تغییرات بارش

شکل گیری یک سکونتگاه بیش از هر چیز وابسته به وضعیت اقلیمی آن مکان است و اگر سکونتگاهی شکل گرفته است به این دلیل بوده که مردم توانسته اند خود و فعالیت هایشان را با وضعیت اقلیم آن مکان سازش دهند. بارش مهمترین پارامتر اقلیمی در تعیین نوع اقلیم یک منطقه است. به طور معمول برای بیان وضیعت بارش در یک منطقه از میانگین بلندمدت بارش های سالانه و ماهانه استفاده می شود. اگر بارش در یک منطقه کم باشد، ساکنین به نحوی خود را با این کمبود سازش داده اند. اما اگر تغییرپذیری بارش در یک منطقه زیاد باشد و به واقع پراکندگی وقوع بارش زیاد و غیرقابل پیش بینی باشد، آنگاه زندگی بشر به مخاطره می افتد. تغییر در میزان بارندگی در طول زمان از اهمیت زیادی برخوردار است اما آن چیزی که از تغییر در میزان بارش مهمتر است، تغییر در ضریب تغییرپذیری (پراکندگی زمانی) بارش است. بررسی آمار بارندگی ایستگاه زابل نشان می دهد که طی چهل سال اخیر میانگین بارش سالانه در زابل حدود 61 میلیمتر بوده است، کمترین بارش سالانه مربوط به سال 2001 میلادی با مجموع 2/7 میلیمتر و بیشترین مقدار آن مربوط به سال 2005 با مجموع 5/129 میلیمتر بوده است. در طول این دوره مقدار بارش دارای نوسان بوده و روند صعودی یا نزولی مشخصی نداشته است، اما ضریب تغییرپذیری بارش طی سال های اخیر نسبت به دهه های قبل افزایش یافته است و ادامه این روند می تواند مشکلات فراوانی را برای ساکنین این منطقه ایجاد نماید.

در این پژوهش ابتدا با فرض نرمال بودن داده ها با استفاده از چند روش آماری پارامتری (آزمون روند، رگرسیون خطی و خود همبستگی) و سپس با یک روش ناپارامتری (من-کندال) روند غیرخطی تغییرات بارش سقز در یک دوره 45 ساله (2005-1961) مورد بررسی قرار داده شد. نتایج آزمون ها ی آماری عبارت بودند از: 1- روند کاهشی بارش بهاره معنادار است. 2- افزایش معناداری در بارش تابستانه دیده می شود. 3- فراوانی روزهای بارش در آستانه­های 1 تا 20 میلی­متر کاهش یافته ولی در آستانه بزرگ 25 میلی­متر افزایش یافته است. 4- روند فراوانی رگبارهای تندری افزایش معناداری دارد.

حوضه آبریز رودخانه راوند با 2297 کیلومتر مربع در جنوب غربی استان کرمانشاه قرار دارد و گاهی به علت ریزش بارش های شدید و کوتاه مدت، با خطر سیل و طغیان رودخانه مواجه است. بررسی آمار بارش دو ایستگاه باران سنجی و سینوپتیک حوضه و یک ایستگاه هیدرومتری طی دوره آماری (1384-1368) نشان داد که پارامترهایی همچون زمان بارش، نوع بارش و بارش های شدید کوتاه مدت و 24 ساعته می توانند باعث ایجاد سیلاب در منطقه گردند. در منطقه مورد مطالعه روند بارش با بارش های سنگین تطابق دارد به گونه ای که در هر سالی که مقدار بارندگی بیش تر بوده به تبع آن بارش های سنگین نیز افزایش داشته اند. هم چنین در این حوضه 66 /64 در صد بارش های سالانه بیش تر از 1 میلیمتر، 67/30 درصد بارش ها بیش تر از 10 میلیمتر و 66/4 درصد از بارش ها بیش تر از 30 میلیمتر می باشد. در این پژوهش سعی بر این خواهد بود که بدانیم مقدار بارش و تعداد روزهای بارانی در حوضه چه روندی دارند و تغییرات آنها چگونه است؟ و آیا این تغییرات در سیل خیزی حوضه تأثیر دارد یاخیر؟ پس از تهیه داده ها، نقشه ها و داده های مورد نیاز از سازمان های مربوطه با استفاده از نرم افزارهای minitb,Gis,smada و Spss عملیات لازم روی آنها انجام شد و دوره های بازگشت و روند و پیش بینی بارش و دبی تا ده سال آینده نیز مورد بررسی قرار گرفت و به نتیجه رسیدیم که بارش های منطقه مورد مطالعه در حال کم شدن و شدت بارش ها بیش تر و سیل خیزی، به علت عوامل انسانی و طبیعی افزایش یافته است.

