بخشی از مقاله
چکیده
اطلاعات مربوط به افزایش یا کاهش میزان بارش، اثرات قابل توجهی را بر مدیریت آب کشاورزي و شرب، مخصوصا در کشورهاي خشک و نیمه خشک مانند ایران می گذارد. هدف این مقاله، بررسی تغییرات زمانی بارش به منظور کمک به تفسیر بهتر وضعیت هیدرولوژیکی استان آذربایجان غربی می باشد. روش هاي آماري مختلفی، شامل آزمون هایی براي روند یکنواخت - من- کندال و تخمین گر شیب تایل سن - و آزمونی براي تشخیص تغییر ناگهانی روند - آزمون توزیع آزاد - CUSUM در سطح اطمینان 95 درصد به منظور شناسایی تغییرات ممکن در هفت ایستگاه سینوپتیکمنطقهْ مورد مطالعهدر پایهْ زمانی سالانه اتخاذ گردید.
در استفاده از آزمون من- کندال و تایل- سن اکثر ایستگاه ها داراي روند نزولی بودند، اما هیچ روند معنی داري مشاهده نگردید. همچنین نتایج حاکی از آن است که بیشترین و کمترین کاهش بارش در سال، به ترتیب مربوط به ایستگاه هاي تکاب و پیرانشهر می باشد. نتایج آزمون CUSUM نیز نشان داد که محتمل ترین سال تغییر معنی دار در ایستگاه هاي ماکو و خوي و به ترتیب سال هاي 1381 و 1361 می باشد.
کلید واژهها: آذربایجان غربی، آزمون تایل- سن، آزمون من- کندال، آزمون CUSUM، بارش، تحلیل روند
-1 مقدمه
بارش یکی از مهمترین مؤلفههاي سیکل هیدرولوژیک و یکی از متغیرهاي کلیدي اقلیمی می باشد که بر الگوهاي زمانی و مکانی دسترسی به آب تأثیر می گذارد .[1] آدلر و همکاران [2] اظهار داشتند که داده ها و اطلاعات بارش براي درك بیلان هیدرولوژیکی در مقیاس منطقه اي و براي درك تعاملات پیچیده میان اجزاء سیکل هیدرولوژیکی ضروري می باشند. یکی از چالش هاي ناشی از تغییر اقلیم/ تغییر پذیري اقلیم، بررسی، شناسایی و کمی سازي روند در بارش است. همچنین آگاهی از تغییرات بارش براي مدیریت بهینه منابع آبی که به دلیل افزایش تقاضاي آب، افزایش جمعیت و توسعه اقتصادي تحت فشار دائمی هستند، ضرورت دارد .[3]
براي تشخیص روند، اغلب استفاده از آزمون هاي ناپارامتریک به دلیل سازگاري آن ها با داده هایی با توزیع هاي آماري خاص - به عنوان مثال، غیر نرمال - و با توجه به اینکه بسیاري از داده هاي سري زمانی از توزیع نرمال تبعیت نمی کنند، به آزمون هاي پارامتریک ارجحیت دارند.تاکنون مطالعات زیادي در زمینه تحلیل روند بارش صورت گرفته است. به طور مثال، کامپاتا و همکاران [4] داده هاي بلند مدت بارش 5 ایستگاه باران سنجی واقع در حوضه ي آبریز زامبزي در زامبیارا با آزمون من-کندالمورد بررسی قرار دادند. وینگ و همکاران [5] روند ها و توزیع مکانی بارندگی سالانه و فصلی در اتیوپی را مورد تجزیه و تحلیل قرار دادند.
اکی نرمی و همکاران [6] به بررسی الگوهاي مکانی و فصلی روند بارش در چمنزارهاي کانادا به کمک تحلیل رگرسیون پرداختند. در ایران نیز وفاخواه و همکاران [7] روند بارندگی و دبی حوضه آبخیز کشف رود را با استفاده از آزمون ناپارامتري من- کندال و آزمون سن مورد بررسی قرار دادند. فتحیان و مرید [8] به بررسی روند متغیرهاي اقلیمی حوضه دریاچه ارومیه با استفاده از روش هاي ناپارامتري پرداختند. رحیم زاده و همکاران [9] روند بارش در استان هرمزگان را مورد تجزیه و تحلیل قرار دادند. کتیرایی و همکاران [10] روند بارش ایران را در38 ایستگاه طی سالهاي 1961 تا 2001 را به کمک آزمون هاي من-کندال و برآورد اندازه روند از روش خطی حداقل مربعات مورد بررسی قرار دادند.در این مطالعه، روند و تغییرات زمانی داده هاي بلندمدت بارش در هفت ایستگاه سینوپتیک استان آذربایجان غربی مورد بررسی و تجزیه و تحلیل قرار گرفت.
-2 مواد و روشها
-1-2 منطقه مورد مطالعه
منطقه مورد مطالعه، استان آذربایجان غربی در شمالغربی ایران میباشد. این استان با مساحت37€059 کیلومتر مربع در محدوده 35 درجه و 58 دقیقه تا 39 درجه و 46 دقیقه عرض شمالی و 44 درجه و 3 دقیقه تا 47 درجه و 23 دقیقه طول شرقی قرار دارد. استانعمدتاً، تحت تأثیر جریان هواي مرطوب اقیانوس اطلس و دریاي مدیترانهاست، ولی در برخی از ماههاي زمستان، تودة هواي سردي از اطراف شمال، هواي مدیترانهاي آن را متأثر کرده و موجب کاهش قابل توجه دما میشود. میانگین بارندگی در استان350 میلی متر می باشد.
-2-2 داده هاي مورد استفاده
در این پژوهش، داده هاي بارش هفت ایستگاه سینوپتیک استان آذربایجان غربی با محدودة ارتفاع 1103 تا 1817,2 مورد استفاده قرار گرفت. به دلیل ناکافی بودن طول دورة آماري مابقی ایستگاه هاي استان، از به کار گیري آن ها در تحلیل روند اجتناب شد. مشخصات ایستگاه هاي مورد مطالعه در جدول 1 آمده است. از نظر برن و النور [11] ، دوره آماري 25 ساله در تحقیقات تغییر اقلیم، متضمن اعتبار آماري تحلیل روند است.
-1-3-2 آزمون من- کندال
آزمون من-کندال12]و [13 روشی براي تشخیص روند یکنواخت می باشد و میتواند براي جواب دادن به این سوال که آیا مقدار مرکزي یا میانه یک سري زمانی به مرور زمان تغییر میکند یا نه، بهکار میرود. براي انجام آزمون من-کندال نیازي به نرمال بودن توزیع دادهها نیست، همچنین اگر داده ها داراي نقاط پرت باشند، نیز می توان از این آزمون استفاده کرد. مراحل محاسبه آماره آزمون من-کندال به صورت زیر می باشد:
محاسبه اختلاف بین تک تک مشاهدات با همدیگر ، اعمال تابع علامت و استخراج پارامتر S بصورت رابطه زیر:
