تحلیل روند بارش با استفاده از روش نوین Sen و مقایسه نتایج روش‏‌های متداول (مطالعه موردی: استان خراسان رضوی)

فصلنامه آب و توسعه پایدار

مقاله 8، دوره 6، شماره 1 - شماره پیاپی 12، شهریور 1398، صفحه 41-50   

نوع مقاله: روش‌شناسی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jwsd.v6i1.66528

نویسندگان

سحر خزاعی^{* 1}؛ رضا براتی²؛ احمد قندهاری³؛ محمدرضا صادقی فرد⁴

¹دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری

²دانشگاه تربیت مدرس

³دانشگاه فردوسی مشهد

⁴دانشگاه آزاد اسلامی واحد فردوس

چکیده

تغییرات بارش یکی از معیارهای اصلی بررسی تغییر اقلیم است که به ‏منظور تحلیل روند آن از روش‌‏های مختلفی استفاده می‌‏شود. هدف از انجام این پژوهش تحلیل روند داده‌‏های بارش ماهانه، فصلی و سالانه توسط روش نوین Sen به‏ منظور بررسی روند تغییرات بارش در استان خراسان رضوی می‌‏باشد و در آن از داده‏های بارش 30 سال اخیر 39 ایستگاه باران‌‏سنجی واقع در سطح استان استفاده شده است. به‏ منظور مقایسه تحلیل‏‌های روند بارش، از روش‌‏های من-کندال، اسپیرمن و رگرسیون نیز استفاده شد. در این مطالعه برای کمی کردن نتایج گرافیکی روش Sen، تحلیل‏‌های آماری پیشنهاد داده شد. نتایج تحلیل بارش با سه روش متداول نشان داد که بارش در ماه آبان در سطح اطمینان 95 درصد دارای روند صعودی معنی‏دار بوده و جز در روش رگرسیون بارش سایر ماه‌‏ها، فصل‎‏ها و بارش سالانه دارای روند نیستند. به‏ طورکلی بارش ماه‌‏های آبان، خرداد، تیر و بارش فصل‏‌های پاییز و تابستان دارای روند صعودی و سایر دوره‌‏هایی که بررسی شد دارای روند نزولی بودند. همچنین تحلیل نتایج روش Sen در دسته‏‌های مقادیر کم، متوسط و زیاد نشان داد که بیشترین مقدار تغییرات مربوط به بارش زمستان و کمترین تغییرات مربوط به بارش مهر ماه است. از نظر آماری نیز مانند روش رگرسیون، بارش فصل زمستان دارای روند نزولی معنی‌‏دار بود.

کلیدواژه‌ها

روند بارش؛ روش نوین سِن؛ من-کندال؛ رگرسیون خطی؛ اسپیرمن

مراجع

آذرخشی، م.، فرزادمهر، ج.، اصلاح، م. و صحابی، ح. 1392. بررسی روند تغییرات سالانه و فصلی بارش و پارامترهای دما در مناطق مختلف آب و هوایی ایران. نشریه منابع طبیعی ایران، 66(1):1-16.

عرفانیان، م.، انصاری، ح.، علیزاده، ا. و بنایان، م. 1393. بررسی تغییرات شاخص‌های حدی هواشناسی در استان خراسان رضوی. نشریه آبیاری و زهکشی ایران، 8(6): 817-825.

علیزاده، ا. 1390. اصول هیدرولوژی کاربردی. انتشارات دانشگاه امام رضا (ع). چاپ 31. مشهد.

Burn D.H., Mansour R., Zhang K. and Whitfield P. H. 2011. Trends and variability in extreme rainfall events in British Columbia. Canadian Water Resources Journal, 36(1): 67-82.

Corder G.W. and Foreman D.I. 2014. Nonparametric statistics: A step-by-step approach. John Wiley & Sons. Second edition. New Jersey.

Douglas E.M. and Fairbank C.A. 2010. Is precipitation in northern New England becoming more extreme? Statistical analysis of extreme rainfall in Massachusetts, New Hampshire, and Maine and updated estimates of the 100-year storm. J. Hydrol. Eng, 16(3): 203-217.

Elouissi A., Sen Z. and Habi M. 2016. Algerian rainfall innovative trend analysis and its implications to Macta watershed. Arabian J. Geosci, 9(4): 1-12.

Fujibe F., Yamazaki N., Katsuyama M. and Kobayashi K. 2005. The increasing trend of intense precipitation in Japan based on four-hourly data for a hundred years. Sola, 1: 41-44.

