بخشی از مقاله
چکیده
بررسی مشخصه های بارش های روزانه از اهمیت بسزایی برخوردار است . در این تحقیق ، روند تغییرات تعداد روزهای بی بارانی و تعداد روزهای با بارش 1 تا 5 میلیمتر در حوضه ی آبریز دریاچه ارومیه بررسی شده است . برای این منظور، از 25 ایستگاه که حداقل دارای 10 سال آمار بارش روزانه بودند استفاده شد. روند تغییرات این دو پارامتر با روش مان کندال بررسی شد. شیب خط روند برای هر پارامتر با روش تخمین گر سن بدست آمد. جهت بررسی مکانی روند در مورد هر شاخص نقشه هایی تهیه شد که در آن ایستگاههای با روند معنی دار علامتگذاری و تفسیر شد. نتایج نشان داد که شیب خط روند برای بارشهای روزانه که در دسته کمتر از یک میلیمتر در روز قرار میگیرند، اغلب مثبت میباشد. %84 ایستگاهها دارای روند صعودی برای تعداد روزهای بی باران بودند. این نشان می دهد که فراوانی بارش های سبک - شدت کم - در طول دوره آماری مورد مطالعه زیاد شده است. شیب خط روند برای بارش های بین 1 تا 5 میلی متر در روز اغلب منفی بود . برای بارش های بین 1 تا 5 میلیمتر تعداد 15 ایستگاه دارای خط روند نزولی بوده و بقیه ایستگاه ها دارای شیب خط روند صعودی میباشند.
1. مقدمه
مطالعه روند تغییرات مشخصه های بارش های روزانه برای مدیریت علمی آب حوضه ی دریاچه ارومیه از اهمیت بسزایی برخوردار است . اگرچه روند تغییرات برخی از پارامترهای هواشناسی و هیدرولوژیکی به طور پراکنده در ایران و حوضه ی دریاچه ارومیه بررسی شده است. حجام و همکاران - 1387 - روند تغییرات بارندگیهای فصلی و سالانه ایران مرکزی را با استفاده از روش های ناپارامتری مان -کندال و برآورد کننده شیب سن، مطالعه کردند و به این نتیجه رسیدند که با توجه به ناکافی بودن تعداد سری های دارای روند معنی دار نسبت به سری های فاقد روند، نمی توان روند خاصی را بر بارندگیهای فصلی و سا لانه منطقه مورد مطالعه نسبت داد. اختصاصی و همکاران - 1390 - با استفاده از روش ناپارامتری مان - کندال و تخمینگر سن روند بارش در32 ایستگاه سینوپتیک کشور را مورد بررسی قرار دادند. بررسی مکانی توزیع روندها نشان داد که اغلب مناطق کشور دارای روندهای قابل توجهی نزولی برای بارش بودهاند. محمدی - 1390 - با استفاده از روش ناپارامتر ی ما ن-کندال ، معنیداری روند میانگین بارش را مورد آزمون قرار داد و با استفاده از روش سن، میزان شیب خط روند را بدست آوردند. نتایج نشان داد که در سری های زمانی میانگین ایستگاه ی و بارش، روند افزایشی یا کاهشی معنیداری در سطوح اطمینان %99 و %95 وجود ندارد. با این حال، میانگین ایستگاه ی بارش بهطور متوسط در هر سال در حدو د 0/64 میلیمتر و میانگین بارش ایران نیز در حدود 5 میلیمتر کاهش یافته است. جهانبخش اصل و همکاران - 1393 - روند تغییرات 27 شاخص مرتبط با درجه حرارت و بارش های حدی در تبریز را طی دوره ی آماری 1961 تا 2010 با استفاده از آزمون مان- کندال و تخمین گر سن مورد بررسی قرار دادند .
نتایج داد که روند شاخص های مربوط به روزهای تابستانی و شب های گرم افزایشی و از نظر آماری معنی دار است . شاخصه ای روز های یخی و روز های سرد دارای روند رو به پایین و معنی دار بود . زو و همکاران - 2003 - روند بارندگی های ژاپن را هم با روش MK و هم با روش تی- سن بررسی کردند. آنها نشان دادند که در ژاپن بارش ها فاقد روند معنی دار است. یو و هاشینو - 2003 - روند بارش ماهانه و سالانه ژاپن را با در نظر گرفتن اثر خود همبستگی بین دادهها با آزمون MK مورد بررسی قرار دادند . نتایج آنها نشان داد که در اغلب مناطق ژاپن روند بارندگی منفی و معنیدار است . هراس و راتنایاک - 2004 - روند بارش های سالانه سریلانکا را در طی سال های 1964 تا 1993 مورد بررسی قرار دادند نتایج آنها نشان داد که در آن کشور در طی این دوره آماری روند کاهشی وجود دارد. کایا و پارتال - 2007 - روند بارشهای فصلی را در ترکیه مورد بررسی قرار دادند و مشاهده کردند که در 23 ایستگاه در فصل زمستان دادههای بارش روند کاهشی دارند ولی در سری داده های فصول دیگر روند معنی داری در سطح %5 مشاهده نشد. پال و ال تباء - 2009 - روند بارش های حدی فصول زمستان، بهار و پائیز را در منطقه کرالای هندوستان با استفاده از آزمون MK بررسی نمودند. نتایج آنها نشان داد که روند بارش های حدی در فصول زمستان و پائیز افزایشی می باشد و این عامل باعث وقوع بیشتر سیلاب ها در این فصل شده است . با این حال، روند بارش در