עבודת המחקר עוסקת באפיון מבנה עונת החורף באזור הים תיכוני של ישראל, בגורמים המשפיעים עליה ובהשפעותיה האקולוגיות ביולוגיות על בריכות חורף ועל דו-חיים החיים בהן.
האזור הים תיכוני במדינת ישראל מאופיין בכמות משקעים שנתית של 400 מ"מ ומעלה. עונת הגשם בישראל נמשכת בין החודשים אוקטובר עד מאי, כאשר מרבית המשקעים מרוכזים בשלושת חודשי החורף המרכזיים (דצמבר עד פברואר). המערכת הסינופטית האחראית על מרבית הגשמים הינה שקע קפריסין על טיפוסיו השונים. העובדה כי עיקר הגשם מרוכז בשלושת חודשי החורף המרכזיים עשויה להתפרש כאילו עונת הגשם היא חד-מודאלית, דהיינו, בעלת שיא יחיד עיקרי במרכז החורף. אולם, עיון בדוגמאות ובמחקרים רבים מראה כי מבנה העונה ברוב במקרים הינו רב-מודאלי (מספר שיאים). עונת הגשם בישראל מאופיינת בהשתנות בין עונתית גבוהה הן בכמויות הגשם והן במבנה העונה. ההשתנות הבין עונתית, ובעיקר התוך עונתית הגבוהה, גורמת לכך שקיים קושי לתאר באופן קומפקטי את מבנה העונה.
בפרק האקלים של מחקר זה נעשה ניסיון לתאר את מבנה עונת הגשם על ידי ייצוג כל אחד מפרקי הגשם (המודים) באמצעות גאוסיאן. נתוני הגשם היומיים עובדו והוחלקו בחלון החלקה של 27 ימים על מנת לקבל תיאור אופטימאלי של מהלך הגשם בסקלה חודשית. המודל מאפשר לתאר מתמטית ולסווג כל עונת גשם על פי מספר פרקי הגשם העיקריים שמרכיבים אותה, עוצמתם, עיתויים ומשכם. נמצא שמספר המודים השכיח הוא ארבע והמינימאלי הוא שניים, כמו כן נמצא שמספר המודים אינו מדד מובהק לכמות הגשם העונתית, אך כמות הגשם הכלולה במוד העיקרי קובעת בצורה מובהקת ומסבירה 50% מן ההשתנות הבין שנתית בכמות העונתית.
במסגרת המחקר נבחן מהלך העונה הגשומה באזור הים תיכוני של ישראל לאורך 63 שנים (2012/13-1962/3). המחקר בחן נתוני גשם יומיים ואת המהלך הרב שנתי של עונת הגשם והגורמים לו על בסיס ממוצע גשם יומי ארוך טווח בהשוואה למהלך העונתי של שקעי קפריסין. בעוד המהלך המבוסס על ממוצעי גשם חודשיים מצביע על חודש ינואר כחודש הגשום ביותר, הממצאים המבוססים על הגשם היומי מאשרים את קיומו של מהלך בי-מודאלי, בו שיא אחד בסוף דצמבר, שיא שני בתחילת פברואר ומינימום יחסי ביניהם, בינואר. בבדיקת הגורמים לכך נמצא כי הגורם האחראי לשיא בסוף דצמבר הינו תנובת גשם גבוהה שנוצרת עקב אי היציבות הנגרמת במעבר גושי אוויר קרים מעל מזרח הים התיכון החמים יחסית בראשית העונה, במידה רבה בהשוואה להמשכה. הגורם האחראי לשיא השני הינו מקסימום בתדירות השקעים הקפריסאיים (שכיחות ועוצמה) שמגיע לשיאו בסוף ינואר- תחילת פברואר. מהלכם העונתי של שני גורמים אלה משפיעים גם על ההבדלים בין גשמי החוף לגשמי ההר, המתבטאת בכך שתנובת השקעים גבוהה יותר במחציתה הראשונה של העונה באזור החוף ובשנייה באזור ההר.
