رگبارهای شدید عامل تولید سیلاب های مخرب اند. معمولا تحلیل رگبارهای ساعتی در حوضه های بدون آمار یکی از پارامترهای اصلی تحلیل سیلاب هاست. تعیین رگبار حوضه نیاز به تحلیل منطقه ای رگبارها و انتقال آن ها به مرکز ثقل حوضه دارد. حداکثر بارش روزانه (P24) قابل دسترس ترین رگبارهای هر منطقه است. این بارش قابل تفکیک به رگبارهای ساعتی است. بنابراین تحلیل نقطه ای و منطقه ای از ضروریات طرح های اب و هواشناسی است. پهنه بندی می تواند گام مثبت و کارا در تحلیل رگبارها و سیلاب های مولد باشد. برای پهنه بندی باید از روش های قدیمی اقلیم بندی و یا روش های آماری جدیدتر مانند تحلیل خوشه ای و آزمون های همگنی گشتاورهای خطی استفاده کرد. در این پژوهش از روش دوم استفاده شده است. کلیه ایستگاه های باران سنج کشور(396 ایستگاه) که زیر نظر سازمان هواشناسی کشور و وزارت نیروست انتخاب و تمام آمارهای آنها از بدو تاسیس تا آخرین سال اعلام شده(2005) به کار گرفته شده اند. گشتاورهای خطی به داده های پرت حساسیت کمتری دارند و مرز مشخصی برای اندازه نمونه تعریف نمی کنند. یعنی می توان از طول دوره های اماری متفاوت ایستگاه ها استفاده کرد. لذا از تمام آمار ایستگاه استفاده شده است. آزمون های پایه شامل: تصادفی بودن، استقلال، همگنی، داده پرت و ایستائی انجام و تعداد 266 ایستگاه به علت نداشتن شرایط لازم حذف و 130 ایستگاه در تحلیل شرکت کرده اند. روش مولفه های اصلی برای حذف متغیرهای غیرضرور به کار گرفته شد که ضرورت فقط 6 متغیر( ارتفاع، میانگین و انحراف معیار بارش سالانه و حداکثر روزانه و نسبت بارش زمستان به بهار) از 21 متغیر تایید شد. روش تحلیل خوشه ای سلسله مراتبی را برای پهنه بندی ایستگاه ها مورد استفاده قرار داده و کشور به هفت ناحیه تفکیک شده است. این نواحی در نقاط مختلف ایران پراکنده بوده و نقشه پهنه بندی انها ارایه شده است. آزمون های گشتاورهای خطی برای تایید همگنی هفت ناحیه به کار رفته است. نتایج این آزمون ها همگنی و همنوایی را برای این هفت ناحیه تایید می کند.

برای ناحیه بندی بارشی استان کردستان و دستیابی به یک الگوی مناسب در این زمینه، داده های بارش سالانه 83 ایستگاه هواشناسی برای یک دوره 30 ساله (1387-1358) از مرکز تحقیقات هواشناسی کاربردی استان کردستان گرفته شد. اجرای روش مولفه های مبنای چرخش یافته با روش واریماکس نشان داد که نزدیک 86.75 درصد تفاوت بارش های سالانه استان کردستان را می توان با 7 مولفه تبیین کرد. نتایج حاصل از این تحلیل به عنوان ورودی تحلیل خوشه ای استفاده شد و مشخص شد که استان کردستان دارای سه ناحیه بارشی متفاوت با عناوین ناحیه پربارش غربی، ناحیه میان بارش مرکزی و ناحیه کم بارش شرقی است. ناحیه کم بارش شرقی، بزرگترین ناحیه بارشی است که میانگین بارش سالیانه آن حدود 368.7 میلی متر است. ناحیه میان بارش مرکزی دومین ناحیه بزرگ بارشی است که میانگین بارش سالیانه آن 537.7 میلی متر است. کم وسعت ترین و در عین حال پربارش ترین ناحیه بارشی استان کردستان ناحیه پربارش غربی است که میانگین بارش سالیانه آن حدود 706 میلی متر است.

