بررسی تطبیقی و شبیه سازی تغییرات زمانی دما در اعماق مختلف خاک در اقالیم عمده ایران (مطالعه موردی: یزد، شهرکرد (کوهرنگ)، بندرعباس، رشت)

یکی از مشکلات جدی در زمینه کشاورزی و منابع طبیعی، عدم وجود داده های مکانی و زمانی در پروفیل خاک است. دمای خاک یکی از اجزای لازم برای مطالعه بر روی پوشش گیاهی و رشد در آب و هوای مختلف است. هدف از انجام پژوهش حاضر، مطالعه بر روی تغییرات دما در عمق های مختلف خاک، محاسبه رابطه بین هوا و دمای خاک در اعماق مختلف خاک، تعیین الگوی تغییرات دمای خاک در آب و هوای مختلف و در پایان ، شبیه سازی تغییرات دما با معادلات خطی، غیر خطی (توانی، درجه دوم)، و مدل های سینوسی است. شبیه سازی دمای خاک ، یک راه برای رفع نقص درجه حرارت خاک در لایه های مختلف خاک و زمان است. در این پژوهش دمای روزانه خاک در اعماق 5 ، 10 ، 20 ، 30 ، 50 و 100 سانتی متر به همراه دمای هوا به مدت یک دهه برای ایستگاه سینوپتیک بندرعباس، رشت، شهرکرد و یزد به عنوان نماینده از آب و هوای عمده در سراسر ایران جمع آوری شد. نتایج بیشترین تغییرات دمای روزانه سطح خاک را در چهار ایستگاه مورد مطالعه، عمق 5 سانتی متر نشان داد. سردترین دمای روزانه در 03:00 ثبت شده، اما گرمترین دمای خاک در روز، ساعت 09:00 یا 15:00 در ایستگاه های رخ داده است. در مقایسه بین ایستگاه ها پروفیل های درجه حرارت خاک بالاترین و پایین ترین دمای متوسط به ترتیب در بندر عباس و شهرکرد در اکثر ماه ها، مشاهده شد. اگرچه در برخی از ماه ها رفتار دمای خاک دارای الگوی مشابهی برای چهار ایستگاه است. نتایج نشان داد، تغییرات دمای فصلی خاک در چهار ایستگاه در زمستان و در فصل پاییز دارای عمق همدما نبوده، اما در تابستان الگوی تغییرات دارای روندی مشابه است. گرمترین متوسط دمای سالانه با کمترین دامنه تغییر دما در لایه های خاک در بندرعباس رخ داده است. بر پروفیل های دمای خاک معادلات خطی، غیرخطی (درجه دوم، توانی) و سینوسی برازش شد. بهترین برازش ها، درجه دوم، توانی و خطی مشاهده شد. نتیجه نشان داد، دمای هوا ارتباط خوبی با دمای خاک به صورت خطی و درجه دوم در اعماق سطحی دارد، اگرچه این ارتباط در ماه های مختلف یکسان نیست. در برخی موارد، شبیه سازی توسط تابع درجه دوم قوی تر از خطی است.دقت و صحت مدل سینوسی در برآورد دمای خاک بهتر از مدل های خطی و درجه دوم به ویژه در اعماق، معمولاً 50 و 100 سانتی متر است. مدل سینوسی در شرایط تغییرات ناگهانی دارای دقت و صحت کمتری است که در این وضعیت مدل های خطی و درجه دوم توصیه می شود. لازم به ذکر است که نتایج به دست آمده برای اولین بار در ایران ارائه شده است.