فایل بررسی پایش و پهنه بندی خشکسالی های ایران
توضیحات
فایل بررسی پایش و پهنه بندی خشکسالی های ایران
این پایان نامه در قالب فرمت word قابل ویرایش ، آماده پرینت و ارائه به عنوان پروژه پایانی میباشد
چکیده:
در این پژوهش پایش و پهنه بندی خشکسالی و همچنین بررسی ابعاد مختلف آن در سطح کشور ایران با استفاده از آمار و اطلاعات مربوط به بارش و دمای 30 ساله (2010 – 1981) سازمان هواشناسی کشور انجام گرفته است. به منظور آنالیز دادهها از روش شاخص SPI [1]و RDI [2]استفاده شده و جهت محاسبه شاخص RDI، تبخیر و تعرق پتانسیل از روش ترنتوایت[3] محاسبه گردید. در ادامه این شاخصها در تعیین فاکتورهای مختلف خشکسالی (شدت، مدت، وسعت، فراوانی و توالی) مورد استفاده قرار گرفته و با یکدیگر مقایسه شدند. نتایج نشان داد شاخص SPI برای برآورد فاکتورهای مختلف خشکسالی در تمام ایران قابلیت استفاده داشته و میتواند به عنوان مدلی جهت پایش خشکسالیها مورد استفاده قرار بگیرد ولی شاخص RDI با توجه به تنوع اقلیمی زیاد در ایران یکسان عمل ننموده و از این توانایی برخوردار نمیباشد. همچنین مقادیر به دست آمده برای این دو شاخص مورد تحلیل خوشهای به روش وارد و مجموع تفاضل هر داده از یک خوشه با بردار میانگین آن خوشه (فاصله اقلیدسی) انجام گرفت که در نتیجه این اقدام براساس شاخص SPI ایستگاهها به 6 گروه و بر اساس شاخص RDI به 5 گروه مجزا از نظر تشابه در شرایط آب و هوایی تقسیم شدند. فراوانی خشکسالیها از طریق شمارش ماههایی که شاخص SPI مقادیر منفی گرفتند محاسبه شده و روابط بین مدت – فراوانی برای کلیه ایستگاهها محاسبه گردید. نتایج نشان داد که رابطه مدت – فراوانی در ایستگاهها از نوع لگاریتمی، معادلات درجه 4، 5 و 6 بوده و از روند خطی پیروی نمینمایند. از طریق روشهای میانیابی پهنه بندی خشکسالی بر اساس شدت آن در دورههای خشک منتخب انجام گرفت و مساحت پهنهها محاسبه گردید. از اطلاعات به دست آمده از این طریق مشخص گردید در تمامی بازههای هشتگانه سیستم طبقهبندی خشکسالی بهترین تابع برازش دادههای واقعی تابع لوگ نرمال دو فراسنجی میباشد. همچنین مشخص گردید رابطه شدت – وسعت در تمامی بازههای مذکور به استثنای ترسالیهای شدیدتر از 2 که از نوع معادله درجه 3 میباشد در مابقی بازهها از نوع معادله درجه 2 میباشد.
واژههای کلیدی: پایش خشکسالی، تحلیل فضایی، شاخص بارش استاندارد شده (SPI)، شاخص شناسایی خشکسالی (RDI)، ایران
فهرست مطالب
- چکیده
1- فصل اول(کلیات تحقیق).. 1
1-1 مقدمه.. 1
1-2 بیان مسأله.. 3
1-3 سوالات تحقیق.. 4
1-4 فرضیه.. 4
1-5 اهداف تحقیق.. 4
1-6 روش جمع آوری اطلاعات.. 5
1-7 ابزار گرداوری اطلاعات.. 5
فصل دوم (مرورمنابع، ادبیات تحقیق، پیشینه تحقیق).. 7
2-1 پیشینه تحقیق.. 7
2-2 مبانی نظری.. 13
2-2-1 تعریف خشکسالی.. 13
2-2-2 مولفههای خشکسالی.. 15
2-2-3 زمان خشکسالی.. 15
2-2-4 مدت خشکسالی.. 16
2-2-5 وسعت خشکسالی.. 16
2-2-6 شدت خشکسالی.. 17
3- فصل سوم (روش اجرای تحقیق، مواد و روشها).. 19
3-1 معرفی منطقه مورد مطالعه.. 19
3-2 مواد و دادهها.. 20
3-3 روشها.. 23
3-3-1 روش SPI. 23
3-3-2 روش RDI. 26
4- فصل چهارم (تجزیه و تحلیل دادهها ویافتههای تحقیق).. 30
4-1 شاخص SPI. 31
4-1-1 فراوانی خشکسالی.. 61
