بخشی از مقاله
چکیده
در این پژوهش به منظور مدلسازی بارش ایستگاه سینوپتیک تبریز، چندین نوع روش های آماری به کار رفته است. با استفاده ازآزمون گردش و رسم نمودار خود همبستگی نگار، تصادفی نبودن مشاهدات اثبات گردیده است. سپس با بهره گیری از روش های پارامتری و ناپارامتری پیرسون و اسپیرمن تحلیل روند انجام شده و از طریق مدلسازی روند، خطی بودن آن تایید شد.
از تحلیل طیفی جهت کشف چرخه های نهان استفاده شد؛ نتایج نشان می دهد که در سطح اطمینان 95 درصد چهار چرخه ی معنادار در سری زمانی بارش سالانه ایستگاه تبریز وجود دارد. از طریق زنجیره مارکوف دو حالته نیزمعلوم شد که احتمال وقوع روز بارانی 0,2206 می باشد واحتمال عدم وقوع آن 0,7794 و دوره بازگشت آن تقریبا 5 روز است. سرانجام به منظور پیش بینی بارش سالانه ایستگاه مزبور مدل ARI MA به کار برده شده است. آزمونAI C، آزمون باقیمانده ها - استقلال، نرمال - و قابلیت آینده نگری نشان می دهند که از بین سه مدل برازش داده شده، مدل ً،ٌ،ٌ - ARI MA“ الگوی برازنده تری می باشد سپس با استفاده از این الگو بارش 14 سال آینده پیش بینی گردید.
مقدمه
بارش به عنوان یکی از عناصر اقلیمی مهم، از پیچدگی های خاصی برخوردار است و معمولا بارش یک منطقه در مقیاس های زمانی مختلف توزیع آماری یکسانی ندارد. در اهمیت مقدار بارش به خصوص در کشور ایران که در ناحیه ی خشک و نیمه خشک جهان قرار دارد؛ تردیدی نیست.
همچنین بارش از مهمترین داده های ورودی به سیستم های هیدرولوژیکی محسوب می شود که مطالعه ی آن در زمینه ی مطالعات سیلاب، آب های زیرزمینی، رسوب و... مفید می باشد. از این رو شناسایی رفتار بارش در زمان حال و مدل سازی به منظور پیش بینی آینده این عنصر ضروری به نظر می رسد. برای نیل به این هدف استفاده از روش های آماری می تواند سودمند باشد. در این زمینه مطالعات جامعی در جهان انجام گرفته است که در این میان می توان به موارد زیر اشاره کرد:
کیم و همکاران - - 2010 مشخصات زمانی و مکانی سری زمانی بارش سالانه مغولستان را طی دوره آماری 1986 تا 2007 مورد مطالعه قرار دادند و به تجزیه و تحلیل ناهنجاری های بارش پرداختند. به منظور شناسایی روند و تغییرات بارش در تابستان از آزمون من کندال استفاده شده است که این روش نشان داد بارش تابستانی روند کاهشی دارد و با استفاده از روش PCA چهار مولفه اصلی تعیین شد که در کل 81درصد از واریانس کل را توجیه می کنند. سرانجام با استفاده از مدلARI MA بارش تابستانه مغولستان برای دوره آماری 2008 تا 2029 پیش بینی شد و این نتیجه حاصل شد که مدل آریما مدل مناسبی بوده است.
فاروک دوردو - - 2010 با استفاده از مدل ARI MAوSARI MA به پیش بینی خشکسالی های فصلی و غیر فصلی بر اساس شاخص SPI در حوضه ی رودخانه ی مندرس پرداخت. براساس عملکرد خودهمبستگی و خودهمبستگی جزئی و میزان آکائیک بهترین نوع مدل ARI MA انتخاب شد. نتایج نشان داد که در سطح 0,05 خطا مدلARI MA مدل مناسبی برای پیش بینی دو ماه آینده حوضه رودخانه مزبوربوده است و مطابقت زیادی با واقعیت داشته است.
عساکره - - 1382 با استفاده از روش های خطی به تحلیل رفتار بارش 30 سالانه ی تبریز پرداخته است و ضمن تشریح روش ناپارامتری - اسپیرمن - روند غیر خطی را نیزمورد توجه قرار داده است. بررسی های انجام شده نشان می دهد که روند خطی و نیز روند حاصل از آزمون رتبه ای در سطح 5درصد خطا، معنی دار بوده و بارندگی تبریز، طی 30 سال گذشته، حاوی رفتاری کاهشی بوده است.
