روند بارش

در این تحقیق داده¬های مربوط به ناهنجاریهای دمایی کره زمین و بارش متوسط سالیانه ایستگاه تبریز در طی دوره آماری 1951-2005 استفاده شده¬اند. روشهای اصلی به¬کار¬ گرفته شده در این مطالعه عبارت است از روش تعیین ضریب همبستگی پیرسون، تحلیل مؤلفه روند سری¬های زمانی، رگرسیون خطی ساده و رگرسیون پولی¬نومیال به عنوان یک روش نیمه¬خطی و شبکه¬های عصبی مصنوعی. نتایج حاصل از کاربرد و تحلیل همبستگی پیرسون نشانگر همبستگی منفی و معکوس معنا¬داری بین بارش سالیانه تبریز و ناهنجاریهای دمایی کره زمین است. این به آن معنا است که غالباً با منفی¬شدن ناهنجاریهای دمایی کره زمین، بارش سالیانه تبریز افزایش¬پیدا کرده و ترسالی به¬وقوع می¬پیوندد و برعکس با مثبت شدن ناهنجاریهای دمایی کره زمین، متوسط بارش سالیانه تبریز کاهش پیدا کرده و خشکسالی به وقوع می¬پیوندد. تحلیل مؤلفه روند بلندمدت سری¬های زمانی نشان می¬دهد که در طول دوره آماری از بارش متوسط سالیانه تبریز کاسته می¬شود، اما روند ناهنجاریهای دمایی کره زمین روندی افزایشی از خود نشان¬می¬دهد. ارتباط بارش متوسط سالیانه تبریز با گرمایش جهانی نیز با استفاده از شبکه¬های عصبی مصنوعی شبیه¬سازی شده است. نتایج حاصل از کاربرد روشهای مختلف در این مطالعه نشان می¬دهد که روش شبکه عصبی مصنوعی در مقایسه با روشهای رگرسیون خطی ساده و رگرسیون نیمه خطی پولی¬نومیال درجه 6، روش شبیه¬سازی بهتر و دقیقتر است. روشهای مختلف شبکه¬های عصبی مصنوعی به¬کار گرفته شده در این مطالعه نشان¬ می¬دهد که روش پرسپترون چند لایه با 3 لایه مخفی و الگوریتم آموزش پس انتشار قابلیت بسیار عالی در پیش¬بینی همبستگی بین سری¬ها دارد.

"در این پژوهش برای ارزیابی روند خشکسالی های اقلیمی در 23 زیرحوضه آبی دریای خزر، داده های بارش ماهانه با روش میانیابی به داده های پهنه ای تبدیل گشته سپس برحسب مختصات حوضه ها، بارش ماهانه هر حوضه تفکیک گردید. آنگاه از روش شاخص بارش استاندارد (SPI) برای ارزیابی خشکسالی های اقلیمی استفاده شده و این شاخص به صورت ماهانه برای هر یک از حوضه ها محاسبه گردید. به منظور تفکیک مکانی- خشکسالی حوضه خزر، با اعمال تحلیل خوشه ای بر روی ماتریس شاخص بارش استاندارد، زیرحوضه های خزر از نظر خشکسالی اقلیمی به 4 قلمرو به نام های ساحلی جنوب غربی، ساحلی جنوب شرقی، حاشیه ای و شمال غرب تفکیک گردید. بر اساس آزمون پارامتری رگرسیون خطی، بارش زیرحوضه های دریای خزر در ماههای ژانویه، می و دسامبر در سطح اطمینان 95% روند معناداری نشان نمی دهد. 5 زیرحوضه در ماههای فوریه و ژوئیه روند مثبت و 11 زیرحوضه عمدتا در ماههای مارس و سپتامبر روند منفی نشان می دهد. با اعمال آزمون ناپارامتری مان - کندال بر روی ماتریس شاخص SPI مشخص شد که در ماه می هیچ حوضه ای روند معناداری نشان نمی دهد. بالاترین روند در 6 زیرحوضه در ماههای ژوئیه و اوت بوده است"

