نوع مقاله : پژوهشی
نویسندگان
1 دانشگاه حکیم سبزواری
2 دانشجوی کارشناسی ارشد آب و هواشناسی کاربردی، دانشگاه حکیم سبزواری، سبز‌وار
چکیده
تعامل عمیق، پیچیده و مداوم بارش با سایر عناصر و عوامل اقلیمی، سبب تغییر و تنوع این عنصر در بعد زمان و مکان شده است. یکی از رویکردهای مطالعاتی جدید در اقلیمشناسی، توصیف تنوع مکانی بارش بر اساس آمارههای مکانی است. هدف مطالعهی حاضر آن است که با استفاده از روشهای آمار مکانی، رفتار عمومی بارش دشت مشهد در امتداد مکان ارائه گردد. در این راستا از دادههای بارش روزانه 34 ایستگاه همدید، اقلیمشناسی و بارانسنجی طی دورهی آماری (1392-1342 هجری خورشیدی) استفاده شده است. در ابتدا بر اساس روشهای آمار کلاسیک، پراکندگی مکانی و زمانی بارش مورد مطالعه و سپس سه مشخصهی میانگین مرکزی، فاصله استاندارد و توزیع جهتدار مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج و بررسیها، نشان داد که مرکز ثقل (گرانیگاه) بارشهای سالانه نیم‌قرن اخیر دشت مشهد 83/3 کیلومتر جابجایی داشته است و توزیع جهتدار گویای بزرگی اثر شیب و جهتگیری آن برمیزان بارش است. همچنین فاصله استاندارد بارش دشت مشهد در دههی پنجم (1392-1382) نسبت به دههی اول (1352-1342) به میزان 57/1254 واحد تغییر نموده است. این عامل دلیلی بر ناپایداری روابط خطی عوامل مکانی در تولید بارش در دشت مشهد است. بر این اساس ناهمواریها و ارتفاع بیشترین نقش را در الگوی مکانی بارش در دشت مشهد ایفا میکنند.
کلیدواژه‌ها
عنوان مقاله [English]
The Evaluation of the Spatial Structure of Mashhad Plain Precipitation in the Last Half-Century
نویسندگان [English]
- Gholamabbas Fallah Ghalhari 1
- Elham Kadkhoda 2
1 Associate professor, Department of physical Geography, Hakim Sabzevari University, I.R of Iran (Corresponding author),
2 MSc (Student of Climatology), Department of physical Geography, Hakim Sabzevari University, I.R of Iran.
چکیده [English]
Introduction
The meaningful, complex, and ongoing connection between the rainfall and other climatic elements causes diversity in space and time. A new approach in climatology is to describe the spatial variability of the rainfall based on the spatial statistics. Unlike the classical statistics, the spatial statistics shows the statistical data on a map. Therefore, the attention and emphasis on the spatial differences and the identification of the specific and unique points or homogeneous regions will be provided. Modeling of the rainfall behavior is one of the main foundations in any climate research. In this regard, two major efforts are of interest to climatologists. One of them is the precipitation zoning. The other one is the analysis of the spatial temporal variations of the precipitation. This analysis is important for weather forecasting and a wide range of decision makers, including hydrologists, farmers, and industrialists.
Methodology
Using statistical methods, the present study aimed to introduce the fundamentals of the spatial data and the general precipitation behavior of Mashhad’s plain along the space. In this regard, the study used the daily precipitation data of 34 synoptic stations, climatology, and rain gauge during the survey period, 1963-2013. The study initially analyzed the spatial and temporal distributions of the precipitation based on the classical statistical methods. Then, it focused on the central average, standard distance, and directional distribution. In this research, the universal Moran method was used to calculate the spatial autocorrelation data. In addition, the central mean method was used to calculate the basin rainfall gradient. Finally, directional distribution was used to calculate the trend and direction of the precipitation distribution.
Discussion
The results showed that the gravity center, the centroid, of the annual rainfall during the last half-century sustains a displacement of 3.83 km where the distribution arrow demonstrates the magnitude of the tilt and orientation on the amount of the precipitation.
Also, the standard distance of the precipitation in Mashhad, in the fifth decade (2003-2013) compared to the first decade (1963-1973), changed to 1254.57. This change can be one of the reasons of the instability of the linear relationships of the spatial factors and the rainfall in the plains of Mashhad.
