خشکسالی یکی از بلایای محیطی است که فراوانی آن به خصوص در مناطق خشک و نیمه خشک بسیار زیاد می باشد. اثرات منفی خشکسالی بر روی منابع آب و به تبع آن کشاورزی همواره خسارات سنگینی را به کشور تحمیل می کند. بنابراین در چنین شرایطی استفاده بهینه از منابع آب در بخش کشاورزی از اهمیت بسزائی برخوردار است. در مناطق خشک که منابع آبی، وابسته به ذخیره سازی آبهای سطحی در سدها است، استفاده از سیستم های هشدار سریع خشکسالی با معرف های هیدرولوژیکی، می تواند در مقابله با خشکسالی و کمبود آب وهمچنین پیشگیری از کاهش ذخایر آبی تا حد زیادی مفید واقع شود. لذا در تحقیق حاضر سعی شده است یک سیستم هشدار سریع خشکسالی با تکیه به مولفه های موثر در مدیریت و برنامه ریزی رهاسازی از سدهای مخرنی تهیه گردد. سیستم استفاده شده در این تحقیق شامل سه بخش اصلی 1) پایش خشکسالی 2) اندازه گیری و پایش کمبود آب در آینده و 3) محاسبه شاخص هشدار خشکسالی به منظور هشدارهای لازم و تنظیم مدیریت سد بر اساس آن می باشد و به منظور بررسی عملکرد سیستم نیز، سد مسجد سلیمان به عنوان مطالعه موردی مد نظر قرار گرفت. در این تحقیق ابتدا پایش خشکسالی در دوره های 3 و 6 ماهه با استفاده از شاخص spi انجام گرفت و نتایج حاصل در 5 سطح (بدون خشکسالی تا خشکسالی بسیار شدید) طبقه بندی شد. مقادیر 3 و 6 ماهه دبی خروجی از سد با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی با ضریب 83/0r= و 84/0r= پیش بینی شده و با در نظرگرفتن مقادیر تقاضا در ماه های مختلف، میزان کمبود برای بخش کشاورزی محاسبه و نتایج با روش خوشه بندی در 5 سطح (نرمال تا کمبود خیلی زیاد) طبقه بندی گردید. سپس با توجه به سطوح کمبود آب در دوره پیش بینی و طبقات شدت خشکسالی، شاخص هشدار خشکسالی (dai) بر اساس مدل dews بررسی شد. همچنین به منظور سنجش عدم قطعیت موجود در تصمیم گیری، تحلیل شرایط با دوره برگشتهای مختلف خشکسالی انجام گرفت، در ادامه محاسبه این شاخص با سناریوهای مختلف تقاضا در بخش کشاورزی نیز بررسی و در نهایت شاخص هشدار خشکسالی (dai) در مقایسه با شاخص های هیدرولوژیکی و هواشناسی ارزیابی شد.

بر طبق گزارش های ipcc? فراوانی و شدت رویدادهای حدی آب و هوایی تحت شرایط تغییر اقلیم افزایش یافته بطوری که افزایش گاز های گلخانه ای و گرمایش زمین به شکل افزایش شدت، فراوانی و سهم رویدادهای حدی تجلی پیدا کرده است. تغییرات پیش بینی شده ی رویدادهای حدی در نتیجه تغییر اقلیم و گرمایش جهانی در ارزیابی اثرات بالقوه تغییر اقلیم بر بخش های مختلف مانند آب، کشاورزی و مدیریت آب های سطحی شهری اهمیت زیادی دارد. لذا در این پژوهش با هدف ارایه ی دورنمایی از وضعیت آتی رویدادهای حدی دما و بارش با استفاده از خروجی های مدل hadcm3، در گام اول، توانمندی sdsm در ریزمقیاس کردن میانگین و نمایه های حدی دو متغیر دمای بیشینه و بارش روزانه در سطح حوضه کشف رود مورد بررسی قرار گرفت. در گام بعدی، سناریوهای اقلیمی دو متغیر و نمایه های حدی آن ها تحت دو سناریوی انتشار تولید شد. داده های استفاده شده برای ارزیابی مدل شامل متغیرهای بزرگ مقیاس جوی بدست آمده از داده های بازتحلیل روزانه ncep (2001-1961 م.)، برونداد میانگین روزانه مدل اقلیمی hadcm3 تحت دو سناریوی a2 ?و b2 (2099-1961م.) و میانگین ناحیه ای بارش و دمای بیشینه این حوضه به ترتیب طی دوره آماری2001-1969 و 2000-1972میلادی بود. برای تحلیل رویدادهای حدی دما از نمایه های بیشینه مطلق دمای بیشینه(t-max) ، صدک نودم (آستانه روز داغ یا txq90) و تعداد روزهای داغ (pot30°c) و برای متغیر بارش علاوه بر بیشینه بارش، از صدک نودم (?