وردایی دمای هوای ایران از سطح زمین تا پوش سپهر زیرین به عنوان نمایه ای از تغییر اقلیم در بازه زمانی 1979 تا 2014

برای این پژوهش داده‌های ماهانه دمای سطح زمین تا پوش‌سپهر زیرین ایران‌زمین از مرکز پیش‌بینی میان‌مدت جوی اروپایی(ecmwf) طی بازه زمانی 1/1979 تا 4/2014 استخراج شد. تفکیک مکانی داده‌های به‌کارگرفته شده 0/125 درجه قوسی است که برپایه آن 9965 یاخته مکانی داخل مرز سیاسی ایران زمین قرار می‌گیرد. ماتریسی در ابعاد 9965* 424 ایجاد شد که روی سطرها زمان (ماه) و روی ستون‌ها مکان (یاخته‌های درون ایران‌زمین) قرار داشت. وردایی دما در 15 تراز مختلف جوی از سطح زمین تا 10 هکتوپاسکال در بالای جو واکاوی شد. داده‌های دمای ثبت‌شده در ترازهای یادشده توسط رادیوسوندهای 11 ایستگاه جو بالای ایران برای ارزیابی دقت و مقایسه با داده‌های مرکز پیش‌بینی میان‌مدت جوی اروپایی استفاده شد. از دو آزمون ناپارامتریک من‌کندال و تخمینگر شیب سن برای سنجش معناداری روند و برآورد روند تغییرات بهره برده شد. یافته‌های این پژوهش نشان داد که به‌کاربستن داده‌های مرکز پیش‌بینی میان‌مدت جوی اروپایی برای واکاوی وردایی دمای سطح زمین تا پوش‌سپهر زیرین ایران‌زمین بسیار سودمند و مفید است؛ چرا که تفکیک مکانیزمانی بالای داده‌ها در راستای افقی و عمودی، امکان داوری دقیق‌تر با جزئیات بسیار بیشتر و بهتر را دربارة تغییرات رفتار دمای سطح زمین تا پوش‌سپهر زیرین در مقایسه با داده‌های تصاویر ماهواره‌ای واحد سنجنده موج کوتاه (msu) و رادیوسوندها فراهم می‌کند. همچنین یافته‌ها نشان داد که به لحاظ آماری در سطح اطمینان 95 درصد روند افزایشی دمای سطح زمین، وردسپهر پایینی و بالایی و روند کاهشی دمای پوش‌سپهر زیرین طی دوره مورد مطالعه معنادار است. اگرچه وردایی دمای وردسپهر میانی در سطح اطمینان یادشده معنادار نیست ولی برازش خط رگرسیون روی سری زمانی دمای استانداردشده، بیانگر افزایش روند دمای این لایه در دهه اخیر است. روند افزایشی دمای سطح پهنه ایران‌زمین 0/65 درجه سانتی‌‌گراد به ازای دهه است و در مقایسه با سایر ترازهای جو بالای ایران بیشتر است. گرمایش لایه وردسپهر پایینی بیشتر از وردسپهر بالایی است. پراکنش مکانی روند تغییرات دما بیانگر آن است که در رویه زمین روند افزایش دمای گستره مکانی بین مدار 34 تا 37 درجه از سایر مناطق بیشتر است. روی برخی مناطق جنوبی البرز و شرق زاگرس به ازای هر دهه بین 1/3 تا 1/6 درجه سانتی‌گراد به میانگین دمای سالانه افزوده شده است. به‌طور کلی سطح زمین و وردسپهر پایینی نیمه شمالی کشور از نیمه جنوبی گرم‌تر شده‌اند. وردایی مثبت و معنادار دمای وردسپهر بالایی نیمه جنوبی کشور، افزایش ارتفاع لایه وردیست و جابه‌جایی شمال سوی سلول هدلی را در پی خواهد داشت و این تاییدی بر یافته‌های سایر پژوهشگران است. روند کاهشی دمای پوش‌سپهر زیرین به جز در برخی مناطق شمال‌شرق کشور، یک‌دست است و آهنگ کاهشی آن بین 0/2 تا 0/3 درجه سانتی‌گراد به ازای هر دهه است. در تراز 50 هکتوپاسکال روند کاهشی دمای پوش‌سپهر زیرین بیشینه است و به ازای هر دهه حدود 0/43 درجه سانتی‌گراد از دمای تراز یادشده کاسته شده است. به لحاظ زمانی از سال 1998 به بعد ناهنجاری مثبت دمای رویه و وردسپهر پایینی شروع شده است. بیشترین ناهنجاری مثبت در سال‌های 2010 و 2001 اتفاق افتاده است.

