بررسی اثر پارامترهای هواشناسی بر رخدادهای بارشی شدید در اقلیم‌های مختلف ایران با استفاده از رگرسیون چندک

زمینه و هدف: تغییرات اقلیمی ناشی از پیشرفت و صنعتی شدن جوامع بشری موجب تغییر در شدت و فراوانی بارش های شدید و سیل آسا شده است که خسارت های غیرقابل جبرانی را به همراه داشته است. به منظور کاهش این خسارت ها لازم است تغییرات مقادیر حدی بارش و عوامل موثر بر آن در هر منطقه شناسایی شود. روش های رگرسیون چندک قادر هستند روندها را نه تنها در میانه، بلکه در دامنه های مختلف سری داده ها بررسی کنند. بنابراین هدف از این پژوهش، بررسی روند فصلی مقادیر مختلف از بارش و نیز بررسی رابطه ی پارامترهای اقلیمی کمینه دما، بیشینه دما، کمینه رطوبت نسبی، بیشینه رطوبت نسبی و بیشینه سرعت باد بر روی مقادیر مختلف بارش در اقلیم های مختلف ایران می باشد.روش پژوهش: در گام اول، سری زمانی روزانه داده های اقلیمی شامل بارش، کمینه و بیشینه دما، کمینه و بیشینه رطوبت نسبی و بیشینه سرعت باد برای یک دوره ی 45 ساله در فصل های مختلف برای 5 ایستگاه سینوپتیک بابلسر، شیراز، بندرعباس، خرم آباد و تربت حیدریه تشکیل شد. در انتخاب ایستگاه های مطالعاتی سعی شد از ایستگاه های با اقلیم های متفاوت و با طول دوره ی آماری مناسب انتخاب گردد. سپس به بررسی روند تغییرات فصلی مقادیر مختلف بارش در چندک های مختلف (چندک های 0.01، 0.05، 0.1، 0.25، 0.5، 0.75، 0.9، 0.95 و 0.99) با استفاده از روش رگرسیون چندک در تمامی ایستگاه های مطالعاتی پرداخته شد. در گام بعدی، رابطه ی پارامترهای اقلیمی بر روی مقادیر مختلف بارش (مقادیر بارش کم تا بسیار بالا) در فصل های مختلف برای هر یک از ایستگاه ها، با استفاده از روش رگرسیون چندکی بررسی شد. سپس نتایج مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت.یافته ها: نتایج بررسی روند تغییرات بارش روزانه نشان داد که مقادیر بالای بارش در فصل بهار، در ایستگاه های بندر عباس، شیراز و تربت حیدریه به صورت معنی دار کاهش یافته اما مقادیر بسیار بالای بارش (چندک های 0.95 و 0.99) در ایستگاه های بابلسر و خرم آباد افزایش یافته است. همچنین، مقادیر بارش های بسیار بالای روزانه در تابستان، در ایستگاه بندرعباس کاهش اما در ایستگاه های تربت حیدریه و خرم آباد به طور قابل توجهی افزایش یافته است. در حالی که در فصل زمستان، مقادیر مختلف بارش در تمامی فصل ها دارای روند کاهشی بوده و تنها یک شیب مثبت معنی دار در مقادیر بارش های بسیار بالا (چندک 0.99) در ایستگاه بابلسر وجود داشت. در بررسی پارامترهای موثر بر بارش های حدی نتایج نشان داد که مقدار تاثیر بر روی وقوع بارش های شدید به نسبت بیشتر از بارش های کم تا میانه بوده است. پارامترهای کمینه دما، کمینه رطوبت، بیشینه رطوبت و بیشینه سرعت باد تاثیر مثبت و پارامتر بیشینه دما تاثیر منفی را بر روی بارش های شدید در فصل ها و ایستگاه های مختلف داشته است. بیشترین ضرایب تاثیر مثبت در فصل بهار برای سرعت باد در بابلسر (1.8)، در فصل تابستان برای سرعت باد در بابلسر (3.8)، کمینه و بیشینه دما در بندرعباس (4.03- و 1.53)، برای فصل پاییز برای بیشینه رطوبت و سرعت باد در بابلسر (2.57 و 2.99) و سرعت باد در خرم آباد (1.54) و برای فصل زمستان، برای سرعت باد در بابلسر و بندرعباس (1.94 و 2.6)، و کمینه دما در تربت حیدریه (0.96) بوده است. همچنین، بیشترین ضرایب تاثیر منفی بیشینه دما در فصل های پاییز و زمستان (0.88- و 0.72-) در بابلسر و نیز فصل پاییز (0.63-) در شیراز بوده است.نتایج: تغییرات معنی دار افزایشی و کاهشی بارش بیشتر مربوط به مقادیر بارش های شدید بوده که در فصل ها و اقلیم های مختلف متفاوت می باشد. همچنین بارش های ایستگاه های نزدیک سواحل شمالی و جنوبی به مقدار بیشتری تحت تاثیر پارامترهای اقلیمی بوده اند. به طور کلی می توان بیان کرد که بارش های سیلابی تحت تاثیر پارامترهای اقلیمی سرعت باد، رطوبت و دما به ترتیب اهمیت بوده و این تاثیر بسته به موقعیت های مکانی و زمانی و تحث تاثیر عوامل مختلف، متفاوت است. بنابراین، اعمال برنامه ریزی دقیق برای استفاده ی درست از بارش دریافتی و مدیریت بهینه در منطقه مورد نظر با استفاده از نتایج چنین مطالعاتی ضرورت دارد.

