بخشی از مقاله
چکیده
هدف از انجام این پژوهش، بررسی روند تغییرات بارندگی فصلی و سالانه استان فارس با استفاده از روشهای ناپارامتری می باشد. دو آزمون من- کندال و سنس استیمیتور جزء متداول ترین روش های ناپارامتری به شمار می روند، جهت تحلیل روند داده های بارندگی در مقیاس های فصلی و سالانه به کار گرفته شدند. 6 ایستگاه سینوپتیک در استان فارس که دارای آمار بالای 20 سال تا 2010 بودند انتخاب و دو آزمون فوق بر روی داده های آنها اعمال گردید و نتایج حاصل از این دو روش با هم مورد مقایسه قرار گرفت.
نتایج نشان داد کارایی دو روش فوق در تحلیل روند بارندگی های فصلی و سالانه شبیه هم است. نتایج بدست آمده از این پژوهش وجود یک روند کاهشی و معنی دار را توسط هر دو آزمون در برخی از ایستگاهها نشان می دهد. شهرهای این استان تنها در فصل زمستان و داده های سالانه دارای روند معنی دار بوده اند و شهرهای شیراز و فسا فاقد روند می باشند. با توجه کم بودن تعداد سری های دارای روند معنی دار، نمی توان روند خاصی را به بارندگی های فصلی و سالانه استان فارس نسبت داد.
کلید واژه ها: تحلیل روند، بارش، روش های ناپارامتری، من-کندال، سنس استیمیتور
مقدمه
یکی از رو شهای متداول جهت تحلیل سری های زمانی هیدرومتئورولوژیکی، بررسی وجود یا عدم وجود روند در آنها با استفاده از آزمون های آماری می باشداصولاً. وجود روند در سری های زمانی هیدرومتئورولوژیکی ممکن است ناشی از تغییرات تدریجی طبیعی و تغییر اقلیم یا اثر فعالیت های انسانی باشد.[1] اثبات وجود روند معنی دار در یک سری زمانی بارندگی به تنهایی نمی تواند دلیلی قاطع بر وقوع تغییر اقلیم در یک منطقه باشد بلکه فرض رخداد آن را تقویت می نماید.[2] این ویژگی ناشی از متعدد بودن عوامل کنترل کننده سامانه اقلیم می باشد. تاکنون روشهای آماری متعددی جهت تحلیل روند سری های زمانی ارائه گردیده اند که این روش ها در دو دسته کلی روش های پارامتری و ناپارامتری قابل تقسیم بندی می باشند که روش های ناپارامتری از کاربردنسبتاً وسیعتر و چشمگیرتری نسبت به روش های پارامتری برخوردارند.[3]
در سطح جهان در زمینه تغییرات اقلیمی مطالعات گسترده ای توسط متخصصین و اقلیم شناسان انجام شده که برخی از این مطالعات اشاره می شود. در این زمینه می توان به مطالعات تورگی و ارکن[4]، پیکارتا و همکاران[5]، تاکیوچی و ایشیداری[3]، کیلی و همکاران[6] و ماتیاسوفزسکی و همکاران[7] اشاره نمود که در کلیه مطالعات فوق، تحلیل روند سری های زمانی بارندگی با استفاده از آزمونهای ناپارامتری صورت گرفته است.پرز و همکاران[8] نیز اطلاعات دما را در بسیاری از نقاط جهان برای دوره 1958-1998تحلیل کردند و برای نیم کره شمالی روند مثبت دما را برای اغلب نقاط اروپا، امریکا شمالی و آتلانتیک - در نوار - 30 - 50 N و روند منفی را بر روی ایسلند، گریلند و سواحل شرقی کانادا شامل خلیج به دست آوردند.
