آشکار سازی نوسانات اقلیمی با تاکید بر پارامترهای دمای حداقل و روزهای یخبندان93
|
کلید واژه: نوسانات اقلیمی، روند دما و یخبندان، روش SNHT، سری زمانی، آزمون هالت – وینترز، ARIMA |
|
چکیده: پژوهشهای انجام شده در جهان بهطور عمده نشانگر افزایش تدریجی میانگین دما است. امروزه روند دماهای فرین از مهمترین پارامترهای اقلیمی است که برای اثبات تغییر اقلیم در یک منطقه مورد ارزیابی قرار میگیرد. تحلیل روند سریهای زمانی شاخصهای حدی دما سبب شناخت بهترمان در خصوص رفتار گذشته و حال تغییرات اقلیمی میشود. در این پژوهش به منظور شناسایی نوسانات اقلیمی پارامترهای دمای حداقل و روزهای یخبندان از مشاهدات ایستگاه سینوپتیک خرمآباد در دوره آماری 2013 – 1984 استفاده شد. هدف از این مطالعه در ابتدا آشکارسازی روند دمای حداقل به صورت ماهانه بود. از طرف دیگر برای تحلیل روند، سریهای زمانی فصلی انتخاب گردید. روشهای به کار رفته در این پژوهش برای تحلیل روند دمای حداقل استفاده از آزمون همگنی نرمال استاندارد مطلق بود. برای ترسیم نمودارهای تحلیل روند از آزمون آماری من – کندال در دو سطح 95 و 99 درصد استفاده شد. برای پیشبینی روند دما در سالهای آینده از دو روش آزمون هموار ساز هالت – وینترز و ARIMA استفاده شد. نتایج بهدست آمده از روشهای آماری استفاده شده در این پژوهش نشان داد که سریهای دما فاقد ناهمگنی معنیدار بودند و فراداده ایستگاه همگنی این سریها را تایید نمود. بیشترین و کمترین معنیداری روند دمای حداقل به ترتیب در فصل بهار و پاییز رخ داده است. آماره T من – کندال برای دوره زمانی مورد مطالعه افزایش معنیدار دمای حداقل را بیشتر ماهها نشان داد. نتایج حاصل از پیشبینی دما با دو روش هالت – وینترز و ARIMAنشان میدهد که دمای حداقل در سالهای آینده افزایش خواهد یافت ولی روند دما در فصل پاییز دارای معنیداری کمتری نسبت به دیگر فصول میباشد. بر همین اساس نتایج مطالعه روند شدت یخبندان در فصل زمستان در طول دوره آماری مورد مطالعه نشان داد که از شدت یخبندان کاسته شده است. |
فهرست مطالب
عنوان صفحه
فصل اول
کلیات تحقیق
1 -1 – مقدمه2
1 – 2 – بیان مسئله5
1 – 3 – اهمیت و ضرورت تحقیق7
1 – 4 – اهداف تحقیق7
1 – 5 – سوالات تحقیق9
1 – 6 – فرضیات تحقیق9
فصل دوم
مبانی نظری و پیشینه تحقیق
2 – 1 – مبانی نظری تحقیق...................................................................................................................................................... 12
2 – 1 – 1- فرا داده.................................................................................................................................................................... 12
2 – 1 – 2 – همگنی داده ها.................................................................................................................................................... 12
2 – 2 – دما................................................................................................................................................................................. 14
2 – 2 – 1 – دمای حداقل......................................................................................................................................................... 14
2- 2 – 2 – دمای فرین.............................................................................................................................................................. 14
2 – 3 – یخبندان........................................................................................................................................................................ 14
2 – 3 – 1 – انواع یخبندان........................................................................................................................................................ 14
2 – 4 – سری زمانی................................................................................................................................................................... 15
2 – 4 – 1 – انواع سری زمانی................................................................................................................................................... 15
2 – 5 – فرایندهای تصادفی........................................................................................................................................................ 15
2 – 6 – بررسی منابع................................................................................................................................................................. 16
2 – 6 – 1 – منابع داخلی.......................................................................................................................................................... 16
2 – 6 – 2 – منابع خارجی........................................................................................................................................................ 31
2 – 7 – نتیجه گیری.................................................................................................................................................................. 36
فصل سوم
3 – منطقه مورد مطالعه............................................................................................................................................................... 38
3 – 1 – موقعیت جغرافیایی استان لرستان................................................................................................................................ 38
3 – 2 – موقعیت جغرافیایی شهرستان خرم آباد........................................................................................................................ 38
3 – 3 – موقعیت نسبی شهرستان خرم آباد............................................................................................................................... 38
3 – 4 – سیمای اقلیمی شهرستان خرم آباد............................................................................................................................... 39
3 – 4 – 1 – عوامل محلی......................................................................................................................................................... 39
3 – 4 – 2 – عرض جغرافیایی................................................................................................................................................... 40
3 – 4 – 3 – دسترسی به منابع رطوبتی................................................................................................................................... 40
3 – 5 – وضعیت اقلیمی شهرستان خرمآباد............................................................................................................................... 40
3 – 5 –1 – دما.......................................................................................................................................................................... 41
3 – 5– 2 – بارش...................................................................................................................................................................... 42
3 – 6 – بادهای غالب شهرستان خرمآباد................................................................................................................................... 42
فصل چهارم
4 – مواد و روشها........................................................................................................................................................................ 44
4 – 1 – ایستگاه هواشناسی منطقه مورد مطالعه........................................................................................................................ 44
4 – 2 – متغیرهای مورد نیاز...................................................................................................................................................... 44
4 – 2 – 1 – دمای حداقل......................................................................................................................................................... 44
4 – 2 – 2 – روزهای یخبندان................................................................................................................................................... 44
4 – 3 – مواد و روشها................................................................................................................................................................ 44
4 – 3 – 1 – گردآوری دادههای مورد استفاده............................................................................................................................ 44
4 – 4 – همگنی دادهها............................................................................................................................................................... 45
4 – 4 – 1 – روش آزمون همگنی برای سری زمانی دما........................................................................................................... 46
4 – 4 – 2 – روش همگنی نرمال استاندارد مطلق.................................................................................................................... 46
4 – 5 – آزمون ران – تست........................................................................................................................................................ 47
4 – 6 – آزمون وجود روند.......................................................................................................................................................... 47
4 – 6 – 1 – آزمون من – کندال.............................................................................................................................................. 47
4 – 6 – 2 –آزمون آماره ( T) من – کندال............................................................................................................................ 48
4 – 6 – 3 –آزمون نموداری من – کندال................................................................................................................................ 49
4 – 7 – روش هموار ساز هالت – وینترز.................................................................................................................................... 50
4 – 8 – مدلهای باکس – جنکینز............................................................................................................................................ 52
4 – 8 – 1 – بررسی ایستایی در واریانس.................................................................................................................................. 52
4 – 8 – 2 – بررسی ایستایی در میانگین.................................................................................................................................. 53
4 – 8 – 3 – رسم نمودارهای ACF و PACF............................................................................................................................ 54
4 – 8 – 4 – بررسی مناسبت مدل............................................................................................................................................ 54
4 – 8 – 5 – پیش بینی............................................................................................................................................................. 55
