نوع مقاله : مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیارو عضو هیات علمی دانشگاه زنجان

2 دانشجوی دکترا دانشگاه زنجان

3 دانشجوی دکترا دانشگاه زنجان(نویسنده مسئول)

10.22034/gp.2021.23570.2259

چکیده

مؤلفه‌های مکانی از عوامل مؤثر در بروز تغییرات رفتار بارش در یک محدوده می‌باشند و این امر ضرورت استفاده از علم زمین آمار در مطالعات بارش را نشان می‌دهد. در پژوهش حاضر تلاش شده تا با استفاده از فراسنج های نیم‌تغییرنما و رگرسیون جغرافیایی موزون، الگوی بارش‌های 121 ایستگاه هواشناسی شامل 27 ایستگاه همدید،7 ایستگاه اقلیم‌شناسی و 87 ایستگاه باران‌سنجی سازمان هواشناسی کشور در دوره آماری 2014-1994 برای فصل بهار مورد بررسی قرار گیرد. نتایج حاصل از آماره نیم تغییر نما نشان داد که ساختار مکانی بارش از ماه آوریل به سمت ماه ژوئن کاهش یافته است ؛ که نشان‌دهنده کاهش وسعت عمل سیستم‌های بزرگ مقیاس در بارش محدوده مطالعاتی و افزایش توان عوامل محلی در وقوع بارش است. بر اساس مدل رگرسیون جغرافیایی موزون مشخص گردید که در تمام منطقه، ناهمواری‌ها بیشترین اثر را در کنترل بارش دارد و علاوه بر آن در کردستان و جنوب آذربایجان غربی جهت شیب، در اردبیل و شمال آذربایجان شرقی عامل شیب بر بارش اثر گذار هستند. همچنین اثرات عامل عرض جغرافیایی منطبق بر حضور بادهای غربی در محدوده بوده و در ماه آوریل در کردستان و در ماه‌های می و ژوئن در آذربایجان شرقی بیشترین اثرات را داشته‌است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Spring Rainfall Spatial Pattern Analysis in Northwest of Iran with Spatial Statistics Methods

نویسندگان [English]

  • Hossein Asakereh 1
  • Sepideh Barzaman 2
  • Ali shahbaee kotenaee 3

1 Zanjan university Faculty member

2 Zanjan University

3 zanjan university

چکیده [English]