Variation of Iran’s air temperature from Earth surface to lower stratosphere as an index of climate change during 1979-2014

Radiation input from the Sun is the source of energy for the Earth’s climate system (Hartmann, 1994). Most of the solar radiation absorbed at the surface, the rest is absorbed by the atmosphere. The global temperature profile of the atmosphere reflects a balance between the radiative, convective, and dynamical heating/cooling of the surfaceatmosphere system. Understanding of the climate change in recent decades is important for the prediction of the future climate. Observed modifications in the vertical temperature structure of the atmosphere have been proposed as a primary indicator of climate change (Marshal, 2002). Radiosonde data are the primary source for monitoring changes in upperair parameters. The second source is satellitederived data from the microwavesounding unit (MSU). Third source of ‘‘observed’’ upperair data are the reanalysis projects as NCEP/NCAR and ECMWF.  In this study, we attempt to estimate trends in the Irans surface and upper atmosphere temperature as an index of climate change on the basis of ECMWF data, which offer substantially higher vertical resolution than radiosounds and the microwave sounding unit (MSU), thus allowing a more accurate identification of the upper atmosphere and possible multiple upper atmosphere levels. In addition, the tempospatial resolution of applied data is higher than other data sources. The monthly surface and upper atmospheric air temperature data of Iran during 1/1979 to 4/2014 extracted from European Centre for MediumRange Weather Forecasts (ECMWF). The spatial resolution 0.125 degree has been applied. Based on selected spatial resolution, 9965 pixels located on the Iran political boundry. The variation of spatial mean air temperature over Iran from surface to 10 hPa was analyzied. The radiosonds recorded air temperature from 11 upper stations over Iran compared to the ECMWF data to evaluate accuracy of applied data. Two non parametric tests of MannKendal and Sen,s estimatotor used to decide about significancy of trend and slope of trend respectively. The results of this study show that using ECMWF data to evaluate varation of surface and upper atmospheric air temperature is useful. The tempospatial resolution of applied data is very high in horizontal and vertical. This implies that the ECMWF data do a reasonable job of capturing the variability of upper atmospheric temperature and are more adequate rather than Microwave Sounding Unit (MSU) and radiosounds data. The results also show that trend of surface and upper atmospheric air tempertre is significant at 95% confidence level. The observed trend near the earth surface and low and high troposphere is positive while is negative in the stratosphere. Althoght the trend of Iran’s middle troposphere layer temperature is not significant statistically at the 95% but fitting regression line on the standardized air temperature time series show that trend is positive. The slope rate of Iran’s surface temperature is 0.65°C per decades and is higher that other levels. The observed warming rate in the lower troposphere is higher than upper troposphere. The spatial distribution of the trend slope near the surface show that the highest warimimg observed between 34 to 37 latitudes.  In the southern parts of Alborz and eastern parts of Zagros, the slope rate of surface temperature rate is 1.3 to 1.6 degrees C per decade.   The obsereved increased tropospheric temperature and cooling of stratosphere is in good agreement with previous studies findings. The temperature change near the surface and lower troposphere is high in the semi northern parts of the country. The rate of upper troposphere temperature is not significant in the semi northern parts. The increase of upper troposphere temperature in the southern parts results in change tropopouse height. The depletion of ozone in the stratosphere (upper atmosphere) maybe contributing to the cooling of the stratosphere layer. The increased man made pollutants, green house gases and ozone in troposphere is also contributing to the warming of the troposphere. In temporal view from 1998, a positive anomay in temperature is observed near the surface and lower troposphere. The highest warming occurred in 2010 and 2001. According to other researchers finding warming of troposphere results in the displacement of Hadley cells and subtropical jet streams towards north and changes in tropical circulation patterns.