4 – 8 – 6 – فرآیند اتورگرسیو.................................................................................................................................................. 55
4 – 8 – 7 – فرآیند میانگین متحرک....................................................................................................................................... 56
4 – 8 – 8 – فرآیند مرکب اتورگرسیو – میانگین متحرک....................................................................................................... 57
4 – 8 – 9 – تناوب در مدل فصلی............................................................................................................................................ 57
فصل پنجم
5 – یافتههای تحقیق................................................................................................................................................................... 61
5 – 1 – یافتههای توصیفی تحقیق............................................................................................................................................. 61
5 – 2 – نمودارهای مستخرج از آزمون همگنی نرمال استاندارد................................................................................................ 62
5 – 3 – یافتههای حاصل از آزمون ران – تست......................................................................................................................... 63
5 – 4 – یافتههای حاصل از آزمون من – کندال برای دمای حداقل......................................................................................... 63
5 – 4 – 1 - نتایج آزمون آماره (T ) من – کندال.................................................................................................................. 63
5 – 4 – 2 - نتایج آزمون نموداری من – کندال...................................................................................................................... 65
5 – 5 – یافتههای حاصل از آزمون من – کندال برای روزهای یخبندان.................................................................................. 69
5 – 5 – 1 –نتایج آزمون آماره ( T) من – کندال.................................................................................................................. 68
5 – 5 – 2 - نتایج آزمون نموداری من – کندال....................................................................................................................... 68
5 – 6 - نتایج حاصل از برآورد روند خطی دما در نرم افزار MINITAB.................................................................................. 70
5 – 7 – نتایج حاصل از آزمون هموار ساز هالت - وینترز....................................................................................................... 72
5 – 7 – 1 – فصل زمستان....................................................................................................................................................... 72
5 – 7 – 2 - فصل بهار............................................................................................................................................................... 74
5 – 7 – 3 - فصل تابستان....................................................................................................................................................... 76
5 – 7 – 4 – فصل پاییز............................................................................................................................................................. 78
5 – 8 - نتایج حاصل از روش بکارگیری مدل ARIMA............................................................................................................ 80
5 – 8 – 1 - فصل زمستان......................................................................................................................................................... 83
5 – 8 – 2 - فصل بهار .............................................................................................................................................................. 85
5 – 8 – 3 - فصل تابستان......................................................................................................................................................... 87
5 – 8 – 4 - فصل پاییز............................................................................................................................................................. 91
5 – 9 – نتیجه گیری.................................................................................................................................................................. 92
فصل ششم
6 – 1 – خلاصه........................................................................................................................................................................... 95
6 – 2 – نتایج............................................................................................................................................................................. 96
6 – 3 – تحلیل فرضیات............................................................................................................................................................. 97
6 – 3 – 1 – سوالات تحقیق...................................................................................................................................................... 97
6 – 3 – 2 – فرضیات تحقیق..................................................................................................................................................... 97
6 – 4 – پیشنهادات.................................................................................................................................................................. 100
منابع و ماخذ............................................................................................................................................................................... 102
پیوستها..................................................................................................................................................................................... 113
فهرست اشکال
عنوان صفحه
شکل 1 – 1 فلوچارت تدوین پایاننامه....................................................................................................................................... 10
شکل 3 – 1 نقشه منطقه مورد مطالعه........................................................................................................................................ 59
شکل 4 – 1 فلوچارت روشهای به کار رفته در پایاننامه.......................................................................................................... 58
فهرست جداول
عنوان صفحه
جدول 4 – 1 مشخصات ایستگاه مورد مطالعه............................................................................................................................ 44
جدول 4 – 2 مقادیر بحرانی T Kآماره SNHT .......................................................................................................................... 47
جدول 4 – 3 رفتارتوابع خودهمبستگی و خود همبستگی جزئی برای مدل های ایستا.............................................................. 55
جدول 5 – 1 فراداده ایستگاه مورد مطالعه.................................................................................................................................. 61
جدول 5 – 2 نتایج آزمون ران تست........................................................................................................................................... 63
جدول 5 – 3 نتایج آزمون آماره ( T) من – کندال................................................................................................................... 64
جدول 5 – 4 مقادیر پیش بینی شده فصل زمستان برای 10 سال آتی.................................................................................... 74
جدول 5 – 5 مقادیر پیش بینی شده فصل بهار برای 10 سال آتی........................................................................................... 76
جدول 5 – 6 مقادیر پیش بینی شده فصل تابستان برای 10 سال آتی.................................................................................... 78
جدول 5 – 7 مقادیر پیش بینی شده فصل پاییز برای 10 سال آتی......................................................................................... 80
جدول 5 – 8 برآورد پارامتردمای حداقل ARIMA برای فصل زمستان..................................................................................... 84
جدول 5 – 9 مقادیر پیش بینی شده دمای حداقل فصل زمستان............................................................................................. 85
جدول 5 – 10 برآورد پارامتردمای حداقل ARIMA برای فصل بهار......................................................................................... 86
جدول 5 – 11 مقادیر پیش بینی شده دمای حداقل فصل بهار................................................................................................. 87
جدول 5 – 12 برآورد پارامتردمای حداقل ARIMA برای فصل تابستان................................................................................... 88
جدول 5 – 13 مقادیر پیش بینی شده دمای حداقل فصل تابستان.......................................................................................... 89
جدول 5 – 14 برآورد پارامتردمای حداقل ARIMAبرای فصل پاییز........................................................................................ 90
جدول5 – 15 مقادیر پیش بینی شده دمای حداقل فصل پاییز................................................................................................ 91
فهرست نمودارها
عنوان صفحه
نمودار 3 – 1 وضعیت دمای فصلی و سالانه 30 ساله خرم آباد................................................................................................. 41
نمودار 5 – 1 تغییرات آماره T ژانویه از روش همگنی نرمال استاندارد..................................................................................... 62
نمودار 5 – 2 تغییرات آماره Tدسامبر از روش همگنی نرمال استاندارد................................................................................... 62
نمودار 5 – 3 تغییرات مولفههای U و U دمای حداقل ژانویه منطقه مورد مطالعه..................................................................... 65
نمودار 5 – 4 تغییرات مولفههای U و U دمای حداقل فوریه منطقه مورد مطالعه..................................................................... 65
نمودار 5 – 5 تغییرات مولفههای U و Uدمای حداقل مارس منطقه مورد مطالعه.................................................................... 66
نمودار 5 – 6 تغییرات مولفههای U و U دمای حداقل آوریل منطقه مورد مطالعه.................................................................... 66
نمودار 5 – 7 تغییرات مولفههای U و U دمای حداقل می منطقه مورد مطالعه......................................................................... 66
نمودار 5 – 8 تغییرات مولفههای U و U دمای حداقل ژوئن منطقه مورد مطالعه...................................................................... 66