Introduction
Rainfall is amongst the most important climatic elements with a lot of spatial and temporal changes; in contrast to the other climatic phenomena, rainfall features more notable movement complexity. The studies performed in this regard indicate that such a climatic element as rainfall features a non-stationary behavior with a vast part of this non-stationariness being the result of the rainfall’s being influenced by the spatial properties and the complex pattern of the spatial organization causes the emergence of complex behaviors in the precipitations. The importance of the rainfall as the country’s water resource and the daily increasing reduction of the country’s water reservoirs demands the study of the rainfall’s behaviors. In the present study and by the assistance of the methods of spatial statistics, the spatial pattern of the spring rainfalls in the northwest of Iran will be elaborated. 
Data and Method
The study area of the present study is the regions in the northwest of Iran (Azerbaijan-e-Gharbi, Azerbaijan-e-Sharghi, Ardabil, Kurdistan and Zanjan Provinces) and, to perform the study, use has been made of the monthly precipitation data acquired from 121 synoptic stations as well as climatological investigations and precipitation studies for a period between 1994 and 2014.
In order to perform the spatial analysis of the precipitations, use has been made of the digital map of the elevation in the environment of ArcGIS software for extracting slope and dip. In the next part and in order to analyse the spatial structure of the rainfall and investigate the degree of similarity between the data acquired from 121 station points, use has been made of the half pseudo-variance spatial correlation index. The Semivariogram has been estimated based on the arithmetic mean of the intervals.
In the present study, use was made of the longitude and latitude of every station point and the rainfall rates of every point for delineating the empirical Semivariogram for three months, namely April, May and June in the environment of Variowin Software, version 2.2; then, various theoretical models were estimated in terms of their goodness of fit and the exponential model was selected as the best model for every month.
In order to analyse the spatial factors influencing the spring rainfalls in the northwest, the balanced geographical regression model was estimated in terms of its goodness of fit with its output being the indicator or indicators influencing the occurrence of spring rainfalls according to the explanatory variables of slope, dip, elevation and latitude.
Results and Discussion
Following the investigation of the data related to April, it was made clear that the effect of the elevations on the rainfall variations is significant in this month in the entire parts of the region. The highest significant effect of the elevation has been in the central parts of the region for such a reason as the large density of the mountainous masses in this part and the passing of precipitation systems from these regions. In parts of the region’s north (north of Azerbaijan-e-Gharbi, Azerbaijan-e-Sharghi and Ardabil), the significance rate of elevation is reduced because these regions are plains and plateaus and lower in elevation than the other areas. Latitude has been found having a significant effect in the southwestern sections of the region (south of Azerbaijan-e-Gharbi, Kurdistan and Zanjan) and, in a more scattered manner, in the north of Urmia Lake and it seems that the reason for such a significance is the passing of the precipitation systems from the southern sections of the region.
As in April, the effect of the elevation on the rainfall has been also found significant in all the sections of the region in May. The highest rate of significance has been found centered in the western and central sections of the region (particularly in the central parts) and this is completely due to the existence of the mountainous air masses. Considering the gradual displacement of the western winds towards the northernmost parts of the region and the vertical irradiation of the sunlight onto the sun-facing foothills, the role of the elevations becomes more accentuated in the creation of convectional rainfalls and the regions with lower elevation would receive lower precipitations. 
In June, as well, except the south-eastern section of the region (eastern half of Zanjan Province), the other regions have been found with the significant effect of elevation on the creation of rain. In this month, the conditions fit the occurrence of foothill convection in the studied area. The highest effect of the rising and falling lands on the creation of the rain has been evidenced for the north-western sections and this is in match with the path through which the western winds pass on these days; that is because the rain-causing winds are present in this section in this month and, considering the region’s elevations, cause the occurrence of rainfall. The effects of latitude in June is like those in May and the presence of the western winds and setting of the ground for the foothill convention causes rainfalls in the northern and central section of the study region.
Conclusion
