بخشی از مقاله
چکیده
حوضه سد بوکان در بالادست حوزه آبریز دریاچه ارومیه قرار گرفته شده است. از نقطه نظر منابع آب و محیط زیست یکی از مناطق مهم کشور به حساب می آید و پیش بینی بارندگی آن کمک زیادي در برنامه ریزي منابع آب مخصوصا در دوره هاي خشکسالی به منظور محاسبه حجم رواناب خروجی از سد و رهاسازي به منظور احیاي دریاچه ارومیه می کند. بیشترین بارندگی به ترتیب در فصول زمستان، بهار، پاییز به وقوع می پیوندد.
بررسی ها نشان می دهد که پدیده هاي ارتباط از دور - Teleconnections Patterns - بر میزان نزولات جوي نقش تعیین کننده اي دارند. از میان ایستگاه هاي بارندگی، تعداد 13 ایستگاه که آمار بارندگی آن قابل قبول بود انتخاب و مورد بررسی قرار گرفت. همبستگی میان میان شاخص ها به صورت ماهانه و تا 12 ماه قبل از آغاز فصل بررسی شده است. به علاوه ارتباط دماي سطح آب دریاي سرخ، خلیج فارس، دریاي سیاه و مدیترانه نیز به دلیل اهمیت سامانه بارش زاي سودانی و مدیترانه اي در بارش هاي حوضه و نیز تاثیر احتمالی دماي سطح آب این نواحی در انتقال رطوبت بررسی شده است. نتایج نشان دهنده همبستگی معنی دار میان شاخص هاي مختلف پدیده انسو و بارش فصلی می باشد.
-1 مقدمه
سد بوکان که بر روي شاخه اصلی رودخانه زرینه رود - جیغاتوچاي - در استان کردستان واقع شده است، در حوضه آبریز زرینه رود در شمال غرب کشور، در مختصات جغرافیایی 32 دقیقه و 46 درجه عرض شمالی قرار دارد.این حوضه به لحاظ مشخصه هاي توپوگرافی و هیدرولوژي از 4 زیرحوضه جیغاتوچاي، سقزچاي و ساروق چاي و خرخره چاي تقسیم شده است که جریان خروجی از آن ها وارد مخزن سد بوکان می شود. بارندگی این حوضه در درجه اول زمستانه و سپس بهاره و پاییزه است - به ترتیب 41، 36 و 30 درصد از بارش سالانه - .
-2 پیش زمینه
در دهه هاي اخیرپیش بینی بارش بر اساس شاخص هاي اقلیمی دوربرد - نظیر NAO, ENSO و - PDO و نیز شاخص هاي منطقه اي موثر شاخص هاي منطقه اي موثر در بارندگی - نظیر SST,SLP و دیگر شاخص هاي جوي - در نقاط مختلف دنیا متداول شده است. از زمانی که مشخص شد امکان تعیین رابطه معنی دار بین شاخص هاي اقلیمی همزمان و یا با تاخیر با بارش فصلی وجود دارد، توجه بسیاري از محققان روي پیش بینی بارش معطوف شد.
Mekanik et al - 2013 - به پیش بینی بلند مدت بارش بهاره در ویکتوریاي استرالیا با استفاده از سیگنال هاي اقلیمی اقیانوس هند دوقطبی - IOD - و النینوي نوسانات جنوبی پرداختند. آن ها با استفاده از تکنیک شبکه عصبی و تجزیه تحلیل رگرسیون چندگانه به این نتیجه رسیدند که در نواحی مرکز و غرب ویکتوریا رگرسیون چند گانه و در نواحی شرق ویکتوریا روش شبکه عصبی نتایج بهتري را ارائه می دهد
Yadav et al - 2013 - نیز به بررسی ارتباط بین شاخص ENSO و بارش زمستانه در شمال و مرکز هند پرداختند. نتایج تحقیقات آنها نشان داد که تغییرات بارش فصلی درونسالی و بارش زمستانه در هند به شاخص ال نینو نوسانات جنوبی - ENSO - بستگی دارد.Chalery و همکاران - 2006 - تاثیر نوسان اطلس شمالی NAO را روي الگوهاي بارش باربادوس مطالعه کردهاند.