نمودار 5 – 9 تغییرات مولفههای Uو Uدمای حداقل ژوئیه منطقه مورد مطالعه...................................................................... 67
نمودار 5 – 10 تغییرات مولفههای Uو U دمای حداقل آگوست منطقه مورد مطالعه............................................................... 67
نمودار 5 – 11 تغییرات مولفههای Uو Uدمای حداقل سپتامبر منطقه مورد مطالعه............................................................... 67
نمودار 5 – 12 تغییرات مولفههای Uو Uدمای حداقل اکتبر منطقه مورد مطالعه.................................................................... 67
نمودار 5 – 13 تغییرات مولفههای Uو Uدمای حداقل نوامبر منطقه مورد مطالعه................................................................... 68
نمودار 5 – 14 تغییرات مولفههای Uو Uدمای حداقل دسامبر منطقه مورد مطالعه................................................................ 68
نمودار 5 – 15 تغییرات مولفههای Uو Uدمای حداقل زمستان منطقه مورد مطالعه............................................................... 69
نمودار 5 – 16 مولفه روند غیرخطی دمای حداقل فصل زمستان و بهار.................................................................................... 69
نمودار 5 – 17 مولفه روند خطی دمای حداقل فصل تابستان و پاییز........................................................................................ 69
نمودار 5 – 18 مولفه روند غیرخطی یخبندان فصل زمستان..................................................................................................... 70
نمودار 5 - 19 الف: نمودار احتمال نرمال باقیمانده های مدل هالت – وینترز......................................................................... 72
نمودار 5 – 19ب: نمودار مشاهدات خام میانگین دما در فصل زمستان.................................................................................... 72
نمودار 5 – 20 ج: نمودار فرض ثابت بودن واریانس باقیمانده ها............................................................................................... 72
نمودار 5 – 20 د: هیستوگرام باقیمانده های مدل...................................................................................................................... 72
نمودار 5 – 21پیش بینی مدل هالت – وینترز از دمای حداقل برای 10 سال آتی................................................................... 73
نمودار 5 – 22 الف: نمودار احتمال نرمال باقیمانده های مدل................................................................................................... 74
نمودار 5 – 22 ب: شاخص مشاهدات خام میانگین دما در فصل بهار........................................................................................ 74
نمودار 5 – 22 ج: هیستوگرام باقیمانده های مدل...................................................................................................................... 74
نمودار 5 – 23 د: نمودار فرض ثابت بودن واریانس باقیمانده ها................................................................................................ 74
نمودار 5 – 24پیش بینی مدل هالت – وینترز از دمای حداقل برای 10 سال آتی................................................................... 75
نمودار 5 – 25 الف: نمودار احتمال نرمال باقیمانده های مدل................................................................................................... 76
نمودار 5 – 25 ب: شاخص مشاهدات خام میانگین دما در فصل بهار........................................................................................ 76
نمودار 5 – 26 ج: هیستوگرام باقیمانده های مدل...................................................................................................................... 76
نمودار 5 – 26 د: نمودار فرض ثابت بودن واریانس باقیمانده ها................................................................................................ 76
نمودار 5 – 27 پیش بینی مدل هالت – وینترز از دمای حداقل برای 10 سال آتی.................................................................. 77
نمودار 5 – 28 الف: نمودار احتمال نرمال باقیمانده های مدل................................................................................................... 70
نمودار 5 – 28 ب: شاخص مشاهدات خام میانگین دما در فصل بهار........................................................................................ 70
نمودار 5 – 29 ج: هیستوگرام باقیمانده های مدل...................................................................................................................... 78
نمودار 5 – 29 د: نمودار فرض ثابت بودن واریانس باقیمانده ها................................................................................................ 78
نمودار 5 – 30 پیش بینی مدل هالت – وینترز از دمای حداقل برای 10 سال آتی.................................................................. 79
نمودار 5 – 31الف:نمودار نرمال باقیمانده های مدل ARIMAفصل زمستان........................................................................... 81
نمودار 5 – 31ب: باقیماندههای واریانس در طول زمان............................................................................................................. 81
نمودار 5 – 32الف: نمودار نرمال باقیمانده های مدل ARIMAفصل بهار ............................................................................... 81
نمودار 5 – 32ب: باقیماندههای واریانس در طول زمان............................................................................................................. 81
نمودار 5 – 33الف: نمودار نرمال باقیمانده های مدل ARIMAفصل تابستان.......................................................................... 81
نمودار 5 – 33 ب: باقیماندههای واریانس در طول زمان............................................................................................................ 82
نمودار 5 – 34الف: نمودار نرمال باقیمانده های مدل ARIMAفصلپاییز................................................................................ 82
نمودار 5 – 34 ب: باقیماندههای واریانس در طول زمان............................................................................................................ 82
نمودار 5 – 35 نتایج عدد لاندای به دست آمده از آزمون باکس- کاکس.................................................................................. 83
نمودار5 – 36 الف:نمودار خود همبستگی فصل زمستان(ACF)................................................................................................. 83
نمودار5 – 36 ب:نمودار خودهمبستگی جزئی فصل زمستان(PACF)........................................................................................ 83
نمودار 5 – 37 الف: نمودار خودهمبستگی باقیمانده ها فصل زمستان(ACF)............................................................................ 84
نمودار 5 – 37ب: نمودار خودهمبستگی جزئی باقیمانده ها فصل زمستان(PACF).................................................................. 84
نمودار5 – 38 الف:نمودار خود همبستگی فصل بهار(ACF)....................................................................................................... 86
نمودار5 – 38 ب:نمودار خودهمبستگی جزئی فصل بهار(PACF).............................................................................................. 86
نمودار 5 – 39 الف: خودهمبستگی باقیمانده ها فصل بهار(ACF)............................................................................................. 86
نمودار 5 – 39ب: نمودار خودهمبستگی جزئی باقیمانده ها فصل بهار(PACF)......................................................................... 86
نمودار5 – 40 الف:نمودار خود همبستگی فصل تابستان(ACF)................................................................................................. 87
نمودار5 – 40 ب:نمودار خودهمبستگی جزئی فصل تابستان(PACF)........................................................................................ 87
نمودار 5 – 41 الف: خودهمبستگی باقیمانده ها فصل تابستان(ACF)....................................................................................... 88
نمودار 5 – 41ب: نمودار خودهمبستگی جزئی باقیمانده ها فصل تابستان(PACF).................................................................. 88
نمودار5 – 42 الف:نمودار خود همبستگی فصل پاییز(ACF)..................................................................................................... 89
نمودار5 – 42 ب:نمودار خودهمبستگی جزئی فصل پاییز(PACF)............................................................................................ 89
نمودار 5 – 43 الف: خودهمبستگی باقیمانده ها فصل پاییز(ACF)........................................................................................... 90
نمودار 5 – 43ب: نمودار خودهمبستگی جزئی باقیمانده ها فصل پاییز(PACF)....................................................................... 90
فصل اول: کلیات تحقیق
کلیات تحقیق
1 – 1 – مقدمه :
مقدمه:
جغرافیا[1]عبارت است از روابط متقابل انسان، تکنیک و محیط و یا روابط متقابل انسان، تکنیک، مدیریت و محیط ( پاپلی یزدی 1369 ).
اقلیم شناسی[2] عبارت است از مطالعه علمی اقلیم یعنی توصیف و نمایش اقالیم، تجزیه و تحلیل عوامل، تفاوت بین اقالیم و کاربرد اطلاعات اقلیمی در حل مسائل جامعه (هاسچک[3] 1980 ).
به عبارت دیگر هدف اقلیم شناسی عبارت است از کشف و تبیین رفتار طبیعی اتمسفر و بهرهبرداری از آن در جهت منافع انسانی. اقلیم به عنوان موضوع اصلی علم اقلیم شناسی از زمانهای بسیار دور برای انسان و جامعه علمی شناخته شده بوده است (دارست[4] 1951 ).
اگر چه رفتار اتمسفر به وسیله قوانین مسلم فیزیکی قابل تبیین و تشریح است مثلا حرکت بخار آب یا هوا در اتمسفر به وسیله قوانین و اصول مشخصی کنترل میشود، ولی حالات ظاهری اتمسفر علاوه بر این که به وسیله رفتار اتمسفر کنترل میشود تحت تاثیر پستی و بلندیهای سطح زمین نیز قرار دارد و در نتیجه نمود ظاهر اتمسفر که به صورت تغییرات مداوم دما، رطوبت، ابرناکی، فشار و ...جلوهگر میشود توسط اصول و قوانین مسلم و ثابت فیزیکی قابل بیان و توضیح نیست. در مجموع حالتهای اتمسفر واقعیتی است که از طریق مشاهدات مکرر در بعد زمان و مکان قابل درک است. به همین علت تغییرات روزمرهی حالت اتمسفر به صورت متغیرهای نیمه تصادفی فرض میشود و لذا با استفاده از توزیعهای آماری احتمالات قابل تبیین و توجیه است ( لندسبرگ[5] 1987 ).
عمدهترین عامل هر توزیع آماری میانگین آن است که تا اواخر قرن نوزدهم مهمترین آماره تعریف اقلیم محسوب میشود. امروزه بسیاری از افراد عامه و حتی اقلیم شناسان آن را به کار میبرند اما در اواخر قرن 19 کوپن اعلام کرد که اقلیم یک منطقه فقط از طریق محاسبه میانگین دراز مدت عناصر هواشناسی آن تشریح و توصیف نمیشود (استرینگر[6] 1982 ). بلکه در توصیف اقلیم یک مکان باید به فرینها و فراوانیها نیز توجه کرد. بنابراین امروزه اقلیم
از طریق بررسی فراوانی حدوث عناصر اقلیمی یک مکان مانند دما، بارش، نم نسبی، روزهای یخبندانو ...تعیین می شود. فرایند تعیین اقلیم یا بر اساس فراوانی هواهای لحظهای متفاوت و مقدار زمانی و یا بر اساس مجموعه شرایط دراز مدت عناصر اقلیمی و با استفاده از روشهای آماری چند متغیره صورت میگیرد. ناهمواری، عرض جغرافیایی و دوریو نزدیکی به تودههای بزرگ آب از عمدهترین عوامل موثر بر پراکنش مکانی دما به شمار میآیند. در فصول سرد و گرم اختلاف دمای میانگین سردترین و گرمترین نقاط کشور ایران آن چنان زیاد است که بخشهای مختلف کشور همزمان فصول متفاوتی را تجربه میکنند ( منتظری 1392 ).