آستانه بارش سنگین یا pq90 )، درصد سهم بارش سنگین از کل میزان بارش (pfl90) و بیشینه تعداد روز خشک متوالی (pxcdd) استفاده شد. نتایج نشان داد که میانگین دمای بیشینه به طور معنی داری طی سه دوره ی آتی نسبت به دوره پایه افزایش خواهد داشت که بیشترین مقدار متعلق به دوره 2080 و تحت سناریوی a2 می باشد. قابل ملاحظه ترین تغییر در نمایه تعداد روزهای داغ (تابستانی)، علاوه بر دو دوره اول، در دوره 2080 مشاهده می شود که هم در مقیاس سالانه و هم در فصل پاییز تفاوت زیادی با دوره پایه (در دو سناریو) خواهد داشت. میانگین بارش ماهانه نسبت به دوره ی پایه کاهش نشان می دهد که بیشترین میزان کاهش بارش در دوره ی آخر قرن بیست و یکم و به میزان 5/5- درصد تحت سناریوی a2 خواهد بود اما کاهش بارش در سه دوره معنی دار نخواهد بود. مشهودترین تفاوت در نتایج دو سناریو و در نمایه های حدی بارش، در فصل تابستان در دوره ی 2020 با بیشترین افزایش در مجموع بارش، بیشینه بارش و نمایه ی حدی سهم بارش سنگین در سناریوی a2 بدست آمد. بر این اساس، طی دوره های آتی حوضه کشف رود شاهد افزایش دمای بیشینه خواهد بود که بیشترین مقدار تغییر متعلق به ماه های پاییز و زمستان خواهد بود. همچنین افزایش تعداد روزهای تابستانی بویژه طی دوره آخر قرن بیست و یکم قابل ملاحظه می باشد. علیرغم کاهش بارش، نمایه های حدی مرتبط با بارش طی دوره 2020 تحت سناریوی a2 افزایش یافته اند. این امر بویژه طی ماه های گرم سال نشان از وقوع سیل های مخرب تر خواهد داشت.

تخمین بارندگی به وسیله داده های ماهواره یکی از راه کارهای نوین تولید محصول بارش می باشد.این اطلاعات قبل از استفاده عملیاتی لازم است. با اطلاعات زمینی مقایسه، اعتبارسنجی و تا حد امکان کالیبره شوند.در حال حاضر داده های بارندگی بدست آمده از ماهواره trmm بطور قابل ملاحظه ای در مطالعات هواشناسی بکار برده می شوند.در همین راستا ایستگاه های اعتبارسنجی گسترده ای در سراسر جهان اقدام به اعتبارسنجی این داده ها می نمایند.در این مطالعه نیز با هدف معرفی این گونه اطلاعات،اقدام به دریافت، مقایسه آماری محصول بارش 3b42 ماهواره trmm برای دوره آماری2001تا2010میلادی(1379 تا 1388 شمسی)وداده های بارش ایستگاه های سینوپتیک وایستگاه های باران سنجی به صورت روزانه،ماهانه و فصلی و به جهت تغییرات متفاوت بارش در ماه و فصول مختلف درخراسان رضوی مورد بررسی قرار گرفت.با بررسی میزان بارش دردوره آماری فوق، سال 2004میلادی(1382-1383)به عنوان سال پربارش و سال2008میلادی(1386-1387)به عنوان سال کم بارش و سال 2001میلادی(1379-1380) به عنوان سالی با مقدار بارش متوسط، به عنوان سال های شاخص انتخاب گردید. داده های بارش زمینی ازایستگاه سینوپتیک و ایستگاه باران سنجی و داده های بارش ماهواره به صورت کدهای اسکی با شبکه های 25/0*25/0 درجه(تفکیک مکانی) برای منطقه جغرافیای خراسان رضویبا درج دوره زمانی به صورت طول و عرض جغرافیای، از طریق سایت ناسا استخراج شد، وجهت برازش داده ها، پلاتی از دادههای ماهواره با نقشه خراسان رضوی تهیه گردید واز این برازش40 شبکه حاصل شد،(هر شبکه تلفیقی از ایستگاه سینوپتیک و ایستگاه باران سنجی ودادههای ماهواره می باشد). پس ازآن اقدام به تولید نمودار ها و هیستوگرام های با روش های یکسان در نرم افزار اکسل و تولید نقشه های پهنه بندی، ازروش درون یابی کریجینگ و سمی واریوگرام نمایی ، باکمک ابزار زمین آمار برای هر شبکه گردید،نتایج حاصله بیانگرهم خوانی بالایداده های ماهانه وفصلی بارش ماهواره با داده های زمینی بودند و از طرفی داده های ماهواره قادر به تخمین مقادیر بارش زمینی بودند، ولی داده های روزانه بارش ماهواره با داده های زمینی هم خوانی بسیار پایینی نشان دادند

