بخشی از مقاله
چکیده
یکی از بزرگترین مسائل پیچیده زیست محیطی، مساله نوسانات غیره منتظره آب و هوایی و آثار مخرب آن در آینده است. مطالعات تغییرات بارندگی به عنوان اساسیترین متغیر اقلیمی، راهگشایی در پیشگیری از این مساله حیاتی است. امروزه روشهای زمین آماری برای میانیابی اطلاعات ایستگاه های باران سنجی و بررسی تغییرات مکانی و زمانی بارش نقش مهمی در برنامهریزیهای آبی کشور دارد. در این مطالعه به کمک تکنیک زمینآماری و با اطلاعات بارش 30 ساله 5 ایستگاه بارانسنجی حوضه آبریز بابلرود، خصوصیت اقلیمی بارش مطالعه شده است. با کمک قابلیت ARCGIS در تحلیلهای زمینآماری، نقشههای رقومی بارش به روش کریجینگ تهیه شده است. بررسیها نشان میدهد؛ تمامی ایستگاهها کمترین میزان بارش ماهانه را در خرداد ماه دریافت کردهاند. بیشترین بارش ماهانه در ایستگاههای جنوبی در ماه مهر و در دو ایستگاه میانی و شمالی در آذر ماه بوده است. بدلیل ورود تودههای هوایی سیبری و مدیترانهای به منطقه بیشترین بارش فصلی در دورههای سرد، فصول پاییز و زمستان بوده است. بیشترین وکمترین دامنه تغییرات بارندگی در ماه آبان و بهمن ماه بوده است. رژیم بارش در منطقه، نامنظم با ضریب تغییرات سالانه درازمدت بالاتر از 40درصد بوده است.
واژههای کلیدی: حوضه بابلرود، بارش، پهنهبندی. روش زمین آمار،
-1 مقدمه
اقلیم و پارامترهای آن به ویژه بارش و تغییرات احتمالی آن در دورههای زمانی نقش تعیینکنندهای در زندگی بشری دارد. تغییرات بارندگی، نوسانات غیر منتظره آب و هوایی و آثار مخرب زیانبار ناشی از این تغییرات یکی از چالشهای امروزه زیستمحیطی است. لذا شناخت آن از طریق به کمی درآوردن و استفاده از مدلهای آماری و بکارگیری از طرحهای متناسب با آن راهگشایی در پیشگیری از این مسایل و زمینهساز در بهرهوری از منابع طبیعی - منابع محیطزیست، خاک و آب و هوا - است. یکی از اصلیترین فراسنجهای اقلیمی موثر بر آب و هوای یک منطقه بارش است. بارش1 هر گونه رطوبت متراکم شدهای است که به سطح زمین فرو میریزد.
افزایش یا کاهش آن سایر عوامل جوی- اقلیمی و نیز امور کشاورزی، دامپروری، شیلات، ساختمانسازی، گردشگری را تحت تاثیر قرار میدهد - ناظمالسادات شیروانی و همکاران، . - 1385مازندران بدلیل موقعیت خاص جغرافیایی خود و همجواری با دریای خزر، در طول سال از اثرات آب و هوایی همسایگانی چون سرزمین پهناور سیبری، دریای مدیترانه، دریای خزر و فلات مرکزی ایران بهرهمند میشود. در نوار ساحلی استان مازندران، میانگین بارندگی سالیانه برابر 977 میلیمتر، با توزیع مکانی کاهشی از غرب به شرق است. در حالیکه توزیع زمانی آن وضعیت کمابیش منظمی دارد؛ به گونهای که حداکثر بارندگی در پاییز و حداقل آن در بهار اتفاق میافتد.
بررسیهای جامع آب نشان میدهد؛ که در نواحی شمالی ایران، گرادیان بارندگی منفی است؛ به عبارت دیگر در این منطقه اثر افزایش ارتفاع تاثیر کمتری نسبت به دوری از دریا دارد. از اینرو بخشهای جلگهای استان که به صورت نوار باریکی در امتداد دریا از غرب به شرق، حد فاصل دریای خزر و ارتفاعات البرز جا گرفته؛ آب و هوای معتدل خزری با تابستانها گرم و مرطوب و زمستانها معتدل و مرطوب دارد. با افزایش تدریجی ارتفاع اراضی جلگهای به سوی ارتفاعات البرز و دوری از دریای مازندران در نواری به ارتفاع 1500 تا 3000 متر شرایط آب و هوای معتدل کوهستانی با زمستان سرد و طولانی و یخبندان و تابستانهای معتدل و کوتاه است. از ویژگیهای اصلی این محدوده، کاهش میزان بارندگی سالانه و دمای هوا و افزایش ریزش برف است. در قلههای مرتفع دامنه شمالی البرز در ارتفاع بیش از 3000 متر، دمای هوا به شدت پایین آمده و یخبندانهای طولانی ایجاد می شود، بنابراین زمستان های سرد و طولانی و تابستانهایی کوتاه و خنک دارد.
