تحلیل جامع همگنی، روند و نقاط شکست در سری‌های زمانی دما و بارش ایران

نوع مقاله : مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار آب و هواشناسی دانشگاه ارومیه

2 پژوهشگر پسادکترا- دانشگاه ارومیه

10.22034/gp.2026.70885.3499

چکیده

پژوهش حاضر با هدف بررسی همگنی و روند تغییرات دمای کمینه، دمای بیشینه و بارش سالانه در 112 ایستگاه سینوپتیک ایران طی دوره 30 ساله (۲۰۲۰–۱۹۹۱) انجام شد. جهت تحلیل همگنی از چهار آزمون پتیت (Pettitt)، SNHT، بیشاند (Buishand) و وان‌نیومن (von Neumann) و برای تحلیل روند از آزمون‌های من- کندال معمولی (MK) و من- کندال اصلاح‌شده با پیش‌سفیدسازی (MMK-TFPW) استفاده گردید و سپس شیب واقعی روند با استفاده از آزمون شیب سن به دست آمد. در ادامه، نقاط شکست (جهش) مشخص و ایستگاه‌ها بر اساس درجه همگنی طبقه‌بندی شدند. نتایج نشان داد که آزمون SNHT بیشترین درصد ایستگاه‌های همگن را برای دمای کمینه (۵۰%) و دمای بیشینه (۹۶/۴۱%) شناسایی کرد، در حالی که برای بارش، آزمون پتیت با ۲۹/۸9% بالاترین همگنی را نشان داد. تحلیل روند با روش MK حاکی از غلبه روند صعودی در دمای بیشینه (۹۲/۸6% ایستگاه‌ها) و عدم روند معنادار در بارش (۹۶/۹1%) بود. با اعمال روش اصلاح‌شده (MMK-TFPW) برای حذف اثر خودهمبستگی، درصد ایستگاه‌های فاقد روند معنادار در هر سه متغیر به طور چشمگیری افزایش یافت (به ترتیب 04/83، 36/80 و 100 %). نتایج شیب روند واقعی حاکی از تفاوت آنها در ایستگاه‌های مورد بررسی بود. سال‌های ۱۹۹۷ و ۲۰۰۸ به عنوان سال‌های اصلی وقوع نقاط شکست در تمامی متغیرها و آزمون‌ها شناسایی شدند. در طبقه‌بندی نهایی، داده‌های بارش با 11/74% در کلاس همگن (A) غالب بودند، در حالی که داده‌های دمایی به‌ویژه دمای بیشینه، با 77% در کلاس ناهمگن (C) قرار گرفتند. این یافته‌ها حاکی از حساسیت بالاتر داده‌های دما نسبت به بارش در برابر عوامل ایجادکننده ناهمگنی است. تنوع در نتایج همگنی و نقاط شکست بین ایستگاه‌های مختلف، تأثیر قوی شرایط محلی و ناهمگونی مکانی را بر سری‌های زمانی اقلیمی نشان می‌دهد و بر لزوم توجه به این عوامل در مطالعات آینده و مدل‌سازی‌های تغییر اقلیم تأکید می‌کند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

A Comprehensive Analysis of Homogeneity, Trends, and Breakpoints in Temperature and Precipitation Time Series in Iran

نویسندگان [English]

  • khadijeh javan 1
  • Ameneh Yahyavi Dizaj 2
1 Urmia university
2 Urmia university
چکیده [English]

The present study aimed to investigate the homogeneity and trend of changes in annual minimum temperature, maximum temperature, and precipitation across 112 synoptic stations in Iran over a 30-year period (1991–2020). For homogeneity analysis, four tests (Pettitt, SNHT, Buishand, and von Neumann) were applied, while trend analysis was performed using the ordinary Mann–Kendall (MK) test and the modified Mann–Kendall test with pre whitening (MMK TFPW). The true slope of the trends was then estimated using Sen’s slope estimator. Subsequently, breakpoints (shift points) were identified, and stations were classified based on their degree of homogeneity. The results indicated that the SNHT test identified the highest percentage of homogeneous stations for minimum temperature (50%) and maximum temperature (41.96%), whereas for precipitation, Pettitt’s test showed the highest homogeneity (89.29%). Trend analysis using the MK method revealed a prevailing increasing trend in maximum temperature (86.92% of stations) and no significant trend in precipitation (91.96%). After applying the modified method (MMK TFPW) to remove the effect of autocorrelation, the percentage of stations with no significant trend increased markedly for all three variables (reaching 83.04%, 80.36%, and 100%, respectively). The results of the true trend slopes varied considerably among the stations. The years 1997 and 2008 were identified as the main breakpoints across all variables and tests. In the final classification, precipitation data were predominantly (74.11%) placed in the homogeneous class (A), while temperature data (especially maximum temperature) were largely classified as non homogeneous (class C, 77%). These findings suggest that temperature data are more sensitive than precipitation data to factors causing inhomogeneity. The variation in homogeneity results and breakpoints among different stations highlights the strong influence of local conditions and spatial heterogeneity on climatic time series and underscores the necessity of considering these factors in future studies and climate change modeling.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Homogeneity tests
  • Trend analysis
  • Pre-whitening
  • Breakpoints
  • Classification
  • Iran