Conclusion
The results showed that the center of the rainfall gravity of Mashhad plain was displaced over 3.3 km during the 50-year period. In addition, there was a change of 0.269 degrees in the direction of the distribution of the precipitation in the fifth period compared to the first period. Since, this shift was negative to areas with spatial dependence, it indicated a general drop in the rainfall in the Mashhad plain. The results also showed that the roughness and height might be two important factors affecting the spatial patterns of the rainfall in Mashhad Plain.
کلیدواژه‌ها [English]
- Spatial structure
- Center of precipitation concentration
- Spatial modelling
- Mashhad plain
مقدمه
پارامترهای اقلیمی در مقیاس زمانی و مکانی به دلایل زیادی تغییر میکنند که باید نحوه تغییرات آن‌ها بر اساس مشاهدات و با بهره‌گیری از روشهای آماری تعیین شود. از آنجا که تغییر اقلیم تأثیر عمیقی بر زندگی انسان و حیات کرهی زمین در آینده دارد، مطالعات مربوط به آن همواره مورد توجه محققان و پژوهشگران بوده است. رشد جمعیت و نیاز روزافزون این جمعیت در حال رشد به منابع آب سالم و از طرفی گرمایش جهانی، باعث توجه به تغییر اقلیم و تأثیر آن بر منابع آب‌شده است.
برآورد الگوها (مدلسازی) رفتار بارش، از بنیادهای اصلی در تحقیقات مکانی اقلیمی محسوب میشود. در این راستا، دو تلاش عمدهی مورد توجه اقلیمشناسان میباشد که یکی پهنهبندی بارش و دیگری تحلیل تغییرات زمانی-مکانی بارش است (عساکره و سیفیپور، 1392: 17). بررسی تنوع مکانی- زمانی بارش نه تنها برای پیشبینی آب و هوا مهم است، بلکه برای طیف وسیعی از تصمیمگیرندگان از جمله هیدرولوژیستها، کشاورزان و صنعتگران امری حیاتی محسوب خواهد شد (برونسل[1]، 2010: 165). تغییرات زمانی- مکانی شدت، مقدار، مدت و فراوانی بارش، تحت تأثیر تغییرات آب و هوایی و همچنین بینظمی فراسنج بارش- که رفتار ذاتی این فراسنج به حساب میآید- ناهنجاریهای حدی اقلیم را به وجود میآورند که خود را به صورت سیل و خشکسالی خودنمایی میکند (ژنگ[2] و همکاران، 2013: 4). با توجه به مطرح شدن بحث تغییر اقلیم و تغییرات زمانی و مکانی بارش، تاکنون پژوهشهای متعددی با استفاده از روشهای پارامتری و ناپارامتری انجام شده است که از جمله میتوان به پژوهشهای (کاهیا و کالایکی[3]، 2004: 129؛ ژنگ و همکاران، 2006: 255) اشاره کرد. جیا[4] و همکاران (2011: 3069) با استفاده از روشهای آمار فضایی و بر اساس شاخص NDVI و مدل رقومی ارتفاع، به ریزگردانی بارش شبکه TRMM در حوضهی کادمیوم[5] چین پرداختند. در این پژوهش، از شاخص موران جهانی[6] برای تـحلیل الگوی شاخص NDVI استفاده شـده است. در خصوص تغییرات مکانی بارش در ایران نیز میتوان به تحقیق عساکره (1386: 145) اشـاره نـمود. وی دادههای باـرش 152 ایستگاه هـمدید و 170 ایـستگاه اقلیمشناسی را طی دورهی آماری 2003-1961 مورد تحلیل قرار داد. بر اساس نتاج تحقیقات این محقق، حدود 4/51 درصد از مساحت کشور در معرض تغییرات بلند مدت قرار گرفته است. همچنین عساکره و سیفیپور (1392: 15) ساختار مکانی بارش سالانهی ایران را با استفاده از تابع موران و انحراف فاصلهی استاندارد مورد بررسی قرار دادند. نتایج آنان نشان داد مرکز ثقل بارش در راستای محور شمالغرب- جنوب شرق جابجا شده است. تا آنجا که نویسندگان اطلاع دارند، علیرغم وضعیت بحرانی دشت مشهد در چند دههی گذشته، تا کنون تحقیق جامعی در خصوص ارزیابی ساختار مکانی بارندگی با روشهای نوین آمار فضایی در این منطقه از کشور صورت نگرفته است. در تحقیق حاضر، تلاش شده است ضمن ارائهی توزیع مکانی بارش بر اساس روشهای آمار فضایی، برخی از خصوصیات مربوط به آمارههای توصیفی و فضایی، به ویژه آمارههای مربوط به تمرکز و پراکندگی بارش در دشت مشهد نیز ارائه گردد. لازم به ذکر است تأکید اصلی در این تحقیق بیشتر در زمینهی استفاده از دادههای به هنگام و مقیاس مطالعه است که در سطح حوضهی آبریز در نظر گرفته شده است تا ساختار مکانی بارندگی با دقت بیشتری مورد تجزیه و تحلیل قرا گیرد.
