تحلیل زمانی-مکانی بارش و ارتباط آن با الگوهای پیوند از دور (مطالعه موردی: حوضه آبریز دریاچه ارومیه)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده

گروه علوم و مهندسی آب، داشگاه کردستان

چکیده

تغییرات زمانی و مکانی بارش نقش اساسی در بیلان منابع آبی ایفا می­کند. حوضه آبریز دریاچه ارومیه نیز به عنوان بزرگ­ترین دریاچه داخلی ایران مقاصد مهمترین رودخانه­های شمال غربی کشور است، به همین منظور شناسایی متغیرهای موثر در توزیع زمانی و مکانی بارش و ناحیه­بندی مناطق بارشی در این منطقه ضرورت می­یابد. بر این اساس در پژوهش حاضر به بررسی توزیع زمانی و مکانی بارش حوضه دریاچه ارومیه پرداخته شد. داده‌‌های مورد استفاده، مجموع فراوانی بارش فصلی و سالانه 59 ایستگاه هواشناسی و داده‌‌های مربوط به 11 الگوی پیوند از دور در سال‌‌های 1394-1370 و روش‌‌های اصلی، ویژگی‌‌های آماری (چارک اول، چارک سوم و ضریب تغییرات فصلی و سالانه)، تحلیل مولفه­های اصلی، تحلیل خوشه‌‌ای سلسله مراتبی وارد، روش زمین آمار کریجینگ و همبستگی پیرسون هستند. در بررسی ویژگی‌‌های آماری مشخص شد که بیشترین ضریب تغییرات در تابستان و بیشترین مقدار عددی چارک اول و سوم در زمستان محاسبه شده است و بیشترین ضریب تغییرات در بخش­های میانی، مرکزی و جنوبی، مقادیر بیشتر چارک اول در بخش­های شمالی و غربی و مقادیر بالاتر چارک سوم درنیمه غربی و جنوبی مشاهده شده است. براساس نتایج تحلیل­های زمانی و مکانی معین گردید بیشترین مقدار بارش در فصل بهار در نیمه غربی رخ می­دهد. اجرای تحلیل مولفه­های اصلی معین کرد که شش عامل اصلی حدود 95 درصد واریانس داده­ها را تبیین می­نماید و مهمترین مولفه­های تاثیرگذار چارک اول و سوم فصول پائیز، زمستان و سالانه هستند. نتایج تحلیل خوشه‌‌ای سه گروه را در 1- نواحی میانی و جنوبی 2-غربی و جنوب غربی و 3-نیمه شمالی مشخص کرد. بررسی ارتباط بارش فصل زمستان با الگوهای پیوند از دور معین نمود که این ارتباط با الگوهای NAO، EAWR و MOI معنادار است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Spatiotemporal Analysis of Precipitation and its Relationship with Teleconnection Patterns (Case study: Urmia Lake basin))

نویسنده [English]

  • Hadi Sanikhani
Water Sciences and Eng. Dep., University of Kurdistan
چکیده [English]