دمای هوا از مهم ترین متغیرهای هواشناسی بوده که در مطالعات مختلف از جمله پیش بینی وضع هوا، بررسی های زیست محیطی، تبخیر-تعرق و غیره کابرد فراوان دارد. با توجه به این که پارامترهای مختلفی از جمله بازه زمانی، نوع پوشش سطح، وضعیت اقلیمی و فصول بر دمای هوا تاثیر گذارند، این متغیر دارای الگوهای زمانی و مکانی متفاوتی می باشد. شناخت این الگوها در مکان های مختلف مستلزم وجود داده های اندازه گیری شده می باشد که کمبود ایستگاه های اندازه گیری و نقطه ای بودن این داده ها محدودیت هایی را برای بررسی پیوسته این تغییرات به وجود می آورد. استفاده از داده های سنجش از دور علاوه بر رفع مشکل کمبود دادهای ایستگاهی، می تواند داده هایی بصورت پیوسته در اختیار محققان قرار دهد. در برخی مطالعات تلاش شده است تا با کمک تصاویر ماهواره ای، دمای حداکثر، حداقل و میانگین هوا استخراج گردد، که خطای برآورد آن ها در حدود 2-3 درجه سلیسیوس است، در حالی که دقت قابل قبول برای این داده ها به طور کلی در حدود 1-2 درجه سلسیوس در نظر گرفته شده است. هدف اصلی در این مطالعه برآورد دمای حداکثر بر اساس دمای سطح زمین ( ts)با استفاده از تصاویر سنجنده مودیس و بر مبنای روشهای آماری می باشد. بدین منظور دو مدل آماری شامل مدل رگرسیونی ساده و چند متغیره خطی، ارائه گردید . مطالعه در منطقه شمال شرق ایران با استفاده از داده های 20ایستگاه هواشناسی که در استان های;خراسان شمالی، جنوبی، رضوی; سمنان، کرمان و یزدواقع شده اند و داده های نرده ای سطح زمین از سنجنده مودیس .بدین منظور 9 مدل آماری شامل مدل رگرسیونی ساده و چند متغیره خطی، اریه گردید . مطالعه در منطقه شرق ایران با استفاده از داده های ایستگاه های هواشناسی 6 استان خراسان شمالی، جنوبی، رضوی سمنان، کرمان و یزد و داده های نرده ای سطح زمین از سنجنده مودیس در سال 2000-2005 صورت پذیرفت. در مرحله واسنجی مقادیرmbe و rmseو r2 مدل ها به ترتیب تقریبا کم تراز 01/0،حدود4تا5و حدود 8/0 به دست آمده اند.و در مرحله اعتبارسنجی این مقادیربه ترتیب کمتر از8/2، بین 4تا6 و بالای 7/0 به دست آمد.

بیان کمی کیفیت خاک برای مطالعه تأثیر راهکارهای مدیریتی و عملیات کشاورزی بر تغییرات مکانی- زمانی کیفیت خاک درون یک مزرعه امری ضروری است. در این پژوهش، تغییرات عملکرد محصول و رابطه آن با تغییرات مکانی- زمانی کیفیت خاک از جنبه های فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی تحت تأثیر دو مدیریت پساب و آب چاه مورد بررسی قرار گرفت. همچنین امکان استفاده از تئوری مجموعه ها و مدلسازی فازی جهت بیان کمی عدم قطعیت ذاتی مفهوم کیفیت خاک نیز مورد سنجش قرار گرفت. برای این منظور آزمایشی به وسعت 5 هکتار از مزرعه 18 هکتاری اراضی نمونه آستان قدس، شهرستان مشهد با تناوب ذرت-گندم در طول دو فصل رشد اجرا شد. تغییرپذیری درون مزرعه ای عملکرد، ویژگی های خاک و کیفیت خاک با استفاده از روش های زمین آمار مورد ارزیابی قرار گرفت. جهت کاهش تعداد متغیرهای مورد مطالعه و حذف اثر چند هم خطی بین متغیرها از تجزیه مولفه های اصلی (pca) استفاده شد. هجده خصوصیت خاک به عنوان مجموعه کل داده ها (tds) در نظر گرفته شد و با استفاده از روش pca مجموعه حداقل ویژگی های موثر(mds) انتخاب گردید. با استفاده از مجموعه ها و تئوری مدلسازی فازی یک شاخص فازی ساده و کاربردی و سیستم خبره منطق فازی مناسب طراحی شد. بر اساس نتایج حاصل، 4 مولفه اصلی با مقدار ویژه ? 