مقاله مدلهای زمانی تحلیل و پیشبینی دماهای فرین پایین تهران

توضیحات

  مقاله مدلهای زمانی تحلیل و پیشبینی دماهای فرین پایین تهران دارای 25 صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد مقاله مدلهای زمانی تحلیل و پیشبینی دماهای فرین پایین تهران  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی مقاله مدلهای زمانی تحلیل و پیشبینی دماهای فرین پایین تهران،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

بخشی از متن مقاله مدلهای زمانی تحلیل و پیشبینی دماهای فرین پایین تهران :

مقدمه

فعالیتها و سیستمهای انسانی (مانند کشاورزی، صنایع و امثال آن) وابسته به اقلیم، بر مبنای ثبات و پایداری اقلیم طراحی شده و عمل مینمایند و از این رو مساله تغییر اقلیم میتواند ثبات و پایداری مذکور را به هم ریخته یا حتی مختل کند و بشر را با مشکلات بسیار جدی مواجه سازد. در طی سالهای اخیر دانشمندان به منظور تجزیه و تحلیل الگوهای اقلیمی توجه ویژهای به سریهای دمایی معطوف میدارند. دما از مهمترین عناصر اقلیمی بوده و در تعیین نقش و پراکنش دیگر عناصر اقلیمی نیز موثر است. نیز دما از عوامل اصلی و اساسی در پهنه بندی و طبقه بندی اقلیمی بوده و بر این اساس نوسانات و تغییرپذیری دما بسیار حایز اهمیت بوده و به این دلیل پیش بینی دماهای آتی نیز دارای اهمیت فوقالعاده علمی- کاربردی است.

موضوع این تحقیق دماهای فرین است. در اصطلاح آماری مقادیر فرین چنین تعریف شده است: »در مقایسه با میانگین به مقادیر حدی یا افراطی بالا (مقادیر بسیار بزرگ) و حدی یا افراطی پایین (مقادیر بسیار کوچک) مقادیر فرین گفته میشود« (ریسز و توماس، 2007، .(17 استمرار زمانی دماهای فرین در بازه روزانه، هفتگی و حتی ماهانه حسب مورد موجب وقوع امواج سرمایی (دماهای فرین پایین) و گرمایی (دماهای فرین بالا) میشود.

مشکلاتی که هر ساله دماهای فرین در مناطق مختلف جغرافیایی به وجود میآورند، باعث شده که موضوع مطالعه دماهای فرین اهمیت علمی و کاربردی خاصی پیدا کرده و ابعاد و اثرات مختلف تغییرات دمایی بویژه افت آن که دماهای فرین را به وجود میآورد، مورد بررسی قرار داده شده است.

روشهای سری زمانی به منظور مطالعه اقلیم بویژه بررسی دما در نوشتههای بی شماری مورد استفاده و استناد قرار گرفته است. محققان تغییر پذیری روند میانگین دمای سالانه را در ترکیه مورد مطالعه قرار دادهاند. نتایج بررسی آنها

مدلهای زمانی تحلیل و پیشبینی دماهای فرین پایین تهران 143

در مقیاس ناحیهای روند افزایش دمای آناتولی شرقی و روند کاهش آن را در نواحی ساحلی ترکیه در دو دهه اخیر نشان میدهد (تورکش و همکاران، 1996، .(466 کاربرد مدلهای اتورگرسیو در بررسی تغییرات دما در کشور پرتغال مورد بررسی قرار داده شده و نشان داده است که مقدار تغییر پذیری قابل توجهی در مقیاسهای سالانه و دههای دمای پرتقال وجود دارد (لیته و همکاران، 1996، .(1173

ترابی با استفاده از روش آریما دمای پنج ایستگاه معرف در پنج ناحیه اقلیمی ایران را در فاصله سالهای 1951 تا سال 1995 مطالعه و نتیجه گرفته است که مقادیر حداقل و حداکثر دما غیر از مناطق نیمه خشک گرم ایران در سایر مناطق از جمله نواحی خزری و نواحی کوهستانی دچار تغییرات دمایی شدهاند (ترابی،1380، ص .(112 در این رابطه روند زمانی تغییرات دمای ایران مورد مطالعه قرار گرفته و با استفاده از مؤلفه روند سری زمانی و آماره های من- کندال و لیتن مایر میزان معنی داری روند دمای ایستگاههای سینوپتیک کشور با دقت فراوان مشخص شده است (شیرغلامی و قهرمان، 1384، .(9

سابقه استفاده از روش هالت- وینتر در ایران به مطالعاتی چون: پیش بینی خشکسالیها و ترسالی های استان هرمزگان (عزیزی و روشن،1384، (48 ، پیش بینی خشکسالی حوضه آبریز دریاچه ارومیه (زاهدی و قویدل رحیمی، 1381، (19 و خصوصاً پیش بینی دماهای کرانگین اصفهان با استفاده از روش هالت-وینتر (خورشیددوست و همکاران، 1388، (31 محدود میشود.