مواد و روشها
ـ منطقهی مورد مطالعه
دشت مشهد تقریباً در مرکز استان خراسان رضوی و در محدوده‌ای به طول جغرافیایی 58 درجه و 22 دقیقه تا 60 درجه و 7 دقیقه و عرض جغرافیایی 35 درجه و 59 دقیقه تا 37 درجه و 2 دقیقه واقع شده است. این محدوده با کشیدگی شمال غرب-جنوب شرق در حد فاصل ارتفاعات بینالود در جنوب غرب و غرب و ارتفاعات کپهداغ در شرق و شمال شرق قرارگرفته است (شکل 1). ناحیهی مورد مطالعه از شمال به دشت قوچان-شیروان و کلات نادری، از جنوب و جنوبشرق به سرجام نریمانی و از غرب به نیشابور و ینگجه محدود می‌گردد. مساحت محدودهی مطالعاتی، مشهد برابر 9909 کیلومترمربع است که 6336 کیلومترمربع آن را دشت مشهد و باقی را ارتفاعات تشکیل میدهد. بیشینهی ارتفاع این محدودهی مطالعاتی، برابر 1717 متر در ارتفاعات بینالود و کمینهی ارتفاع نیز در خروجی (آبراههی کشف رود) در بخش شرقی برابر با 844 متر میباشد. طول کشیدگی دشت حدوداً 150 کیلومتر است که از آبگرگ و دولو در 9 کیلومتری شرق قوچان شروع شده و به کال تنگ شور در شرق مشهد ختم می‌گردد. مدل سه‌بعدی دشت مشهد در شکل (2) ارائه شده است.
شکل (1) موقعیت منطقهی موردمطالعه در کشور و استان خراسان رضوی
شکل (2) مدل سه‌بعدی دشت مشهد
ـ روش تحقیق
دادههای مربوط به بارش روزانه مربوط به 34 ایستگاه همدید، اقلیمشناسی و بارانسنجی طی دورهی آماری 1392-1342 شمسی تا شعاع 10 کیلومتری حوضهی مورد مطالعه از سازمان هواشناسی و وزارت نیرو جمعآوری گردید. در مرحله بعد با استفاده از روش Empirical Bayesian Kriging (EBK) دادهها پهنهبندی شد و یاختههایی با ابعاد 15 در 15 کیلومتر بر منطقهی مورد مطالعه گسترانیده شد. علت استفاده از این روش به دو دلیل زیر بوده است: 1- این روش تنها روش قابل استفاده برای ارزیابی مرکز فضایی دادهها در یک فضای جغرافیایی است. 2- خطای این روش نسبت به روشهای دیگر، دارای کمترین مقدار بود. در مرحله بعد و با استفاده از نرمافزار Arc GIS، از روش موران جهانی برای محاسبه خودهمبستگی فضایی دادهها و برای محاسبهی گرانیگاه بارش حوضه هم از روش میانگین مرکزی استفاده شد. بدین منظور از نرمافزار SASPLANT و MATLAB و برای محاسبهی روند و جهت توزیع بارش نیز از توزیع جهتدار استفاده شد. تحلیل الگو در مطالعات مکانی برای فهم الگوها و روندهای کلی موجود در دادههای فضایی مورد استفاده قرار میگیرد. در دهههای اخیر سناریوهای مختلفی در خصوص تحلیل الگوهای دادهها در آمار فضایی بسط داده شده است. از میان این شاخصها، میتوان به شاخص جهانی موران اشاره نمود. این آماره فضایی، عددی را به دست میدهد که با استفاده از آن میتوان درجه پراکنده بودن و یا متمرکز بودن عوارض را اندازه‌گیری نمود (ویلر و پرز[7]، 2009: 461؛ ایلان[8] و همکاران، 2008: 10؛ میتچل[9]، 2008: 25؛ لیواین[10]، 1996: 381؛ گیتس و اورد[11]، 1992: 189). اگر مقدار شاخص موران نزدیک عدد 1+ باشد، اگر مقدار شاخص موران نزدیک به عدد 1- باشد، آنگاه دادهها ازهم‌گسسته و پراکنده میباشند.