Temporal and spatial variations in rainfall play a key role in the balance of water resources. The catchment area of Lake Urmia, as the largest inland lake in Iran, is the destination of the most important rivers in the northwest of the country. Accordingly, in the present study, the temporal and spatial distribution of rainfall in the Lake Urmia basin was investigated. The data used are the total frequency of seasonal and annual precipitation of 59 meteorological stations and data related to 11 teleconnection patterns during 1992-2016 and the main methods, statistical characteristics (first quartile, third quartile, and seasonal and annual Coefficient of variation), principal component analysis, Ward hierarchical cluster analysis, Kriging geostatistical method, and Pearson correlation. In the study of statistical features, it was found that the highest coefficient of variation in summer and the highest numerical value of the first and third quartile in winter were calculated and the highest coefficient of variation in the middle, central and southern parts, more values of the first quartile in the northern and western parts and higher quartile values are observed in the western and southern halves. Based on the results of temporal and spatial analysis, it was determined that the highest amount of precipitation occurs in the spring in the western half. Performing principal component analysis determined that the six main factors explain about 95% of the variance of the data and the most important influential components are the first and third quartile of autumn, winter, and annual. The results of cluster analysis identified three groups in central and southern regions, western and southwestern and northern half. The study of the relationship between winter rainfall and teleconnection patterns showed that this relationship is significant with NAO, EAWR, and MOI patterns.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Rainfall
  • Spatiotemporal analysis
  • teleconnection patterns
  • Cluster analysis
  • Principal component analysis
اشرفی، س. 1389. پهنه­بندی بارش شمال غرب ایران با استفاده از روش­های تحلیل خوشه­ای و تحلیل ممیزی. پژوهش­های اقلیم شناسی، شماره 3 و 4، ص 27-42.
پژوه، ف. 1396. الگوهای پیوند از دور و نقش آن در تغییرات اقلیمی ایران. انتشارات آثار فکر، تهران.
خسروی، م.، دوستکامیان، م.، میرموسوی، ح.، بیات، ع و ا. بیگئ رضایی. 1393. طبقه­بندی دما و بارش در ایران زمین با استفاده از روش­های زمین­آمار و تحلیل خوشه­ای. برنامه­ریزی منطقه­ای، شماره 13، ص 121-132.
حصاری، ب و ک. زینال زاده. 1398. نقش تغییرات آبدهی متوسط رودخانه­های حوضه­ی آبریز دریاچه ارومیه در افت سطح آب دریاچه. تحقیقات آب و خاک ایران، شماره 2، ص 437-447.
دهقان، ز.، اسلامیان، س و ر. مدرس. 1397. استفاده از نگرش تحلیل مولفه­های اصلی برای وزن­دهی ویژگی­های آماری، اقلیمی و جغرافیایی حداکثر بارندگی 24 ساعته و تحلیل مکانی خوشه­بندی (مطالعه موردی: حوضه دریاچه ارومیه). علوم آب و خاک، شماره 4، ص 41-58.
رسولی، ع ا.، روشنی، ر و ار. قاسمی. 1392. تحلیل تغییرات زمانی و مکانی بارش­های سالانه ایران. تحقیقات جغرافیایی. شماره 108، ص 205-224.
دارند، م و ه. رحمانی. 1397. واکاوی نقش سیگنال­های اقلیمی بر بارش استان کردستان. فضای جغرافیایی، شماره 63، ص 249-272.
رضیئی، ط. 1396. شناسایی رژیم­های بارشی ایران با استفاده از روش­های آماری چند متغیره. فیزیک زمین و فضا، شماره 3، ص 673-695.
رضایی، م و ی. قویدل رحیمی. 1395. واکاوی اثر الگوهای پیوند از دور نوسان اطلس شمالی و مدیترانه بر تغییرات ابرناکی زمستانه ایران. پژوهش­های دانش زمین، شماره 25، ص 1-15.
رورده، ه.، قاسمی، ج.، یوسفی، ی و ز. قاسمی. 1398. خوشه­بندی بارش ایران با استفاده از روش نوین مبتنی بر کاربرد نگاشت SVD و خوشه­بندی فازی FCM. آمایش جغرافیایی فضا، شماره 31، ص 124-113.
سبحانی، ب.، عیسی زاده، م و ی. دین پژوه. 1398. تحلیل روند و پهنه­بندی زمانی-مکانی بارش حوضه دریاچه ارومیه و انتخاب ایستگاه­های شاخص با روش­های آماری چند متغیره. تحقیقات آب و خاک ایران، شماره 7، ص 1581-1593.
شرکت مهندسی مشاور جاماب. 1384، مطالعات برنامه جامع سازگاری با اقلیم (تعادل بخشی بین منابع و مصارف آب در حوضه­های آبریز) وضعیت موجود و آینده منابع آب حوضه آبریز دریاچه ارومیه. سازمان مدیریت و برنامه­ریزی کشور، دفتر امور آب، کشاورزی و منابع طبیعی.
صالح وند، ا.، گندم­کار، ا و ا. فتاحی. 1397. طبقه­بندی اقلیمی با تاکید بر تحلیل عاملی و تحلیل خوشه­ای مطالعه موردی کارون بزرگ. هواشناسی و علوم جو، شماره 4، ص 326-342.
