نوع مقاله : مقاله علمی پژوهشی
نویسندگان
1 دانشجوی دکترای گروه جغرافیای طبیعی، دانشکده جغرافیا، دانشگاه خوارزمی تهران، تهران، ایران
2 دانشیاردانشگاه خوارزمی،تهران،ایران
3 استاد اقلیم شناسی، گروه جغرافیای طبیعی، دانشکده علوم جغرافیا، دانشگاه خوارزمی، تهران، ایران
چکیده
تازه های تحقیق
در این پژوهش به منظور مطالعه بارشهای سیلآسا از دادههای بارش مرکز پیشبینی میانمدت جوی اروپایی (ECMWF) برای نسخه ERA5[1] در مقیاس ساعتی برای سالهای 1940 تا 2023 با تفکیک مکانی 25/0 در 25/0 درجه قوسی برای سرزمین ایران استفاده شده است. دادههای بارش نسخه ERA5 دارای مقیاس ساعتی بوده و هر روز 24 بار این دادهها ثبت شده و این باعث ایجاد ماتریسی به ابعاد 736344 (تعداد برداشت) در 2494 (تعداد یاختهها) شده که پس از کد نویسی در محیط متلب اقدام به محاسبه مجموع بارش به صورت روزانه گردید و این کار یک ماتریس جدید به ابعاد 30681 (تعداد روزها) در 2494 (تعداد یاختهها) ایجاد کرده است. دادههای اقلیمی از نظر زمانی به دو دسته تقسیم میشوند. دسته اول از این دادهها همیشه در یک محیط وجود دارند و فقط در طی روزهای سال کم یا زیاد میشوند این دادههای از نظر زمانی دارای پیوستگی هستند، برای نمونه میتوان به دادههای دما اشاره کرد این داده از نظر زمانی پیوسته بوده و دارای دامنهای از بینهایت منفی تا بینهایت مثبت هست بنابراین هر روز دما خوا مثبت، منفی و یا صفر برای یک منطقه یا ایستگاه ثبت میشود. دسته دوم دادههای هستند که همیشه وجود ندارند و از نظر زمانی حالت گسسته دارند که از این میان میتوان به باران و برف، آلودگی هوا و طوفانهای گرد و غبار اشاره کرد به طور مثال امروز بارش داریم ولی فردا بارش نداریم، امروز هوا آلوده هست ولی فردا هوا آلوده نیست. بنابراین شناسایی فرینهای هر کدام از دادهها باید با هم فرق داشته باشند.
در این پژوهش پس از دریافت دادههای بارشی از پایگاه داده مربوطه و محاسبات مقدماتی اقدام به شناسایی روزهای بارشی از غیر بارشی با در نظر گرفتن آستانه نیم میلیمتر شده علت استفاده از این آستانه حذف خطاء موجود در دادهها، کاهش خطاء در دادههای شبکهای و همچنین شناسایی روزهای واقعی بارشی براساس تعریف سازمان هواشناسی میباشد، درنتیجه استفاده از این آستانه به عنوان یک فیلتر اولیه برای شناسایی روزهای بارشی و تمرکز بر رویدادهای بارش سیلآسا بسیار مهم میباشد. بنابراین روزی که بارش آن بالاتر یا مساوی نیم میلیمتر باشد به عنوان یک روز همراه با بارش شناسایی میشود (اسدالهی و همکارن؛ 1395). از مهمترین روشها برای شناسایی روزهای توام با بارشهای سیلآسا استفاده از روشهای صدکی بخصوص صدک 90ام، 95ام و 99ام میباشد (عساکره و اشرفی، 1403). صدک 90ام چون 10 درصد بالای دادهها میباشد بارشهای را در بر میگیرد که خلیلی شدید نیستند و باعث کاهش حساسیت تحلیل به رویدادهای شدید میشود. صدک 99ام تنها یک درصد بالای دادهها را شامل میشود و از رویداد بسیار کم میباشد. این تعداد کم در تحلیلهای آماری معمولا کافی نمیباشد به ویژه در دادههای کوتا مدت و در مناطقی با تنوع بارش کم سبب رخ دادن خطاء میشود.
اما صدک 95ام برخلاف دو صدک دیگر به اندازه کافی بالا میباشد که رویدادهای شدید را شناسایی کند، و به اندازه کافی داده فراهم میکند تا تحلیل آماری معنادار باشد و باعث میشود که بتوان الگوها و روندهای مرتبط با بارشهای سنگین را با دقت بیشتری بررسی کرد. بنابراین در پژوهش حاضر از صدک 95ام جهت شناسایی بارشهای سیلآسا استفاده شده است. نمایه آستانه صدکی براساس رابطه 1 تعریف میشود.
|
رابطه 1) |
|
در رابطه فوق آستانه صدک مورد نظر، a صدک مورد نظر و n طول دورهی آماری میباشد (حسینجانی و همکاران، 1399).
