کاربرد تحلیل موجک در شناسایی رفتار دوره ای خشکسالی های ایران

جغرافیا و مخاطرات محیطی

مقاله 5، دوره 7، شماره 1 - شماره پیاپی 25، فروردین 1397، صفحه 153-168   

نوع مقاله: پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/geo.v7i1.60717

نویسندگان

پیمان محمودی^* ؛ حجت اله دانشمند

دانشگاه سیستان و بلوچستان

چکیده

هدف اصلی این پژوهش آشکارسازی رفتار دوره ای خشکسالی های ماهانه ایران است. برای رسیدن به این هدف ابتدا بارش روزانه 41 ایستگاه همدید کشور برای یک دورۀ آماری 31 ساله (2013–1983) از سازمان هواشناسی کشور دریافت گردید. سپس شاخص خشکسالی مؤثر (EDI) در مقیاس زمانی ماهانه محاسبه و رفتار دوره ای سری های زمانی شاخص خشکسالی مؤثر (EDI) ایستگاه ها با استفاده از تحلیل موجک مورد بررسی قرار گرفت. نتایج این تحقیق نشان داد که دوره های تناوبی موجود در سری های زمانی شاخص خشکسالی مؤثر (EDI) ایستگاه های مورد مطالعه در ایران بسیار متنوع بوده و از بازه-های تناوبی 28- 24 ماهه تا 220- 210 ماهه را شامل می شود. علاوه بر این، در تعدادی از ایستگاه های مورد مطالعه، بازه ها ی تناوبی غالب به چشم می خورد. از جمله بازه های تناوبی غالب می توان به دو بازه 120- 108 ماهه و 80- 60 ماهه اشاره کرد. ولی در مجموع درکل ایستگاه ها این بازه های تناوبی غالب مشاهده نمی‌شود. همچنین در اکثر ایستگاه‌ها بازه تناوبی در طول سری زمانی نغییر می‌کند. در تمام نواحی به‌جز ناحیه نیمه شمالی ایران مرکزی، پهنای نوار تناوبی در حال افزایش است. به عبارت دیگر نوار تناوبی به سمت بازشدگی است. در اوایل سری‌های زمانی، نوارهای تناوبی دارای پهنای کمتری بوده و دوره‌های کوتاه‌تری را شامل می‌شوند؛ اما با نزدیک شدن به اواخر سری‌های زمانی، پهنای نوارهای تناوبی بزرگتر شده و دوره‌های بلندتری را شامل می‌شوند. بنابراین در کل ایران می‌توان نتیجه گرفت که بازه‌های تناوبی با شیب خیلی ملایمی به سمت دوره‌های بلندمدت متمایل می‌شود.

کلیدواژه‌ها

خشکسالی؛ تبدیل موجک؛ بسامد؛ بازۀ تناوب

مراجع

تقوی، فرناز؛ نیستانی، ابوافضل؛ محمدی، حسین؛ رستمی جلیلیان، شیما؛ 1390. کاربرد تحلیل موجک در شناسایی رفتار بارش در مناطق غربی ایران. مجله ژئوفیزیک ایران، شماره 2، 30-13.

جهانبخش، سعید؛ ساری صراف، بهروز؛ قائمی، هوشنگ؛ پوراصغر، فرناز؛ 1390. بررسی تأثیر پدیده دو قطبی دمایی اقیانوس هند بر تغییرپذیری بارش‌های فصلی استان‌های جنوبی کشور. فصلنامه تحقیقات جغرافیایی، شماره 4 (پیاپی 103)، 46-27.

جهانبخش، سعید؛ عدالت دوست، معصومه؛ 1387. تأثیر فعالیت‌های خورشیدی بر تغییرات بارندگی‌های سالانه ایران. فصلنامه تحقیقات جغرافیایی، شماره 1 (پیاپی 88)، 24-3.

حسن زاده، یوسف؛ عبدی کردانی، امین؛ فاخری فرد، احمد؛ 1391. پیش بینی خشکسالی با استفاده از الگوریتم ژنتیک و مدل ترکیبی شبکه عصبی-موجکی. نشریه آب و فاضلاب، شماره 3 (مسلسل 83)، 59-48.

خسروی، محمود؛ میردیلمی، سیده سمیرا؛ 1392. تأثیر فعالیت لکه‌های خورشیدی بر بارش استان گلستان (دوره آماری 1961 تا 2005. فصلنامه جغرافیا و برنامه ریزی محیطی، شماره 4 (پیاپی 52)، 46-33.

