درخت حوزه‌های تخصصی

یکی از شرایط مهم در تحلیل سری های زمانی این است که سری زمانی ایستا باشد. یک سری زمانی نسبت به پارامترهای آماری خود ایستاست زمانی که امید ریاضی آن پارامتر مستقل از زمان باشد. با توجه به اینکه اغلب سری های زمانی ناایستا هستند لازم است که عوامل ایجاد ناایستائی شناسائی شده و از سری زمانی حذف شوند. یکی از عوامل مهمی که سبب ناایستایی سری زمانی می شوند، مولفه روند است. در این مطالعه با استفاده از داده های دبی روزانه، سری زمانی حجم آورد خشکی 1 تا 60 روزه رودخانه های حوضه دریاچه ارومیه استخراج شد و سپس روند تغییرات حجم خشکی 1 روزه رودخانه ها با استفاده از سه آزمون نقاط چرخش، اسپیرمن و من-کندال مورد بررسی قرار گرفت و نتایج نشان دهنده برتری روش من-کندال و اسپیرمن نسبت به آزمون نقاط چرخش بود و نتایج آزمون های اسپیرمن و من-کندال نشان دهنده روند افزایشی خفیف در 4 ایستگاه از 9 رودخانه حوضه دریاچه ارومیه بود که می-توان این ایستگاه ها را تقریبا بدون روند در نظر گرفت. در 5 ایستگاه روند افزایشی چشمگیر قابل رویت بود.

هیدرولوژی پالئوسیلاب که شاخه ای از ژئومورفولوژی رودخانه ای و مبتنی بر ژئومورفولوژی تاریخی است، سیلاب های قدیمی یعنی سیلاب هایی که با ایستگاه های دبی سنجی یا مشاهده های مستقیم انسان ثبت نشده اند را مطالعه می کند. در این شاخه ی علمی از شواهد بسیاری برای تشخیص سیلاب ها استفاده می شود که یکی از مهم ترین آنها رسوب های آب راکد است. این مطالعه به کشف و تحلیل چینه شناسی نمونه هایی از این رسوب ها در بخشی از حوضه ی آبریز رودخانه ی درونگر و همچنین بازسازی جریان های سیلابی قدیمی در سایت های مربوطه می پردازد. در این پژوهش نخست با بازدیدهای میدانی دقیق، سایت های رسوبات آب راکد مورد شناسایی قرار گرفته و پس از تحلیل چینه شناسی در محل، نمونه هایی از رسوب برای مطالعه ی دقیق تر به آزمایشگاه انتقال داده شده است. برای برآورد سطح سیلاب ها با توجّه به ارتفاع رسوبات آب راکد، پس از نقشه برداری تفصیلیِ مقاطعِ عرضی و طولی کانال رود در سایت های نمونه، دبی سیلاب ها با استفاده از فرمول های رایج مدل سازی شده است. نتایج نشان می دهد که در سایت های نمونه، تعداد 10 تا 20 سیلاب قدیمی تشخیص داده شده که دبی اوج آنها از 112 تا 519 مترمکعّب در ثانیه تغییر می کرده است. این نتایج با برآوردهای انجام شده به روش های مرسوم هیدرولوژی اختلاف چشمگیری را نشان می دهد.