4-2 شاخص RDI. 66
4-3 مقایسه دو روش SPI و RDI. 69
5- فصل پنجم (بحث، نتیجه گیری و پیشنهادات).. 88
5-1 دسته بندی ایستگاهها براساس شاخص SPI و RDI. 88
5-1-1 دسته بندی براساس شاخص SPI. 88
5-1-2 دسته بندی براساس شاخص RDI. 92
5-2 تحلیل مکانی خشکسالی.. 94
5-3 رابطه شدت – وسعت.. 98
5-4 نتیجه گیری کلی.. 104
منابع و مآخذ.. 106
فهرست جداول
جدول 3-1 مشخصات ایستگاههای مورد مطالعه.. 22
جدول 3-2 طبقهبندی خشکسالی از طریق مقدار SPI و احتمال وقوع متناظر با آن.. 24
جدول 3-3 مقادیر ضریب اصلاحی در معادله ترنت وایت برای عرضهای (شمالی) مختلف جغرافیایی در ماههای میلادی.. 29
جدول 4-1 جدول ضرایب تابع توزیع گاما جهت محاسبه شاخص SPI. 32
جدول 4-2 مقایسه توزیع احتمال مشاهده شده با توزیع احتمال SPI در ایستگاههای مورد مطالعه.. 33
جدول 4-3 فراوانی وقوع خشکسالیها در مدتهای تعریف شده در ایستگاههای مورد مطالعه 63
جدول 4-4 معادلات برآورد رابطه فراوانی وقوع با مدت خشکسالی به ماه در ایستگاه های مورد مطالعه.. 65
جدول 4-5 مقایسه توزیع احتمال مشاهده شده با توزیع احتمال نرمال در ایستگاه های مورد مطالعه.. 67
جدول 4-6 رابطه رگرسیون و ضریب همبستگی بین شاخص SPI و RDI. 86
جدول 5-1 رابطه رگرسیون بین احتمال وقوع شدت - محدوده درگیر برای دوره برگشتهای مختلف.. 102
جدول 5-2 احتمال وقوع شدت - محدوده درگیر برای دوره برگشتهای مختلف.. 103
فهرست اشکال
شکل 2-1 نمایش شماتیک دوره های مرطوب وخشک Mj: بزرگی خشکسالی، Li : مدت خشکسالی 14
شکل 3-1 موقعیت جغرافیایی و پراکندگی ناهمواریهای ایران. 20
شکل 3-2 نقشه موقعیت ایستگاههای مورد مطالعه. 21
شکل 4-1 مقایسه احتمال وقوع مشاهده شده با منحنی احتمال نرمال در کل ایستگاه ها و گروههای تعیین شده. 34
شکل 4-2 نقشه گروه بندی ایستگاهها بر اساس احتمال وقوع مشاهده شده. 36
شکل 4-3 مقایسه احتمال وقوع مشاهده شده با احتمال نرمال SPI در ایستگاه های اراک ، اردبیل ، ارومیه ، اصفهان ، اهواز و ایرانشهر. 38
شکل 4-4 مقایسه احتمال وقوع مشاهده شده با احتمال نرمال SPI در ایستگاه های آبادان ، آباده ، بابلسر ، بجنورد ، بم و بندرانزلی. 39
شکل 4-5 مقایسه احتمال وقوع مشاهده شده با احتمال نرمال SPI در ایستگاه های بندرلنگه ، بندرعباس ، بوشهر ، بیرجند ، تبریز و تربت حیدره. 40
شکل 4-6 مقایسه احتمال وقوع مشاهده شده با احتمال نرمال SPI در ایستگاه های تهران ، چابهار ، خرم آباد ، خوی ، رامسر و زابل. 41
شکل 4-7 مقایسه احتمال وقوع مشاهده شده با احتمال نرمال SPI در ایستگاه های زاهدان ، زنجان ، سبزوار ، سقز ، سمنان و سنندج. 42
شکل 4-8 مقایسه احتمال وقوع مشاهده شده با احتمال نرمال SPI در ایستگاه های شاهرود ، شهرکرد ، شیراز ، طبس ، فسا و قزوین. 43
شکل 4-9 مقایسه احتمال وقوع مشاهده شده با احتمال نرمال SPI در ایستگاه های کاشان ، کرمان ، کرمانشاه ، و گرگان. 44
شکل 4-10 مقایسه احتمال وقوع مشاهده شده با احتمال نرمال SPI در ایستگاه های مشهد ، نوشهر ، همدان ، و یزد. 45
شکل 4-11 مدل جابهجایی احتمال با مقدار متناظر شاخص SPI جهت برآورد شاخص شدت خشکسالی در ایستگاههای اراک، اردبیل و ارومیه. 46
شکل 4-12 مدل جابهجایی احتمال با مقدار متناظر شاخص SPI جهت برآورد شاخص شدت خشکسالی در ایستگاههای اصفهان، اهواز و ایرانشهر. 47