عساکره، ح.، ترکارانی، ف و س. اشرفی. 1393، پهنه­بندی احتمال شرطی حالات بارش به شرط حالات دمایی در ایران زمین. تحقیقات جغرافیایی، شماره 113، ص 73-86.
عیسی زاده، م و ی. دین پژوه. 1397. پهنه­بندی زمانی-مکانی اقلیم بارش ایران و انتخاب ایستگاه­های شاخص با روش­های آماری چند متغیره. دانش آب و خاک، شماره 3، ص 169-181.
فرجی، ع.، دوستکامیان، م.، قهرمانی، ف.، ربیعی، ز و ا. رشید بیگی. 1396. ناحیه­بندی و تحلیل بارش­های نواحی مرکزی ایران با استفاده از روش­های زمین آمار. جغرافیا و آمایش شهری-منطقه­ای، شماره 22، ص 57-70.
قویدل رحیمی، ی.، باغبانان، پ و م. فرج زاده. 1393. تحلیل فضایی مخاطره توفان­های تندری بهاره ایران. تحلیل فضایی مخاطرات محیطی، شماره 3، ص 59-70.
فلاح مقصودی، م.، احمدی گیوی، ف.، محب الحجه، ع و م ع. نصر اصفهانی. 1395. اثر الگوی دور پیوند شرق اطلس-غرب روسیه بر وردایی کم بسامد وردسپهر در جنوب غرب آسیا. ژئوفیزک ایران، شماره 3، ص 25-39.
کاظم­پور چورسی، س.، عرفانیان، م و ز. عبادی نهاری. 1398. ارزیابی داده­های ماهواره­ای MODIS و TRMM در پایش خشکسالی حوضه آبریز دریاچه ارومیه. جغرافیا و برنامه­ریزی محیطی، شماره 2، ص 17-34.
محمد خورشید دوست، ع و ع ا. و شیرزاد. 1393. بررسی و تحلیل بارش­های ناحیه شمال ایران با استفاده از تحلیل خوشه­ای و تجزیه تابع تشخیص. جغرافیا و برنامه­ریزی، شماره 49، ص 101-118.
محمد خورشید دوست، ع.، قویدل رحیمی، ی.، صنیعی، ر.، ساری، ط و ح. نوری. 1386. تحلیل نقش پدیده­ی NAO در نوسانات سالانه­ی حوضه­ی آبریز دریاچه ارومیه. فضای جغرافیایی، شماره 19، ص 63-86.
مسعودیان، ا.، دارند، م و س. کارساز. 1390. پهنه­بندی بارش غرب و شمال غرب ایران به روش تحلیل خوشه­ای. جغرافیای طبیعی، شماره 11، ص 35-44.
مسعودیان، ا و م ر. کاویانی. 1387. اقلیم شناسی ایران. چاپ اول، انتشارات دانشگاه اصفهان.
Alijani, B and J.R. Harman. 1985. Synoptic climatology of precipitation in Iran. Annals of the association of American geographers, 75: 404–416.
Arab Amiri, M and M.S. Mesgari. 2016. Spatial variability analysis of precipitation in northwest Iran. Arabian Journal of Geosciences, 9: 84-102.
Arab Amiri, M and M.S. Mesgari. 2017. Modeling the spatial and temporal variability of precipitation in northwest Iran. Atmosphere, 8 (12): 437-449.
Arab Amiri, M and M.S. Mesgari. 2019. Spatial variability analysis of precipitation and its concentration in Chaharmahal and Bakhtiari province, Iran. Theoretical and Applied Climatology, 137: 2905–2914.
Arellano-Lara, F and C.A. Escalante-Sandoval. 2014. Multivariate delineation of rainfall homogeneous regions for estimating quantiles of maximum daily rainfall: A case study of northwestern Mexico. Atmosphere, 27(1): 46-60.
Darand, D and M.R. Mansouri Daneshvar. 2014. Regionalization of precipitation regimes in Iran using principal component analysis and hierarchical clustering analysis. Environmental Processes volume, 1:517–532.
Dinpashoh, Y., Fakheri-Fard. A., Moghaddam, M., Jahanbakhsh, S and M. Mirnia. 2004. Selection of variables for the purpose of regionalization of Iran's precipitation climate using multivariate methods. Journal of Hydrology, 297(1): 109-123.
Fazel, N., Berndtsson, R., Bertacchi Uvo, C., Madani, K and B. Kløve. 2017. Regionalization of precipitation characteristics in Iran’s Lake Urmia basin. Theoretical and Applied Climatology, 132: 363–373.
Irwin, S., Srivastav, R.K., Simonovic, S.P and D.H. Burn. 2017. Delineation of precipitation regions using location and atmospheric variables in two Canadian climate regions: the role of attribute selection. Hydrological Sciences Journal, 62 (2): 191-204.
Machiwal, D and H.M. Meena. 2019. Clustering of rainfall stations and distinguishing influential factors using PCA and HCA techniques over the western dry region of India. Meteorological Applications, 26(2): 300-311.
Machiwal, D., Dayal, D and S. Kumar. 2017. Long-term rainfall trends and change points in hot and cold arid regions of India. Hydrological Sciences Journal, 62(7): 1050–1066.
Praene, J.P., Malet-Damour, R and M.H. Radanielina. 2019. GIS-based approach to identify climatic zoning: A hierarchical clustering on principal component analysis. Building and Environmental, 164, 106330.
Rahman, A.S and A. Rahman. 2020. Application of principal component analysis and cluster analysis in regional flood frequency analysis: a case study in New South Wales, Australia, Water, 12 (3): 1-26.
Raja, B, and S. Venkata. 2015. Delineation of homogeneous hydrometeorological regions using wavelet-based global fuzzy cluster analysis. International Journal of Climatology, 35(15): 4707 – 4727