-2 موقعیت جغرافیایی منطقه مطالعاتی
حوضه آبریز بابلرود در شمال ایران، قسمت میانی البرز بین طول جغرافیائی 52° 30´ 3 تا 55° 52 ´ 05 شرقی و عرض 36° 01´ 16 تا 36° 43´ 17 شمالی با مساحتی بالغ بر 1619/60 کیلومتر مربع از شمال به دریای خزر، از شرق و جنوبشرق به حوضه آبریز تالار و از غرب و جنوبغرب به حوضه آبریز هراز محدود شده است. بالاترین نقطه ارتفاعی منطقه 3701 متر و پست ترین نقطه آن با ارتفاع -17 متر ازسطح دریای آزاد در نواحی ساحلی قرار دارد - شکل. - 1برمبنای اطلاعات موجود اطلس شیب ایران، در حوضه آبریز بابلرود، زمینهای با شیب بیش از 50 درجه در قسمت جنوبی، زمینهای با شیب 50 تا 15درجه، از قسمت جنوبی تا میانی، زمینهای تپهماهوری شمال با شیب 30 تا 35 درجه و نواحی با شیب 10 تا 5 درجه در ابتدای دشت تا اراضی ساحل گسترده شده است؛ اختلاف زیاد ارتفاع در فاصله طولی کوتاه، گویای عدم تعادل مورفولوژیکی و پویایی پوسته زمین در راستای تغییر شکل سطح حوضه است.
حوضه آبریز بابلرود، واقع در پهنه زمینشناسی البرز مرکزی؛ براساس وجود گسلها و راندگیهای بزرگ و عملکرد آنها، دارای زونهای نئوژن شمالی و زون شمالی مرکزی است. در زون نئوژن شمالی؛ کمربند چینخورده رسوبات، سنگهای مزوزوئیک- سنوزوئیک و در زون شمالی مرکزی رسوبات کمعمق تریاس تا کرتاسه بالائی وجود دارد. زمینهای مسطح دشت با مساحتی بالغ بر 531/18 کیلومتر مربع متشکل از رسوبات آبرفتی؛ گراول، ماسه، لنزهای پراکنده سیلت و رس با دانهبندی تدریجی درشتدانه تا ریزدانه از جنوب به شمال - دریای خزر - با سن کواترنری است - اطلس بهنگام منابع آب، جلد دوم، . - 1389جریان سطحی حوضه، رودخانه دائمی بابلرود با رژیم بارانی- برفی با طول شاخه اصلی 103 کیلومتر، عرض متغیر بین 80 تا 150 متر و عمق 2 تا 5 متر می باشد. بستر رودخانه در محدوده کوهستانی از رسوبات دانهدرشت از قبیل قلوهسنگ، شن و ماسه تشکیل شده و دارای عرض نسبتاً زیاد و عموماً با جریان سیلابی در معرض تغییرات قرار گرفته است.