فصل بهار کاهشی بود . گونزالز و همکاران - 2010 - روند تغییرات بارش کشور اسپانیا را در دوره آماری 1945 تا 2005 بررسی نمودند. نتایج نشان دهنده وجود روند کاهشی در بارندگی ماه های مارس و ژوئن روند افزایشی در ماه اکتبر بود. جین و همکاران - 2013 - تغییرات بلند مدت بارش و دمای شمال غرب هند را مورد بررسی قرار دادند . این محققین از روش مان- کندال در تشخیص روند بهره برده و در مقیاس های ز مانی ماهانه، فصلی و سالانه بارش در دوره آماری 1871 تا 2008 هیچگونه روند معنیداری مشاهده نکردند . چن و همکاران - 20014 - روند تغییرات بارش، دما و رواناب حوضه آبریز یانگ تسه چین را در دوره آماری 1955 تا 2011 با آزمون مان- کندال بررسی کردند. آنها نشان دادند که میانگین دمای هوا دارای روند افزایشی است، با این حال، بارش هیچگونه تغییرات معنی داری را تجربه نکرده و رواناب از روند افزایشی برخوردار بوده است. ولیکن باید اذعان کرد که با توجه به دانش ما روند تغییرات دو مشخصه مهم بارش روزانه در حوضه ی مذکور تاکنون بطور جامع مطالعه نشده است. این مشخصهها عبارتند از: - 1 تعداد روزهای بی بارانی در سال - 2 تعداد روزهای همراه با بارش بین 1 تا 5 میلیمتر در سال برای این کار از ایستگاه هایی که حداقل 10 سال داده های بارش روزانه داشته باشند استفاده شده است. هدف این مطالعه برسی روند تغییرات زمانی و مکانی دو مشخصه تعداد روزهای بی بارانی در سال و تعداد روزهای همراه با بارش بین 1 تا 5 میلیمتر در سال در حوضهی دریاچه ارومیه میباشد.
.2 مواد و روش ها
منطقه مورد مطالعه حوضه آبریز دریاچه ارومیه است . این حوضه در شمال غرب ایران بوده و دریاچه ارومیه، شورترین دریاچه ایران در این حوضه واقع شده است. این حوضه به لحاظ جغرافیایی مابین 44 درجه و 13 دقیقه تا 47 درجه و 53 دقیقه طول شرقی و 35 درجه و 40 دقیقه تا 38 درجه و 29 دقیقه عرض شمالی واقع شده است . مساحت حوضه دریاچهی ارومیه حدود 52700 کیلومتر مربع است که حدود % 3/2 مساحت کل کشور را در بر می گیرد. میانگین بارش سالانه این حوضه حدود 398 میلیمتر است. دادههای مورد استفاده در این تحقیق ، بارشهای روزانه میباشد. دادهها از اداره کل سازمان هواشناسی کشور اخذ شد. شکل 1موقعیت جغرافیایی منطقه مورد مطالعه را نشان می دهد.
با توجه به مزایای روش مان کندال مانند : عدم نیاز به بازسازی داده های گمشده، عدم ضروری بودن تبعیت داده ها ازتوزیع نرمال یا هر توزیع دیگر و تحت تأثیر قرار نگرفتن شدید روند با داده های پرت از این روش استفاده شد. برای اینکار، از ویرایش اصلاح شده ی روش مان کندال استفاده بهعمل آمد. برای تخمین شیب خط روند از تخمین گر سن بهره گرفته شد . در این مطالعه روند تغییرات بارش روزانه ایستگاهها با آزمون ناپارامتری مان- کندال مورد بررسی قرار گرفت. شرط لازم برای استفاده از این آزمون عدم وجود خودهمبستگی در سری زمانی داده ها می باشد. با این حال، ممکن است داده ها دارای ضریب خود همبستگی معنی دار باشند. بنابراین، ابتدا اثر خود همبستگی داده ها از روند حذف شد تا بتوان از آزمون MK استفاده نمود. بدین منظور، در مطالعه حاضر علاوه بر آزمون مان- کندال مرسوم - MK1 - از دو ویرایش دیگر آن شامل الف - آزمون مان- کندال با حذف اثرخودهمبستگی مرتبهی اول - MK2 - و ب - آزمون مان-کندال با حذف کامل ساختار خود همبستگی - MK3 - استفاده شد . این روش ها در مقاله کومار و همکاران - 2009 - شرح داده شد و جهت خلاصه کردن از آوردن شرح آنها در اینجا خودداری میشود.
تخمینگر شیب سن یک روش ناپارامتری مفید برای تخمین شیب خط روند ، روش تخمینگر سن میباشد. مقدار شیب روند با استفاده از شیوه ارائه شده توسط تیل - 1950 - و سن - 1968 - با رابطه زیر برآورد شد: که در آن xj و xi به ترتیب مقادیر دادهها در زمان های i و j - j>i - میباشد. همچنین منظور از Median - u - میانه مقادیر u میباشد. اگر تعداد u ها زوج باشد، میانه داده ها از میانگین حسابی دو عدد موجود در وسط سری دادههای مربوط به u در ترتیب صعودی باشد و اگر تعداد u ها فرد باشد میانه داده ها عدد موجود در وسط داده ها در ترتیب صعودی یا نزولی میباشد. در این روش فرض این است که روند داده ها خطی بوده و واحد شیب خط روند برابر با واحد متغیر مورد بررسی در سال است . مقادیر م ثبت و منفی β بهترتیب نشان دهنده روند افزایشی و کاهشی داده ها است. این روش در مطالعات هیدرولوژیکی هبطور وسیعی استفاده شده است.