1 که در برگیرنده 67 درصد تغییرات داده های اندازه گیری شده بود، انتخاب گردید. مولفه اصلی اول (ظرفیت بالای توصیف کننده حاصلخیزی خاک) با توصیف 43 درصد واریانس داده ها حدود 77درصد از تغییرات عملکرد ذرت را در مقیاس مزرعه ای توضیح داد. با توجه به نتایج درون یابی ویژگی های خاک، تغییرات مکانی مشابهی بین این ویژگی ها در منطقه مورد مطالعه مشاهده شد. اگر چه نقشه حاصل از تغییرات مکانی-زمانی نشان داد که کیفیت این خاک ها پس از دو سال کاربرد پساب از کیفیت پایین به کیفیت متوسط و بالا تغییر یافتند.اما در برخی از مناطق کاهش کیفیت خاک نیز تحت تأثیر عملیات زراعی و افزایش بیش از حد عناصر غذایی مشاهده شد. بر اساس نتایج مجموعه حداقل ویژگی های موثر می تواند نماینده مطلوبی از کل مجموعه داده ها باشد (0/95r2=). رابطه شاخص فازی و عملکرد محصول (0/72r2=) نشان داد که این شاخص از اهمیت بیولوژیکی بالایی برخوردار است. نتایج ترکیب زمین آمار و مجموعه های فازی نشان داد که استفاده از نواحی مدیریتی برای اجرای مدیریت وابسته به مکان در سیستم های کشاورزی رایج از پتانسیل بالایی برخوردار است. ارزیابی کیفیت خاک با سیستم خبره منطق فازی همبستگی بالایی با شاخص فازی محاسبه شده نشان داد (0/80r2=). بنابراین این سیستم می تواند ابزار مناسبی را برای ارزیابی کیفیت خاک با در نظر گرفتن عدم قطعیت بالقوه آن فراهم می سازد.

آگاهی از چگونگی تناسب و انطباق فعالیت های کشاورزی هر منطقه با شرایط آب و هوایی آن لازمه هرگونه فعالیت کشاورزی می باشد.زعفران یکی از با ارزش ترین گیاهانی است که در شرایط اقلیمی خاص کشت می شود و مراحل رشد و نمو آن منحصر به فرد است. یکی از پرکاربردترین مطالعات اقلیم شناسی کشاورزی، تعیین هم اقلیمی کشاورزی است. به منظور انجام مطالعات هم اقلیمی زعفران در خراسان جنوبی از آمار و اطلاعات 20 ساله کلیه ایستگاه های هواشناسی منطقه و عملکرد زعفران درمناطق مورد کشت دریک دوره ی ده ساله استفاده شد. آنالیز رگرسیونی و ایجاد معادلات بر روی پارامترهای بارندگی، درجه حرارت های حداقل، میانگین و حداکثر و رطوبت نسبی و رابطه این پارامترها بر عملکرد بوسیله نرم افزار4 jmp انجام گرفت. سپس نقشه های رقومی پهنه بندی با استفاده از نرم افزار arcgis9.2 ترسیم شد. نتایج نشان داد که پارامتر بارندگی در ماه های آذر ، بهمن، اسفند و فروردین تاثیرگذارتر بر عملکرد نسبت به سایر ماه ها می باشد. از نظر درجه حرارت های حداقل و میانگین ماه های مهر، آبان، آذر و دی تاثیرگذارترین ماه ها بر عملکرد هستند. از نظر درجه حرارت حداکثر ماه های تاثیرگذار آبان، آذر، دی و اسفند و ازنظر رطوبت نسبی، آبان، آذر، دی، بهمن و اسفند می باشند. همچنین با بررسی معادلات و نقشه های پهنه بندی ایجاد شده و نقشه پهنه بندی نهایی مشخص شد که اکثر مناطق استان در شرایط مناسب یا نیمه مناسب قرار دارند. مناطق شمال و شمال شرقی استان دارای بهترین موقعیت از لحاظ پارامترهای هواشناسی بررسی شده برای کشت زعفران می باشند. مناطق مرکزی استان موقعیت متوسطی از لحاظ کشت زعفران دارد و قسمت های جنوبی و جنوب غربی استان به عنوان مناطق نامستعد شناسایی شد.