شکل 4-13 مدل جابهجایی احتمال با مقدار متناظر شاخص SPI جهت برآورد شاخص شدت خشکسالی در ایستگاههای آبادان ، آباده و بابلسر. 48
شکل 4-14 مدل جابهجایی احتمال با مقدار متناظر شاخص SPI جهت برآورد شاخص شدت خشکسالی در ایستگاههای بجنورد ، بم و بندرانزلی. 49
شکل4-15 مدل جابهجایی احتمال با مقدار متناظر SPI جهت برآورد شاخص شدت خشکسالی در ایستگاههای بندرلنگه، بندرعباس و بوشهر. 50
شکل 4-16 مدل جابهجایی احتمال با مقدار متناظر SPI جهت برآورد شاخص شدت خشکسالی در ایستگاههای بیرجند ، تبریز و تربت حیدره. 51
شکل 4-17 مدل جابهجایی احتمال با مقدار متناظر شاخص SPI جهت برآورد شاخص شدت خشکسالی در ایستگاههای تهران، چابهار و خرم آباد. 52
شکل 4-18 مدل جابهجایی احتمال با مقدار متناظر شاخص SPI جهت برآورد شاخص شدت خشکسالی در ایستگاههای خوی ، رامسر و زابل. 53
شکل 4-19 مدل جابهجایی احتمال با مقدار متناظر شاخص SPI جهت برآورد شاخص شدت خشکسالی در ایستگاههای زاهدان ، زنجان و سبزوار. 54
شکل 4-20 مدل جابه جایی احتمال با مقدار متناظر شاخص SPI جهت برآورد شاخص شدت خشکسالی در ایستگاههای سقز ، سمنان و سنندج. 55
شکل 4-21 مدل جابهجایی احتمال با مقدار متناظر شاخص SPI جهت برآورد شاخص شدت خشکسالی در ایستگاههای شاهرود ، شهرکرد و شیراز. 56
شکل 4-22 مدل جابهجایی احتمال با مقدار متناظر شاخص SPI جهت برآورد شاخص شدت خشکسالی در ایستگاههای طبس ، فسا و قزوین. 57
شکل 4-23 مدل جابهجایی احتمال با مقدار متناظر شاخص SPI جهت برآورد شاخص شدت خشکسالی در ایستگاههای کاشان ، کرمان و کرمانشاه. 58
شکل 4-24 مدل جابهجایی احتمال با مقدار متناظر شاخص SPI جهت برآورد شاخص شدت خشکسالی در ایستگاههای گرگان ، مشهد و نوشهر. 59
شکل 4-25 مدل جابهجایی احتمال با مقدار متناظر شاخص SPI جهت برآورد شاخص شدت خشکسالی در ایستگاههای همدان و یزد. 60
شکل 4-26 نمودار فراوانی وقوع خشکسالیها در بازههای مختلف زمانی در ایستگاههای مورد مطالعه. 64
شکل 4-27 نمودار مقایسه احتمال وقوع مشاهده شده با استفاده از شاخص RDI و منحنی احتمال نرمال. 68
شکل 4-28 نمودار توالی خشکسالی و ترسالی با استفاده از شاخصهای SPI و RDI در ایستگاه های اراک، اردبیل ، ارومیه ، اصفهان و اهواز. 70
شکل 4-29 نمودار توالی خشکسالی و ترسالی با استفاده از شاخصهای SPI و RDI در ایستگاه های ایرانشهر، آبادان ، آباده ، بابلسر و بجنورد. 71
شکل 4-30 نمودار توالی خشکسالی و ترسالی با استفاده از شاخصهای SPI و RDI در ایستگاه های بم، بندرانزلی ، بندرلنگه ، بندرعباس و بوشهر. 72
شکل 4-31 نمودار توالی خشکسالی و ترسالی با استفاده از شاخصهای SPI و RDI در ایستگاه های بیرجند، تبریز ، تربت حیدریه ، تهران و چابهار. 73
شکل 4-32 نمودار توالی خشکسالی و ترسالی با استفاده از شاخصهای SPI و RDI در ایستگاه های خرم آباد، خوی ، رامسر ، زابل و زاهدان. 74
شکل 4-33 نمودار توالی خشکسالی و ترسالی با استفاده از شاخصهای SPI و RDI در ایستگاه های زنجان، سبزوار ، سقز ، سمنان و سنندج. 75
شکل 4-34 نمودار توالی خشکسالی و ترسالی با استفاده از شاخصهای SPI و RDI در ایستگاه های شاهرود، شهرکرد ، شیراز ، طبس و فسا. 76