چکیده در این تحقیق ، داده های مربوط به ناهنجاری های دمایی کره زمین و بارش متوسط سالانه ایستگاه جلفا در طی دوره آماری 2003-1960 استفاده شده است. روش های اصلی به کار گرفته شده در این مطالعه، عبارت از: روش تعیین ضریب همبستگی پیرسون، تحلیل مولفه روند سری های زمانی، رگرسیون خطی ساده و شبکه های عصبی مصنوعی. نتایج حاصل از کاربرد و تحلیل همبستگی پیرسون، نشان دهنده همبستگی منفی و معکوس معنی داری بین بارش سالانه جلفا و ناهنجاری های دمایی کره زمین است. این، بدان معنی است که غالباً با منفی شدن ناهنجاری های دمایی کره زمین بارش سالانه جلفا افزایش یافته، ترسالی به وقوع می پیوندد و برعکس، با مثبت شدن ناهنجاری های دمایی کره زمین، متوسط بارش سالانه جلفا کاهش یافته، خشکسالی به وقوع می پیوندد. تحلیل مؤلفه روند بلند مدت سری های زمانی نشان می دهد که در طول دوره آماری از بارش متوسط سالانه جلفا کاسته می شود، اما روند ناهنجاری های دمایی کره زمین روندی افزایشی دارد. با استفاده از شبکه های عصبی مصنوعی، ارتباط بارش متوسط سالانه جلفا با گرمایش جهانی شبیه سازی شده است. نتایج حاصل از کاربرد روش های مختلف در این مطالعه نشان می دهد که روش شبکه عصبی مصنوعی در مقایسه با روش های رگرسیون خطی ساده روش شبیه سازی بهتر و دقیق تری است. روش های مختلف شبکه های عصبی مصنوعی به کار گرفته شده در این مطالعه نشان داد که روش پرسپترون چند لایه، با چهار لایه مخفی و الگوریتم آموزش پس انتشار، دارای قابلیت بسیار عالی در پیش بینی همبستگی بین سری هاست

بارش به عنوان یکی از عناصر سرکش آب وهوایی، دارای پراکنش شدید مکانی و زمانی در مقیاس جهانی و منطقه ای است. در این پژوهش، از پایگاه داده مرکز اقلیم شناسی بارش جهان(GPCC) در بازه ی زمانی 1960 تا 2009 میلادی(50 سال) به صورت ماهانه استفاده شده است. این داده ها دارای تفکیک مکانی 5/0× 5/0 درجه ی قوسی هستند و برای محدوده 0 تا 80 درجه ی طول شرقی و 10 تا 50 درجه ی عرض شمالی استخراج شده است. به این ترتیب، آرایه ای به ابعاد 600 *12800 به دست آمد که بر روی سطرها، مکان(یاخته) و بر روی ستون ها، زمان(ماه) قرار دارد. واکاوی سری زمانی بارش در نیم سده ی گذشته ی خاورمیانه نشان داد که بارش در بهار(فروردین و اردیبهشت)، تابستان(تیر و شهریور) و در سراسر زمستان، روند کاهشی دارد. به طور سالانه، 35/2 درصد از پهنه ی مورد بررسی دارای روند مثبت، 30/2 درصد، روند منفی و 35/93 درصد بدون روند است. بیشترین روند مثبت بارش از آن شهریورماه با 6/5 درصد و بالاترین روند منفی به مردادماه با 5 درصد اختصاص دارد. بخش هایی از افغانستان، پاکستان، عراق، ترکیه و به صورت پراکنده در ایران مرکزی و نواحی واقع در عرض های پایین تر جغرافیایی، دارای روند مثبت و بخش های شرقی و شمال غربی ایران و بخش های پراکنده ای از کشورهای خاورمیانه نیز دارای روند کاهشی بارش هستند. همچنین اغلب کشورهای این پهنه در طول سال یا فاقد شیب روند و یا شیب روند بسیار ناچیزی دارند. البته بیشترین درصد مساحت شیب روند بارش 0 تا 5/0 است و تمرکز آن با روند بارش تطابق نسبی دارد.

در پژوهش حاضر روند بارش سالانه ایران زمین با توجه به روند تغییرات فراوانی نمایه های فرین بالا و پایین و نیز نمایه های بهنجار بارش، به روش تحلیل پهنه ای در معرض توجه قرار گرفت. برای انجام پژوهش حاضر از نسخه سوم پایگاه داده ای اسفزاری با تفکیک مکانی 10 کیلومتر و برای بازه زمانی 01/01/1349 تا 29/12/1394 (46 سال و معادل 16801 روز) استفاده شد. روند بارش سالانه در کشور نشان داد که تغییرات بارش در بخش عمده ای (حدود 9/80 درصد مساحت) از کشور کاهشی بوده است و تنها بخش محدودی از کشور (حدود 19 درصد مساحت) روند افزایشی را تجربه کرده است. روند کاهشی بارش باعث کاهش آب حاصل از نزولات جوی در کشور به میزان حدود 5/1 میلیارد مترمکعب شده است. اگرچه استنباط های آماری نشان از عملکرد عوامل بزرگ مقیاس در شکل گیری روند کاهشی در بخش عمده ای از کشور است، امّا 53/33 درصد پهنه های توأم با روند کاهشی از دیدگاه معنی داری آماری تحت تأثیر عوامل محلّی (در شمال شرق و بخش هایی از شرق ایران، پیشکوه های داخلی زاگرس و پهنه ای ممتد از استان کرمان تا استان های اصفهان، چهارمحال و بختیاری و کهگیلویه بویراحمد، از غرب شیراز و شمال بوشهر در امتداد مرز غربی کشور تا شمال سنندج، هسته های پراکنده در بخش های جنوبی و شرقی ناحیه شمال غرب و شمال ایران) بوده است. بررسی ها نشان داد که نواحی توأم با روند کاهشی معنی دار تحت تأثیر کاهش بارندگی های پرمقدار (عمدتاً صدک 75 و بیشتر) بوده اند. نواحی توأم با روند مثبت و به لحاظ آماری معنی دار حدود 93/2 درصد از کشور را دربر می گیرند. این نواحی با گسستگی مکانی و به صورت هسته هایی بعضاً در درون نواحی توأم با روند منفی دیده می شوند.