در رابطه با مطالعات داخلی نیز موضوع روند سری های زمانی مورد توجه محققین قرار گرفته است که برخی از این مطالعات عبارتند از: مسعودیان[9] با استفاده از روش میان یابی کریجینگ روند دمای ایران را در نیم سده ی گذشته بررسی نموده است و با استفاده از داده های دمای ماهانه ایران - دمای شبانه، روزانه و شبانه روزی - از ژانویه 1951 تا دسامبر 2000 نشان داد که در نیم سده ی گذشته دمای شبانه، روزانه و شبانه روزی ایران به ترتیب با آهنگ حدود2/3،1 درجه در هر صد سال افزایش داشته است. روندهای افزایش دما عمدتا در سرزمین های گرم و کم ارتفاع و روندهای کاهشی عمدتا در رشته کوه ها دیده می شوند.باباپور صابر[10] به بررسی رفتار و پیش بینی آینده ی دمای کمینه و بیشینه و متوسط ماهانه منطقه شمال غرب پرداخته است و براساس بررسی وی با روش سریهای زمانی، تغییرات کمینه و بیشینه و متوسط دمای ایستگاههای تبریز و ارومیه و اردبیل معنی دار می باشد.
تبریز با افزایش دما و ارو در ایستگاههای ارومیه و اردبیل با روند کاهشی دما همراه است. بررسی تغییرات زمانی درجه حرارت و بارندگی در ایران به روش سری های زمانی صورت گرفته است نتایج این بررسی ها نشان می دهند که تغییرات اقلیمی در مناطق مورد مطالعه در طول دوره ی آماری 1966 تا 1995 - در41 ایستگاه سینوپتیک که به روش تحلیل خوشه ای تعداد پنج منطقه ی اقلیمی همگن مشخص گردیده است - یکسان نمی باشد به طوری که مقادیر کمینه دما در مناطق شمالی - سواحل دریایی خزر - و نواحی کوهستانی ایران دارای تفاوتهای قابل ملاحظه ای بوده ولی در مناطق دیگر کشور تغییرات زیادی ندارد از طرف دیگر مقادیر بیشینه دما در کلیه مناطق جز نواحی جنوب کشور - مجاور خلیج فارس و دریای عمان - دارای تغییرات زیادی است.[11]
طباطبایی و حسینی[12] به بررسی تغییرات اقلیم سمنان بر اساس پارامتر های بارش ماهیانه و متوسط دمای ماهیانه پرداخته اند در این تحقیق با استفاده از میانگین متحرک و آماره ی - من-کندال - روند مثبت دما را برای شهر سمنان تصور کرده اند.هاشمی و امیر جهانشاهی[13] برای تحلیل متوسط درجه حرارت سالانه و تأثیر آن بر مقدار کل بارندگی سالانه از روش های رگرسیونی به تحلیل پرداخته اند و ارتباطی معکوس و معنی داری بین متوسط درجه حرارت سالانه و مقدار کل بارندگی مشخص نموده اند.سعید آبادی و همکاران[14] رژیم دمایی و بارندگی ایستگاه سینوپتیک تبریز را با استفاده از مدل بندی سری های زمانی در فاصله ی سال های 1951-2001 مورد بررسی و تجزیه و تحیل قرار داده اند،یافته ای تحقیق علاوه بر وجود رابطه منفی بین دما و بارندگی در دوره های کوتاه مدت، وجود آن را در درازمدت نیز تأکید کرد .
رضیئی و همکاران[ 15] در بررسی روند بارندگی سالانه ی مناطق خشک و نیمه خشک مرکزی و شرقی ایران به این نتیجه رسیدند که جنوب شرق کشور در سالهای اخیر با کمبود بارندگی و افزایش دما مواجه بوده است و به ویژه بارندگی سالانه در این منطقه از کشور دارای روند کاهش معنی داری بوده است.با هدف تحلیل مقدماتی سری زمانی درجه حرارت سالانه ی اهواز، مشخص نمودن مولفه ها و تأثیر آن بر میزان تبخیر و تعرق پتانسیل صورت گرفته است. تحلیل مولفه ای مختلف سری زمانی درجه حرارت سالانه بیانگر روند صعودی این پارامترها می باشد. روند افزایش درجه حرارت برای هر صدسال برابر3/27œC می باشد.[16]رحیم زاده و همکاران[17] روند دما و بارش در استان هرمزگان در مقاله ای بررسی کرده اند. نتایج کلی حاصل از این بررسی تشدید گرمایش و کاهش بارش در این استان به همراه افزایش نوسانات شدید بارش و مقادیر حدی دما بوده است.