بدون شک امروزه دسترسی به داده های به روز، با قدرت تفکیک مکانی بالا و تفکیک زمانی کوتاه مدت سنجه های هواشناسی یکی از نیازهای ضروری پژوهش های علوم جوی است. برای انجام این پژوهش از داده های بارش روزانه(در صورت وجود)، ماهانه و سالانه ی ایران زمینِ پایگاههای بارش جهانی و منطقه ای طرح اقلیم شناسی بارش جهانی ، مرکز اقلیم شناسی بارش جهانی ، افرودیت ویرایشV1101 با تفکیک مکانی 25/0 درجه ی قوسی، افرودیت ویرایش V1101 با تفکیک مکانی 5/0 درجه ی قوسی و افرودیت ویرایش V1003 با تفکیک مکانی 25/0 درجه ی قوسی بهره گرفتیم. مقادیر بارش ایران و تغییرات آن برپایه ی پایگاههای یاد شده محاسبه و با پایگاه داده بارش اسفزاری و ایستگاههای همدید و اقلیمی طی بازه ی زمانی 1979 تا 2004 مقایسه گردید. ابتدا برای هر پایگاه جداگانه یک سری زمانی روزانه(در صورت وجود)، ماهانه و سالانه بارش برای پهنه ی ایران زمین فراهم شد. به کمک روش ناپارامتری من کندال وردایی سری زمانی ماهانه و سالانه ی بارش برآورد شده ی پایگاهها برای ایران در سطح اطمینان 95 درصد مورد آزمون قرارگرفت و مقادیر نرخ روند به کمک شیب سن برآورد شد. یافته ها بیانگر آن است که بین مقادیر بارش پایگاه داده ی اسفزاری و ایستگاهی با سایر پایگاههای داده بارش جهانی و منطقه ای ارتباط معناداری وجود دارد. میزان ارتباط بین پایگاه بارش اسفزاری با سایر پایگاههای داده ی بارش برای ایران زمین بیشتر است و این خود به نوعی بیانگر دقت بسیار زیاد پایگاه داده بارش اسفزاری در برآورد بارش ایران زمین است. بطور کلی ارتباط دو پایگاه داده ی بارش اسفزاری و ایستگاهی با سایر پایگاهها در ماههای مرطوب سال بیشتر از ماههای خشک است. پایگاه داده بارش اسفزاری بیشترین همبستگی را با پایگاه داده مرکز اقلیم شناسی بارش جهانی نشان می دهد. به لحاظ روند و نرخ روند نیز هماهنگی خوبی بین پایگاه داده اسفزاری و سایر پایگاههای داده ی بارش وجود دارد. یافته های حاصل از تحلیل روند نشان داد که روند تغییرات بارش مربوط به ماههای می و ژوئیه ایران به لحاظ آماری معنادار است. در ماه می بارش دریافتی کشور روند کاهشی و در ماه ژوئیه روند افزایشی و مثبتی را نشان می دهد. برای کل پایگاههای داده، بارش سالانه ی کشور روبه کاهش است و روند نزولی دارد. بطور کلی مقایسه بین پایگاههای داده ی بارش بیانگر آن است که برای مطالعه ی ویژگیهای بارش در ایران زمین، داده های بارش مربوط به پایگاههای جهانی و منطقه ای ذکر شده در این پژوهش می تواند بسیار ارزشمند و سودمند باشد.

تحلیل اکتشافی داده های فضایی[1](ESDA)،به دنبال تشخیص تمایز بین الگوهای تصادفی و غیر تصادفی می باشد. در این تحقیق با استفاده از داده های 37 ایستگاه باران سنجی و سینوپتیک در منطقه شمالی خلیج فارس (حوضه های آبریز مند وحله) اقدام به تحلیل اکتشافی داده های فضایی (آمارفضایی) تغییرات رژیم بارش (ماهانه و فصلی) شده است. نتایج حاصل از این تحقیق مشخص می نماید که بر اساس نیمرخ های ترسیم شده بر بارش ماهانه در فصول مختلف سال در امتداد نصف النهارات و مدارات، بارش از غرب به شرق حوضه دارای روند افزایشی است.همچنین در امتداد نصف النهارها در منطقه نیز در مقطع ماهانه روند بارش از شمال به جنوب حوضه کاهشی می باشد. تحلیل اکتشافی داده های فضایی بارش در حوضه های آبریز مند و حله نشان داد که مراکز میانگین و بیضی های استاندارد در فصول پاییز،زمستان و بهار در مرکز و متمایل به مناطق پربارش محدوده مورد مطالعه واقع هستند. اما در فصل تابستان رفتاری متفاوت تر به خود گرفته و مرکز میانگین و بیضی های استاندارد بارش، به سمت جنوب و جنوب شرق منطقه مورد مطالعه متمایل شده اند. در بررسی تحلیل خودهمبستگی فضایی آماره موران محلی مشخص شد که برروی بارش ماه های مختلف سال، خوشه های بالا – بالای بارش در اکثر ماه ها به جز دوماه از فصل تابستان (جولای و آگوست) در قسمت شرق و شمال شرق منطقه واقع شده و خوشه های پایین – پایین بارش نیز در بخش های غرب،جنوب و جنوب غرب حوضه های مورد مطالعه قرار گرفته اند. [1]- Exploratory Spatial Data Analysis

