واکاوی تغییرات توزیع فراوانی بارش های روزانه ی ایران

چکیده دسترسی به منابع آب شیرین و قابل بهره برداری یکی از نیازهای اساسی و مهم انسان از گذشته به شمار می آمده نیاز و اهمیتی که با وجود پیشرفت های شگرف انسان در عرصه های مختلف نه تنها حفظ شده بلکه با توجه به افزایش روزافزون جمعیت و وابستگی بشر به آب حتّی بیش تر از گذشته هم شده است. به همین جهت، آشنایی با ویژگی-های زمانی، مکانی، عوامل، عناصر و نیروهای طبیعی موثر بر بارش یکی از پیش نیازهای اصلی برنامه ریزی و مدیریت منابع محدود آب به شمار می آید. هدف این پژوهش، برازش توزیع های فراوانی خانواده بهنجار و گاما بر بارش روزانه، محاسبه فراسنج های توزیع برازش یافته، پهنه بندی ایران بر اساس برازنده ترین توزیع تک تک یاخته ها و بررسی تغییرات فراسنج ها و برازنده-ترین توزیع در طول زمان بوده است. با توجه به اهمیت داده های مورد استفاده در نتایج حاصل از این گونه مطالعات، برای انجام این پژوهش از داده های دو پایگاه داده ی بارش روزانه استفاده شده است. نخست داده های بارش روزانه 1437 پیمونگاه همدید، اقلیمی و باران سنجی ایران که به روش کریگینگ در یاخته هایی به ابعاد 15 15کیلومتر میان یابی شده از پایگاه داده « اسفزاری » برای بازه زمانی 1/1/1340 تا 29/12/1382(برابر با 15705 روز) برداشت شد و درآرایه ای با ابعاد 7187 15705 ( بر روی سطرها 15705 روز و بر روی ستون ها تعداد 7187 یاخته) قرار داده شد. علاوه بر این داده ها، داده های بارش روزانه شبکه بندی شده 25/0 25/0 درجه طول/ عرض جغرافیایی در بازه زمانی 1/1/1330 تا 29/12/1385 (معادل20453 روز) خورشیدی از نسخه v1003r1 پایگاه داده بارش «آفرودیت» خاورمیانه برای محدوده ایران استخراج و در آرایه ای به ابعاد 2491 20453 (بر روی سطرها 20453 روز و بر روی ستون ها تعداد 2491 یاخته) قرار داده شد. مراحل کار واکاوی توزیع فراوانی بر یاخته های با بارش بیش از 5/0 میلی متر هر دو پایگاه داده به عنوان روز بارشی صورت گرفت. آماره های تمرکز و پراکندگی برای روزهای بارشی هر دو پایگاه داده محاسبه و تفسیر شد؛ تا قبل از بررسی توزیع فراوانی داده های بارش روزانه ایران یک دید و نگرش کلی نسبت به داده های بارش به دست آید. برای برازش توزیع فراوانی خانواده گاما(گامای دو فراسنجی و نمایی) و خانواده بهنجار(بهنجار استاندارد و لوگ بهنجار) از آزمون کلموگروف- اسمیرنف استفاده شد؛ آماره های این آزمون نشان می دهد که به ترتیب توزیع گاما، توزیع نمایی، توزیع لوگ بهنجار و توزیع بهنجار استاندارد رتبه های نخست تا آخر برازش بر داده ها را به خود اختصاص داده اند، اما از جهت آماری فقط دو توزیع گاما و نمایی توانسته اند شرایط لازم آزمون، به عنوان برازنده ترین توزیع را احراز نمایند. با توجه به نگاشت مدل برازش یافته بر تک تک یاخته ها دو توزیع گامای دو فراسنجی و توزیع نمایی به عنوان برازنده ترین توزیع ها شناخته شدند. توزیع تجربی بارش روزانه روزهای بارشی حدود 5/4 درصد از مساحت ایران از تابع توزیع نظری نمایی و در مقابل توزیع تجربی 5/95 درصد دیگر مساحت کشور از توزیع گامای دو فراسنجی تبعیت می کند. فراسنج های میانگین، انحراف معیار، چولگی، کشیدگی، شکل و مقیاس برازنده ترین توزیع هر یاخته محاسبه و نگاشت آن ها رسم گردید. در 95 درصد از مساحت کشور میانگین بارش روزانه درازمدت مورد انتظار زیر 10 میلی متر است و در 5 درصد دیگر از مساحت کشور در جنوب شرق، سواحل شمال ، نقاط مرتفع زاگرس و دامنه های آن انتظار بارش روزانه به بیش از 10 میلی متر می رسد. با وجود کم بودن میانگین بارش مورد انتظار، متوسط انحراف از میانگین بارش بالا بوده و این یعنی اطمینان به بارش در ایران کم است. در 73 درصد مساحت کشور که بیش تر قلمروهای کم بارش ایران مرکزی، شمال شرق و شمال غرب را در بر می گیرد متوسط انحراف از میانگین کم تر از 30 میلی متر است. در 27 درصد دیگر از مساحت کشور شامل نقاط مرتفع زاگرس، سواحل دریای مازندران، سواحل شمال تنگه هرمز و سواحل اطراف بندر لنگه و بوشهر، ارتفاعات کرمان و جنوب شرق، نوسان بارش به بیشینه خود رسیده و عدم اطمینان به بارش کشور بیشینه می شود. هسته بیشینه فراسنج شکلِ توزیع، در منطقه بین میناب، بندرعباس و بندر خمیر در استان هرمزگان وجود دارد. از دیگر ویژگی های بارش، عدم وجود مناطق با میزان فراسنج شکل بالا می باشد که حکایت از فاصله زیاد احتمال وقوع بارش با شرایط بهنجار دارد. در چندین هسته ی بیشینه فراسنج مقیاس تابع توزیع گاما در ارتفاعات اطراف یاسوج، اطراف مهران ، مریوان و بین رشت تا بندر انزلی فراسنج مقیاس به بیش از 70 میلی متر می رسد. جهت بررسی تغییرات توزیع فراوانی بارش روزانه در طول زمان، داده های بارش به دو دوره تقسیم شده و فراسنج های هر دوره محاسبه و نگاشت آن ترسیم و تفسیر شد. آماره های کمینه، بیشینه، میانگین و مجموع آزمون نیکویی برازش کلموگروف اسمیرنف در طول دوره مطالعه تغییر قابل ملاحظه ای نداشته است. در بخش وسیعی از کشور که بیش تر مناطق شمال، شمال شرق، شمال غرب و ایران مرکزی را در بر می گیرد برازنده ترین توزیع دوره دوم نسبت به دوره نخست تغییر نکرده است اما در ارتفاعات زاگرس، جنوب شرق و بخشی از سواحل دریای عمان و خلیج فارس شاهد تغییر توزیع فراوانی از توزیع گاما به توزیع نمایی و یا برعکس هستیم. در مجموع فراسنج های میانگین، انحراف معیار، چولگی، کشیدگی، شکل و مقیاس برازنده ترین توزیع فراوانی داده های بارش روزانه دوره دوم نسبت به دوره نخست تغییرات زیاد و گسترده ای نداشته است اما تغییرات جزئی در فراسنج ها تأیید می شود. این تغییرات از لحاظ مکانی بیش تر در جنوب شرق، سواحل جنوبی، برخی مناطق سواحل شمال کشور و ارتفاعات زاگرس دیده می شود؛ موضوعی که در مورد برازنده ترین توزیع فراوانی هر یاخته هم صدق می کند.