تحلیل فراوانی سیل و خشکسالی هواشناسی بر اساس تئوری مقادیر حدی

سیل و خشکسالی از وقایع مهم در هیدرولوژی می باشند که اثرات قابل توجهی در زندگی بشر دارند. یکی از راه های مطالعه ی آن ها تحلیل فراوانی رخدادهای آن ها در دوره های گذشته می باشد. اما داده هایی که به عنوان مقادیر حدی انتخاب می شوند می تواند نقش موثری در تحلیل فراوانی مقادیر حدی داشته باشند. روش های مختلفی به این منظور ارائه شده است که می توان به روش حداکثر سالانه و روش وقایع حدی فراتر از حد آستانه اشاره کرد. در روش حداکثر سالانه، فقط بیشترین واقعه رخ داده شده در هرسال انتخاب می شود این امر باعث می شود در سال هایی که وقایع حدی زیادی رخ می دهد نتوانیم بیش از یک واقعه را انتخاب کنیم و در سال هایی که وقایع حدی نمی باشند نیز یک واقعه را می بایست انتخاب کرد. اما در روش حد آستانه صرف نظر از زمان رخداد وقایع، آستانه ای را تعیین می کنند و مقادیر بالاتر از آن را در تحلیل فراوانی شرکت می دهند. سوالی که مطرح می شود این است که نقطه بهینه آستانه را چگونه باید تعیین کرد. بدین منظور شروطی مطرح می شود تا براساس آن نقطه ی بهینه تعیین شود. استان گلستان از مناطق سیل خیز و جزء قطب های مهم کشاورزی در ایران می باشد که با اقلیمی نیمه خشک، خسارات جبران ناپذیری را از خشکسالی می بیند. بر این اساس ایستگاه ارازکوسه در این استان که دارای داده های بارش و دبی در مقیاس روزانه طی دوره ی آمـاری 45-1344 الی 89-1388 می باشد، به عنوان منطقه مورد مطالعه انتخاب شد. با ترسیم سری زمانی مقادیر دبی، وقایع مستقل انتخاب شدند تا در روش حد آستانه مورد استفاده قرار گیرند. برای تحلیل فراوانی خشکسالی ابتدا مقدار شدت خشکسالی در پنجره های زمانی6،3،1 و 12 ماهه براساس نمایه بارش استاندارد (spi)، محاسبه شد، سپس مقادیر حدی آن ها انتخاب شد. مقایسه نتایج تحلیل فراوانی مقادیر حدی نشان داد که روش حد آستانه ها در دوره بازگشت های مختلف، مقادیر بالاتری را نسبت به روش حداکثر سالانه ارائه می کند و همچنین با ترسیم فواصل اطمینان دوره بازگشت های مختلف، روش حد آستانه ها عدم قطعیت کمتری را به همراه دارد. در ضمن آستانه بهینه برای تحلیل فراوانی سیل در روش حد آستانه برابر 47 مترمکعب بر ثانیه بدست آمد. تحلیل فراوانی مقادیر حدی خشکسالی نیز برتری روش حد آستانه نسبت به روش حداکثر سالانه را نشان داد که در برآورد خشکسالی با دوره بازگشت های مختلف از عدم قطعیت پایین تری برخوردار است. آستانه بهینه برای تحلیل فراوانی خشکسالی های شدید در روش حد آستانه نیز مقدار 2/1- (spi یک ماهه)، 1/1- (spi سه ماهه)، 1- (spi شش ماهه) و 1- (spi دوازده ماهه) بدست آمد.