پایین بودن میزان ریزش های جوی، تغییرپذیری بالا، نوسان بارش، از ویژگی بارز آب وهوای ایران به شمار می رود. هدف این پژوهش مطالعه و بررسی تغییرات تعداد روزهای بارشی، مقدار بارش و تغییرات شدت بارش در بلند مدت در نواحی مختلف ایران است. داده های بارش روزانه در طی دوره آماری ۳۰ سال از سازمان هواشناسی کشور برای ۵۳ ایستگاه همدید در نقاط مختلف ایران گرد آوری شد. جهت طبقه بندی از نظر دوره تداوم بارش، روزهای بارشی در ۷ طبقه، بارش ۱ روزه، بارش با توالی دو روز، بارش با توالی سه روز الی بارش با توالی ۷ روز بررسی و استخراج گردید. برای تحقق اهداف از روش تحلیل خوشه ای (فاصله اقلیدسی و روش ادغام وارد) برای ناحیه بندی اقلیمی استفاده شد و درنهایت ایران به هفت ناحیه از نظر متغیرهای تعداد روز بارشی تقسیم گردید. سپس دوره مطالعاتی به دو دوره ۱۵ ساله جهت مقایسه تقسیم شد. برای شناسایی شدت بارش روزانه از نسبت بارش حداکثر روزانه به سالانه استفاده شد. نتایج نشان داد که در اغلب نواحی ایران فراوانی روزهای بارشی کوتاه مدت در ۱۵ سال دوم مطالعاتی (۲۰۱۳-۱۹۹۹) نسبت به ۱۵ سال اول (۱۹۸۴-۱۹۹۸) روند افزایشی دارد. این امر نشان می دهد که بارندگی های شدید و رگباری در گستره ایران در حال افزایش است که می تواند ناشی از کاهش تعداد روزهای بارشی به ویژه بارش های میان مدت و بلند مدت (۴-۵ و بیشتر از شش روز) باشد و بیشینه بارش در کوتاه مدت (بارش ۱- ۳ روز) اتفاق می افتد.

چرخندها یکی از مهم ترین عوامل تعیین کننده شرایط جوی بویژه بارش عرض های میانه هستند. تغییر در ویژگی چرخندهای یک ناحیه می تواند منجر به تغییر شرایط بارشی آن ناحیه شود. از این رو مطالعه جنبه های عمده ای از تغییرات چرخندها می تواند تغییرات شرایط بارشی را آشکار سازد. در مطالعه حاضر تغییرات رخ داده در چرخندهای موثر بر بارش حوضه آبریز رود زرد (زیر حوضه جراحی در استان خوزستان) طی سال های آبی 1356-1355 الی 1393-1392 به صورت دهه ای بررسی شده است. برای این منظور از نقشه های ارتفاع تراز 1000 هکتوپاسکال استفاده شد. نتایج بررسی های انجام شده نشان داد وسعت منطقه تحت حاکمیت و همچنین فراوانی چرخندها در دهه های مورد مطالعه و به تبع آن فراوانی روزهای بارش حاصل از این سامانه ها و مجموع بارش های حاصل از کنش های چرخندی سالانه در حوضه آبریز رود زرد طی دوره مورد مطالعه، روند کاهشی داشته اند. وسعت طولی منطقه تحت حاکمیت چرخندها از 5/72 درجه طول جغرافیایی در دهه اول به 55 درجه طول جغرافیایی در دهه چهارم و وسعت عرضی منطقه تحت حاکمیت چرخندها از 30 درجه عرض جغرافیایی به 25 درجه عرض جغرافیایی کاهش پیدا کرده است. بررسی سال به سال ورود چرخندهای موثر بر بارش حوضه آبریز رود زرد از مرز غربی به ایران نیز نشان داد که کمینه عرض جغرافیایی ورود چرخندها به کشور از سال آبی 66-65  و بیشینه آن از سال آبی 71-70 ناایستایی داشته است. به طوری که سال آبی 91-90 عرض جغرافیایی ورود چرخندها به ایران به باریک ترین مقدار مسیر خود رسیده است. تفاوت در میانگین فراوانی چرخندها در دو نیم دوره مورد مطالعه (نیم دوره اول: سال آبی 56-55 الی 74-73 و نیم دوره دوم سال آبی 75-74 الی 93-92) نیز حاکی از وجود جهش در فراوانی چرخندها می باشد.