در سالهای اخیر دانشمندان به منظور تجزیه و تحلیل الگوهای اقلیمی توجه ویژهای به سریهای دمایی معطوف داشتهاند، دما از مهمترین عناصر اقلیمی بوده و در تعیین نقش و پراکنش دیگر عناصر اقلیمی نیز موثر است. دما نیز از عوامل اصلی و اساسی در پهنهبندی و طبقهبندی اقلیمی بوده و بنابراین اساس نوسانات و تغییرپذیری دما بسیار حائز اهمیت بوده و به دلیل پیشبینی دماهای آتی نیز دارای اهمیت فوق العاده علمی _ کاربردی است. روشهای سری زمانی به منظور مطالعه اقلیم بهویژه بررسی دما در نوشتههای بیشماری مورد استفاده و استناد قرار گرفته است (قویدل رحیمی 1391 ).
دما یک متغیر ترمودینامیک و مهم جوی است که تغییر آن منشا بسیاری از تغییرات فیزیکی، شیمیایی و زیست محیطی بوده و اندازهگیری آن در جو در مقایسه با سایر عناصر جوی از سابقهی طولانیتری برخوردار است (مسعودیان و دارند 1390 ). در سالهای اخیر تغییرات اقلیمی بهویژه گرم شدن کره زمین بسیار مورد توجه قرار گرفته است. اقلیم کره زمین همواره در حال تغییر بوده، اما گرم شدن آن بیشتر مورد توجه اقلیم شناسان قرار گرفته است. از آنجا که دما از عناصر اساسی شکلگیری اقلیم است تغییرات آن میتواند ساختار آبوهوایی هر محل را دگرگون سازد. به همین دلیل بررسی روند دما در مقیاسهای زمانی و مکانی بخش بزرگی از تحقیقات اقلیم شناسی را به خود اختصاص داده است (اسدی و حیدری 1390).علیرغم وجود شواهدی بر تغییرات دما و هشدار تنی چند از دانشمندان در سالهای 1948 و 1947 راجعبه گرم شدن کره زمین عقیده مبتنی بر ایستایی اقلیم تا دهه 1970 کماکان وجود داشت. نتایج مطالعات گستردهای که در سطوح ملی، منطقهای و جهانی انجام شده است بیانگر افزایش دما در بسیاری از نقاط کره زمین وبه طور کل افزایش میانگین دما هوای کره زمین میباشد. در طی چند دهه گذشته دماهای حداقل و حداکثر رفتارهای متفاوتی از خود نشان دادهاند و دمای حداقل در بسیاری از نقاط به طور آشکار نرخ افزایشی داشته است؛ گر چه دمای حداکثر هم در خیلی از نقاط نرخ افزایشی نشان میدهد. ولی به علت نرخ کمتر آن در مقایسه با دمای حداقل، موجب کاهش دامنه شبانه روزی[7] دما شده است (رحیم زاده و عسگری 1383 ).
سرعت و ماهیت تغییرات پارامترهای اقلیمی در نیمه دوم قرن 20 متفاوت بوده و شتاب بیشتری به خود گرفتهو روند آن با گذشته قدری متفاوت شده است. مساله تغییر آبوهوا همیشه با تردیدهای زیاد مواجه بوده و به همین دلیل محققین و دانشمندان مختلفی در زمینه ماهیت و علل آن کارهایتحقیقاتی زیادی انجام داده و فرضیههایی را اعلام کردهاند که گاه در تناقض با یکدیگر هستند. تغییر آبوهوا یکی از پیچیدهترین مشکلاتی است که بشر در حال حاضر و آینده با آن مواجه خواهد بود. این پدیده ناشی از تغییراتی است که در فرایندهای اتمسفری رخ داده و باعث گرم شدن هوای کره زمین شده است و اثرات و پیامدهای مهمی در چرخه هیدرولوژی گذاشته، یکی از اثرات مهم این پدیده تغییر در منابع و مصارف آب کشاورزی است ( ابراهیمی 1384). دانشمندان و محققین بسیار زیادی معتقدند که در کره زمین نشانههایی از گرمتر شدن تدریجی هوا وجود دارد. یکی از اساسیترین دلایل آنها این است که بیشتر انرژی رسیده از خورشید و دریافت شده از هوای احاطه شده به روی زمین در جو نگهداری شده و خروج آن از اتمسفر کره زمین به کندی صورت میگیرد. با وجود آن که علل واقعی تغییرپذیری اقلیمی به طور کامل شناخته نشده است لیکن فرضیههایی به عنوان عوامل موثر در تغییرات اقلیم مطرح شدهاند که نتیجه تمام این فرضیهها تغییر پارامترهای درجه حرارت و بارش است ( نصیری محلاتی و همکاران 1385 ). میانگین دمای هوا در سطح کره زمین و تغییرات آن نمایهای از تغییرات اقلیمی است که تقریبا در تمامی نظریههای تغییر اقلیم از آن یاد میشود. برآوردها نشان میدهد که میزان میانگین دما در سال 2030 میلادی 7/0 تا 2 درجه سانتیگراد گرمتر از امروز خواهد بود. همچنین بر اساس مدلهای اقلیمی پیشبینی میشود که میانگین دمای هوای کره زمین در سال 2100 در حدود 2 تا 5/3 درجه سانتیگراد افزایش مییابد ( ابراهیمی و همکاران 1384 ).
1 – 2 - بیان مسئله:
از آنجا که اقلیم نقش مهمی در همه ابعاد زندگی ایفا میکند، توجه به تغییرات و نوسانات آن در 150سال گذشته و بهویژه در دهههای اخیر به یکی از دغدغههای انسان تبدیل شده است. تغییر اقلیم عبارت است از تغییرات رفتار اقلیمی یک منطقه در مقایسه با رفتاری که در طول یک دورهی زمانی بلند مدت از اطلاعات ثبت و مشاهده شده، مورد انتظار است ( آذرخشی و همکاران 1392 ).
در این میان با توجه به اینکه در حال حاضر گرمایش جهانی تمامی کشورها، از جمله ایران را متاثر کرده است شناخت تغییر اقلیم منطقه و نقش مستقیم یا حتی غیرمستقیم این تغییرات بر کشور ما بسیار مهم است. امروزه اکثر طرحها و پروژههای عمرانی سعی بر شناخت نوسانات اقلیمی و کاهش اثرات آن دارند. اجرای طرحهای عمرانی، اقتصادی، اجتماعی و غیره نیاز به شناخت وضعیت اقلیمی جهت برنامهریزی صحیح و قابل قبول داشته و از اهمیت مطالعات اقلیمی در کالبد برنامهریزی خرد و کلان کشور و در مقیاس کوچکتر، استان و شهر قابل لمس است. وضعیت اقلیمی و تغییرات دما از مسائل مهم و روزمره انسان به حساب میآید. پژوهشگران بر این باورند که تغییر اقلیم بیشتر در قالب نوسانات مقادیر حدی و فرین رخنمود میکند، ممکن است که میانگینها نیز دچار تغییر و دگرگونی شوند (دارند 1392). بر اساس نتایج تحقیقات، تغییر هر چند کم دما موجب تغییر در وقوع پدیدههای حدی نظیر خشکسالی، بارشهای سنگین و طوفان میشود (بالینگ[8] و آیداسو[9] 1999 ).
