بررسي و آشكارسازي اثر گرمايش جهاني بر تغييرات روند دماي خاك و برآورد آن با روش همبستگي رگرسيوني

Investigation and detection effects of global warming on soil temperature trends and its estimated regression correlation

سابقه و هدف: گرمايش جهاني، به‌دليل افزايش گازهاي گلخانه‌اي در نيوار زمين، از آغاز سده بيستم سبب افزايش 8/0 درجه سانتي‌گراد در ميانگين دماي هوا شده است. انباشت بلندمدت انرژي گرمايي هم در نيوار زمين هم در ژرفاي خاك بر فرآيندهاي فيزيكي و زيستي اثر مي‌گذارد. آشكارسازي چنين تغييراتي از نظر آماري فرايندي است براي نمايان‌سازي تغييرات اقليمي معني‌دار كه نتوان آن‌ها را به تغييرات طبيعي ربط داد. انباشت بلندمدت انرژي گرمايي در ژرفاي خاك مي‌تواند در آشكارسازي تغييرات اقليمي نيز نقش مهمي بازي كند. از اين‌رو، هدف اين پژوهش پر كردن شكاف داده‌ها، توسعه يك مجموعه از داده‌هاي دماي خاك از داده‌هاي هوا و بررسي اقليمي تغييرات روند دماي خاك و تاثير گرمايش جهاني بر آن مي‌باشد. مواد و روش‌ها: ايستگاه همديدي شهر كرمان با عرض جغرافيايي 30 درجه و 15 دقيقه شمالي و 56 درجه و 58 دقيقه طول شرقي با ???4 متر ارتفاع از سطح دريا، يكي از ايستگاه‌هاي اصلي كشور است. در بازه آمارسنجي اين ايستگاه (2009-1951) ميانگين بلندمدت دماي سالانه هوا 8/15 و ميانگين بلندمدت بارندگي سالانه 150 ميلي‌متر مي‌باشد. در اين پژوهش از داده‌هاي اندازه‌گيري شده روزانه دماي هوا در ارتفاع 2 متري براي بازه سال‌هاي 2009-1951 ميلادي و دماي روزانه خاك در عمق‌هاي مختلف (5، 10، 20، 30، 50 و 100 سانتي‌متري) براي ساعت‌هاي 3، 9 و 15 به وقت گرينويچ، دوره آماري 1992 تا 2009 ميلادي، استفاده شد. براي بررسي روند دماها از روش‌هاي پارامتري پيرسون و تحليل رگرسيوني و روش‌هاي ناپارامتري اسپيرمن و من- ‌كندال استفاده شد. يافته‌ها: يافته‌هاي اين پژوهش بيانگر آن است كه روش ناپارامتري من- ‌كندال نسبت به ديگر روش‌ها از دقت بيش‌تري برخوردار است. روند ميانگين دماي هواي سالانه و روند ميانگين دماي فصل‌هاي بهار، تابستان و پاييز افزايشي و بسيار معني‌دار (01/0?P) بود. همچنين ميانگين‌هاي دماي سالانه و فصل‌هاي تابستان و پاييز ژرفاي خاك داراي روندي افزايشي و بسيار معني‌دار (01/0?P) بود. اين يافته‌ها همچنين گوياي روندي كاهشي و معني‌دار (05/0?P) در ابرناكي و بارندگي ايستگاه همديدي كرمان مي‌باشد. نتيجه‌گيري: از يافته‌هاي اين پژوهش نتيجه گرفته مي‌شود كه روند گرمايي ايستگاه همديدي كرمان از روند گرمايش جهاني پيروي مي‌كند و دماي خاك نيز مي‌تواند چنين روندي را آشكار سازد .

Background and Objectives: Global warming, due to greenhouse gas increase in the earth atmosphere, caused an increase of about 0.8 oC in global mean air temperature since the early 20th century. The long-term heat energy deposition, both in atmosphere and in soil depths, affect physical and biological processes. Climate change detection statistically is a process which could reveal significant changes that might not be related to natural variations. Long-term thermal energy deposition in soil depths could play an important role in detecting climate change. Thus, the aims of this study were to fill the gaps in soil temperature data and determination of the effect of global warming on long term soil temperature trend. Materials and Methods: Kerman synoptic station was chosen to collect data for 1951-2009 interval. This station is located at 30o 15’ north latitude and 56o58’ east longitude with 1754 m above Sea level. The long-term annual mean temperature and mean annual total precipitation are 15.8 oC and 150 mm, respectively. For detection of climate change the long-term annual rainfall and cloudiness, daily air temperatures for 1951-2009 interval and daily soil temperatures at 3, 9 and 15 GMT at different depths (5, 10, 20, 30, 50 and 100 cm) for 1992-2009 interval were collected. The parametric methods of Pearson and regression techniques, along with nonparametric techniques of Spearman and Mann-Kendall were employed to detect temperature trends. Results: The results of these study indicated that Mann-Kendall test could reveal soil and air temperature trends more accurately. The mean annual, spring and summer air temperature trends significantly increased (P?0.01). The mean annual, summer and autumn soil temperatures also had increasing and significant trends (P?0.01). These findings also show significant negative trends in both cloudiness and rainfall (P?0.05). Conclusion: It is concluded that there is a pronounced similarity in Kerman air and soil temperature trends with global temperature trend and soil temperature could be used to detect climate change.