در موران جهانی فرض صفر این است که هیچ نوع خوشه‌بندی فضایی بین مقادیر عنصر مرتبط با عوارض جغرافیایی موردنظر وجود ندارد. حال زمانی که مقدار بسیار کوچک و مقدار z محاسبه شده (قدر مطلق آن) بسیار بزرگ باشد (خارج از محدودهی اطمینان قرار گیرد)، آنگاه میتوان فرض صفر را رد کرد. اگر شاخص موران بزرگ‌تر از صفر باشد، دادهها نوعی خوشه‌بندی فضایی را نشان می‌دهند. اگر مقدار شاخص کمتر از صفر باشد عوارض مورد مطالعه دارای الگوی پراکنده میباشند (علیآبادی و داداشی، 1394: 91؛ فلاح قالهری و همکاران، 1394: 642). (1394: 641). شاخصگری نیز مشابه شاخص موران است، با این تفاوت که به جای تأکید بر انحراف از میانگین، اختلاف هر ناحیه را نسبت به دیگری برآورد میکند. شاخص گری، بین 0 تا 2 در نوسان است که مقدار صفر دلالت بر خود همبستگی فضایی کاملاً مثبت دارد (زمانی که ارزش همه همسایگی‌ها مشابه باشند) و مقدار 2 بر خودهمبستگی فضایی کاملاً منفی دلالت دارد. مقدار 1 نیز به مفهوم نبود رابطهی فضایی است (فیشر و گیتس[12]، 2009: 265). توزیع بسیاری از پدیده‌های جغرافیایی در فضا به‌گونه‌ای است که ممکن است جهتدار باشند. در این موارد میتوان با محاسبه واریانس محورهای و به طور جداگانه و مستقل روند و جهت توزیع پدیده‌ها را در فضا نشان داد. ابزار توزیع جهتدار[13] نشان میدهد که آیا توزیع عوارض جغرافیایی در فضا به صورت جهتدار صورت گرفتهاند یا خیر. روشی که معمولاً برای اندازه‌گیری روند در مجموعه‌ای از نقاط یا نواحی به کار گرفته میشود، محاسبهی فاصلهی استاندارد در جهت و است. این دو مقدار، محور بیضی را که توزیع عوارض را در بر میگیرد، تعریف میکنند. از این بیضی به‌عنوان انحراف استاندارد نیز نام برده میشود، زیرا در این روش از انحراف استاندارد مختصات و از میانگین مرکزی، برای تعیین محورهای بیضی استفاده میشود. میانگین مرکزی ساده‌ترین تحلیل در آمار فضایی است. این تحلیل مشابه میانگین در آمار کلاسیک است و به صورتی مشابه محاسبه میشود. این میانگین، مرکز جغرافیایی و یا مرکز ثقل[14] مجموعه‌ای از عوارض را شناسایی میکند (تارزگا[15]، 2007: 213؛ فورگینهام و همکاران، 2001: 43). تحلیل فاصله استاندارد، میزان تمرکز و یا پراکندگی عوارض پیرامون میانگین مرکزی را اندازه‌گیری می‌نماید. این تحلیل میزان فشردگی توزیع داده و مقدار آن را ارائه میدهد. مقدار ارائه شده برحسب فاصله است که در حقیقت برابر دایره‌ای با شعاع مشخص بر روی نقشه خواهد بود (اسکات و گیتس، 2008: 27)..
بحث و نتایج
در این تحقیق برای آزمون نرمال بودن دادههای بارش دشت مشهد از آزمون کلموگروف - اسمیرونف استفاده شد و نرمال بودن دادهها مورد تأیید قرار گرفت.