Elevation has been found influential in the entire studied region on the rainfall because the high density of high grounds causes the ascension and condensation of the humid air that causes rainfall. Besides elevation, the dip also influences the rainfall in Kurdistan and south of Azerbaijan-e-Gharbi because the orientation of the foothills in this section sets the ground for the dynamic ascension of the humid air. In Ardabil and north of Azerbaijan-e-Sharghi, slope is also an effective factor. The high slope of these regions causes the acceleration of the humid air masses’ ascension. The effects of the latitude on rainfall during spring are different and mostly related to the presence of the western winds; in April in Kurdistan and in May and June in Azerbaijan-e-Sharghi, latitude has been found with the highest effect on the rainfall.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Spatial Analysis
  • Semivariogram
  • geographically weighted regression
  • North West of Iran
-        جامعی، مژده؛ موسوی بایگی، محمد؛ بنایان اول، محمد (1393)، اعتبار سنجی برآوردهای بارندگی روزانه شبکه APHRODIT و برآوردهای حاصل از درونیابی مکانی بارندگی در استان خوزستان، نشریه آب و خاک(علوم و صنایع کشاورزی)، شماره 3 ،صص 638-626.
-        حکمت­نژاد، امین؛ حسنی پاک، علی اصغر (1390)، تخمین توزیع عیار مس بااستفاده از تخمینگر غیر خطی کریجینگ انفصالی مطالعه موردی: معدن مس سونگون، نشریه علمی پژوهشی مهندسی معدن، صص 19-11.
-        خسروی، یونس؛ عباسی، اسماعیل (1395)، تحلیل فضایی داده­های محیطی با زمین آمار، چاپ اول، زنجان، آذر کلک.
-        ذبیحی، علی رضا؛ سلیمانی، کریم؛ شعبانی، مرتضی؛ آبروش، صادق (1390)، بررسی توزیع مکانی بارش سالانه با استفاده از روش­های زمین آمار(مطالعه موردی استان قم))، پژوهش­های جغرافیای طبیعی، شماره 74، صص 112-101.
-        رضیئی، طیبه؛ عزیزی، قاسم (1387)، بررسی توزیع مکانی بارندگی فصلی و سالانه در غرب ایران با استفاده از روشهای تحلیل مؤلفه های اصلی و خوشه بندی، پژوهشهایجغرافیایطبیعی، شماره  6، صص 15-1.
-        ستوده، فاطمه؛ علیجانی، بهلول (1394)، رابطه­ی پراکندگی فضایی بارش­های سنگین و الگوهای فشار در گیلان، تحلیل فضایی مخاطرات محیطی، شماره1، صص 73-63.
-        سیفی­پور، زهره (1389)، مدل­سازی مکانی بارش در ایران، پایان نامه کارشناسی­ ارشد، دانشگاه زنجان، دانشکده علوم انسانی.
-        صفرراد، طاهر؛ فرجی سبکبار، حسنعلی؛ عزیزی، قاسم؛ عباسپور، رحیم علی(1392)، تحلیل مکانی تغییرات بارش در زاگرس میانی از طریق روش­های زمین آمار(2004-1995)، جغرافیا و توسعه، شماره 31، صص 164-149.
-        عساکره، حسین (1383)، مدل سازی تغییرات مکانی عناصر اقلیمی مطالعه موردی : بارش سالانه استان اصفهان، تحقیقاتجغرافیای، شماره 74، صص 231-213.
-        عساکره، حسین(1386)، تغییرات زمانی-مکانی بارش ایران طی دهه­های اخیر، جغرافیا و توسعه، شماره 10، صص 164-145.
-        عساکره، حسین(1387)، کاربرد روش کریجینگ در میان­یابی بارش مطالعه موردی: میان­یابی بارش 26/12/1376 در ایران زمین، جغرافیا و توسعه، شماره 12، صص 42-25.
-        عساکره، حسین؛ سیفی­پور، زهره(1391)، مدل­سازی مکانی بارش سالانه­ی ایران، جغرافیا و توسعه، شماره 29، صص 30-15.
-        عساکره،حسین؛ سیفی­پور، زهره (1392)، توصیف ساختار مکانی بارش سالانه ایران، تحقیقات جغرافیایی، شماره4، صص 30-15.
-        علیجانی، بهلول؛ دوستکامیان، مهدی؛ اشرفی، سعیده؛ شاکری، فهیمه (1394)، بررسی تغییرات الگوهای خود همبستگی فضایی درون دهه­ای بارش ایران طی نیمه قرن اخیر، جغرافیا و آمایش شهری- منطقه­ای، شماره 14، صص 88-71.
-        فرناز پور، اصغر؛ جهانبخش، سعید؛ ساری صراف، بهروز؛ قائمی، هوشنگ؛ تدینی، معصومه (1392)، پهنه بندی رژیم بارش در نیمه­ی جنوبی ایران، جغرافیا و برنامه ریزی، شماره 44، صص 27-46.
-        گندمکار، امیر؛ دانشور، فاطمه؛ اورنگی، محمود (1393)، مدل­سازی رابطه زیست اقلیمی انسان با ارتفاع مطالعه موردی: استان کهگیلویه و بویر احمد، فضای گردشگری، شماره 13، صص 57-41.
-        محمدی، بختیار؛ مسعودیان، سید ابوالفضل (1389)، تحلیل همدید بارش­های سنگین ایران مطالعه موردی: آبان ماه 1373، جغرافیا و توسعه، شماره 19، صص 70-40.
-         یار احمدی،داریوش؛ خلیلی، منصور؛ زارعی چقابلکی،زهرا (1394)، تحلیل فضایی بارش ماهانه شمال­غرب با استفاده از آماره خود همبستگی فضایی، پژوهش­های جغرافیای طبیعی، شماره3، صص 464-451.
-        Alijani, Bohlol; O'Brien, James; Yarnal, Berent,(2008), Spatial analysis of precipitation intensity and concentration in Iran, Theor Appl. Climatol, Vol. 94, pp: 107-124.
-        Biau, Gerald; Zortia, Ednardo; Von Storeh, Hans; Wackernagel, Hans(1999), Estimation of precipitation by kriging in space the sea Level pressure field, Journal of Climate. Vol 1200, pp: 168-199.
-        Brunsdon, Chris; McClatchey John, Unwin, David (2001), Spatial Variation in the Average Rainfall-Altitude Relationship in Great Britain: An Approach Using Geographically Weighted Regression. Int.J.Climatol.Vol. 21, pp: 455-466.
-        Brissette, Francois; Khalili, Malika      Leconte, Robert (2011), Effectiveness of Multi site Weather Generator for Hydrological Modeling, Journal of the American Water Resources Association, Vol. 47, PP: 303-314.
-        Crochet, Philipp; Johannesson, Tomas; Jonsson, Trausti; Singurdsson, Oddur; Bjornsson, Helgi; Palsson, Finnur;  Barstad, Idar (2007), Estimating the distribution of precipitation in Iceland using Linear model of orographic precipitation, Journal of Hydrometeorology, Vol 8, pp: 1285-1306
-        Fotheringham, stewart; Bransdon, Chris; Charlton Martin (2002), Geographically weighted regression, John wily wiley & son, pp: 52-65.
-        Gaitans S., Tenveldhuis M.C., Bruni G., Degesen N., 2014, Multivariate Spatial Analysis of a Heavy Rain Event in a Densely Populated Delta City, Geophysical research Abstracts, Vol 16, pp: 1-10.
-   Kai Tu., Zhon g-wei Yan., Yi Wang., 2011, A Spatial Cluster Analysis of Heavy Rains in China, Atmospheric and Oceanic Science Letters, Vol 4 , pp: 36-40.
-        Khalili, Malika; Leconte, Robert; Brissette, Francois (2006), Stochastic Multisite Generation of Daily Precipitation Data Using Spatial Autocorrelation, Journal of hydro-meteorology, Vol. 8, pp: 396 -412.
-        Ranhao Sun., Baiping Zhang., Jing Tan., 2008, a Multivariate Regression Model for Predicting Precipitation in the Daging Mountains, Mountain Research and Development, 28.