چشمه ها یکی از منابع آبی مهم در سطح کشور شمرده می شوند. در ارتفاعات البرز مرکزی چشمه های کارستی فراوانی گسترش دارند که شناخت وضعیّت هیدرولوژیکی آنها در بهره برداری و مدیریت آنها ضرورت دارد. هدف از این پژوهش، بررسی کارایی شبکه ی عصبی مصنوعی در شبیه سازی آبدهی چشمه های کارستی در استان مازندران است. بدین منظور، 80 چشمه کارستی مورد مطالعه قرار گرفت. تعداد 60 نمونه برای آموزش یا ارائه ی مدل و تعداد 20 نمونه برای تست یا اعتباریابی استفاده شد. مقادیر کمّی عوامل مؤثّر در آبدهی چشمه های کارستی، شامل؛ درصد تخلخل تشکیلات آبخوان، ارتفاع مکان، شیب زمین، بارش متوسّط سالانه و فاصله از منابع آب با به کارگیری داده ها و نقشه ها در محیط سیستم اطلاعات جغرافیایی(GIS) برآورد شد. برای ارائه ی مدل مناسب برای آبدهی چشمه های کارستی از نرم افزار MATLAB شاخه ی Neural Network و از شبکه ی پرسپترون چند لایه استفاده شد. برای فرآیند شبیه سازی، 80 درصد داده ها برای آموزش و 20 درصد مابقی برای تست یا اعتباریابی استفاده شد. عملکرد شبکه ی عصبی با پارامتر هایی چون، جذر میانگین مربّع خطا (RMSE) و ضریب همبستگی بین خروجی های حقیقی و دلخواه (R) سنجیده شد. نتایج پژوهش، نه تنها کارایی شبکه ی عصبی مصنوعی در شبیه سازی آبدهی چشمه ها را نشان داد؛ بلکه حاکی از آن است که عوامل فاصله از منابع آب، تخلخل تشکیلات آبخوان و ارتفاع مکان، عوامل اصلی در آبدهی چشمه های کارستی در ارتفاعات البرز مرکزی به شمار می آیند؛ بنابراین با استفاده از شبکه ی عصبی مصنوعی، می توان آبدهی چشمه های فاقد آمار را با دقّت قابل قبولی برآورد کرد.

یخبندان یکی از پدیده های مهم مورد مطالعه در اقلیم شناسی است که از تغییر دما در طول زمان ناشی می شود. در این مطالعه هدف بر این است که از طریق طبقه بندی الگوهای همدید مرتبط با یخبندان های فراگیر ایران، مکانیزم های دینامیکی موجد این پدیده شناسایی شوند. لذا بر اساس یک اصل مکانی روزهایی که 65 درصد و بیشتر از مساحت ایران دمای صفر و زیر صفر درجه سانتیگراد داشته اند به عنوان روزهای همراه با یخبندان فراگیر ایران انتخاب شدند. تعداد این روزها در کل دوره مورد مطالعه به 835 روز رسید. لذا جهت شناسایی و بررسی الگوهای گردشی تراز 500 هکتوپاسکال (فشار سطح دریا)، داده های میانگین روزانه ارتفاع ژئوپتانسیل (فشار سطح دریا) برای محدوده مورد مطالعه استخراج و تحلیل مؤلفه های مبنا بر روی ماتریس آنها اجرا شد. نتیجه این تحلیل نشان داد که با 15 مؤلفه می توان 6/89 درصد تغییرات ارتفاع ژئوپتانسیل و 9/84 درصد تغییرات فشار سطح دریا را در زمان وقوع یخبندان های فراگیر ایران تبیین کرد. سپس برای شناسایی الگوهای گردشی مرتبط با یخبندان های فراگیر ایران، خروجی های تحلیل مؤلفه های مبنا به عنوان ورودی های تحلیل خوشه ای مورد استفاده قرار گرفت و در نهایت پنج الگو برای ارتفاع ژئوپتانسیل تراز 500 هکتوپاسکال و سه الگو برای فشار سطح دریا شناسایی شد. نتایج نشان داد رای اینکه یک یخبندان فراگیر در ایران رخ دهد باید در تراز 500 هکتوپاسکال یک پشته عمیق در حوالی دریای سیاه تشکیل و در سطح زمین نیز گسترش زبانه شرقی پرفشار اروپایی و یا گسترش زبانه غربی پرفشار سیبری را داشته باشیم.