بنابراین برای استخراج آستانههای بارشی سیلآسا فقط از دادههای روزهای که دارای بارش هستند استفاده میشود و روزهای فاقد بارش حذف شده و اصل دادههای ورودی به تابع صدکی فقط روزهای توام با بارش تعریف میشود. با این تکنیک میتوان اقدام به شناسایی آستانههای واقعی از غیر واقعی بارش کرد. در نتیجه در این پژوهش پس از شناسایی روزهای بارشی از غیر بارشی با در نظر گرفتن آستانه نیم میلیمتر با استفاده از صدک 95ام آستانههای بارشهای سیلآسا به صورت جداگانه برای هر یاخته محاسبه شده و سپس اقدام به مقایسه بین آستانههای استخراج شده بصورت فصلی شده و در پایان به بررسی فراوانی رخ داد روزهای توام با بارش سیلآسا و مقایسهای آنها بصورت فصلی شده است.
تجزیه و تحلیل دادهها
با در نظر گرفتن آستانه نیم میلیمتر اقدام به دسته بندی بارش به دو دسته روزهای بارشی و غیربارشی شده به نحوی که کدهای صفر(عدم بارش) روزهای که بارش آن کمتر از آستانه نیم میلیمتر و کد یک (روزهای بارشی) روزهای با بارشهای بالاتر یا مساوی از نیم میلیمتر شده است. پس از جدا سازی دادههای بارشی از غیر بارشی با استفاده از صدک 95ام اقدام به شناسایی آستانه بارشهای سیلآسا برای هر فصل گردیده و در گام بعدی برای بررسی دقیقتر پراکنش فضایی آستانهها اقدام به طبقه بندی آن در هفت طبقه شده و مشخصات هر طبقه در جدول (1) آمده است. در پایان برای درک بهتر اقدام به مقایسه بین فراوانیهای بارشهای سیلآسا برای هر فصل شده است.
کلیدواژهها
موضوعات
عنوان مقاله [English]
نویسندگان [English]
The main purpose of this research is to identify the days with heavy rains and to investigate the frequency of their in Iran occurrence . For this purpose, firstly, ERA5 hourly rainfall data with a spatial resolution of 0.25 x 0.25 degree was obtained for the years 1940 to 2023, and then the total daily rainfall and their seasonal breakdown were calculated, and then to separate the days A threshold of half a millimeter has been considered as rain or non-rain. And by using the 95th percentile index, the flood thresholds have been extracted. After extracting the seasonal thresholds for more detailed analysis, the thresholds were classified into seven classes, the first class has the lowest threshold and the seventh class has the highest threshold. The results show that the highest amount of threshold, i.e. rainfall above 30 mm, existed in all seasons of the year, but in terms of spatial coverage, it was more pronounced in the two seasons of autumn and winter, and in the summer season, it reached its minimum, which is less than one percent of the country's area. The lowest recorded threshold means rainfall less than 2 mm to 5 mm (first and second floor) existed only in the summer season and its spatial coverage has reached about 55% of the country's area. In terms of frequency, the main core of torrential rains is on the southern shores of the Caspian in the summer season, and in other seasons, in addition to the southern shores of the Caspian, it is located on the west, northwest, southwest and limited areas of the northeast.
کلیدواژهها [English]
هدف اصلی از این پژوهش شناسایی روزهای توام با بارش سیلآسا و بررسی فراوانی رخ داد آنها در ایران میباشد. برای این منظور ابتدا اقدام به دریافت دادههای بارش ساعتی ERA5 با تفکیک مکانی 25/0 در 25/0 درجه برای سالهای 1940 تا 2023 شده و پس از آن اقدام به محاسبه مجموع بارندگی روزانه و تفکیک فصلی آنها شده و در ادامه برای جداسازی روزهای بارشی از غیر بارشی آستانه نیم میلیمتر در نظر گرفته شده و با استفاده از شاخص صدک 95ام اقدام به استخراج آستانههای بارش سیلآسا شده است. پس از استخراج آستانههای برای هر فصلی جهت تحلیل دقیقتر اقدام به طبقهبندی آستانهها در هفت طبقه شده که طبقه اول کمترین آستانه و طبقه هفتم بالاترین آستانه را دارد. نتایج نشان میدهد که بالاترین میزان آستانه بارش بالاتر از 30 میلیمتر در تمامی فصول سال وجود داشته ولی از نظر پوشش مکانی در دو فصل پاییز و زمستان نمود بیشتری دارد و در فصل تابستان به حداقل خود کمتر از یک درصد از مساحت کشور رسیده است. کمترین آستانه ثبت شده بارشی کمتر از 2 میلیمتر تا 5 میلیمتر(طبقه اول و دوم) فقط در فصل تابستان وجود داشته و پوشش مکانی آن به حدود 55 درصد از مساحت کشور رسیده است. از نظر فراوانی هسته اصلی بارشهای سیلآسا در فصل تابستان بر روی سواحل جنوبی خزر بوده و در سایر فصول علاوه بر سواحل جنوبی خزر بر روی غرب، شمالغرب، جنوبغربی و مناطق محدودی از شمالشرقی قرار دارد.