Groisman P.Y., Knight R.W., Easterling D.R., Karl T.R., Hegerl G.C. and Razuvaev V.N. 2005. Trends in intense precipitation in the climate record. J. Clim, 18(9): 1326-1350.

Haktanir T. and Citakoglu H. 2014. Trend, independence, stationarity, and homogeneity tests on maximum rainfall series of standard durations recorded in Turkey. Journal of Hydrologic Engineering, 19(9): 05014009.

Helsel D.R. and Hirsch R.M. 2002. Statistical methods in water resources. Techniques of water-resources investigations of the United States Geological Survey. Book 4, Hydrologic Analysis and Interpretation. chapter A3, U.S. Geological Survey, 522 pages.

https://www.razavimet.ir

Kendall M.G. 1975. Rank Correlation Methods. Charless Griffin, London.

Kisi O. and Ay M. 2014. Comparison of Mann–Kendall and innovative trend method for water quality parameters of the Kizilirmak River, Turkey. J. Hydrol, 513: 362-375.

Kisi O. 2015. An innovative method for trend analysis of monthly pan evaporations. J. Hydrol, 527: 1123-1129.

MacQueen J.B. 1967. Some Methods for classification and Analysis of Multivariate Observations, Proceedings of 5-th Berkeley Symposium on Mathematical Statistics and Probability Berkeley, University of California Press, 1: 281-297.

Mann H.B. 1945. Nonparametric tests against trend. Econometrica, 13: 245–259.

Nazemosadat M.J. and Cordery I. 2000. On the relationships between Enso and winter rainfall in Iran. 26th National and 3rd International Hydrology and Water Resources Symposium, Inst. Engs., Australia, 20-23 November, Perth.

Sen Z. 2012. Innovative trend analysis methodology. J. Hydrol. Eng, 17(9): 1042-1046.

Sen Z. 2015. Innovative trend significance test and applications. Theor. Appl. Climatol, 127(3-4): 939-947.

Sen Z. 2016. Hydrological trend analysis with innovative and over-whitening procedures. Hydrological Sciences Journal, 62(2): 294-305

Sonali P. and Kumar D.N. 2013. Review of trend detection methods and their application to detect temperature changes in India. J. Hydrol., 476:212-227.

Sun C.C., Shen Z.Y., Xiong M., Ma F.B., Li Y.Y., Chen L. and Liu R.M. 2013. Trend of dissolved inorganic nitrogen at stations downstream from the Three-Gorges Dam of Yangtze River. Environ. Pollut, 180: 13-18.

Tabari H., Marofi S. and Ahmadi M. 2011. Long-term variations of water quality parameters in the Maroon River, Iran. Environ. Monit. Assess, 177(1-4): 273-287.

Tabari H. and Willems P. 2015.Investigation of stream flow variation using an innovative trend analysis approach in north- west Iran. E-proceedings of the 36th IAHR World Congress.

Taormina R., Chau K.W. and Sethi R. 2012. Artificial neural network simulation of hourly groundwater levels in a coastal aquifer system of the Venice lagoon. Eng. Appl. Artif. Intell, 25(8): 1670-1676.

Timbadiya P.V., Mirajkar A.B., Patel P.L. and Porey P.D. 2013. Identification of trend and probability distribution for time series of annual peak flow in Tapi Basin, India. ISH J. Hydraul. Eng, 19(1): 11-20.

Turkes M. 1996. Spatial and temporal analysis of annual rainfall variations in Turkey. Int. J. Climatol, 16(9): 1057-1076.

Wang Y. and Zhou L. 2005. Observed trends in extreme precipitation events in China during 1961–2001 and the associated changes in large‐scale circulation. Geophysical Research Letters, 32(17): L09707.

Widmann M. and Schär C. 1997. A principal component and long‐term trend analysis of daily precipitation in Switzerland. Int. J. Climatol, 17(12): 1333-1356.

WMO. 1998. El-nino and the clips project. World Climate News, No 13, Jun, WMO, Switzerland.

Wu C.L., Chau K.W.and Li Y.S. 2009. Predicting monthly streamflow using data‐driven models coupled with data‐preprocessing techniques. Water Resources Research, 45(8): W08432.

Wu H. and Qian H. 2016. Innovative trend analysis of annual and seasonal rainfall and extreme values in Shaanxi, China.