ـ ارزیابی تغییرات بارش دشت مشهد با استفاده از آمار کلاسیک
جدول (1) بعضی از مشخصات آماری بارش را در طی پنج دههی مورد مطالعه (دههی اول 1342 تا 1352، دههی دوم 1352 تا 1362، دههی سوم 1362 تا 1372، دههی چهارم 1372 تا 1382 و دههی پنجم 1382 تا 1392 هجری شمسی) نشان میدهد. بر اساس این جدول، بیشترین میانگین بارش به میزان 06/230 میلی‌متر در دههی دوم (1352 تا 1362) رخ داده است. این در حالی است که بیشترین واریانس یا به عبارتی بیشترین تغییرات بارش نیز در دههی دوم اتفاق افتاده است. همچنین کمترین مقدار میانگین بارش نیز به میزان 15/209 میلی‌متر در دههی اول رخ‌داده است. بالاترین ضریب تغییرات با 7/26 درصد نیز در دههی دوم اتفاق افتاده است. همچنین بیشترین دامنهی تغییرات بارش با مقدار 07/188 میلی‌متر مربوط به دههی دوم میباشد. چولگی بارش در همهی دههها به‌غیر از دهههای دوم و پنجم، مثبت است. چولگی مثبت حاکی از آن است که مساحت قسمتهای با بارش کمتر از میانگین، بیشتر از مساحت قسمتهای با بارش بالاتر از میانگین میباشد. یعنی سهم بارشهای سنگین در فراوانی کل رویدادها کمتر است. در صورتی که در دههی دوم و بخصوص پنجم چولگی منفی شده است که مبین افزایش بارشهای سنگین در دشت مشهد میباشد. این آماره به‌خوبی نشان داده است که سهم بارشهای یک‌روزه در حال افزایش است که با مطالعات هیئت بین‌الدول تغییر اقلیم[16] (2013: 14) نیز همخوانی دارد. کشیدگی منفی نیز ناافراشته بودن دادهها را نسبت به منحنی نرمال نشان میدهد. در هر پنج دوره اختلاف میانه، مد و میانگین نشان میدهد توزیع دادهها از توزیع نرمال تبعیت نمی‌نماید. در یک نگاه جامع رویدادهای بارش دشت مشهد طی نیم‌قرن اخیر دارای افت و خیز مکانی بسیار زیادی بوده است. از سوی دیگر مقدار بارش در دشت مشهد دارای فرورفتگی شکل شناختی میباشد. در نگاهی جامع دشت مشهد را میتوان ازنظر میانگین بارش به دو ناحیه تقسیم کرد: 1- مناطق پربارش شمال و جنوب غرب، 2- مناطق کمبارش جنوب و جنوب شرق. منطقهی بزرگ اول شامل کوهپایه‌ها و کوهستان‌های شمال و جنوب غرب دشت است. ناحیهی دوم که از بارندگی کمتری نسبت به کوهستان برخوردار است، شامل مناطق پست جنوبی و بقیهی مناطق کوهستانی است که نسبت به منطقهی اول از مقدار بارش کمتری برخوردار است.
جدول (1) مشخصات آماری هر یک از دوره‌های مختلف بارش دشت مشهد
|
پنج دههی مطالعه (1392-1342 هجری شمسی) |
فراسنج |
||||
|
دههی پنجم |
دههیچهارم |
دههی سوم |
دههی دوم |
دههی اول |
|
|
83/20 |
28/21 |
31/19 |
70/26 |
88/23 |
ضریب تغییرات |
|
40/143 |
94/147 |
20/127 |
07/188 |
11/152 |
دامنهی تغییرات |
|
34/151 |
22/179 |
85/175 |
81/118 |
35/132 |
کمینه |
|
73/294 |
19/327 |
05/303 |
88/306 |
46/284 |
بیشینه |
|
16/226 |
58/236 |
17/226 |
06/230 |
15/209 |
میانگین |
|
90/14 |
92/15 |
81/13 |
43/19 |
79/15 |
انحراف ازمیانگین |
|
11/47 |
35/50 |
68/43 |
43/61 |
94/49 |
انحراف معیار |
|
48/2219 |
07/2535 |
97/1907 |
40/3773 |
28/2494 |
واریانس |
|
40/0- |
53/0 |
85/0 |
63/0- |
10/0 |
چولگی |
|
50/0- |
96/0- |
30/0- |
81/0- |
23/1- |
کشیدگی |
|
71/232 |
01/224 |
07/215 |
54/252 |
06/00 |
میانه |
|
34/151 |
22/179 |
85/175 |
81/118 |
35/132 |
مد |
ـ تحلیل الگوی تغییرات درون دهه‌ای بارش دشت مشهد در نیم‌قرن اخیر