تقریبا میتوان اذعان داشت که تمامی فرضیههای مربوط به نوسانات اقلیمی مهمترین بحثهای خود را در رابطه با مقدار و پراکنش گرما و سرمای جو زمین قرار دادهاند (براتیان 1377 ). به همین دلیل است که بررسی روند دما در مقیاسهای مختلف زمانی و مکانی بخش بزرگی از تحقیقات اقلیم شناسی را به خود اختصاص داده است ( مسعودیان 90 – 1389 ). پارامترهای مختلف اقلیمی نظیر دما، بارش، رطوبت، روزهای یخبندان و...در یک محل از عواملی هستند که بر اقلیم آن منطقه تاثیرگذار میباشد. روند متوسط سالانه، ماهانه و فصلی متغیرهای اقلیمی از جمله دما و یخبندان به عنوان شاخصهایی برای ارزیابی نوسانات اقلیمی مورد استفاده قرار میگیرند. برای این منظور استفاده ازسریهای زمانی دقیق و طولانی مدت ضرورتی اجتناب ناپذیر است. مطالعات اقلیمی بر اساس روشهای تحلیل سریهای زمانی از اوایل قرن 20 آغاز شده است. از این قبیل مطالعات میتوان پروژههای انجام شده توسط جونز و همکاران[10] (1986) کاتسولیس و کامبتزیدیس[11] (1989) و ودوارد و گری[12] (1993) اشاره نمود. دما از جمله مهمترین پارامترهای جوی و آبوهوایی است که همراه با بارش و یخبندان از جمله عناصری هستند که در معرض نوسانات اقلیمی قرار دارند، لذا بررسی تغییرات آنها در سالهای اخیر میتواند در برنامهریزی و کاهش اثرات معضلاتی چون خشکسالی، سیلابهای ناگهانی و...موثر باشد (شیراوند و همکاران1389). بیشتر مطالعات انجام شده در این زمینه حاکی از کاهش دماهای حدی پایین و افزایش دماهای حدی بالاست، اگر با دیدی آماری به رویدادهای اقلیمی بنگریم، ملاحظه خواهیم نمود که تغییر میانگین و انحراف معیار عنصر اقلیمی دما سبب تغییرات زیادی در فراوانی و احتمال مقادیر حدی مرتبط با آن عناصر آبوهوایی، از پوشش مکانی و دورههای نسبتا بیشتری برخوردارند (رحیم زاده و عسگری 55 - 1388). با توجه به موارد ذکر شده، تغییرات دما در مدیریت و برنامهریزی محیط عامل مهمی به شمار میرود. امروزه بسیاری از معضلات محیطی عصر ما از جمله سیل، طوفان، خشکسالی و تکثیر زیاد از حد حشرات موذی و نیز مصونیت آنها در برابر سموم و مسائلی از این دسته...غالبا میبایستی ریشه در تغییر آبوهوا کره زمین خصوصا افزایش دمای جهان داشته باشد. امروزه تغییر آبوهوا یک موضوع کلان در سطح اقلیم شناسی میباشد که اطلاع از وقوع تغییرات و پیشبینی آن میتواند برنامهریزی را برای آینده آسان کند (جلالی و خنجر1388). امروزه نیاز به مطالعه و تحقیق در زمینه دما بیش از پیش حائز اهمیت و ضروری میباشد، دما به عنوان یک پارامتر مهم اقلیمی تاثیرگذار در میزان تولید محصولات کشاورزی از اهمیت فوق العادهای برخوردار میباشد. از آنجایی که نوسانات شدید دمایی میتواند صدمات و خسارتهای غیر قابل جبرانی را به کشاورزی هر منطقه وارد کند، مطالعه در زمینه میزان تغییرپذیری در هر منطقه امر مهمی است که باید بهطور جدی به آن پرداخته شود. با مطالعه این تغییرات دمایی میتوان یک برنامهریزی خوب و مفید در زمینه مسائل مربوط به کشاورزی، مسائل مهم آب و هوایی شهری، عمرانی، بهداشتی و...انجام داد. تغییرات دما از زمانی به زمان دیگر و از مکانی به مکان دیگر تغییر میکند، ولی آنچه که اهمیت دارد نوسانات و تغییرات آن در مدت طولانی، موضوع مهمی میباشد که باید مورد بررسی قرار گیرد (نظری پور و دانشمند،1389). از این رو با توجه به مسائلی که بیان شد بر آن شدیم تا روند نوسانات دمای حداقل در شهرستان خرمآباد را که یکی از مناطق کوهستانی واقع در غرب کشور میباشد و در سالهای اخیر شاهد افزایش روز افزون دمای هوا در این منطقهی کوهستانی بودهایم را مورد بررسی قرار دهیم. علاوه بر آن گزارشات هواشناسی حاکی از آن است که میزان بارش جامد در این ایستگاه به طورقابل ملاحظهای کاهش یافته است. در پژوهش حاضر روند تغییرات دو پارامتر اقلیمی دمای حداقل ( کمینه )، و تعداد روزهای یخبندان در این ایستگاه مورد ارزیابی قرار میگیرد تا آشکار گردد که روند تغییرات دمای حداقل در این ایستگاه تا کنون چه تغییراتی را محتمل شدهاند. روند دما سیر نزولی دارد یا صعودی و اینکه روند تعداد روزهای یخبندان در این منطقه چه تغییراتی داشته است.
1 – 3 - اهمیت و ضرورت تحقیق
نتایج بسیاری از تحقیقات بیانگر این است که اقلیم قرن 21 بسیار متفاوتتر از اقلیم قرن 20 خواهد بود و این مسئله نقش فعالیتهای انسانی در تغییر اقلیم را متذکر میشود. از جمله مسائلی که امروزه در بین اقلیم شناسان مورد اختلاف است، وجود نوسانات روند پارامترهای آبوهوایی است ( امیدوار و سالاری 1392). از اثرات تغییر اقلیم، افزایش فرکانس رویدادهای حدی است، رویدادهای حدی در شرایط دمایی و بارشهای حدی رخ میدهد. بنابراین تجزیه و تحلیل دما و بارشهای حدی ضروری به نظر میرسد. از آنجایی که تغییرات کوچک در شرایط متوسط می تواند منجر به تغییرات بزرگ در فروانی رویدادهای حدی شود. تغییرات در تغییرپذیری و فراوانی رویدادهای حدی میتواند اثرات و آسیبهای شدیدتری را نسبت به تغییرات در متوسطهای ویژگیهای اقلیمی داشته باشد. وقوع خشکسالیهای شدید در بسیاری از استانهای کشور در سالهای اخیر بیانگر ضرورت بررسی رویدادهای حدی دمایی و بارش در ایران میباشد. به طوریکه سالهای اخیر وقوع خشکسالی در مقایسه با گذشته خسارت بیشتری را به تاسیسات زیربنایی روستایی وارد آورده است ( محمدی و تقوی، 1384). دما عنصری است که تحت تأثیر الگوها و پدیدههای جوی به سرعت دچار تحول میشود و به پویایی جو به شدت حساسیت نشان میدهد. بنابراین تغییرات دما در مدیریت و برنامهریزی محیط مؤلفه بسیار مهمی بهشمار میرود ( احمدی و قویدل ،1390).یخبندان یکی از پدیده های مهم اقلیمی است که عبارت است از، تغییر دما به صفر یا کمتر از آن ( میرموسوی و بابایی 1390). با توجه به موارد ذکر شده و طی گزارشاتی که تحقیقات پژوهشگرانی هم چون ( شیراوند و همکاران در سال 1389) برای استان لرستان طی دهههای آتی انجام دادند به این نتایج رسیدند که روند کاهش میزان بارندگی و افزایش دما در ایستگاههای استان کاملا مشهود میباشد. همچنین رئیس ستاد حوادث و سوانح غیرمترقبه استان اعلام کرد که تغییر اقلیم و وجود پدیده گرد و غبار، افزایش درجه حرارت، تغییر بارشها از برف به باران و عدم تعادل در پراکنش بارندگیها موجب تشدید خشکسالی و نابودی جنگلهای بلوط در استان شده است. طی پنج سال گذشته بخشهای بسیاری از لرستان تحت تاثیر اثرات مخرب خشکسالی قرار گرفت. طبق آخرین آمار تقسیمبندی ستاد خشکسالی کشور در سال زراعی ( 92 – 91 ) سراسر لرستان متاثر از پدیده خشکسالی بوده است. سال گذشته به دلیل عدم بارندگی در اسفند و فروردین ماه کشاورزی دیم به صورت 100 درصد از بین رفت ( مرکز ملی مطالعات، پایش و هشدار خشکسالی سازمان هواشناسی کشور 1392 ). با توجه به موارد گفته شده ضرورت مطالعه روند دما در ایستگاه خرمآباد که مرکز استان میباشد آشکار میگردد. بر همین اساس بررسی و پیشبینی عناصر اقلیمی در جهت مدیریت شرایط بحران اهمیت بسیار داشته و پیشبینی و برآورد شرایط جوی برای هر منطقه و کشوری به عنوان یکی از مهمترین پارامترهای اقلیمی در استفاده بهینه از منابع طبیعی محسوب میگردد و لازم است مطالعاتی در این زمینه صورت گیرد تا هم در مدیریت بحران منابع درست عمل کرده و هم پیشبینی درستی از وضعیت موجود جوی بهدست آید.
