي بقيه تاثيرات هنوز ناشناخته است. بعنوان مثال بر اساس يكي از تحقيقاتي كه در انسيتوگو دارد بعمل آمده است، بعد از دو برابر شدن ميزان دي‌اكسيد‌كربن آتمسفري بازخوردهاي زير در سيتسم اقليمي ايجاد خواهد شد :

افزايش ميزان بخار آب در آتمسفر 85/1%، توزيع بخار آب 90%، لپس ريت 10/1-، آلبيدوي زمين 38%، ارتفاع ابر 51% و پوشش ابري 42%

آلودگي حرارتي

در اثر احتراق سوختهاي فسيلي حرارت توليد مي‌شود. اين موضوع در مقياس محلي كه باعث تشكيل جزيره حرارتي مي‌شود اهميت زيادي دارد ولي در مقياسهاي وسيعتر اهميت كمتري دارد. زيرا در كل مجموع انرژي حرارتي توليد شده توسط فعاليتهاي انسان در مقاسيه با انرژي خورشيدي و فتوسنتزي گياهان تقريباً درصد انرژي كسب شده از خورشيد است. چنين رقم كوچكي طبيعي است كه تاثير كمي بر بيلان انرژي سياره‌اي زمين خواهد شد.

پوشش گياهي و ضريب انعكاسي

مي‌دانيم كه بخشي از انرژي تابشي خورشيد كه توسط زمين جذب مي‌شود در تمام طول موجهاي جذب شده و بخشي هم منعكس مي‌شود. تغيير بهره‌‌وري زمين تغييراتي را در ضريب انعكاس (آلبيدو) بوجود مي‌آورد كه در كل تاثيرات مهمي را بر بيلان انرژي اعمال مي‌كند. نابودي جنگلهاي مرطوب مداري كه سالانه به حدود 110000 كيلومتر مربع بالغ مي‌گردد، بعنوان يك مكانيسم مهم در تغيير ميزان آلبيدوي زمين مطرح است. پوتر Potter و ديگران در سال 1975 مدلي را براي اينگونه تغييرات پيشنهاد داده‌اند كه عبارتست از :

جنگل زادايي

افزايش آلبيدوي سطح زمين

كاهش جذب انرژي دريافتي زمين

سرد شدن سطح زمين

كاهش تبخير و جريان حرارت محصوص از سطح زمين

كاهش فعاليت كنوكسيوني و بارندگي

كاهش آزادشدن حرارت پنهان، ضعيف شدن گردش عمومي هادلي و سرد شدن

تروپوسفر مياني و فوقاني

افزايش لپس ريت (افت قايم دماي) مناطق مداري

افزايش بارندگي در عرضهاي نواحي ºN 25-2 و كاهش گراديان حرارتي

استوا به قطب

كاهش انتقال نصف النهار حرارت و رطوبت به عرضهاي بالاتر

سرد شدن جهاني و يك كاهش در باران بين عرضهاي ºN 85- 45 و ºS60-40

علاوه بر موارد فوق الذكر تخريب جنگل‌هاي كره زمين از طرق زير نيز بر آب و هواي جهاني تاثير مي‌گذارد:

1- تغيير در تركيبات آتمسفري : جنگلها مقادير عظيمي از Co2 را ذخيره مي‌كنند و در حفظ چرخه دي‌اكسيد‌كربن نقش مهمي بازي مي‌كنند. كربن جذب شده توسط جنگلهاي آمازون حداقل 20% تمام Co2 آتمسفري است. تخريب اين جنگلها باعث رها شدن حداقل اين كربن به آتمسفر مي‌شود كه حدود آن در آب اقيانوس‌ها حل شده ولي نصف ديگر به به 16% مازاد Co2 آتمسفري اين قرن (قرن بيستم) افزوده مي‌شود. تاثير ديگر تخريب جنگلهاي مداري مي‌تواند كاهش توليد طبيعي اكسيد نيتروژن مي‌باشد. جنگلهاي مداري و خاك توليد شده در نتيجه فعاليت آنها، بيش از اكسيد نيتروژن جهان را توليد مي‌كنند كه به تخريب لايه ازن استراتوسفر كمك مي‌كنند. هر نوع افزايش در ازن، مي‌تواند به گرم شدن استراتوسفر و خنك شدن دماي سطح زمين كمك كند.