בפרק האקולוגי התמקד המחקר בהשפעת משטר הגשמים על המשטר ההידרולוגי בבריכות החורף מתחם חולון- משרד הרישוי והשלכתו על התפתחות דו-חיים בבריכות החורף הנ"ל. השלמת גלגול והצלחת הרבייה של מינים כדוגמת הקרפדה הירוקה (Bufo viridis), אילנית מצויה (Hyla savignyi) וחפרית מצויה (Pelobates syriacus) אשר מתרבים בבריכות חורף המתמלאות במי גשמים, תלויות במשך קיום המים בבריכה (הידרופריודה). גורמים שונים כגון גודל בריכת החורף (עומק ונפח) וגורמים אקלימיים, ביניהם משטר הגשם ומשטר הטמפרטורה וההתאדות, נמצאו כמשפיעים בצורה ישירה על ההידרופריודה בבריכות החורף ומכאן על הצלחת רביית דו-חיים בהן.
תחנת בית דגן, המרוחקת כ- 4 ק"מ מאתר בריכות החורף, נבחרה כמייצגת את מבנה עונת הגשם. לשם כך נבחנו נתוני הגשם היומי, הגשם השעתי ונתוני הטמפרטורה וההתאדות היומיים לאורך תקופת המחקר, עונת 2017/18. במקביל נבחנו קצב התמלאותן והתייבשותן של הבריכות וכן הימצאותם של מאכלסי בריכות חורף כמדד לבריאות המערכת האקולוגית ובחינה של התפתחות דו-חיים. המידע התבסס על ביקורים שבועיים עד דו- שבועיים באתר הבריכות. נמצא כי אירועי גשם בתחילת העונה תורמים לריוויון הקרקע ומאפשרים את תחילת התמלאות הבריכה. תקופות יובש בין פרקי גשם במהלך העונה הגשומה עלולות להוביל לירידת מפלס ואף להתייבשות בריכות החורף. אירועי גשם חריגים בעוצמתם (כדוגמת 30 מ"מ ביום ו/או 16 מ"מ בשעה) מעצימים את הנגר ותורמים למילוי יעיל של הבריכות, להארכת ההידרופריודה ואף למילוי מחודש של בריכות שהתייבשו, בעיקר אם אירועים אלה מתרחשים בסוף עונת הגשמים, לאחר שהבריכות מתחילות להתייבש.
המחקר עקב אחר השלמת גלגול והצלחת רבייה של הקרפדה הירוקה. על פי מידע בספרות באזור המרכז זקוקים ראשני הקרפדה להידרופריודה של מינימום 6 שבועות, לרוב כ- 9 שבועות, עד מקסימום 18 שבועות לשם השלמת הגלגול של אחרוני הראשנים. ההידרופריודה הרציפה המינימאלית בבריכות שנבדקו הייתה 9 שבועות והמרבית 30 שבועות, כלומר אמורה להספיק להשלמת הגלגול של הקרפדה הירוקה.
בפועל, הצלחת הרבייה של הקרפדה הירוקה בבריכות מתחם חולון- משרד הרישוי בעונת המחקר 2017/18 הייתה נמוכה. עובדה זאת ניתנת להסבר בתנאי איכות מים בלתי מתאימים כדוגמת ריכוזי חמצן מומס נמוכים (היפוקסיה) שצפויים לפגוע בעוברים המתפתחים בביצים ובראשנים אך לא בהכרח במאכלסים אחרים בבריכה. כך למשל, יכולתם של סרטנים לפתח המוגלובין במידה הנדרשת על פי ריכוז החמצן במים מאפשרת הישרדותם בתנאי חמצן נמוכים קיצוניים. בנוסף לתנאים הנ"ל לפחות בשתי בריכות (הלימודית והדרומית) הייתה עדות לריסוס כנגד יתושים.
מחקרים מבוססי מודלים בנושא שינויי אקלים חוזים שינויים משמעותיים לאזור הים התיכון, ביניהם התקצרות עונת הגשם, ירידה בכמות המשקעים השנתית ועלייה בטמפרטורה מחד והתגברות עוצמות סערות גשם מאידך. לשינויי האקלים החזויים תיתכנה השפעות ניגודיות ומורכבות על מצבן וקיומן של בריכות החורף ומכאן על הצלחת רבייה של דו-חיים. מצד אחד ירידה בכמויות המשקעים תגרום לקיצור ההידרופריודה של הבריכות ותפגע בסיכויי הצלחת הרבייה, אך מצד שני, עוצמות גשם גבוהות צפויות להגביר נגר עילי ולתרום להארכת ההידרופריודה. למרות האמור, לא נמצאה עדות מובהקת לשינוי מגמה במשטר הגשם שנבדק על בסיס נתוני גשם יומיים לאורך התקופה של 56 שנים (2017/18-1962/3) ונתוני גשם שעתיים לאורך תקופה של 54 שנים (2017/18-1964/5).