قبل از بررسی ساختار مکانی دادهها نیاز است تا خودهمبستگی فضایی دادهها مورد بررسی قرار گیرد. خروجیهای تحلیل خودهمبستگی فضایی موران جهانی، به صورت دو نوع عددی و گرافیکی در جدول (2) ارائه شده است. خروجی گرافیکی، پراکنده و یا خوشهای بودن دادهها را نشان میدهد. همان طور که در جدول (2) مشاهده میشود، مقدار شاخص موران جهانی برای پنج دورهی مورد مطالعهی بالای 96/0 است. این نکته نشان میدهد که بر اساس شاخص موران جهانی، بارش در دشت مشهد در پنج دههی مورد مطالعه در سطح 95 و 99 درصد، دارای الگوی خوشهای بالا میباشد. با این وجود بالاترین شاخص موران جهانی با مقدار 982111/0 مربوط به دههی اول بوده است. آماره z برای هر پنج دههی مورد مطالعه، بالا و بین 110 تا 112 میباشد؛ بنابراین در مجموع بر اساس موران جهانی میتوان استنباط نمود که تغییرات درون دهه‌ای بارش در دشت مشهد از الگوی خوشهای بالا تبعیت میکند؛ بنابراین با توجه به بالا بودن مقدار z و پایین بودن مقدار P-value میتوان فرض صفر مبنی بر عدم وجود خودهمبستگی فضایی بین دادهها را در هر پنج دههی مورد مطالعه رد نمود. اگر قرار بود بارش برای پنج دههی مورد مطالعه به‌طور نرمال در فضا توزیع شده باشد، شاخص موران جهانی مقدار 000404/0- را اختیار می‌نمود.
جدول (2) خروجی آمارهی موران برای پنج دههی مورد مطالعه بارش دشت مشهد
|
ماه |
شاخص موران |
شاخص موران مورد انتظار |
واریانس |
z-score |
p-value |
مفهوم‌سازی رابطه فضایی |
روش اندازه‌گیری |
|
دههی اول |
982111/0 |
000404/0- |
000077/0 |
107914/112 |
0 |
مربع معکوس فاصله |
اقلیدسی |
|
دههی دوم |
968376/0 |
000404/0- |
000077/0 |
549014/110 |
0 |
مربع معکوس فاصله |
اقلیدسی |
|
دههی سوم |
966466/0 |
000404/0- |
000077/0 |
308026/110 |
0 |
مربع معکوس فاصله |
اقلیدسی |
|
دههی چهارم |
976352/0 |
000404/0- |
000077/0 |
445318/111 |
0 |
مربع معکوس فاصله |
اقلیدسی |
|
دههی پنجم |
965003/0 |
000404/0- |
000077/0 |
174746/110 |
0 |
مربع معکوس فاصله |
اقلیدسی |
جـدول (3) نتایج تـحلیلهای انجام شـده با استفاده از شاخص گری را نشان میدهد. نتایج حاصل از شاخص گری نیز نشاندهنده وجود خودهمبستگی فضایی مثبت در دشت مشهد است. با توجه به جدول (3)، بیشترین خودهمبستگی فضایی مثبت مربوط به دههی اول و سپس سوم است. همچنین از دههی سوم به بعد، مقادیر شاخص گری روند افزایشی دارد. این مقدار افزایشی نشانگر تضیعف کاهش پراکندگی بارش در دشت مشهد یا به عبارتی کانونی شدن بارش در این منطقه از کشور میباشد. با توجه به جدول (2 و3)، نتایج به دست آمده از شاخص موران مشابه شاخص گری است و حاکی از وجود الگوی خودهمبستگی فضایی مثبت بین دادهها در هر پنج دههی مورد مطالعه است.
جدول (3) خروجی شاخص گری برای پنج دههی مورد مطالعه بارش دشت مشهد
|
دهه |
شاخص گری |
شاخص گری مورد انتظار |
خطای استاندار شاخص C |
p-value |
|
دههی اول |
718368/0 |
1 |
021461/0 |
0001/0 |
|
دههی دوم |
803792/0 |
1 |
021461/0 |
0001/0 |
|
دههی سوم |
740845/0 |
1 |
021461/0 |
0001/0 |
|
دههی چهارم |
810439/0 |
1 |
021461/0 |
0001/0 |
|
دههی پنجم |
821439/0 |
1 |
021461/0 |
0001/0 |
ـ مرکز ثقل بارش و تغییرات آن در دشت مشهد
در این تحقیق مرکز ثقل ایستگاهی بارش دشت مشهد طی نیم‌قرن اخیر برای هر یک از دهههای مورد مطالعه با استفاده از آماره توزیع جهتدار و فاصلهی استاندارد محاسبه شده است. مختصات مرکز ثقل بارش هر یک از دوره‌های مورد مطالعه در جدول (4) و شکل (3) ارائه شده است. شکل (3) نشان میدهد که تمرکز بارش در دشت مشهد تمایل بیشتری به بخش‌های شمالی و غربی دارد.