2- تاثير بر چرخه آبشناسي: جنگلهاي مداري يك اثر مهم بر چرخه آبشناسي دارند و باعث افزايش تبخير و تعرق و كاهش ميزان رواناب سطحي مي‌گردد. (حدود باران هرگز به زمين نمي رسد و توسط شاخ و برگ درختان گرفته شده و از سطح برگها تبخير مي‌شود) تخريب جنگلها باعث كاهش رطوبت آتمسفري، افزايش رواناب سطحي، كاهش ميزان بارش محلي و گرايش جنگل به سوي ساوان مي‌گردد.

آنچه معلوم است تغييرات آ‌ب و هوايي جديد عمدتا متاثر از تراكم‌هاي فزاينده دي‌اكسيد‌كربن و بعضي گازهاي نادر گلخانه‌اي در آتمسفر است. موضوع كاهش و يا متوقف كردن تغييرات آب و هوايي را مي‌توان با محدود ساختن و يا توقف كامل رشد گازهاي گلخانه‌آي آتمسفري حل كرد. محاسبات ساده نشان مي‌دهند كه امكان كاهش شديد و يا تعديل رشد گازهاي گلخانه‌اي چه در زمان حال و چه در آينده نزديك تا سال 2000، تقريباً غيرممكن است. كاهش برخي از اين گازها با يك افزايش تدريجي در قيمت بعضي از انرژيهاي كربن‌دار همراه خواهد بود و ممكن است بحرانهاي انرژي مهمي را نيز مانند بحران نفت در اوايل دهه 1970 را سبب گردد. اگرچه تاثيرات آب و هوايي آن نسبت به دي‌اكسيد كربن خيلي بيشتر است ولي امكان محدود كردن حجم آنها در آتمسفر زياد است.

بطوريكه برآورد نشان مي دهند، هزينه لازم براي كاهش تراكم آنها در آتمسفر از خطرات ناشي از تاثيرات اقليمي آنها كمتر است.

در بررسي اثرات فعاليت انسان بر آب و هوا، بايستي به يك عامل مهم نيز اشاره داشت كه توجه كمتري به آن شده است و آن بحث مربوط به امكان تاثيرات مثبت فرآيند گرم شدن جهاني بر بيوسفر و فعاليتهاي انسان است. اگر اين امكان وجود داشته باشد و عملي گردد، حجم مشكل تغييرات آب و هوايي در برنامه‌ريزي توسعه فعاليتهاي انرژي اساساً تغيير خواهد كرد. از اين رو كاهش مصرف سوختهاي كربن‌دار فقط موقعي مقرون به صرفه خواهد بود كه سود ناشي از مصرف انرژي از مجموع اثرات منفي گرم شدن جهاني، بيشتر باشد. البته واضح است كه اينگونه اظهار نظرها بايد تحت مطالعات جدي قرار گيرد.

داده‌هاي جدول زير تغييرات متوسط دماي جهان رابا توسعه اقتصادي بدون محدود كردن آن و فقط بر اساس اندازه‌گيري افزايش گرم شدن جهاني نشان مي دهد. روش اصلي بكار رفته در اين مطالعات جهت برآورد اوضاع آب و هوايي آينده استفاده از مشابهت‌هاي آب و هوايي دوره‌هاي گرم گذشته است. بويژه براي فواصل زماني مرتبط با دوره هاي افزايش متوسط دما، مي‌توانيم دوره‌هاي مشابه زيرين را انتخاب نماييم.

الف- براي سال 2000، بهينه آب و هوايي هولوسن (5 تا 6000 سال قبل)

ب براي سال 2025 دوره بين‌ يخچالي اخير (125 هزار سال پيش)

ج- براي سال 2050 بهينه آب و هوايي پليوسن (3 تا 5/4 ميليون سال پيش)

جدول تغييرات متوسط دما دردوره‌هاي زماني مختلف (منبع 3)

بعنوان مثال، اشكال 1و2، تغييرات درجه حرارت پيش‌بيني شده براي تابستان و زمستان با 1ºC افزاش دما را نشان مي‌دهد. همانطوريكه داده‌هاي بالا در مورد دوره‌هاي گرم گذشته نشان مي‌دهند، تغييرات دما در نواحي مختلف نميكره شمالي، تقريبا باعث افزايش متوسط دماي آنها مي‌گردند. تغييرات بارندگي پيش‌بيني شده نسبت به درجه حرارت كاملتر است. بر پايه شواهد پالتئوكليمايي، معلوم شده است كه در پايان قرن بيستم، مقادير بارندگي در اكثر نواحي عرضهاي مياني افزايش خواهد يافت و در نقاطي از همان عرضها كاهش خواهد يافت. كاهش بارندگي ايالات متحده آمريكا در مقاسيه با ديگر نواحي جان در آينده‌اي نزديك قابل توجه است. خشكسالي شديد سال 1988 در آمريكا مويد گرايش جدي به كاهش بارندگي در اين نواحي است (شكل شماره 3)

