بخشی از مقاله
خلاصه
تغییر اقلیم و اثرات ناشی از تاثیر انسانی در طول زمان - وجود روند - می تواند برآورد احتمال وقوع یا ریسک این پدیده ها را دچار خطا کند. در این حالت برآورد احتمال یا دوره برگشت این پدیده ها دارای حالت عدم ایستایی - Non-Stationary - هستند.
در این تحقیق سری های زمانی شدت خشکسالی و پیک سیلابی چند ایستگاه هواشناسی و هیدرومتری که روند آنها با استفاده از روش من-کندال بررسی شده است با استفاده از توزیع مقادیر حدی - Generalized Extreme Value - مقادیر شدت خشکسالی و دبی پیک در دوره ای برگشت مختلف برآورد گردید. نتایج نشان می دهد روند تاثیر معنی داری در برآورد این متغیر ها داشته و احتمال وقوع پیدیه ها با زمان تغییر می کند. لذا برآورد ریسک خشکسالی و سیل بدون در نظر گرفتن ایستایی و عدم ایستایی با خطا روبرو است. لازم است در مطالعات و برنامه ریزی های مدیریت ریسک این مسئله مورد توجه قرار گیرد.
1. مقدمه
تحلیل فراوانی5 پدیده ای هیدرولوژیک یکی از روش های کاربردی و لازم در مطالعات مربوط به هیدرولوژی و منابع آب و مدیریت آن است. برآورد دبی جریان یا ارتفاع رگبار در دوره های برگشت مختلف هدف اصلی از کاربرد روش های آماری و تحلیل فراوانی است. در تحلیل فراوانی پدیده های هیدرولواوژیک چند فرض اولیه وجود دارد. فرض اول و اساس آن است که مشاهدات کاملا تصادفی باشند. تصادفی بودن دو مفهوم کلی دارد. اولا مشاهدات در طول زمان به یکدیگر وابسته نباشند و ثانیا توزیع آنها یا مقدار متغیر مورد انتظار انها در طول زمان تغییر نکند. در غیر اینصورت نتایج تحلیل فراوانی و برآورد احتمال وقوع این پدیده ها با خطا روبروست.
وجود روند در مشاهدات هیدرولوژیک مانند بارش و رواناب که می تواند بیانگر تغییر اقلیم یا تاثیر انسان باشد یکی از مواردی است که تصادفی بودن مشاهدات و عدم تغییر تابع توزیع فراوانی آنها را در طول زمان را نشان دهد.
تحلیل فراوانی در حضور روند را تحلیل فراوانی نا ایستا1 می نامند. تحلیل فراوانی نا ایستا در دهه های اخیر مورد توجه بسیاری از محققین بوده است. به عنوان مثال میتوان پاناگولیا و همکاران [1] ، ژانگ و همکاران [2]و لکرر و واردا [3] و دیگران اشاره کرد.
با وجود مطالعات زیاد در این زمینه و با وجود تاثیرات بسیار زیاد انسانی بر منابع هیدرولوژیک ایران و تاثیر تغییرات اقلیمی، تحلیل فراوانی نا ایستا در ایران هنوز انجام نشده است. این مطالعه به منظور معرفی این روش و اهمیت آن در مطالعات و برنامه ریزی های هیدرولوژیکی و منابع آب در کشورمان صورت می گیرد.
.2 مواد و روش ها
.1,2 سری های زمانی حدی
به منظور انجام تحلیل فراوانی نا ایستا در این تحقیق از دو سری مشاهدات حدی شامل شاخص شدت -مدت سالانه و دبی پیک سالانه استفاده می شود.
شاخص شدت-مدت2 خشکسالی بر اساس شاخص استاندارد بارش3 به صورت زیر ساخته می شود.
در واقع این شاخص برابر است با حداکثر مجموع مقادیر شاخص استاندارد بارش در هر سال. در این مطالعه با توجه به وجود روند در شاخص شدت-مدت که توسط آزمون من-کندال انجام شد سه ایستگاه سنندج، کرمانشاه و مراغه انتخاب گردید.
سری زمانی حدی دیگر مورد مطالعه دبی پیک لحظه ای سالانه سه ایستگاه پلور، شهر بیجار و قلعه جوق از حوضه آبخیز دریای مازندران هستند. شکل 1 سری های زمانی مورد استفاده را نشان می دهد. همانطور که در این شکل دیده می شود تغییرات سری زمانی خشکسالی دارای دو پیک در بازه های 1998-2002 و 2007-2010 است که به طور محسوسی شدت خشکسالی افزایش یافته است. در مورد سری های زمانی پیک سیلابی نیز مشاهده میشود که هر سه سری دارای یک شکست یا نقطه تغییر1 هستند. دو ایستگاه شهر بیجار و قلعه جوق دارای نقطه شکست در سال 1989 هستند و ایستگاه پلور داری نقطه شکست در سال 1981 است.
.2,2 آزمون روند
به منظور آزمون وجود روند در سری های زمانی از روش من-کندال2 استفاده شد. این روش یک روش غیر پارامتری است در این روش نیازی به مفروضات اولیه مانند نرمال بودن داده ها نیست از کاربرد وسیعی در تحلیل روند متغیر های هیدرولوژیکی و اقلیمی بر خوردار است.
شکل-1 تغییرات زمانی دبی پیک و شدت خشکسالی در ایستگاه های مورد بررسی