جدول (4) مرکز ثقل بارش دشت مشهد طی نیم‌قرن اخیر
|
دوره |
طول جغرافیایی |
عرض جغرافیایی |
|
دههی اول |
3765/59 |
5375/36 |
|
دههی دوم |
4169/59 |
5156/36 |
|
دههی سوم |
4225/59 |
5117/36 |
|
دههی چهارم |
4094/59 |
5176/36 |
|
دههی پنجم |
4108/59 |
5180/36 |
برای به دست آوردن نقطهی تمرکز بارش، میانگین بارش دریافتی هر ایستگاه در هر دههی محاسبه و گرانیگاه بارش هر دهه با استفاده از آمارهی توزیع جهتدار، محاسبه شده است. نتایج در جدول (5) و شکل (4) ارائه شده است. با توجه به شکل (4)، در نیم‌قرن اخیر مرکز ثقل بارش دشت مشهد 83/3 کیلومتر جابجایی داشته است و محور توزیع جهتی بارش نیز در دورهی پنجم نسبت به دورهی اول 269/0 درجه تغییر نموده است. با توجه به اینکه این جابجایی به سمت جنوب دشت اتفاق افتاده است (مناطق با خودهمبستگی فضایی منفی)، حاکی از کاهش کلی بارش در سطح دشت مشهد است. تغییرات اقلیمی به عاملی برای بر هم خوردن نظم سامانه‌های محیطی تبدیل شده است. بنابراین میزان جابجایی توزیع جهتدار از مرکز میانگین در دوره‌های متفاوت زمانی بر روی عوارض نقطه‌ای بارش سالانهی دشت مشهد، حاکی از انحراف فضایی بارش از حالت نرمال دارد و نشان دهندهی تغییر و جابجایی مرکز میانگین و توزیع جهتدار بارش است. بر اساس نتایج به دست آمده، میزان بارش دریافتی بر روی پهنهی دشت مشهد در بیشتر نقاط، دچار تغییرات فضایی شده است. توزیع جهتدار استخراج شده یا گرانیگاه بارش دشت مشهد نشاندهندهی این امر است که حدود 68 درصد عوارض نقطه‌ای نسبت به مرکز میانگین و نسبت به خصوصیت شکل عارضه، در بیضوی انحراف استاندارد واقع شده‌اند. جهت حرکت بیضوی انحراف استاندارد شکل توزیع نیز حاکی از جهتی است که با توجه به شکل عارضه و مقدار خصیصه آن‌ها جهت شمال غرب به جنوب شرق را به خود گرفتهاند. این روند و جهت شکل‌گیری عارضه و دادههای بارش هر دهه می‌تواند نشاندهندهی محور کوه‌های شمال شرق ایران و بخصوص دشت مشهد و تبعیت بارش این نقطه از ایران در جهت ناهمواری ها و ورود سامانه‌های باران‌زا به این منطقه باشد. نتایج حاصل از فاصله استاندارد به صورت دوایری که برای هر دهه به طور مجزّا محاسبه و ترسیم شده است، در جدول (6) و شکل (4) ارائه شده است. شکل (4) نیز حاکی از تغییر و جابجایی مرکز میانگین فاصله استاندارد بارش دشت مشهد است. بنابراین، این شکل نیز تأییدی بر تغییرات فضایی بارش در بیشتر نقاط دشت مشهد است. بر اساس نتایج ارائه شده در جدول (6)، فاصله استاندارد بارش دشت مشهد در دههی پنجم (1392-1382) نسبت به دههی اول (1352-1342) تغییر 57/1254 واحدی داشته است. این عامل خود دلیلی بر ناپایداری روابط خطی عوامل مکانی در تولید بارش دشت مشهد است. بر این اساس ناهمواریها و ارتفاع بیشترین نقش را در الگوی مکانی بارش دشت مشهد ایفا نمودهاند.