با توجه به فقدان رودخانه های دائمی به جز رودهای با دبی کم در قسمت جنوب غربی مرند ، تامین آب منطقه اعم از شرب ، کشاورزی ، صنعت و دامپروری وابسته به آبهای زیرزمینی است. از طرفی اقتصاد مردم منطقه بیشتر وابسته به کشاورزی و دامپروری بوده و از آنجایی که آب مورد نیاز در این بخش ، حجم عمده ای از آب مصرفی منطقه را تشکیل می دهد ، لذا لازم است عوامل موثر بر سطح آبهای زیرزمینی منطقه بررسی شود تا ضمن مطالعه تاثیرات این عوامل ، راههای مقابله با کم آبی و افت سطح آبهای زیرزمینی جدی گرفته شود. در این پژوهش روابط بین تغییرات بارش و سطح آبهای زیرزمینی دشت مرند در بازه زمانی 16 ساله از سالهای 1380 تا 1395، با استفاده از روش NRMC مورد بررسی قرار گرفته است . در این روش ضمن محاسبه مقادیر NRMC برای دو شاخص SPI و SWI در منطقه ، منحنی توزیع نرمال شده برای هر دو شاخص در ایستگاههای باران سنجی منتخب و چاه های پیزومتری منتخب رسم شد و معادله رگرسیون خطی و چند متغیٍره محاسبه شد . نتایج نشان داد که بارش و سطح آبهای زیرزمینی در سالهای مورد بررسی نوسانات زیادی داشته است که البته با توجه به نوسانات بیشتر آبهای زیرزمینی نسبت به بارش ، عوامل انسانی از جمله برداشت بی رویه از چاه ها می تواند عامل تاثیر گذار بر سطح آبهای زیرزمینی دشت مرند باشد. محاسبات نشان داد که مقدار همبستگی برای دو شاخص SPI و SWI در معادله چند متغیره غیر خطی بیشتر از مقدار معادله ی خطی است که بیانگر تاثیر عوامل متعدد دیگر علاوه بر نوسانات بارش بر سطح آبهای زیرزمینی است .

خشکسالی پدیده ای بهنجار و قابل تکرار است که در اثر کاهش مقدار بارندگی در یک دوره زمانی مشخص به وجود می آید. در پژوهش حاضر به بررسی روند تغییرات بارش و پیش بینی خشکسالی هواشناسی ۶ ایستگاه واقع در حوضه آبریز ارس پرداخته شده است. جهت ارزیابی وضعیت شدت خشکسالی داده های بارش سالانه ایستگاه ها در دوره آماری (۲۰۲۱- ۱۹۸۷) با استفاده از شاخص استاندارد بارندگی (SPI) بررسی شد و با استفاده از مدل های سری زمانی بارش MA، AR، ARMA و ARIMA شبیه سازی و بر اساس معیار اطلاعاتی (AIC) بهترین مدل برای پیش بینی انتخاب شد. برای ایستگاه های اردبیل، خوی و اهر مدل (۰،۰،۱) ARIMA و برای ایستگاه های پارس آباد، ماکو و جلفا مدل (۰،۰، ۱) AR به عنوان مدل های دارای بهترین نتیجه انتخاب شدند. نتایج پیش بینی برای ۵ سال آینده نشان دهنده افزایش بارش است که بر اساس آمار بارندگی موجود در سال های مربوطه، نتایج مدل های برازش یافته را قابل قبول می کند. نتایج بررسی روند شاخص (SPI) نیز نشان داد هر ۶ ایستگاه در وضعیت نزدیک به نرمال قرار دارند و بیشترین شدت خشکسالی شدید مربوط به ایستگاه خوی با ۱۴ درصد است. ایستگاه ماکو نیز با ۶ درصد فراوانی شرایط مرطوب متوسط را در طول دوره موردمطالعه مشاهده کرده است. هم چنین نتایج تغییرات بارش با استفاده از آزمون شیب سن گویای روند افزایش معنی دار بارش در ایستگاه ماکو و افزایش بدون روند در ایستگاه های پارس آباد، خوی و جلفا و کاهش بدون روند در ایستگاه های اردبیل و اهر است.