1 – 4 – اهداف تحقیق:
- استفاده از روش مناسب برای ارزیابی دادههای مورد استفاده قبل از تعیین روند
- بررسی روند تغییرات دمای حداقل و روزهای یخبندان در 30 سال اخیر
1 – 5 - سئوالات تحقیق:
1- آیا دماهای حداقل طی دوره آماری در منطقه مورد مطالعه کاهش یافته است؟
2- آیا شدت یخبندان در طول دوره آماری روند کاهشی داشته است؟
1 – 6 - فرضیات تحقیق:
1- دماهای حداقل در منطقه مورد مطالعه روندی رو به کاهش داشتهاند .
2– شدت یخبندان در طول دوره آماری روند کاهشی داشته است.
این پایاننامه در 6 فصل تنظیم گردیده، که عبارتند از:
|
فصل دوم (بررسی پیشینه تحقیقاتی و مبانی نظری پژوهش): در این فصل دربارهی نظریه های چهارچوب اصلی پژوهش بحث میشود.ضمن تعریف کلمات کلیدی به کار برده در پایان نامه |
|
فصل سوم ( معرفی منطقه مطالعاتی): در این فصل به معرفی منطقه یا ایستگاهی که پژوهش در آن صورت گرفته است پرداخته میشود. |
|
فصل پنجم: ( تحلیل فرضیات و نتیجه گیری)، در این فصل نتایج حاصل از مدلها بیان شده است. و سپس برای سهولت در روند پژوهش نتایج در غالب نمودارهای اقلیمی و اشکال مختلف آورده شده است. |
|
فصل ششم: ( نتایج و بحث، جمع بندی و پیشنهادات)، نتایج به دست آمده از فصل پنجم و تحلیل فرضیات مورد بررسی قرار گرفته است. |
|
فصل چهارم ( مواد و روش ها ):چگونگی استخراج داده های مورد مطالعه، و ارائه بهترین مدل برای تجزیه و تحلیل دادهها
|
شکل 1– 1 فلوچار
ت تدوین پایان نامه
فصل دوم: مبانی نظری و پیشینه تحقیق
فصل دوم
مبانی نظری و پیشینه تحقیق
2 – 1 – مبانی نظری تحقیق
2 – 1 – 1 – فراداده:
اگر دادههای هواشناسی برای استفادهی آینده جمع آوری میشوند، سوال این خواهد بود که این دادهها کجا و توسط
چه کسی جمعآوری شده است. مستندات ایستگاهها اطلاعاتی را در مورد دادهها دارند که آن را فراداده[13] (داده ها در مورد دادهها ) ایستگاه مینامند. فراداده باید مشخص نماید که دادهها چگونه، کجا، چه وقت و توسط چه کسی جمع آوری شده است. یک فراداده کامل باید همه تغییرات ایستگاه از بدو تاسیس تا به حال را داشته باشد. اطلاعات تکمیلی در خصوص مشاهدات نظیر نوع تجهیزات در تفسیر مقادیر مشاهدات مفید است. در بعضی مواقع زمانی که تجهیزات تغییر مینماید جهش در دادهها مشاهده میگردد (آگیولر و همکاران[14] 2003 ). چنین جهشهایی در داده ها نمونهای از ناهمگنی[15] است و باید برای از بین بردن اثرات ناهمگنی، دادهها تعدیل[16] گردند. اگر یک سری زمانی اقلیمی همگنباشد تمامی تغییرات و تغییرپذیری آن در نتیجه رفتار جو است. فراداده خوب محققان را از نتیجه تحلیل دادهها مطمئن میسازد. برای مثال آگاهی از زمان و تغییر ادوات به حذف اثرات عوامل غیر آبوهوایی کمک مینماید. دادههای طولانی مدت همگن[17] و با کیفیت در ارزیابیهای اقلیمی مورد نیاز میباشد. فراداده ایستگاه نقش اساسی در تهیه این دادهها دارد و باعث میگردد از نتایج حاصل از تحلیلها مطمئنتر شد. و بنابراین تغییرات باقی مانده در سریهای زمانی را به تغییرات[18] و تغییرپذیری[19] اقلیمی نسبت داد ( نساجی زواره 1393 ).
2 – 1 – 2 – همگنی دادهها:
دادههای اقلیمی اطلاعات زیادی را در مورد محیط جو دارند. این دادهها مبنا برای اکثر فعالیتهای انسان قرار می گیرند. برای موضوعات فوق و تحلیلهای اقلیمی طولانی مدت و بخصوص بررسیهای مربوط به تغییر اقلیم و تغییرپذیری اقلیم، دادههای اقلیمی باید همگن باشند (پیترسون و همکاران 1998 ).
سری زمانی اقلیمی در صورتی همگن است که تغییرات آن تنها به دلیل تغییرات آبوهوایی ایجاد شده باشد (کنرد و پلک[20] 1950 ). اغلب سریهای زمانی اقلیمی طولانی مدت به وسیله عوامل غیر اقلیمی تحت تاثیر قرار میگیرند. بنابراین چنین دادههایی نمیتوانند تغییرات اقلیمی واقعی در طول زمان را نشان دهند. عوامل مختلفی در ناهمگنی دادههای اقلیمی تاثیرگذار هستند. این عوامل عبارتند از: تغییر در تجهیزات هواشناسی، عملیات دیدهبانی، محل ایستگاه، فرمولهای محاسبه میانگین و محیط اطراف ایستگاه میباشد (کارل[21]و ویلیامز[22] 1987 ، گاتمن[23] 1998 ، آگیولر و همکاران[24] 2003 ، پیترسون و همکاران 1998 ، و رحیم زاده 1390 ). تعدادی از تغییرات فوق باعث جهش در سری دادهها و گروهی دیگر باعث انحراف تدریجی در سری دادهها میشوند. در هر صورت ناهمگنی به هر دلیل که در سری دادههای اقلیمی صورت پذیرفته باشد میتواند به نتایج نادرست در مطالعات اقلیمی منجر گردد. بنابراین تشخیص و تعدیل ناهمگنی دادهها و تبدیل آنها به دادههای همگن از اهمیت ویژهای برخوردار است. روشهای مختلفی برای تشخیص ناهمگنی دادهها وجود دارد که شامل روشهای مستقیم و غیرمستقیم میباشد. در روشهای مستقیم از فراداده ایستگاه و مقایسه اطلاعات بهدست آمده از ادوات هواشناسی در کنار همدیگر استفاده میشود. روشهای غیرمستقیم شامل روشهای آماری برای تشخیص ناهمگنی دادهها میباشد. با توجه به این که اغلب ایستگاههای هواشناسی و اقلیمشناسی فاقد فراداده میباشند، استفاده از روشهای غیرمستقیم در تحقیقات مربوط به همگنی مرسوم میباشد (پیترسون و همکاران 1998،آگیولر و همکاران 2003 ).
برای آشکارسازی ناهمگنی در سریهای زمانی اقلیمی میتوان از روشهای مطلق[25] و نسبی استفاده نمود. در روش همگنی مطلق، آزمون آماری فقط برای سریهای زمانی هر ایستگاه بهکار میرود. در صورتی که در روش همگنی نسبی، آزمون با توجه به ایستگاههای مجاور مورد استفاده قرار میگیرد. استفاده از روشهای مطلق ممکن است محققان را در تفسیر دچار گمراهی نماید و بعضی از نوسانات جوی را به صورت ناهمگنی نمایش دهد. از طرف دیگر در صورت عدم وجود همبستگی بین ایستگاه کاندید و ایستگاه های مرجعپژوهشگر مجبور به استفاده از روشهای مطلق خواهد بود. اصولا در صورت همبستگی مناسب بین ایستگاههای همسایه، روشهای همگنی نسبی توصیه
گردیده است (پیترسون و همکاران 1998 ). در بین روشهای مختلف بررسی همگنی، روش همگنی نرمال استاندارد[26]به عنوان یک روش متداول مورد استفاده اکثر محققان میباشد (سیراکوا[27] و استفانوا[28] 2009،پاندزیک[29] و لیکسو[30] 2010 ). نتیجه تشخیص و تعدیل ناهمگنی ایجاد سریهای زمانی همگن بوده که تحلیل دقیقتری از روند را نشان میدهد. همچنین نتایج تحقیقات مختلف بیانگر این موضوع است که تعدادی از ناهمگنیها باعث افزایش خطا و تعداد دیگری از ناهمگنیها باعث اشتباه فاحش در تحلیل روند میگردند (پیترسون و همکاران 1998 ).