investigating the effect of meteorological parameters on heavy rainfall events in different climates of iran using quantile regression

background and aim: climate changes caused by the progress and industrialization of human societies have caused changes in the intensity and frequency of heavy precipitation and floods, which have caused irreparable damages. in order to reduce these damages, it is necessary to identify the changes in the threshold values ​​of precipitation and factors affecting it each region. quantile regression methods are able to examine the trends not only in the median, but also in different ranges of the data series. therefore, the purpose of this research is to investigate the seasonal trend of different amounts of precipitation and also to investigate the relationship between the climatic parameters of minimum temperature, maximum temperature, minimum relative humidity, maximum relative humidity and wind speed on different amounts of precipitation in different climates of iran. method: in the first step, the daily time series of climate data including precipitation, minimum and maximum temperature, minimum and maximum relative humidity and wind speed for a period of 45 years in different seasons for 5 synoptic stations of babolsar, shiraz, bandar abbas, khorram abad and torbat heydarieh were formed. in the selection of study stations, we tried to select stations with different climates and with appropriate statistical period. then, to investigate the trend of seasonal changes of different amounts of precipitation in different quantiles (quantiles 0.01, 0.05, 0.1, 0.25, 0.5, 0.75, 0.9, 0.95 and 0.99) was analyzed using the quantile regression method in all study stations. in the next step, the relationship between the climatic parameters on different amounts of precipitation (low to very high amounts of precipitation) in different seasons was investigated for each of the stations using the quantile regression method. then the results were analyzed. results: the results of examining the changes trend of daily precipitation are showed that the high amounts of precipitation in the spring season in bandar abbas, shiraz, and torbat heydarieh stations were reduced significantly, but very high amounts of precipitation (0.95 and 0.99 troughs) in the station babolsar and khorramabad have increased. also, very high daily precipitation amounts in summer have decreased in bandar abbas station but increased in torbat heydarieh and khorram abad stations, significantly. while in the winter season, different amounts of precipitation in all seasons have a decreasing trend and there was only a significant positive slope in very high amounts of precipitation (slope of 0.99) in babolsar station. in the investigation of the parameters affecting the extreme precipitation, the results showed that the amount of impact on the occurrence of heavy rainfall was relatively higher than low to median rainfall. the parameters of minimum temperature, minimum humidity, maximum humidity and wind speed have a positive effect and the maximum temperature parameter has a negative effect on heavy rainfall in different seasons and stations. the highest positive effect coefficients were in spring for wind speed in babolsar (1.8), in summer for wind speed in babolsar (3.8), minimum and maximum temperature in bandar abbas (-4.03 and 1.53), in autumn season for maximum humidity and wind speed in babolsar (2.57 and 2.99) and wind speed in khorram abad (1.54) and in winter, for wind speed in babolsar and bandar abbas (1.94 and 6. 2), and minimum temperature in torbat heydarieh (0.96). also, the highest negative effect coefficients of maximum temperature were in autumn and winter seasons (-0.88 and -0.72) in babolsar and autumn season (-0.63) in shiraz. conclusion: the significant changes in increasing and decreasing precipitation are mostly related to the amounts of heavy precipitation, which are different in different seasons and climates.