مطالعات جدید در محدوده سواحل دریای خزر نشان دهنده روند افزایشی دماهای حداقل ایستگاههای ایران در سواحل خزر هستند (مرادی و همکاران، 2011، .(1

مطالعات پیشرفته اخیر مرکز ملی تحقیقات جوی-اقیانوسی (از مؤسسات وابسته بـه ناسـا) نشـان داده کـه گرمـایش زمین در سـال 2010 در مقایسـه بـا دو دوره پایـه 30 سـاله (یکـی از 1960-1990 و دیگـری از (1970-2000 در سردترین ماه های سال یعنی ژانویه یا دی (شکل 1 الف و ج) و فوریه یا بهمن (شکل 1 ب و د) تشدید شده اسـت. همانگونه که از ناهنجاریهای دمای ماه های سرد ژانویه و فوریه در سال 2010 نسبت به دو دوره بلند مدت مشاهده میشود، دمای سردترین ماههای ایران (و تهران) افزایشی بین 2 تا 5 درجه سانتیگراد داشته است.

441 فصلنامهی علمی- پژوهشی فضای جغرافیایی، سال دوازدهم، شمارهی 37، بهار 1391

شکل -1 تغییرات دمای سال 2010 میلادی نسبت به میانگین بلند مدت برای ماههای الف: ژانویه در دوره 1971-2000، ب: ژانویه در دوره 1960 – 1990، ج: جولای در دوره 1971-2000، د: جولای در دوره 1960 -1990

شکل 1 گواهی بر افزایش شدید دمای فرین پایین ماههای سرد در سال 2010 نسبت بـه دورههـای بلنـد مـدتی کـه دماهای فرین در آن اتفاق میافتند، نشان میدهد. سؤالات اساسی که در اینجا میتوان مطرح نمود، عبارتند از: رونـد بلند دماهای فرین پایین چگونه است؟ آیا روند دماهای فرین پـایین معنـی دار اسـت یـا صـرفاً نوسـانات موقـت و دوره ای است؟ روند نوسانات دماهای فرین در دهههای مختلف چگونه بوده است؟ با این روند صعودی (بر اسـاس شکل (1 که دماهای فرین پایین در حال افزایش هستند، دمای ماههای سرد 10 سال آینده چگونه خواهد بود؟

تهران به عنوان پایتخت ایران شهری بسیار بزرگ و پر جمعیت است که نوسـانات و تغییـرات احتمـالی آب و هـوا خصوصاً دماهای فرین آن جمعیت زیاد ساکن در این کلان شهر را مستقیماً تحت تأثیر قرار میدهد. با توجه به اینکه در خصوص تغییرات بلند مدت و بویژه نوسانات دههای دماهای فرین پـایین تهـران پژوهشـی انجـام نگرفتـه، ایـن

مدلهای زمانی تحلیل و پیشبینی دماهای فرین پایین تهران 145

پژوهش با هدف واکاوی تغییرات و تحلیل روند بلند مدت و دههای دماهای فرین پایین و پیش بینی دماهای مذکور برای 10 سال آتی تا سال 2020 برای ایستگاه نمونه مهرآباد تهران انجام گرفته است.

مواد و روشها

داده های مربوط به دماهای حداقل روزانه اتفاق افتاده در هر یک از ماههای سـال کـه مقـادیر فـرین حـداقل سـالانه ایستگاه مهر آباد محسوب شده اند، برای مطالعه انتخاب گردید. بر این اساس برای هر یک از سالهای مورد مطالعـه که از سال 1951 میلادی شروع و تا 2010 به طول دوره 60 سال ادامه یافته، 60 رکورد یا مشاهده در نظر گرفته شد. داده ها مربوط به ایستگاه مهرآباد که در مختصات 35 درجه و 41 دقیقه عرض شمالی و 51 درجه و 19 درجه طـول شرقی واقع شده و ارتفاع آن 1190/8 متر است، هستند. دادههای یاد شده از سازمان هواشناسی کشور اخذ گردید.

پس از کنترل کیفی و اطلاع از صحت داده ها مراحل مختلف تحلیل آماری انجام گرفته است کـه بـه ترتیـب شـامل ترسیم و تحلیل روند بلند مدت و دهه ای و اعمال آزمون ناپارامتری من- کندال برای دورههای بلند مدت و دهـهای بوده و پس از آن با استفاده از روش سری زمانی هالت_وینتر مقادیر 10 سال بعدی دماهـای فـرین پـایین ایسـتگاه تهران تا سال 2020 مورد پیش بینی قرار گرفته است.

به منظور تحلیل نوسانات دهه ای دمای فرین پایین تهران دوره 60 ساله آماری به 6 دوره تقسیم شد کـه دوره اول از 1951 تا 1959، دوره دوم از 1960 تـا 1969، دوره سـوم از 1970 تـا 1979، دوره چهـارم از 1980 تـا 1989، دوره پنجم از 1990 تا 1990 و دوره ششم از سال 2000 تا انتهای سری (2010) را شامل مـیشـوند. همچنـین نوسـانات روند -1کل سری، -2 آغاز سری (1951) تا سال 1990، 1970 -3 تـا انتهـای سـری در سـال 2010 و -4 از سـال 1990 تا سال 2010 که جمعاً شامل 10 سری میشوند، مورد تحلیل قرار گرفته است.