جدول (5) مشخصات بیضوی انحراف استاندارد بارش نیم‌قرن اخیر دشت مشهد
|
دوره |
طول جغرافیایی |
عرض جغرافیایی |
فاصله استاندارد محاسبه‌شده X |
فاصله استاندارد محاسبه‌شده y |
جهت چرخش بیضی |
|
دههی اول |
3765/59 |
5375/36 |
95/59850 |
11/18170 |
870/124 |
|
دههی دوم |
4169/59 |
5156/36 |
14/57596 |
12/18631 |
965/124 |
|
دههی سوم |
4225/59 |
5117/36 |
33/57169 |
46/18672 |
253/125 |
|
دههی چهارم |
4094/59 |
5176/36 |
95/57791 |
91/18556 |
172/125 |
|
دههی پنجم |
4108/59 |
5180/36 |
41/57842 |
84/18647 |
139/125 |
|
X: طول جغرافیایی؛ Y: عرض جغرافیایی |
|||||
جدول (6) مشخصات فاصلهی استاندارد بارش نیم‌قرن اخیر دشت مشهد
|
دوره |
طول جغرافیایی |
عرض جغرافیایی |
فاصله استاندارد محاسبه‌شده |
|
دههی اول |
3765/59 |
5375/36 |
32/44228 |
|
دههی دوم |
4169/59 |
5156/36 |
40/42804 |
|
دههی سوم |
4225/59 |
5117/36 |
42/42526 |
|
دههی چهارم |
4094/59 |
5176/36 |
09/42920 |
|
دههی پنجم |
4108/59 |
5180/36 |
75/42973 |
شکل (3) گرانیگاه و توزیع مکانی بارش دشت مشهد با استفاده از آماره توزیع جهتدار
شکل (4) مرکز ثقل بارش و توزیع مکانی بارش دشت مشهد با استفاده از آمارهی فاصلهی استاندارد
نتیجهگیری
نتایج به دست آمده نشان میدهد آرایش خطوط همبارش علاوه بر ارتفاعات، بـه
شیب و جهتگیری ناهمواریها بستگی دارد. در این پژوهش از دادههای بارش روزانه 34 ایستگاه همدید، اقلیم شناسی و باران سنجی طی دورهی آماری 50 ساله (1392-1342 هجری خورشیدی) استفاده شده است. در ابتدا بر اساس روشهای آمار کلاسیک، پراکندگی مکانی و زمانی بارش مورد بحث قرار گرفت. سپس سه مشخصه مرکز میانگین، فاصله استاندارد و توزیع جهتدار مورد بررسی قرار گرفتند. شاخصهای گرایش مرکزی نظیر میانگین، میانه و مد، اطلاعات موجود در هر توزیع را به طور خلاصه بیان میکنند. لذا این فراسنجها به نوعی تبیینگر مکانی پراش میباشند. بر اساس تحلیل مکانی، میتوان میانگین بارش دشت مشهد را به دو ناحیه تقسیم کرد: 1- مناطق پربارش شمال و جنوب غرب، 2- مناطق کم بارش جنوب و جنوب شرق. منطقهی بزرگ اول شامل کوهپایه‌ها و کوهستان‌های شمال و جنوب غرب دشت است؛ و ناحیهی دوم که شدت بارندگی در آن نسبت به کوهستان کمتر است شامل مناطق پست جنوبی و بقیهی مناطق کوهستانی است که بارش نسبت به منطقهی اول از شدت و مدت کمتری برخوردار است.
نتایج همچنین نشان میدهد که مرکز ثقل بارش دشت مشهد طی دورهی 50 ساله مورد مطالعه به میزان 83/3 کیلومتر جابجا شده است و محور توزیع جهتی بارش نیز در دورهی پنجم نسبت به دورهی اول 269/0 درجه تغییر داشته است. این جابجایی از آنجایی‌که به سمت مناطقی با خودهمبستگی فضایی منفی بوده است؛ حاکی از کاهش کلی بارش در سطح دشت مشهد است. نتایج حاصل از فاصلهی استاندارد بارش در دشت مشهد نشان داده است که بارش در دههی پنجم (1392-1382) نسبت به دههی اول (1352-1342) تغییر 57/1254 واحدی داشته است. بر این اساس ناهمواری و ارتفاع بیشترین نقش را در الگوی مکانی بارش دشت مشهد ایفا میکنند.
)