عراقی، علیرضا؛ موسوی بایگی، محمد؛ هاشمی نیا، سید مجید؛ 1393. به کارگیری تبدیل موجک گسسته برای تحلیل همبستگی بسامدی رطوبت نسبی. نشریه آبیاری و زهکشی ایران، شماره 2، 257-265.

مرتینز، آ؛ 1380. آنالیز سیگنال ویولت، فیلتر بانک، تبدیل‌های زمان فرکانس و کاربرد آنها. ترجمه محمد حسن مرادی، انتشارات دانشگاه صنعتی امیرکبیر.

نوشیروانی، نوشیروان؛ 1393. مطالعه تغییرات روزانه شدت خشکسالی در ایران. پایان نامه کارشناسی ارشد علوم محیط زیست، دانشکده علوم، دانشگاه زنجان، 98 ص.

Akhtari, R., Morid, S., Mahdian, MH., Smakhtin, V., 2009. Assessment of areal interpolation methods for spatial analysis of SPI and EDI drought indices. International Journal of Climatology 29: 135–145.

Byun, HR., Wilhite, DA., 1999. Objective quantification of drought severity and duration. Journal of Climate 12: 2747–2756.

Drago, AF., Boxall, SR., 2002. Use of the wavelet transform on hydro-meteorological data. Physics and Chemistry of the Earth, Parts A,B,C 27 (32-34): 1387-1399.

Emery, WJ., Thomson, RE., 2004. Data analysis method in physical oceanography. Elsevier, UK,638 pp.

Gamage, N., Blumen, W., 1993. Comparative analysis of low level cold fronts, Wavelet, Fourier, and empirical orthogonal function decompositions. Monthly Weather Review 121: 2867-2878.

Kalamaras, N., Michalopoulou, H., Byun, HR., 2010. Detection of drought events in Greece using daily precipitation. Hydrological Research 41 (2): 126–133.

Kulkarni, JR., 2000. Wavelet analysis of the association between the Southern oscillation and the Indian summer monsoon. International Journal of Climatology 20: 89-104.

Kuo, CC., Gan, TY., Yu, PS., 2010. Wavelet analysis on the variability, teleconnectivity, and predictability of the seasonal rainfall of Taiwan. Monthly Weather Review 138: 162-175.

Labat, D., Ababou, R., Mangin, A., 2000. Rainfall-runoff relations for karstic sorings, Part II: Continuous wavelet and discrete orthogonal multiresolution analyses. Journal of Hydrology 238: 149-178.

Morid, S., Smakhtin, V., Bagherzadeh, K., 2007. Drought forecasting using artificial neural networks and time series of drought indices. International Journal of Climatology 27: 2103–2111

Nakkan, M., 1999. Wavelet analysis of rainfall-runoff variability isolating climatic from anthropogenic patterns. Environmental Modelling and software 14: 283-295.

Pandey, RP., Dash, BB., Mishra, SK., Singh, R., 2008. Study of indices for drought characterization in KBK districts in Orissa (India). Hydrolological Process 22: 1895–1907.

Penalba, OC., Vargas, WM. 2004. Interdecadal and interannual variations of annual and extreme precipitation over central-northeastern Argentina. International Journal of Climatology 24: 1565-1580.

Roudier, P., Mahe, G., 2010. Study of water stress and droughts with indicators using daily data on the Bani river (Niger basin, Mali). International Journal of Climatology 30: 1689–1705

Smith LC., Turcotte DL., Isacks BL., 1998. Stream flow characterization and feature detection using a discrete wavelet transform. Hydrological process 23: 233-249.

Torrence C., Compo GP., 1998. A practical guide to wavelet analysis. Bulletin of the American Meteorology Society 79: 61-78.

Toshie Kayano M., Sansigolo C., 2009. Interannual to decadal variations of precipitation and daily maximum and daily minimum temperature in Southern Brazil. Theoretical and Applied Climatology 97: 81-90.

Xingang D., Ping W., Jifan C., 2003. Multiscale characteristics of the rainy season rainfall and interdecadal decaying of summer monsoon in North China. Chinese Science Bulletin: 48: 2730-2734.

Yan Z, Tsimplis MN., Woolf D., 2004. Analysis of the relationship between the North Atlantic oscillation and sea level changes in northeast Europ. International Journal of Climatology 24: 743-758.