در این مطالعه از داده هاي بارش ایستگاه هاي ساحلی جنوب شرق باربادوس در دوره آماري 1950 تا 2004 استفاده شده است. نتایج تحقیق آنها نشان داد که NAO تاثیر مهمی در تغییرات بارش ماهانه منطقه در طول دوره هاي النینو و لانینا دارد
در شکل گیري سیکل هاي هوایی و جبهه هاي بارانزا، دو فاکتور مهم تغییرات دماي سطح اقیانوس و جابجایی هوا در سطوح مختلف فشار در اتمسفر بسیار مهم می باشد. ارتباط بین دماي پهنه هاي اقیانوسی و بارش مناطق مختلف کره زمین، مورد توجه محققین زیادي بوده است. - 2007 - Rowell تاثیر دماي سطح آب دریاي مدیترانه را بر روي بارش هاي فصلی منطقه ساحل، شامل کشور هاي واقع بر روي خط استوا در غرب افریقا را بررسی کرده و به این نتیجه رسیده است که در سال هایی که دماي سطح آب دریاي مدیترانه نسبت به شرایط نرمال آن سردتر باشد، منطقه ساحل داراي شرایط خشک تر می باشد
Singh تاثیر نوسان هاي دماي سطح آب اقیانوس هند را بر روس بارش موسمی تابستانی هند بررسی کرده و به این نتیجه رسیده است که گرم شدن ناحیه اي دماي سطح آب اقیانوس هند، بارش موسمی را به طور اساسی روي جنوب و غرب هند و نیز بر روي اقیانوس هند افزایش می دهد
Tinh Dang Neuyen و همکاران - 2007 - ارتباط بین دماي سطح آب اقیانوس هند و آرام حاره اي را با بارش ماهانه روي ارتفاعات مرکزي ویتنام، با استفاده از روش توابع تجربی متعامد مطالعه کردند و به این نتیجه رسیدند که تفاوت فصلی دماي سطح آب، نقش اساسی در آغاز فصل موسمی و جابهجایی الگوهاي بارش همرفتی منطقه همگرایی بین حاره اي دارد. آنها دریافتند که میزان ارتباط بین بارش و دماي سطح آب در هر دو اقیانوس از نظر اهمیت در طول فصل بارش متفاوت است، به طوري که در ماه آوریل، بارش هاي مناطق مرتفع ویتنام با پدیده انسو به شدت مرتبط است، در حالی که دماي سطح آب اقیانوس هند فقط با بارش هاي مناطق مرتفع شمالی ویتنام ارتباط دارد.
در ماه می هیچ ارتباط مهمی بین بارش و دماي سطح آب اقیانوس ها وجود ندارد. در ماه ژوئن بارش هاي مناطق مرتفع به طور منفی با دماي سطح آب اقیانوس هند شمالی و دماي سطح آب اقیانوس آرام جنوبی مرتبط اند. در ماه هاي ژوئیه تا سپتامبر هیچ ارتباط مهمی بین الگوهاي بارش و دماي سطح آب اقیانوس هند وجود نداشته است . دماي سطح آب اقیانوس آرام در مناطق شرقی تا نواحی حاره اي مرکز آن، به طور مثبت با بارش منطقه کوچکی از شمال تا جنوب نواحی مرتفع همبستگی دارد .