2 – 2 - دما:
مقداری از انرژی تابشی خورشید توسط عوارض سطح زمین جذب شده، تبدیل به انرژی حرارتی میشود. این انرژی، به شکل دما یا درجه حرارت جلوه میکند.
2 – 2 – 1- دمای حداقل:
به کمترین درجه حرارت برای یک مدت 24 ساعته، حداقل دمای روزانه میگویند.
2 – 2 – 2 – دمای فرین: رویدادهای فرین جوی، حوادث جوی نادر و دور از شرایط به هنجار گفته میشود که در دنباله توزیع فراوانی و دور از نقطه تمرکز توزیع ( میانگین و میانه ) قرار گرفته باشد ( عساکره 1393 ).
2 – 3 - یخبندان
از نظر هواشناسی اصطلاح یخبندان موقعی به کار میرود که دمای حداقل شبانه روزی برابر صفر یا کمتر از آن باشد، و از نظر فنی تشکیل کریستالهای یخ روی سطوحی که درجه حرارت آنها زیر صفر درجه سانتیگراد قرار داشته باشد و دمای لایهی هوای بالای سطوح مزبور به نقطه شبنمرسیده باشد یخبندان نامیده میشود.
2 – 3 – 1 - انواع یخبندان:
الف: یخبندانهایی که در اثر ورود توده هوا یا درجه حرارت زیر صفر به منطقهای که قبلا هوای گرم در آن وجود
داشته است بروز میکنند، که به آن یخبندان فرا رفتی میگویند.
ب: یخبندانهایی که در اثر هدر رفت انرژی گرمایی به شکل تابش با طول موج بلند از سطح زمین به وجود میآیند به آنها یخبندانهای تابشی گفته میشود (وبلاگ تخصصی هواشناسی کشاورزی دانشگاه فردوسی مشهد 1393 ).
2 -4 - سری زمانی
در هر علم، به آمار جمع آوری شده مربوط به متغیری که قرار است پیشبینی شود و در دورههای زمانی گذشته موجود است، اصطلاحا سری زمانی[31] میگویند. منظور از یک سری زمانی مجموعهای از دادههای آماری است که در فواصل زمانی مساوی و منظمی جمعآوری شده باشند. روشهای آماری که این گونه دادههای آماری را مورد استفاده قرار می‌هد روشهای تحلیل سریهای زمانی نامیده میشود. یک سری زمانی مجموعه مشاهداتی است که بر اساس زمان مرتب شده باشند ( نیرومند 1371 ).
2 – 4 – 1 - انواع سری زمانی:
سری پیوسته[32]، سریهایی که در آن مشاهدات به طور پیوسته در زمان ایجاد میشود.
سری گسسته[33]، سری که در آن مشاهدات در زمانهای معین و معمولا در فاصله های مساوی رخ میدهند.
2 – 5 – فرایندهای تصادفی:
برخی رویدادهای اقلیمی در مشاهدههای پیاپی و تحت شرایط مشخص و در طول زمان نتایج یکسانی را بروز نمی دهند. و ممکن است که هر بار چهرهای متفاوت از بقیه نمودها ارائه نمایند. این قبیل پدیدهها یا پدیدههای مشابه به فرایندهای تصادفی موسومند ( عساکره 106 – 1386 ). طبق تعریف فرایندهای تصادفی به پدیدههایی گفته می شود که نمیتوان نتیجه آنها را پیش از رخ دادن به طور قطع معلوم کرد. یک فرایند تصادفی مجموعهای از متغیرهای تصادفی است که طی زمان، مقادیر مختلفی را نشان میدهد، برای مثال دما و بارش، فشار، رطوبت نسبی ....فرایندهای تصادفی هستند. رویدادهای اقلیمی به عنوان پدیدههای تصادفی بهطور دقیق قابل پیشبینی نیستند، ولی از مشاهدهی پیاپی آنها آگاهیهای مفیدی به دست میآید که از طریق قوانین احتمالی قابل تعریف هستند
(عساکره 1392 ). هر سری زمانی از چهار بخش اصلی تشکیل شده است:
1 _ روند: تغییراتی دراز مدت در میانگین سری زمانی است؛ و به عبارت دیگر سیر طبیعی زمانی را در دراز مدت روند گویند که معمولا حالت صعودی یا نزولی دارد.
2 _ تغییرات فصلی[34]: تغییراتی هستند که در دورههای تناوبی کوتاه و در طی یک سال پیش میآید، این تغییرات مربوط به عواملی هستند که به طور منظم و چرخهای روی یک دوره کمتر از یک سال عمل میکنند.
3 _ تغییرات دور های[35]: حرکات نوسانی در یک سری زمانی با دوام بیشتر از یک سال را تغییرات دورهای گویند.
4_ تغییرات نامنظم[36]: تغییرات نامنظم یا تصادفی، نتیجه نیروهای عوامل پیشبینی نشدهاند که نامنظم عمل می کنند، این گونه تغییرات طرح معینی را نشان نمیدهند، و زمان وقوع آنها نامنظم و تقریبا غیر قابل پیش بینی است ( آذر و مومنی 1377 ).
2 – 6 - بررسی منابع
2 – 6 – 1- منابع داخلی:
ساری صراف و جامعی ( 1381 )، در این تحقیق با استفاده از آمار 19 سالهی درجه حرارت ایستگاههای سنندج و
میاندوآب به برآورد و پیش بینی درجه حرارت در سالهای آتی توجه شده است. ابتدا روند و تغییرات فصلی دمای ایستگاههای مورد مطالعه تعیین شده است. سپس با استفاده از روشهای سری زمانی برآورد دادههای مورد نظر انجام شده و روند دمای هر دو ایستگاه افزایش جزئی را نشان میدهد بیشترین ضریب تغییرات فصلی به فصل تابستان مربوط است. آزمون تحلیل واریانس هیچگونه تغییر مهمی را در طول دوره آماری مورد مطالعه نشان نداده است.
طباطبایی و حسینی (1382)، بر اساس پارامترهای بارش ماهانه و متوسط دمای ماهانه به بررسی نوسانات اقلیمی در
شهر سمنان پرداختند، آنها با استفاده از روش میانگین متحرک و آزمون من _کندال به این نتیجه رسیدند که
بارش در فصل زمستان تا حدودی افزایش می یابد 5/0 درصد در تابستان تبخیر بیشتر شده و اقلیم خشک و گرم را ایجاد میکند.
شهابفر و همکاران( 1382)، تغییرات زمانی روزهای یخبندان را در مشهد مورد بررسی قرار دادند. آنها پس از همگن سازی داده با هدف آشکار شدن روند در این دادهها، از روش من _ کندال و برای تحلیل سریهای زمانی از مدل (ARIMA ) استفاده شد، با دادههای ماهانه روند دمای میانگین حداقل مطلق و تعداد روزهای یخبندان مورد بررسی به نتیجه رسیدند که افزایش کلی در دما و کاهش در تعداد روزهای یخبندان مشاهده شده است.
براتی و موسوی ( 1384)، جابهجایی مکانی امواج گرم زمستان ایران را به سوی البرز و آذربایجان گزارش کردند، در این پژوهش بالاترین دماهای ماهانه برای 21 ایستگاه هواسنجی در گسترهی ایران طی دوره آماری 31 ساله مورد بررسی قرار گرفت. با شناسایی این امواج و محاسبه ی نمره z دادههای ایستگاهها طی روزهای اوج آنها، هستههای مکانی گرما شناخته شد، تا از این طریق الگوی جابهجایی این عناصر طی دوره مورد مطالعه طراحی شود. بدین ترتیب مشخص گردید که شدت روند افزایشی دما در ایستگاههای مناطق کوهستانی و برفگیر شمال غرب، شمال و تا حدودی غرب از مناطق جنوب ایران بیشتر است.