در محدوده دشت، بستر رودخانه از آبرفتهای دانهریزعموماً، بدلیل فرسایش ناشی از جریان سیلابها، از عمق زیاد و کنارههای قائم تشکیل شده است. میزان آبدهی سالانه رودخانه از 250 تا 600 میلیون مترمکعب متغیر بوده و متوسط آبدهی لحظه ای آن 9 متر مکعب در ثانیه اندازه گیری شده است - اطلس بهنگام منابع آب، جلد سوم، . - 1389آب و هوای حوضه آبریز بابلرود، به تبعیت از ویژگیهای اقلیمی سواحل جنوبی دریای مازندران، در قسمت جلگهای و دشت دارای آب و هوای معتدل و مرطوب و در بخش های کوهستانی دارای آب و هوای سرد و مرطوب می باشد. وجود عوامل تعدیل کننده هوا در منطقه همچون همجواری با دریای مازندران، وضعیت توپوگرافی منطقه، پوشش گیاهی انبوه، ورود جریانها و توده هوای مرطوب مدیترانهای از سمت غرب و شمال غرب موجب بروز و پیدایش چنین آب و هوایی در منطقه گردید - اطلس بهنگام منابع آب، جلد اول، . - 1389
-3 کلیات
-1-3 مواد و روشها
اطلاعات آماری مورد نیاز تحقیق، دادههای بارش در محل ایستگاهها، بصورت روزانه مربوط به دوره اقلیمی1360-61 تا 1389-90 - دوره شاخص30 ساله - از گروه مطالعات پایه منابع آب سازمان آب منطقهای مازندران اخذ شده است. کمبودها و خلأ آماری با استفاده از ماتریس همبستگی بین ایستگاههای مختلف تکمیل و بازسازی شده و با استفاده از آزمون دنبالهها - ران تست - همگنی دادهها ارزیابی گردید؛ در ادامه با توجه به آمار خام بازسازی شده؛ داده های روزانه به ماهانه و فصلی وسالانه تبدیل شده است. 5 ایستگاه میاندشت، محوطه اداره بابل، دیوا، قرانتالار و گلوگاه بندپی به ترتیب در نقاط ارتفاعی - 18 ، 0 ، 160، 102 و 200 متری قرار گرفتهاند. در شکل 1 مشخصات و موقعیت ایستگاههای مذکور ارائه شده است. نمایههای آماری نظیر ضریب تغییرات بارش، درصد وفراوانی بارش و.... محاسبه شد. در ادامه با استفاده از قابلیت Arc GIS پهنهبندی پارامترهای آماری مهم و تحلیلی به روش کریجینگ انجام شده است.
-2-3 کریجینگ و درونیابی نقاط
تخمینگر کریجینگ به نام یکی از پیشگامان علم زمینآمار به نام D.G. Krige نامگذاری گردید. این روش بر طبق منطق میانگین متحرک وزندار استوار است. روشی محلی- احتمالی، رسا و بهترین تخمینگر خطی نااریب میباشد. چراکه بایستی واریانس تخمین آن حداقل و بدون خطای سیستماتیک - صفر بودن میانگین خطای تخمین - باشد - کریگ، جی.، کی.؛ . - 1991 تخمینگر کریجینگ از رابطه خطی 1 محاسبه میشود:
که درآن z∗v مقدار تخمینی ، λi وزن یا مقدار اهمیت کمیت وابسته به نمونه i ام و Z vi مقدار نمونه i ام است. رابطه 1، کریجینگ خطی نامیده میشود زیرا ترکیب خطی از n است - حسنی پاک، 1377 و مدنی، . - 1377 در استفاده از این تخمینگر باید متغیر z ، توزیع نرمال داشته باشد؛ درغیر اینصورت بایستی از کریجینگ غیرخطی استفاده نمود . در کریجینگ فرض بر این است که تغییرات مکانی پدیده ها دارا سه مولفه همبستگی مکانی، روند و خطای تصادفی است. وجود یا فقدان هر یک از این مولفه ها منجر به تکوین انواع روشهای کریجینگ شده است - - Tabios & Salas, 1985درونیابی براساس تخمین مدلهای آمار فضایی صورت میگیرد، فرایندی که طی آن میتوان مقدار یک کمیت در نقاطی مجهول با مختصات معلوم را با استفاده ار مقدار همان کمیت در نقاط دیگری با مختصات معلوم بدست آورد.
مطلق بودن تخمین در درونیابی از ویژگیهای عمده کریجینگ است. این ویژگی سبب میشود که تخمینگر کریجینگ در ترسیم خطوط همارزش، از حداکثر نقاط نمونهبرداری عبور کرده و تمایلی به بسته شدن و دور زدن نداشته باشد. لذا در تخمین نقاط مجهول، مقدار واریانس را به حداقل میرساند. همچنین در این مدل، الگوی ساختار فضایی به شدت تحت تأثیر تعداد نقاط نمونهبرداری و فاصله نقاط از یکدیگر است و با تغییر آنها تغییر میکند؛ در حالیکه در سایر روشها وزنها فقط به یک مشخصه هندسی نظیر فاصله نقاط داده میشود . خاصیت جمعپذیری مدل گریجینگ - انتقال خصوصیات واحدهای بزرگتر به واحدهای کوچکتر با مجموع معادل مقدار اولیه - و کاهش نوسانات از دیگر مزایای کاربردی آن است - قهرودی تالی، - 1381میانیابی کریجینگ با شرط احراز اصول اولیه ولازم میتواند بهترین میانگین موزون از یک پهنه را ارائه کند . - Isaac & Srinivasta, 1989 -