در این مقاله مدل آب نمود یا هیدروگراف های واحد ژئومورفولوژی مخزن(GUHR) برای حوضه حسین آباد واقع در استان کردستان ارائه شده است. این مدل بر پایه مفهوم مخازن خطی آبشاری جهت تخمین سیلاب حوضه هایی با داده های محدود به کار می رود. در همین راستا، کاربرد مدل هیدروگراف واحد ژئومورفولوژی مخزن (GUHR) بر اساس مدل لوپز و مخازن خطی آبشاری و مقایسه نتایج آن با هیدروگراف های مشاهداتی در حوضه حسین آباد هدف اساسی این پژوهش است. در مدل مذکور سطوح شبکه زهکشی حوضه به صورت مخازن خطی آبشاری در نظر گرفته می شود. تعداد و اندازه این مخازن بر مبنای زیر حوضه ها در طول شبکه زهکشی حوضه لحاظ می شود. نتایج بیانگر آن است در این مدل هیدروگراف های واحد به تغییر پارامتر k حساس هستند زیرا با تغییر پارامتر k تغییر زیادی در میزان دبی اوج، رسیدن به دبی اوج و شکل کلی هیدروگراف مشاهده می شود. هم چنین از مقایسه هیدروگراف های سیلاب مدل به ازای k متوسط بهینه و هیدروگراف های مشاهداتی رویدادها و نتایج صحت سنجی مدل مشخص می شود که می توان k متوسط بهینه حاصل را به عنوانk متوسط حوضه در نظر گرفت. مدلGUHR با وجود داشتن یک پارامتر، به دلیل به کارگیری خصوصیات ژئومورفولوژی حوضه، توانایی مناسبی در شبیه سازی بارش- رواناب دارد. بنابراین قابل کاربرد در دیگر حوضه های آبخیز با شرایط یکسان می باشد.

برای انجام این پژوهش از داده های روزانه ی میانگین دمای پایگاه داده ی یاخته ای اسفزاری ایران زمین، طی بازه ی زمانی 1/1/11340 تا 11/10/1383استفاده شد. برای شناسایی سرماهای فرین ایران زمین از نمایه ی فوجیبه یا نمایه ی بهنجار شده ی دما (NTD) بهره بردیم. سپس نمایه بر حسب بزرگی و گستره مرتب شد و 500 روز را که شدیدترین و فراگیرترین سرماهای ایران بودند، برای تحلیل انتخاب شدند. داده های مربوط به ارتفاع ژئوپتانسیل برای دو تراز 1000 و 500 هکتوپاسکال طی بازه ی زمانی یاد شده از تارنمای www.esrl.noaa.gov مربوط به آزمایشگاه پژوهش های سامانه ی زمین وابسته به سازمان هواشناسی و اقیانوس شناسی ایالات متحده امریکا برداشت شد. سپس برای روزهای برگزیده شده ناهنجاری ضخامت محاسبه و به کمک تحلیل خوشه ای با روش ادغام وارد داده های مربوط به ناهنجاری ضخامت جو دسته بندی شدند. همزمان با رخداد هر الگو نقشه ی مربوط به میانگین ضخامت و ناهنجاری دمای مطلق ایران ترسیم شد. یافته های این پژوهش نشان داد که هنگام رخداد سرماهای فرین ایران 5 الگوی ناهنجاری متفاوت در ضخامت جو دیده می شود. پاسخ ناهنجاری دمای مطلق ایران زمین به الگوهای شناخته شده متفاوت است. شدیدترین سرماهای فرین ایران زمین هنگامی رخ می دهد که بر روی سیبری و شمال شرق ایران هسته ی بسیار قوی ناهنجاری منفی و بر روی دریای بارنتز،گروئنلند و اروپا ناهنجاری مثبت ضخامت جو دیده می شود. میانگین ناهنجاری دمای مطلق ایران زمین هنگام رخداد چنین الگویی 9/5- درجه ی سانتی گراد است.