خشکسالی یکی از مخرب ترین بلایای طبیعی است که در مناطق مختلف کشور ایران اغلب اتفاق می افتد. در این تحقیق به منظور پایش خشکسالی هواشناسی در حوضه آبخیز کرخه از دو شاخص بارش استاندارد و دهک های بارندگی استفاده شد و آمار بارندگی 12 ایستگاه هواشناسی مورد استفاده قرار گرفت. همگنی داده های بارندگی از طریق آزمون توالی مورد بررسی قرار گرفت. بعد از آماده سازی داده ها شاخص بارش استاندارد در مقیاس های 9، 12 و 24 ماهه و همچنین دهک های سالانه بارش محاسبه گردید. با استفاده از روش کریجینگ ناحیه بندی شدت خشکسالی و درصد فراوانی خشکسالی بر اساس شاخص SPI و دهک ده درصد صورت گرفت. نتایج نشان داد که خشکسالی هواشناسی ابتدا در مقیاس های زمانی کوتاه تر شاخص بارش استاندارد اتفاق می افتد و در صورت تداوم شرایط نامطلوب بارندگی، در مقیاس های زمانی بلند مدت این شاخص، خشکسالی هواشناسی نیز اتفاق می افتد. شدت و درصد فراوانی خشکسالی هواشناسی از غرب به شرق حوضه کاهش می یابد. همچنین هر جا درصد فراوانی خشکسالی (نسبت دوره های خشکسالی به کل دوره آماری) افزایش یافت، شدت خشکسالی نیز افزایش خواهد یافت.

برای گروه بندی بارش ماهانه ایران به نواحی همگن از تحلیل مولفه های اصلی و خوشه ای استفاده شد. چنین گروه بندی به عنوان مرحله اول و مهم در پیش پردازش فرو مقیاس نمودن خروجی های مدل های عمومی جو در نظر گرفته می شود. داده های بارش ماهانه 42 ایستگاه همدیدی برای دوره 2003-1967 (37 ساله) تشکیل یک ماتریس 42 در 444 داد که به عنوان فایل ورودی تحلیل مولفه های اصلی بکار برده شد. با استفاده از تحلیل مولفه های اصلی این ماتریس به یک ماتریس 42 در 33 که 96% از کل واریانس در سری های زمانی مشاهده شده را توجیه کرد، کاهش یافت. ماتریس کاهش یافته به عنوان فایل ورودی تحلیل خوشه ای استفاده شد. نتایج نشان داد که کشور به شش ناحیه مختلف پهنه بندی می شود.

 دو روش قطعی شامل توابع شعاع محور (آر بی اف) و روش عکس فاصله وزنی (آی دی دبلیو) و دو روش زمین آماری شامل روش کریجینگ و کوکریجینگ درون یابی، به منظور برآورد بارش سالانه 29 ایستگاه سینوپتیک استان اردبیل، مورد آزمون قرار گرفتند. برای این منظور، از داده های ایستگاه های مختلف در سطح استان شامل 4 ایستگاه سینوپتیک، 1 ایستگاه کلیماتولوژی و 24 ایستگاه باران سنجی، در یک بازه زمانی 10 ساله (2005-1995)، استفاده شد. بررسی عملکرد مدل های فوق، با استفاده از روش اعتبارسنجی متقاطع و نیز شاخص های خطای میانگین انحراف خطا، میانگین قدر مطلق خطا و ریشه دوم میانگین مربع خطا، انجام گرفت. در نهایت، جهت شناسایی مناطق برآورد پایین و یا بالا برآورد هر مدل در سطوح ارتفاعی بالاتر از توزیع مکانی ایستگاه ها، خروجی هریک از مدل ها کنترل شد. نتایج نشان داد که مدل کریجینگ نسبت به سایر روش ها دارای خطای کم تری بوده و با نقشه توزیع ارتفاعی منطقه هم خوانی دارد. لذا روش مذکور، به عنوان بهترین روش برآورد بارندگی مناطق فاقد اطلاعات با اختلاف توپوگرافیک شدید استان اردبیل، تشخیص داده شد.