شکل 4-35 نمودار توالی خشکسالی و ترسالی با استفاده از شاخصهای SPI و RDI در ایستگاه های قزوین، کاشان ، کرمان ، کرمانشاه و گرگان. 77
شکل 4-36 نمودار توالی خشکسالی و ترسالی با استفاده از شاخصهای SPI و RDI در ایستگاه های مشهد، نوشهر ، همدان و یزد. 78
شکل 4-37 نمودار رابطه رگرسیون بین شاخص SPI و RDI در ایستگاه های اراک ، اردبیل ، اصفهان ، ارومیه ، ایرانشهر ، اهواز ، آبادان و آباده. 80
شکل 4-38 نمودار رابطه رگرسیون بین شاخص SPI و RDI در ایستگاه های بجنورد ، بابلسر ، بندرانزلی ، بم ، بندر عباس ، بندر لنگه ، بیرجند و بوشهر. 81
شکل 4-39 نمودار رابطه رگرسیون بین شاخص SPI و RDI در ایستگاه های تبریز ، تربت حیدریه ، تهران ، چابهار ، خرم آباد ، خوی ، رامسر و زابل. 82
شکل 4-40 نمودار رابطه رگرسیون بین شاخص SPI و RDI در ایستگاه های زاهدان ، زنجان ، سبزوار ، سقز ، سمنان ، سنندج ، شاهرود و شهرکرد. 83
شکل 4-41 نمودار رابطه رگرسیون بین شاخص SPI و RDI در ایستگاه های شیراز ، طبس ، فسا ، قزوین ، کاشان ، کرمان ، کرمانشاه و گرگان. 84
شکل 4-42 نمودار رابطه رگرسیون بین شاخص SPI و RDI در ایستگاه های مشهد ، نوشهر ، همدان و یزد. 85
شکل شماره 5-1 نمودار خوشه بندی ایستگاههای مورد مطالعه براساس شاخص SPI 89
شکل 5-2 نقشه گروهبندی ایستگاهها بر اساس شاخص SPI 90
شکل 5-3 نمودارهای مقایسه احتمال وقوع با نمودار احتمال نرمال مطابق گروه بندی براساس شاخص SPI 91
شکل 5-4 نمودار خوشه بندی ایستگاههای مورد مطالعه براساس شاخص RDI 92
شکل 5-5 گروه بندی ایستگاهها براساس شاخص RDI 93
شکل 5-6 نقشه پهنه بندی خشکسالی بر اساس شاخص SPI در ماههای آپریل و مه سال 1998 95
شکل 5-7 نقشه پهنه بندی خشکسالی بر اساس شاخص SPI در ماههای ژوئن، ژوئیه، اوت و سپتامبر سال 1998. 96
شکل 5-8 نقشه پهنه بندی خشکسالی بر اساس شاخص SPI در ماههای اکتبر، نوامبر و دسامبر سال 1998. 97
شکل 5-9 منحنی تابع برازش دادههای واقعی و پیشبینی شده و احتمال وقوع شدت – محدوده درگیر برای دوره برگشتهای مختلف در خشکسالیهای فرین (شدیدتر از 2-). 99
شکل 5-10 منحنی تابع برازش دادههای واقعی و پیشبینی شده و احتمال وقوع شدت – محدوده درگیر برای دوره برگشتهای مختلف در خشکسالیهای شدید (5/1- تا 2-). 99
شکل 5-11 منحنی تابع برازش دادههای واقعی و پیشبینی شده و احتمال وقوع شدت – محدوده درگیر برای دوره برگشتهای مختلف در خشکسالیهای متوسط (1- تا 5/1-). 99
شکل 5-12 منحنی تابع برازش دادههای واقعی و پیشبینی شده و احتمال وقوع شدت – محدوده درگیر برای دوره برگشتهای مختلف در خشکسالیهای ملایم (0 تا 1-). 100
شکل 5-13 منحنی تابع برازش دادههای واقعی و پیشبینی شده و احتمال وقوع شدت – محدوده درگیر برای دوره برگشتهای مختلف در ترسالی ملایم (1 تا 0). 101
شکل 5-14 منحنی تابع برازش دادههای واقعی و پیشبینی شده و احتمال وقوع شدت – محدوده درگیر برای دوره برگشتهای مختلف در ترسالی متوسط (5/1 تا 1). 101
شکل 5-15 منحنی تابع برازش دادههای واقعی و پیشبینی شده و احتمال وقوع شدت – محدوده درگیر برای دوره برگشتهای مختلف در ترسالی شدید (2 تا 5/1). 102
شکل 5-16 منحنی تابع برازش دادههای واقعی و پیشبینی شده و احتمال وقوع شدت – محدوده درگیر برای دوره برگشتهای مختلف در ترسالی فرین (بیش از 2). 102