در این تحقیق با استفاده از داده های میدانی دما، شوری و چگالی دریای خزر در ایستگاه های نزدیک غرب خزر جنوبی، مربوط به دو گشت میدانی، به بررسی جریان های بزرگ مقیاس پرداخته شده است. جریان ژئوستروفیک بدلیل تعادل نیروی گرادیان فشار و نیروی کوریولی ایجاد می گردد و عامل اصلی در ایجاد جریان های بزرگ مقیاس است. پس از تجزیه وتحلیل داده ها، سرعت و جهت این نوع جریان ها با استفاده از تصاویر ماهواره ای محاسبه گردید. این تصاویر از ماهوارهAviso با تفکیک مکانی 25/0 درجه استخراج شد. محاسبات برایپنج مقطع عمودی در ناحیه غرب خزر جنوبی با استفاده از نرم افزار Excel انجام گردید و نیمرخ عمقی سرعت جریانات ژئوستروفیک در هر یک از این مقاطع بدست آمد. در ناحیه جنوب غرب خزر، متوسط اندازه سرعت این جریان ها برای داده های میدانی در فصل تابستان 85/5 سانتی متر بر ثانیه و در فصل زمستان 15 سانتیمتر بر ثانیه محاسبه شده است. همچنین جهت این جریان ها بطور متوسط در فصل تابستان 285 درجه و در فصل زمستان44 درجه به دست آمده است. با توجه به تصاویر ماهواره ای در تابستان جریان های پادساعتگرد تا سرعت های 5/4 سانتیمتربرثانیه و در زمستان جریان های شرق سو و پادساعتگرد با سرعت های تا 8 سانتیمتربرثانیه مشاهده می شود. اندازه سرعت جریان ها (بزرگی بردارها) نشان دهنده این است که در زمستان متوسط سرعت جریان ها بیشتر است، که از دلایل آن می توان به اختلاف چگالی که به علت افزایش دبی رودخانه ها (خصوصا ولگا)، بارش، وزش باد و ... حاصل می شود، اشاره کرد.

مورفولوژی و رفتار شبکه ی زهکشی رودخانه ها به تغییرات حاصل از فعّالیّت های زمین ساختی، داده های رسوب شناسی و دینامیک جریان، بسیار حساس بوده و الگوی آنها تا حدِّ زیادی از این عوامل تأثیر می پذیرد. این پژوهش، تأثیر این فعّالیّت ها را بر تغییرات مورفولوژی و بستر رودخانه ی کُل، واقع در شمال غربی تنگه ی هرمز، مورد بررسی قرار داده است. مهم ترین شواهد آن، تغییر مسیرهای متعدّد این رودخانه در دوره های زمانی مختلف است. همچنین مکان این تغییر مسیرها نیز، محدوده ی مشخّصی را در سطح دلتا نشان می دهد و به نظر می رسد بیشتر تحت تأثیر حرکات زمین ساختی و دینامیک جریان باشد. هدف از این پژوهش، بررسی شواهد موجود و ارزیابی تأثیر این عوامل در تغییرات بستر رود کُل در محدوده ی دلتا است. برای دست یابی به این هدف و برای شناخت شیوه ی عملکرد و میزان اثرگذاری عوامل گفته شده در مورفولوژی و رفتار رودخانه ی مورد مطالعه، آثار زمین ساختی، ویژگی های رسوب و دینامیک جریان مسیر آبراهه ی رود کُل، به عنوان داده ها و نیز، پاره ای از شاخص های مورفومتریک به عنوان ابزارهای مفهومی برای شناخت شیوه ی عملکرد آنها و زمین ساخت منطقه، مورد استفاده قرار گرفته است. سپس نتایج به دست آمده با انجام کار های میدانی گسترده، کنترل شده اند. علاوه براین، از عکس های هوایی، تصاویر ماهواره ای، نقشه های توپوگرافی و زمین شناسی، به عنوان ابزارهای مقایسه ی زمانی و مکانی پژوهش استفاده شده است. نتایج به دست آمده از تحلیل داده ها با شاخص های مذکور و نیز، داده های ژئودینامیک نشان می دهد که منطقه ی مورد مطالعه تا اندازه ی زیادی از فعّالیّت های زمین ساختی کواترنری متأثّر شده است با این تفاوت که میزان تأثیرگذاری فعّالیّت در همه جای آن یکسان نیست، بلکه قسمت های بالادست بیشتر از بخش های پایین دست دلتا از این فعّالیّت ها تأثیر می پذیرند.