شكل 1- تغييرات درجه حرارت تابستان با افزايش ºC1 در متوسط درجه حرارت (منبع 3)

شكل 2- تغييرات درجه حرارت زمستان با افزايش ºC1 در متوسط درجه حرارت (منبع 3)

شكل3- تغييرات بارندگي ساليانه در سال 2000 (منبع 3)

كاهش انتشار گازهاي گلخانه‌اي

در تابستان 1988 در كنفرانس بين‌المللي تورنتوي كانادا، توافقي بعمل آمد تا انتشار گاز دي‌اكسيد‌كربن دهها درصد تا سال 2010 كاهش پيدا كند. بديهي است در صورت عمل به آن كاهش قابل ملاحظه اي در مصرف انرژيها بوجود خواهد آمد. البته بايستي هر چه داشت كه حتي اگر اين توافقات عملي هم باشند، باز هم افزايش مهمي در متوسط دماي سطح كره زمين ايجاد خواهد شد زيرا عمل به اين توافقات در بعضي كشورها جاي شك نيز دارد.

فرض كنيم كه امكان واقعي كاهش انتشار Co2 به آتمسفر، كاهش مصرف سوختهاي كربن‌دار باشد (بويژه ذغال سنگ كه بيش از دو برابر گازها و دهها درصد بيشتر از نفت Co2 توليد مي كند) واضح است كه يك كاهش اساسي در مصرف آن در حال حاضر و يا در آينده نزديك، نتايج اقتصادي نگران كننده‌اي ببار خواهد آورد. آنچه مسلم است مصرف سوختهاي كربن‌دار را به مدد تكنولوژي مي‌توان كاهش داد ولي بطور كامل نمي توان حذف كرد. از اين رو در اقتصادهاي بر پايه سوخت، خودداري از مصرف كافي آن و استفاده از سوختهاي ارزان قيمت، باعث كاهش توسعه اقتصادي خواهد شد.

همانطوريكه فوقا نيز اشاره شد، مهمترين موضوع در طرح جدي محدودسازي انتشار گازهاي گلخانه‌اي در آتمسفر، عبارتست از برآورد جدي نتايج اقتصادي آن، از آنجائيكه چنين برآوردي هنوز هم تقريباً غيرممكن است لذا پيش‌بيني يك تغيير قابل ملاحظه در ميزان انتشار گازهاي گلخانه‌اي تا سال 2000 غيرممكن است ولي بعد از سال 2050 با استفاده وسيع از منابع انرژي جانشين، احتمالاً اثرات آب و هوايي مصرف انرژيها كاهش خواهد يافت البته محاسبه نتايج كاهش Co2 منتشر شده در آتمسفر در نيمه اول قرن 21 ضروري است.

مسلماً در اين محاسبه‌ها بايستي عمدتاً تاكيد روي نتايج گرم شدن جهاني باشد بويژه تغييرات اوضاع كشاورزي بطوريكه اگر اين تغييرات منفي باشد، منطقي خواهد بود كه در جهت كاهش انتشار گازهاي گلخانه‌اي به آتمسفر، سرمايه گذاري شود. در حاليكه گرم شدن جهاني تاثيرات مثبت بر فعاليتهاي كشاورزي اعمال نمايد، توجيه ضرورت محدود ساختن انتشار گازهاي گلخانه‌اي كار مشكل‌تري خواهد بود.

اجازه بدهيد مقايسه‌اي بين شرايط افزايش ميزان Co2 و اوضاع فعلي داشته باشيم. افزايش بارندگي در درون قاره‌ها، تقريبا با افزايش قابل توجه درجه حرارت در عرضهاي مياني و بالا همراه خواهد بود. از ميان تاثيرات مستقيم فتوسنتزي افزايش ميزان Co2 ، قابليت توليد پوشش گياهان طبيعي و زراعي است كه تا حدود چندين ده درصد افزايش خواهد يافت. (عمدتاً براي گياهان گروه خيلي وسيع C3 و تا حدودي گياهان گروه C4) البته اينگونه نتايج هنوز مورد توافق عمومي قرار نگرفته است اما بسياري از دانشمندان تاثيرات آب و هوايي را تاييد مي‌كنند.