ابراهیمی و همکاران (1384 )، تغییرات دما در دشت مشهد را با روش من _ کندال و لتن مایر در طول یک دوره آماری50 ساله مورد بررسی قرار دادند. روند تغییرات دما در سطح اطمینان 5 و1 درصد بررسی گردید، در روش من _کندال و لتن مایر این سطح برای تمام ماهها تحلیل شد. نتایج این پژوهش نشان داد که در بیشتر ماهها روند دما در هر سه پارامتر دما، یعنی حداقل، حداکثر و میانگین صعودی بوده است.
شیرغلامی و قهرمان (1384)، به بررسی روند تغییرات دمای متوسط سالانهی ایران پرداختند. در این پژوهش با دو دوره آمار برداری حداقل 30 ساله، به روش کمترین مربعات خطا و روش من _ کندال به این نتایج دست یافتند که بین134 ایستگاه مورد مطالعه در سطح کشور در یک دورهی آماری مشترک ( 1998 – 1986 ) و در سطح معنی داری 5/0درصد در حدود 44% ایستگاه دارای روند مثبت، 15% دارای روند منفی و 41% بدون روند بودهاند.
محمدی و تقوی (1384 )، در روند شاخصهای حدی دما و بارش در تهران، شاخصهای حدی را بر اساس سری های زمانی روزانه دما و بارش ایستگاه تهران در دوره آماری 2003- 1951 مطالعه کردهاند. علاوه بر این توزیع دنباله های حدهای گرم و سرد و کاربرد شاخصها در موارد مختلف مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتهاند. نتایج نشان می دهد که شاخصهای FDو IDیا شاخصهای حدهای سرد روند کاهشی محسوسی دارند. از طرف دیگر روند دمای حداقل و دمای متوسط روزانه کاملا افزایشی است و شیب مثبت دارد. این در حالی است که روند افزایشی دمای حداکثر شیب کمتری دارد. روند افزایشی حدهای گرم مانند T40شاخص CDD و GD و روند کاهشی HDD و DTRنیز در همه مدلهای به کار گرفته شده در این مقاله بارز میباشد. شاخصهای حدی بارش نیز روند کاهشی با شیب بسیار کم را نشان میدهند، توزیع دنبالههای سریهای زمانی دمای حداقل و دمای متوسط هماهنگی زیادی با هم دارند و هر دو گرمایش متقارنی را نشان دادهاند.
آذرانفر و همکاران (1385)، اثرات تغییر اقلیم را بر بارش و دما در حوضهی آبریز زاینده رود با استفاده از خروجی مدل گردش عمومی جو (CGCM2) بررسی کردهاند. در این تحقیق تغییرات بارش و دما در این حوضه با استفاده از ریزمقیاس نمایی آماری مورد بررسی قرار گرفت. در نتیجه افزایش دما بین 2 تا 5 درجه سلسیوس در دوره آینده (2025،2021،2100،2071) و افزایش بارش در ماههای دسامبر و ژانویه انتظار میرفته است.
حجازی زاده و ناصرزاده (1385 )، در تجزیه و تحلیل یخبندان برای شناخت شرایط وقوع آغاز و خاتمه یخبندان و بررسی وقوع فراوانی یخبندانها دادههای حداقل روزانه دما در 14 ایستگاه هواشناسی سینوپتیک خرم آباد، بروجرد، ناصرالدین و الیگودرز از سال 1999- 1989 استخراج کردهاند. تاریخ وقوع یخبندانهای زودرس پاییزه و دیررس بهاره در آستانه مورد نظر استخراج و دوره بدون یخبندان و یخبندان آنها محاسبه گردیده است، در این تحقیق برای تعیین اولین و آخرین روز یخبندان با استفاده از روش ژولیوسی تبدیل و از روش آماری ران تست و کلموگروف _اسمیرنوف مشخص شد، که توزیع نرمال نسبت به بقیه توزیعها با سریهای موجود تناسب بیشتری دارد. نتایج به دست آمده نشان داد ایستگاههایی که دمای آنها طی دوره آماری مورد مطالعه به آستانه مورد نظر میرسد، به ترتیب ایستگاههای ناصرالدین و الیگودرز است. زودترین ایستگاهی نیز که یخبندان آن به پایان رسیده مربوط به ایستگاه خرمآباد و دیرترین ایستگاهی که یخبندان آن خاتمه یافته، الیگودرز میباشد. همچنین مقایسه بین ایستگاه ها نشان داد که بین آغاز و خاتمه یخبندان روابط معنیداری وجود دارد. هر چه یخبندان زودتر شروع شود دیرتر هم خاتمه مییابد و هرچه دیرتر شروع شود زودتر خاتمه مییابد. مشخص گردید که مهمترین عامل در تعیین تعداد روزهای یخبندان ارتفاع میباشد نه عرض جغرافیایی. طبق آزمون آماری همبستگی پیرسون بین ارتفاع و فراوانی یخبندان رابطه معنیداری در سطح 05/0وجود داشته است.
کتیرایی و همکاران ( 1386)، در تحقیق خود سهم تغییرات فراوانی و شدت بارش روزانه در روند بارش ایران را طی دوره آماری 2001- 1960،برای هر ایستگاه سریهای بارش روزانه، سالانه و فصلی، محاسبه و با استفاده از روش دنبالهای، همگن بودن دادهها آزمون شد. برای بررسی وجود روند آزمون من _ کندال و برای برآورد اندازه روند از روش خطی حداقل مربعات استفاده شد. نتایج به دست آمده از این پژوهش نشان داد که اغلب ایستگاههای واقع در منطقهی غرب و شمالغرب دارای روند بارش سالانهی کاهشی و بیشتر ایستگاههای واقع در نواحی جنوبی و مرکزی ایران دارای روند افزایشی بودهاند. روند بارش فصل زمستان شبیه به روند بارش سالانه و روند بارش فصل بهار در اغلب ایستگاهها کاهشی و در فصل پاییز افزایشی بوده است.
زاهدی و همکاران ( 1387)، با تحلیل تغییرات مکانی _ زمانی بارش در شمال غرب ایران در 19 ایستگاه سینوپتیکی ابتدا تغییرات فضایی بارش بر اساس شاخصهای مرکزی و پراکندگی آماری آنها را مورد مطالعه قرار دادند و با استفاده از روش میانیابی (TPSS) که کمترین خطا (MAE) را داشته، اقدام به ترسیم منحنیهای هم بارش و برآورد ضریب تغییرات کردند. نتایج نشان داد که بارش شمال غرب با عرض جغرافیایی رابطه مستقیم و معناداری داشته و تغییرات زمانی بارش دارای روند کاهشی بوده، و در کل شمال غرب ایران ناحیه بدون روند عمومی بارش سالانه محسوب شده است.
جهادی طرقی (1387) روند تغییرات دما و بارندگی مشهد را با استفاده از سریهای زمانی در طول دوره آمار ( 1951 تا 1994 ) بررسی نمود، در این تحقیق با استفاده از روشهای اختلاف از میانگین، معادله رگرسیونی و ضریب استاندارد مشخص شد که دو عنصر دما و بارش از روند افزایشی برخوردار بودهاند.
[1] - Geography
[2] - Climatology
[3] - Haschke
[4] - Durst
[5] - Landsbrg
[6] - Stringer
[7]- Diurnal Ttemperature Range
[8] - Balling
[9] - Idso
[10] - Jones et al
[11] - Katsoulis and Kambetzidis
[12] - Woodward and Gray
[13] - Metadata
[14]- Aguilar et al
[15] - Inhomogeneity
[16] - Adjust
[17]- Homogeneous
[18] - Change
[19] - Variability
8 - Peterson et al
[20]- Conrad and Pollak
[21] - Karl
[22] - Williams
[23] - Guttman
[24] -Aguilar et al
[25] - Absolute method
[26] - Standard Normal Homogeneity Test
[27] - Syrakova
[28] - Stefanova
[29] - Pandzic
[30] - Likso
[31] - Time Series
[32] - Continuous series
[33] - Discrete series
[34] - Seasonal changes
[35] - Periodic changes
[36] - Irregular changes