اقلیم یا آب و هوای یک منطقه، حالت متوسط کمیت های مشخص کننده وضع هوای آن منطقه است. روش اقلیم بندی دومارتن یکی از روش های معروف در این زمینه است. این روش، اقلیم منطقه را بر اساس دو عامل دما و بارش سالانه دسته بندی می کند. تحلیل منطقه ای پدیده های مهم بارش حداکثر روزانه، باد، سیلاب و غیره، نیاز به تشخیص همگنی و همنوایی ناحیه ای دارند؛ یعنی رفتار احتمالی آنها از یک الگوی مادر پیروی کند. روش گشتاورهای خطی و آزمون های تشخیص نواحی همگن و همنوا، یکی از روش های قدرتمند در این زمینه است. روش گشتاورهای خطی برای تعیین همگنی تک تک پدیده ها ی موجود در یک منطقه، قابل استفاده است؛ در حالی که روش های سنتی اقلیم بندی از چند پدیده خاص ( آن هم در حالت کلی) استفاده می کند. این مقاله بررسی همگنی و همنوایی نواحی مختلف اقلیمی را برای بارش حداکثر روزانه کلیه ایستگاه های هواشناسی کشور انجام داده است. ابتدا ناحیه بندی بر اساس روش دومارتن انجام، سپس همگنی و همنوایی این ناحیه های اقلیمی برای بارش حداکثر روزانه به کمک روش گشتاوری خطی بررسی شده است. نتیجه پایانی، موید این است که روش دومارتن برای ناحیه بندی بارش حداکثر روزانه، دقیق نیست و فقط در ناحیه مدیترانه ای جواب مثبت می دهد؛ در حالی که اکثر نقاط ایران خشک و نیمه خشک است. روش دومارتن دراین دو منطقه، جواب بسیار نامناسبی ارایه می کند؛ لذا به کارگیری آن در ایجاد مناطق همگن و همنوا به ویژه اقلیم های خشک و نیمه خشک توصیه نمی شود.

در پژوهش حاضر، از داده های میانگین بارش ماهانه 27 ایستگاه سینوپتیک، کلیماتولوژی، باران سنجی و تبخیر سنجی واقع در حوضه زاینده رود و اطراف آن برای دوره آماری 2014-1970 استفاده شد. پیش از درون یابی، داده های مفقود در هر ایستگاه توسط روش نسبت نرمال بازسازی شد. همچنین برای کنترل کیفی از آزمون های دیکی-فولر و شاپیرو-ویلک به ترتیب برای بررسی مانایی و نرمال بودن استفاده شد. در ادامه این داده ها با شش روش درون یابی مکانی شامل روش های معکوس وزنی فاصله، همسایگی طبیعی، اسپلاین منظم، اسپلاین کششی، کریگیدن معمولی و کریگیدن عام پهنه بندی شدند و هر یک از روش ها توسط تکنیک اعتبار متقابل با شاخص های MAE، MBE و RMSE ارزیابی شدند. نتایج نشان داد از میان روش های درون یابی مکانی، روش همسایگی طبیعی با مقدار MAE برابر 24/0 بهترین عملکرد را برای درون یابی بارش در میان تمامی روش ها در این منطقه داشته است. همچنین در بین روش های کریگیدن معمولی، کریگیدن عام، اسپلاین و معکوس وزنی فاصله به ترتیب کریگیدن نمایی با مقدار MAE برابر 54/0، کریگیدن عام با روند درجه دوم با مقدار MAE برابر 50/0، اسپلاین کششی با مقدار MAE برابر 54/0 و معکوس وزنی فاصله با توان4 با مقدار MAE برابر 57/0 از کمترین خطا نسبت به سایر روش های هم-خانواده خود برخوردار بودند.

منطقه کوهستانی غرب ایران با استفاده از 10 پارامتر اقلیمی در 170 ایستگاه هواشناسی پراکنده در سطح منطقه به کمک روش تحلیل مولفه های اصلی و خوشه بندی منطقه بندی گردید. در این فرایند 10 پارامتر مورد استفاده در تحلیل مولفه های اصلی به چهار مولفه کاهش و با استفاده از چرخش وریماکس چرخش داده شدند. سپس با بهره گیری از روش خوشه بندی سلسله مراتبی به شیوه وارد (Ward) و بر مبنای مقادیر نمرات استاندارد مولفه های بدست آمده، ایستگاههای مورد استفاده در این تجزیه و تحلیل گروه بندی و غرب ایران به پنج زیر منطقه همگن تقسیم شد. نتیجه نشان داد که روند ناهمواریها و عرض جغرافیایی در مرزبندی و تفاوتهای مکانی بین مناطق نقش بسیار مهمی دارند.