واکاوی پویایی فراوانی بارش و پیش‎بینی آن در شمال باختری ایران برپایه نظریه آشوب

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 محقق بخش تحقیقات حفاظت خاک و آبخیزداری، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان زنجان، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی،

2 عضو هیات علمی دانشگاه زنجان

چکیده

بارش یکی از برجسته‌ترین متغیرهای آب‌وهوایی است که اثرات گسترده‌ای بر محیط و انسان دارد. بااین‌همه سرشت پیچیده بارش، واکاوی و پیش‌بینی آن را دشوار می‌کند. در این پژوهش پویایی فراوانی بارش در شمال باختری ایران در دوره 2019-1970 با به‌کارگیری نظریه آشوب بررسی و سپس برای دوره 2036 – 2020 پیش‌بینی شده است. داده‌های به‌کاررفته، داده‌های شبکه‌ای بارش است که از درون‌یابی داده‌های 219 ایستگاه همدید، آب‌وهواشناسی و باران‌سنجی به‌دست آمده است. برای بررسی پویایی بارش از روش‌های میانگین اطلاعات متقابل، کائو، بُعد همبستگی و بزرگ‌ترین نمای لیاپانوف استفاده شده است. همچنین برای پیش‌بینی یک روش غیرخطی به‌کار گرفته شد. یافته‌ها نشان دادند که زمان تأخیر و بُعد نشاندن بهینه برای بازسازی فضای فاز میانگین فراوانی بارش به‌ترتیب 3 و 8 است. اندازه بُعد همبستگی (6/3) و بزرگ‌ترین نمای لیاپانوف (007/0) نشان دادند که فراوانی بارش ماهانه آشوبناک است. گذشته از این سری زمانی فراوانی بارش ماهانه شمال باختری ایران دارای حافظه درازمدت است. همچنین بر پایه پیش‌بینی انجام‌شده فراوانی بارش سالانه در دوره پیش‌رو 2/13 درصد کاهش خواهد یافت. بیش‌ترین اندازه کاهش در ماه‌های جولای و آگوست با 50 درصد پیش‌بینی شده است. بااین‌همه تغییرات در فوریه، سپتامبر و نوامبر صفر درصد خواهد بود. گذشته از این، فراوانی بارش در همه‌ی فصل‌های سال با کاهش روبه‌رو خواهد شد؛ به‌گونه‌ای که بیش‌ترین کاهش در تابستان (3/33- درصد)، پس از آن بهار (5/12- درصد) و کم‌ترین اندازه کاهش در فصل سرد (زمستان 10- و پاییز 1/11- درصد) رخ خواهد داد. کاهش فراوانی بارش به‌ویژه در ماه‌های بهار که هم زمان با آغاز رویش گیاهان و آغاز برخی فعالیت‌های کشاورزی است، می‌تواند پیامدهای اقتصادی و محیطی مهمی در پی داشته باشد. افزون بر این کاهش فراوانی بارش حتی اگر همراه با کاهش اندازه بارش نباشد، می‌تواند زمینه را برای برخی بحران‌های اقتصادی، اجتماعی و محیطی فراهم کند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Analyzing the dynamics of precipitation frequency and its prediction in north-western Iran based on chaos theory

نویسندگان [English]

  • Hassan Shadman 1
  • Hossein Asakereh 2
1 Researcher of Soil Conservation and Watershed Management Department, Zanjan Agricultural and Natural Resources Research Center, AREEO, Zanjan, Iran,
2 Professor in Climatology, Department of Geography,University of Zanjan
چکیده [English]

Precipitation is one of the most important climate variables. However, the complex nature of precipitation makes it difficult to analyze its behavior and predict it. In this study, the dynamics of precipitation frequency in Northwestern Iran in 1970-2019 has been investigated using chaos theory, and its frequency has been predicted for the 2020-2036. The data used is precipitation grided data obtained from the interpolation of data from 219 stations. To investigate the dynamics of precipitation, average mutual information methods, Cao, the correlation dimension, and the largest Lyapunov exponent were used. A nonlinear method was used to predict the precipitation frequency. The result showed that the delay time and embedding dimension for reconstructing the phase space are 3 and 8, respectively. The correlation dimension and the largest Lyapunov exponent indicate that the frequency of monthly precipitation was chaotic. In addition, data analysis using the Hurst method revealed that the monthly frequency of precipitation in Northwestern Iran has a long-term memory. In addition, based on the prediction, the frequency of annual precipitation will decrease by 13.2% in the next period. The largest decreases are predicted in July and August. Apart from this, the frequency of precipitation will decrease in all seasons of the year; So that the greatest reduction will occur in the summer, then in the cold season, and the least reduction will occur in the spring.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Frequency of precipitation
  • North-western Iran
  • Chaos theory
  • Prediction

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از تاریخ 28 اردیبهشت 1404
  • تاریخ دریافت: 07 آذر 1403
  • تاریخ بازنگری: 25 اردیبهشت 1404
  • تاریخ پذیرش: 28 اردیبهشت 1404