در ماه اکتبر بارش روي مناطق مرتفع ویتنام به طور قوي با ENSO به طور مثبت با دماي سطح آب شرق اقیانوس هند استوایی ارتباط دارد. در ماه نوامبر دماي سطح آب شمال غرب اقیانوس آرام، همانند دماي سطح آب شرق اقیانوس هند استوایی، به طور مثبت و قوي با بارش مناطق مرتفع ویتنام همبستگی دارد. آنالیزهاي تأخیر زمانی نشان داده است که ارتباط بالقوهاي بین دماي سطح آب اقیانوس آرام و الگوهاي بارش ماهانه در طی فصل بارش از یک تا سه ماه پیشاپیش و بین دماي سطح آب هند و بارش در ماه هاي اکتبر و نوامبر از یک تا دو ماه پیشتر وجود دارد
- 2007 - Williams به بررسی ارتباط فرایندهاي جوي اقیانوسی با مقادیر بارش هاي حداکثر روزانه را روي افریقاي جنوبی پرداخته اند. آن ها در این مطالعه با استفاده از مجموعه داده هاي ماهوارهاي بارش روزانه، این اهداف را دنبال کرده اند: بررسی الگوهاي اصلی تغییرات بارش روي افریقاي جنوبی، شناسایی زمان هایی که در این الگوها حداکثر بارش اتفاق می افتد و شناسایی موقعیت و تواتر نوسانهاي دماي سطح آب مرتبط با مقادیر بارش هاي حداکثر در اقیانوس اطلس و جنوب غربی اقیانوس هند
در ایران نیز مطالعات مختلفی در مور تاثیر سیگنال هاي اقلیمی متداول روي اقلیم مناطق مختلف و نیز به کارگیري این ارتباطات در پیش بینی بارش و آورد انجام شده است. در این میان می توان به مطالعات فلاح قالهري [7] - 1390 - در ارزیابی نقش تغییرات سیگنال هاي اقلیمی بر نوسان هاي بارش بهاره در استان خراسان رضوي و عظیمی و همکاران - 1389 - بر میزان آورد ورودي به سد دز و همچنین میزان بارندگی فصلی اشاره کرد
صداقت کردار و فتاحی - 1387 - مهمترین سیگنال هاي موثر در بارش هاي ایران را با استفاده از روش رگرسیون چند متغیره مشخص کرده که شامل شاخص ENSO و NAO می باشد و با استفاده از شبکه هاي عصبی مصنوعی به پیش بینی بارش 3 و 6 ماه آینده پرداخته و به این نتیجه رسیده که در طی فاز گرم ENSO و فاز منفی NAO، شرایط ترسالی و و طی فاز سرد ENSO و فاز مثبت NAO شرایط خشکسالی در ایران به وقوع می پیوندد
ناظم السادات و همکاران - 1386 - با بررسی ارتباط شاخص تابستانه SOI و شرایط ترسالی و خشکسالی نیم سال سرد سال به این نتیجه رسید که با وقوع ال نینو تابستانه، پیش بینی ترسالی پاییزه در بسیاري از نقاط کشور از سطح معنی داري 95 درصد به بالا برخوردار است و احتمال وقوع ترسالی 6 ماه سرد سال نیز افزایش می یابد. در حالی که لانیناي تابستانه تاثیر قابل توجهی بر خشکسالی 6 ماه سرد سال ندارد
فاتحی مرج و مهدیان - 1388 - ار تباط بین پدیده ENSO را با بارش در حوضه دریاچه ارومیه بررسی و براي پیش بینی بارش پاییزه در دو ایستگاه تبریز و ارومیه از مدل شبکه عصبی مصنوعی استفاده کردند. نتایج آنها نشان داد که مدل غیر خطی با استفاده از شاخص هاي اقلیمی مورد استفاده، بارش پاییزه را با دقت بیشتري پیش بینی می کند
-3 مواد و روشها
داده هاي هواشناختی استفاده شده در این تحقیق شامل بارش ماهانه ایستگاه هاي بارانسنجی در دوره 34 ساله، شاخص هاي اقلیمی متداول به صورت ماهانه می باشد. داده هاي دماي سطح آب دریاي سرخ، دریاي سیاه، خلیج فارس و دریاي مدیترانه نیز به دلیل اهمیت سامانه هاي بارش زاي سودانی و مدیترانه اي در بارش هاي حوضه و نیز تاثیر احتمالی دماي سطح آب این نواحی در انتقال رطوبت بررسی شده است. داده هاي مربوط به شاخص هاي اقلیمی از مرکز Climate Diagnostics Center - http://cdc.noaa.gov - استخراج شده اند. محدوده حوضه سد بوکان در شکل 1، ایستگاه هاي بارانسنجی مورد استفاده در این مطالعه در جدول1 و لیست سیگنال ها هم در جدول 2 مشخص شده است.