شناسائی رفتار و روند بارش به واسطه نقش بسیار مهمی که در ترسیم ویژگی های اقلیمی و جغرافیایی هر مکان دارد، دارای جایگاه ویژه ای در علوم طبیعی و مدیریت منابع آب دارد. در این پژوهش به منظور بررسی روند بارش، با استفاده از داده های 9 ایستگاه باران سنجی استان گلستان و در یک دوره ی آماری 41 ساله، آزمون ناپارامتری من-کندال در دو مقیاس زمانی سالانه و فصلی بکارگرفته شد. جهت بررسی تغییرات بارش، ابتدا بارش های منطقه پس از برازش با توزیع های آماری مناسب، مقادیر بارش فرین استخراج گردید. بر اساس نتایج این پژوهش، در دوره مورد مطالعه بارش در مقیاس سالانه در اکثر ایستگاه ها فاقد روند (ایستا) بوده است اما در فصل تابستان در بیشتر ایستگاه ها، مقدار بارش روندی کاهشی داشته و تعداد روزهای با بارش سنگین روندی افزایشی داشته است. مقایسه الگوهای جوی برای روزهای با بارش سنگین و فراگیر، با میانگین الگوهای فشار منطقه نشان داد که نواحی شمال شرق کشور به لحاظ الگوهای فشار، تغییرات بیشتری نسبت به سایر مناطق کشور تجربه کرده اند و ماه جولای، بیشترین تغییر را داشته است. این تغییرات را می توان علت اساسی تغییر در مقدار بارش و در عین حال افزایش تعداد روزهای با بارش سنگین دانست. بنابراین با توجه به وضعیت خشکسالی در کشور، پیش بینی می شود توام با تغییرات رژیم بارش منطقه، در آینده سیلاب های تابستانه در سطح استان گلستان تشدید شود.

تغییر مشخصه های بارش از جمله جلوه های قابل توجه پدیده تغییر اقلیم است. تغییر میزان بارش به ویژه در فصل گرم سال بر بسیاری از پدید ه های اقلیمی، محیطی و همچنین بر بسیاری از فعالیت های بشر اثر دارد. در این پژوهش سعی گردید تا تغییرات دهه ای میانگین بارش ماهانه فصل گرمِ ناحیه خزری مورد ارزیابی قرار گیرد. برای دستیابی به این هدف از داده های روزانه بارش فصلِ گرم، 385 ایستگاه همدید، اقلیم شناسی و باران سنجی سازمان هواشناسی کشور و ایستگاه های باران سنجی وزارت نیرو طی بازه زمانی 2016-1966 (51 سال) با تفکیک مکانی 3 × 3 کیلومتر استفاده شده است. نتایج بیانگر این است که، بیشینه شیو مکانی میانگین بارش و به تبع آن هسته پربارش از جنوب غربی دریای خزر به سمت ارتفاعات البرز و شرق ناحیه میل یافته است، این نشانگر جابه جایی هسته های پربارش ها به سمت این مناطق می باشد. علاوه براین وسعت مکانی بارش های کم مقدار رو به فزونی است. بر مبنای پژوهش های پیشین می توان این تغییرات را به تغییرات سامانه های مؤثر بر بارش ناحیه خزری (جابه جایی شمال سوی تاوه قطبی و پرفشار جنب حاره و نیز مسیر چرخندهای مدیترنه ای) نسبت داد. همچنین با در نظر گرفتن سیر افزایشی دما در فصل تابستان و کاهش تباین دمایی دامنه ها و سواحل، کاهش گستره زیر تأثیر فرایندهای همرفتی، بارش تابستانه نیز کاهش یافته است.