عساکره - - 1388 چرخه های دمای سالانه شهر تبریز را برای دوره آماری1950-2005، براساس تحلیل طیفی و روش همسازها تخمین زده است. براین اساس، در ابتدا دوره نگار، برآورد و هموار گردید. فاصله اطمینان برای مقدار هموار شده دوره نگار برآورد و چرخه های دمایی معنی دار استخراج شد. بر پایه ی یافته های حاصل شده از این روش، چرخه های 2,6-2 ساله، 5-4,5 ساله ونیز یک چرخه غیرسینوسی در سری زمانی دمای سالانه شهر تبریز قابل مشاهده است.
عساکره - - 1389در این تحقیق،متوسط دمای سالانه هوا در شهر تبریزرا برای دوره ی آماری سال های 1951-2005 بررسی کرد. بر اساس روش های معمول الگوسازی در خانواده ی الگوهای ARI MA یک مدل ”conٍ،ٌ،ًARI MA“به عنوان الگوی نهایی تعیین شد. در این مدل وجود درجه تفاضلی 1 بیانگر روند حول یک خط است. میزان این روند 0,033 درجه سلسیوس در سال است. همچنین مرتبه ی 2 برای میانگین متحرک، گویای این است که دمای هر سال تابعی ازمولفه های تصادفی یک تا دو سال گذشته است. در نهایت، بر اساس مدل برازش یافته، دمای20 سال آینده شهر تبریز پیش بینی شد.
علیجانی و همکاران - - 1389 به منظور بررسی تداوم روزهای یخبندان برای یک دوره 15 ساله از اکتبر تا مه، در ایران زمین از مدل زنجیره مارکوف مرتبه ی یک و دو و سه حالته - یخبندان وغیر یخبندان - استفاده کردند و به این نتیجه رسیدند که وقوع روزهای یخبندان در ایران زمین، بجز نواحی شمالی و جنوبی کشور که عموما فاقد یخبندانند، ویژگی زنجیره مارکوف را دارا هستند.
داده ها وروش ها
در این مطالعه از میانگین بارش سالانه ایستگاه تبریز طی دوره آماری 1951 تا 55 - 2005 سال - استفاده شده است. داده های مورد استفاده از سایت سازمان هواشناسی کشور تهیه گردیده است. هدف از این پژوهش شناخت و تحلیل رفتار بارش ایستگاه تبریز در طولانی مدت، با استفاده از روش های آماری و در نهایت مدلسازی و پیش بینی رفتار این عنصر است.
بحث
مشخصات توصیفی بارش ایستگاه تبریز
مشخصات توصیفی ایستگاه تبریز برای دوره آماری 55 سال در جدول - 1 - آمده است.
جدول - 1 - ویژگی های عمومی بارش سالانه تبریز
ضریب چولگی مثبت نشان می دهد که تعداد داده های پایین تر از میانگین بیشتر از تعداد داده های بالاتر از میانگین است بنابراین می توان انتظار داشت که روند مشاهدات کاهشی باشد. ضریب کشیدگی مثبت نیز نشان می دهد که مقادیر پرت بالاتر از میانگین بیشتر از مقادیر پرت پایین تر از میانگین است.
کنترل کیفیت آماری مشاهدات
به منظور کنترل کیفیت آماری مشاهدات از نمودار X ,R استفاده شده است. با توجه به شکل - 1 - قسمت X سری زمانی بارش ماهانه، داده پرت، گمشده و ناهنجار دیده نمی شود. این نمودار نشان می دهد که اکثر بارش ها حول میانگین بوده است پس می توان نتیجه گرفت که این منطقه دارای بارش های نسبتا مناسب بوده است؛ اما در قسمت R دو بار داده ی ناهنجار دیده می شود این امر نشان می دهد که در این سری زمانی دوبار بارش خیلی شدید و خارج از نرم رخ داده است همچنین از نمودار مربوطه استنباط می شود که این بارش های شدید فقط در یک ماه از سال اتفاق افتاده اند و در کل سال توزیع نشده اند - در این دو نمودار هر کدام از نقاط 12 ماه از سال را نشان می دهند - .