موقعیت منطقه مورد مطالعه
استان فارس یکی از استان های کشور است و 6/7 درصد مساحت کل کشور را به خود اختصاص داده است.این استان در بین مدارهای 27 درجه و 2 دقیقه و 31 درجه و 42 دقیقه عرض شمالی و 50 درجه و 42 دقیقه و 52 درجه و 36 دقیقه طول شرقی قرار دارد - شکل . - 1 وسعت آن 133100 کیلومتر مربع و متوسط بلندی آن از سطح دریا 1540 متر است، این استان دارای سه ناحیه آب و هوایی است:
الف - اقلیم کوهستانی در شمال و شمال غرب است.
ب - اقلیم جنوب و جنوب شرقی استان که دارای زمستان های معتدل و تابستان های بسیار گرم می باشد. ج - نواحی مرکزی که دارای آب و هوای مدیترانه ای و شبه مدیترانه ای می باشد.[18]رحیم زاده و همکاران[17] روند دما و بارش در استان هرمزگان در مقاله ای بررسی کرده اند. نتایج کلی حاصل از این بررسی تشدید گرمایش و کاهش بارش در این استان به همراه افزایش نوسانات شدید بارش و مقادیر حدی دما بوده است.
در پژوهش حاضر از آمار 6 ایستگاه سینوپتیک در گستره استان فارس[19] استفاده گردید که در جدول شماره یک مشخصات ایستگاههای مورد استفاده آمده است:
مواد و روش ها
جهت انجام پژوهش حاضر ابتدا آمار هواشناسی روزانه برای ایستگاه فارس از بدو تأسیس تا 2010 از اداره مربوطه اخذ و توسط روشهای آماری تبدیل به داده های اقلیمی در مقیاس های فصلی و سالانه شد. در این مطالعه که مبتنی بر روش آماری است با استفاده از روشهای میانگین دو نیمه جهت تعیین کلی روند فراوانی آزمون ناپارامتریک من کندال برای تعیین روند مولفه بارش و آزمون سنس استیمیتور جهت تعیین شیب و معادله استفاده گردید.
جهت انجام این مطالعه علاوه بر مطالعات اسنادی و کتابخانه ای جهت انجام تجزیه و تحلیل های آماری و همچنین ترسیم نمودارهای مربوطه از نرم افزارهای Excel2010 وGIS استفاده گردید.جهت تجزیه و تحلیل ابتدا داده های ماهانه بارش استان فارس برای دوره آماری از بدو تأسیس تا 2010 اخذ و توسط فرمول های تجربی و نرم افزارهای مربوطه داده ها در سطوح فصلی و سالانه مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت.
الف: میانگین دو نیمه - روش نصف کردن داده ها -
در این روش مشاهدات را به دو نیمه تقسیم کرده و سپس میانگین هر دو نیمه حساب می شود و به این ترتیب بر روی دستگاه مختصات دو نقطه بدست می آید که می توان به کمک این دو نقطه روند کلی را مشخص کرد. همچنین اختلاف میانگین نیمه دوم نسبت به نیمه اول خود نشان دهنده چگونگی روند می باشد.
ب: تحلیل روند با استفاده از آزمون- - MANN KENDALL -
تحلیل روند:در یک آزمون دو دامنه - - / 2 جهت روند یابی سری داده ها، فرض صفر در صورتی پذیرفته می شود که رابطه ی z z / 2 برقرار باشد.در سطح اطمینان 95 درصد: z=1/96 ودرسطح اطمینان 99 درصد: z=2/54 در نظر گرفته می شود. به طور کلی اگر نتایج بدست آمده بر وجود روند در سری داده ها دلالت کند و آماره ی z بدست آمده مثبت باشد، روند صعودی است واگر z منفی باشد، روند نزولی است.