پيش‌بيني شده است كه تحت شرايط بهينه آب و هوايي پليوسن، افزايش بارندگي در نواحي خشك و افزايش قابل ملاحظه درجه حرارت در نواحي سرد مي‌تواند امكان كشت و زرع را در بسياري از نواحي لم‌يزرع جهان فراهم سازد.

بر اساس اين پيش‌بيني تغييرات آب و هوايي در اثر افزايش تراكم Co2 ، بدون محاسبه پيشرفتهاي آينده روشهاي كشاورزي، مي‌تواند حداقل 50% بر توليدات كشاورزي بيفزايد.

پاسخ به سوال مربوط به وضعيت منابع آب آينده، نيازمند مطالعات و محاسبات بيشتر است. آبهاي قابل استفاده انسان هم اكنون نيز محدوديت زيادي دارد ولي محاسبات مربوط به پيش‌بيني منابع آب آينده بعد از گرم شدن جهاني، كاهش قابل ملاحظه اي را در جريانهاي آب رودخانه اي نشان نمي دهد.

گرم شدن قطب شمال باعث ذوب يخهاي قطبي دريايي، پسروي تدريجي نواحي پرمافروست، جابجايي منطقه جنگلي شمال به عرضهاي تونداريي و غيره خواهد شد. اين موضوع امكان توسعه اقتصادي نواحي وسيعي را كه در حال حاضر بصورت پراكنده مسكون شده‌اند و يا اصلا غير مسكون هستند، فراهم مي سازد. اين نتايج آشكار تغييرات آب و هوايي به هر حال مسايل و مشكلات خاصي را نيز به بار مي‌آورد. مثلا ذوب يخهاي نواحي پرمافروست، ساختمانهيا موجود در اين مناطق را نابود مي سازد.

گرم شدن جهاني بدون شك منجر به بالا آمدن سطح آب درياها خواهد شد زيرا با افزايش درجه حرارت، يخچالهاي كوچك قاره اي شروع به ذوب خواهند نمود. تحت اين شرايط سطح دريا طي 50 تا 70 سال آينده چندين سانتي‌متر بالا خواهد آمد كه احتمالاً نيازمند احداث سدهاي محافظتي در نواحي پست ساحلي خواهد بود. اگر صفحات يخي قطب جنوب شروع به ذوب نمايند، احتمالاً سطح آبها چندين متر بالا خواهد آمد و نتايج وخيمتري را ببار خواهد آورد. بهرحال دانشمندان امكان اين موضوع را طي 100 سال آينده چندان زياد نمي دانند.

ترس عمده در ارتباط با آب وهواي آينده، بياباني شدن قاره‌ها در اثر افزايش گرم شدن جهاني است. اين ترس، از افزايش قابل ملاحظه حجم دي‌اكسيد كربن جوي (پيش‌بيني‌هاي بر پايه استفاده از مدلهاي گردش عمومي هوا) و افزايش دماي ناچيزي كه در داده هاي تجربي گذشته نزديك (دهه 1930) مشاهده مي شود، ناشي مي‌گردد.

فرضيه بياباني شدن در اثر افزايش قابل ملاحظه Co2 هنوز بطور كافي تاييد نشده است. بعضي از مدلهاي چرخش عمومي هوان نشان مي‌دهند كه بعد از دو برابر و يا چهار برابر شدن تراكم Co2 در آتمسفر ميزان بارش در قاره‌هاي عرضهاي 50 درجه شمالي و پاين تر از 30 درجه شمالي افزايش خواهد يافت و در مناطق عرضهاي 30 تا 50 درجه شمالي، متوسط بارندگي تغييري نكرده و يا به مزان كمي كاهش خواهد يافت.

بعضي از مطالعات نشان مي دهند كه بعد از دو برابر شدن تراكم Co2 ، رطوبت خاك طي تابستان در نواحي قاره‌اي كاهش خواهد يافت، در حاليكه بعضي ديگر از مطالعات نشان مي‌دهند كه تغييرات رطوبت خاك ناچيز خواهد بود. بهرحال، حتي مدلهاي ويژه تئوي تغييرات آب و هوايي هم هنوز قادر به توضيح واقعي چرخه آب و تغييرات آن بعد از گرم شدن جهاني نستند: