شناسایی گسستگی های ساختاری و نقاط تغییر سری زمانی بارش در مناطق کوهستانی (مورد مطالعه: ایستگاه سینوپتیک خرم آباد)

شناسایی روندها و گسستگی‌ های ساختاری در سری زمانی بارش به عنوان یکی از مهمترین چالش‌ها در مطالعه‌ی تغییر اقلیم محسوب می‌شود، چرا که کشف چنین گسستگی‌های می‌تواند به ارزیابی مطلوب سناریوهای آینده و پدیده‌های حدی همچون سیل و خشکسالی منجر گردد. در این مطالعه به‌منظور شناسایی گسستگی‌های ساختاری در سری زمانی بارش روزانه و ماهانه ایستگاه سینوپتیک خرم‌آباد از دو رویکرد تحلیل چندفرکتالی نوسان‌های روندزدایی‌شده (mfdfa) و تحلیل موجک گسسته با بیشینه همپوشانی (modwt) استفاده شد. نتایج حاصل از کاربرد mfdfa بر روی سری زمانی بارش روزانه (20181961) نشان داد که سه نقطه گسستگی در این سری زمانی وجود دارد که روند بارش در پیرامون این نقاط به طور مشخصی تغییر پیدا کرده است. از سویی، نتایج این رویکرد مشخص کرد که دوره 2002 1985، به عنوان نوسانی‌ترین دوره بارش و دوره‌های 1969 1961 و 2018 2010 به عنوان دوره‌هایی با کمترین نوسان‌ها در بارش جلوه می‌کنند. محاسبه تابع نوسان در مقیاس‌های زمانی 2، 5، 10 و 20 ساله نشان داد که در دوره 20182000، نوسان‌های 2 تا 20 ساله بارش کاهش یافته‌اند. همچنین نتایج حاصل از تابع نوسان با qاُمین مرتبه نیز روشن کرد که دوره‌های 1970 1965 و 19941989، همراه با نوسان‌های حدی بزرگ بارش بوده‌اند. در صورتی که دو بازه زمانی 20041999 و 20132008 به دوره‌هایی با نوسان‌های حدی کوچک بارش اشاره دارند. همچنین نتایج بدست آمده از کاربرد modwt برروی سری زمانی بارش ماهانه نشان داد که ضرایب موجک در سال 2007 دستخوش تغییر شده‌اند. در این راستا با تقسیم سیگنال‌های فرکانس بالای موجکی به دو دوره شامل 2007-1961 و 2018-2008، مشخص شد که اختلاف بین نوسان‌های بارش در خلال مقیاس‌های 8 تا 16 ماه از بیشترین تغییرپذیری در سری زمانی بارش برخوردارند.

Identification of structural breaks and change points of rainfall time series in mountainous areas (Case study: Khorramabad Synoptic Station)

Identifying trends and structural breaks in the rainfall time series is one of the most important challenges in climate change studies. As the discovery of such structural breaks can help assess future scenarios and atmospheric phenomena such as floods and droughts. In this study, in order to identify structural breaks in the daily and monthly precipitation time series of Khorramabad synoptic station, two approaches of multifractal detrended fluctuation analysis (MFDFA) and Maximal overlap discrete wavelet transform (MODWT) were used. The results of applying MFDFA on the daily rainfall time series (19612018) showed that there are three structural breaks in this time series that the rainfall trend around these points has changed significantly. On the other hand, the results of this approach showed that the period 19852002 is the most fluctuating period of precipitation and the periods 19611969 and 20102018 are the periods with the lowest fluctuations in precipitation. Calculation of the fluctuation function at time scales of 2, 5, 10 and 20 years showed that in the period 20002018, fluctuations of 2 to 20 years have decreased. The results of the fluctuation function with q order also showed that the periods 19651970 and 19891994 were associated with large fluctuations in precipitation. If the two periods of 19992004 and 20082013 refer to periods with small fluctuations in precipitation. Also, the results obtained from the application of MODWT on the monthly rainfall time series showed that the wavelet coefficients changed in 2007. In this regard, by dividing the high frequency signals of the wave into two periods including 19612007 and 20082018, it was found that the differences between precipitation fluctuations during the scales of 8 to 16 months have the most variability in the precipitation time series.