برای محاسبه ناهنجاریهای دمای حداقل ایستگاه مهرآباد از معادله 1 (نمرات استاندارد شده) استفاده شده است:

(1)
Ae (Ci C i ) / SD

در معادله فوق: Ae ناهنجاری دمای حداقل، Ci هر یک از مشاهدات دمای حداقل به ثبت رسیده در هر سـال در بـازه

زمانی 60 ساله، SD انحراف معیار و C میانگین بلند مدت 60) ساله) دمای حداقل ایستگاه هستند.

چون روش من- کندال در آب و هواشناسی روشی معمول است از ذکر معـادلات طـولانی آن صـرف نظـر شـده و کلیات آن شرح داده میشود. از آماره ناپارامتری من- کندال جهت آزمون معنی داری روند و آشکارسازی جهش در

Yt M T C S I e

641 فصلنامهی علمی- پژوهشی فضای جغرافیایی، سال دوازدهم، شمارهی 37، بهار 1391

سریهای زمانی استفاده میشود. این آزمون عمدتاً در علوم محیطی به کار رفته، زیرا آزمونی ساده و محکـم بـوده و میتواند مقادیر پایین تر از حد (فرین) مشخص را کنترل کنـد. در ایـن روش دو عامـل Ui و U’i محاسـبه و بـرای بررسی روند در کنار همدیگر ترسیم شده و موقعیت آنها نسبت به هم معنی داری یا بی معنی بودن روند را مشخص میکند. اگر مقادیر آنها از دو آستانه 1/96 تجاوز کند، روند معنی دار خواهد بود. اگر دو خط Ui و U’i همدیگر را در یک نقطه قطع کنند، آن نقطه، نقطه جهش است. در صورتی که دو خـط در داخـل حـریم و محـدوده باشـند، جهش معنی دار نبوده، اما چنانچه از حریم تجاوز کرده یا محدوده را کلاٌ یا موقتاً ترك کرده باشند، جهش معنـی دار خواهد بود. همچنین اگر دو دنباله Ui و U’i بر اساس i به صورت نموداری ترسیم شوند، در صـورت معنـی داری روند، دو نمودار در نقطه آغارین همدیگر را قطع خواهند کرد، در حالی که در صورت عدم وجـود رونـد دو دنبالـه Ui و U’i تقریباً به صورت موازی حرکت خواهند کرد و یا با چند بار برخورد به طوری که بـه تغییـر جهـت آنهـا منجر نشود، عمل میکنند. محل تلاقی Ui و U’i در محدوده اطمینان 95 درصدی، بیانگر تغییرات معنـی دار سـری زمانی اقلیمی بوده و رفتار Ui بعد از محل تلاقی وضعیت نزولی یا صـعودی سـری اقلیمـی را مشـخص مـیکنـد. نمودارهایی که در آنها دو خط Ui و U’i به هم برخورد نکرده اند یا فاقد محل تلاقـی دو خـط Ui و U’i هسـتند، معرف سریهای اقلیمی فاقد روند هستند (خوشحال دستجردی و قویدل رحیمی، .(1387

هر سری زمانی علاوه بر میانگین شامل چندین مؤلفه به اسامی: روند، سیکل یا مؤلفه چرخهای، مؤلفه فصلی و نوسانات نامنظم است. پیش بینی سریهای زمانی به یکی از حالات جمعی یا ضربی که برای دما اغلب جمعی است و به شکل معادله زیر نشان داده میشود، صورت میگیرد:

(2)

در معادلات فوق: Yt سری زمانی پیش بینی شده، M میانگین سری، T مؤلفه روند، C مؤلفه چرخهای، S مؤلفه فصلی، I نوسانات نامنظم در طول سری و e خطاهای مشاهداتی هستند. پیش بینی مدل هالت- وینترز بر مبنای میانگین توزینی مقادیر جاری و قبلی دادههای ثبت شده سری زمانی است. در میانگین توزینی مورد بحث بیشترین میزان وزن به جدیدترین مشاهده سری زمانی داده شده و به ترتیب که به دادههای قبلیتر سری زمانی بر میگردیم، وزنها نیز کمتر میشوند.

Fts
مدلهای زمانی تحلیل و پیشبینی دماهای فرین پایین تهران; 147

برای پیشبینی در این مدل لازم است مؤلفههای ___ ، T و F که به ترتیب عبارتند از مؤلفههای سطح (یا
t t X t

میانگین)، روند و فصلی برآورد شوند. حالت جمعی مدل پیش بینی هالت- وینترز که در این مطالعه مورد استفاده قرار گرفته است، به شرح زیر نشان داده میشود:

اشتراک‌گذاری:

• Click to share on Facebook (در پنجر تازه باز می‌شود)

• برای به اشتراک گذاشتن روی لینکداین کلیک کنید (در پنجر تازه باز می‌شود)

• Click to share on Telegram (در پنجر تازه باز می‌شود)

• کلیک کنید تا روی گوگل+ به اشتراک گذاشته شود (در پنجر تازه باز می‌شود)

برای دریافت اینجا کلیک کنید