بارش از مهم ترین و متغیرترین عناصر اقلیمی است که شناخت رفتار آن همواره مورد توجه اقلیم شناسان بوده است. از این رو پیچیدگی عناصر اقلیمی در مقیاس های زمانی و مکانی لزوم به کارگیری روش های کارامد مانند تحلیل طیفی به عنوان ابزاری مفید برای مطالعه الگوهای اقلیمی را نشان می دهد. هدف از این مطالعه بررسی و تحلیل نوسان های بارش ایران با استفاده از تحلیل طیفی (تحلیل همسازه ها) می باشد بدین منظور داده های بارش سالانه ایستگاه همدید ایران از بدو تاسیس تا سال 2008 که بیش از 40 سال آمار داشتند از سازمان هواشناسی کشور استخراج گردیده است. سپس به منظور بررسی و تحلیل چرخه های بارش ایران از برای انجام محاسبات از امکانات برنامه نویسی در محیط نرم افزار Matlab و نیز برای انجام عملیات ترسیمی از نرم افزار Surfer بهره گرفته شد. نتایج حاصل از تحلیل چرخه ها نشان داد که چرخه های معنی دار 3- 2 ساله، 5- 3ساله، 6- 2 ساله و گاهی 11 ساله و بالاتر بر بارش ایران حاکم است. بر این اساس در شرق و جنوب شرق ایران بیش تر چرخه های 5- 3 ساله و در غرب، جنوب غرب و شمال غرب کشور چرخه های 3- 2 ساله و در شمال شرق چرخه های 6- 2 ساله غالب هستند. بیش ترین و متنوع ترین چرخه ها به دلیل قرارگیری در سایه ناهمواری های زاگرس از یک سو و مجاورت با خلیج فارس از سوی دیگر در بخش های از جنوب و جنوب غرب رخ داده است. نواحی شمال غرب کشور هم همانند نواحی جنوب غرب به دلیل وجود کوه های عظیم سبلان و سهند دارای چرخه های متنوعی بوده است. چرخه های غیرسینوسی که دوره بازگشتی برابر با طول دوره آماری دارند در برخی ایستگاه ها از قبیل قزوین، سنندج و تهران مشاهده می شوند. این چرخه ها به وجود روند در داده ها نسبت داده می شوند.

تحلیل طیفی، یکی از روش های استخراج و تحلیل نوسان های اقلیمی آشکار و نهان با طول موج های مختلف است. طیف اندازه ای از توزیع واریانس را در امتداد تمامی طول موج های ممکن سری زمانی به دست می دهد. در این مقاله چرخه های دمای سالانه شهر تبریز برای دوره آماری 2005 - 1951 (55 سال)، بر اساس تحلیل طیفی و از روش تحلیل همساز (هارمونیک)ها تخمین زده شد. براین اساس، در ابتدا دوره نگار برآورد و هموار گردید. فاصله اطمینان برای مقدار هموار شده دوره نگار (طیف) برآورد و چرخه های دمایی معنی دار استخراج شد. برپایه یافته های حاصل از این روش، چرخه های 2-6.2 ساله و 5.4 – 5 ساله و نیز یک چرخه غیر سینوسی (روند) در سری زمانی دمای سالانه شهر تبریز قابل مشاهده است. چرخه های مزبور در بسیاری از مطالعات مختلف مشاهده شده و به دوره فعالیت های نوسان های جنوبی – ال نینو (ENSO)، تغییر در فعالیت های خورشیدی و تغییرات مداری گردش عمومی جو نسبت داده شده است. چرخه های حدود 5 ساله نیز بعضا به خطاهای حاصل از روش تهیه طیف منسوب می شوند.

امروزه مدیریت منابع آب از اهمیت ویژه ای برخوردار است. از این رو، مطالعه بارش، به منزله مهم ترین منبع تامین آب، در مقیاس زمانی و مکانی بسیار حائز اهمیت است. این پژوهش در پی تحلیل، ارزیابی، و شناسایی رفتار بارش فصلی است. بدین منظور، داده های بارش 67 ایستگاه سینوپتیک کشور با دوره آماری سی ساله (19852014) استخراج شد. سری های زمانی بارش بررسی شد و بهترین مدل بر اساس ملاک اطلاع آکائیک به سری داده های هر ایستگاه برازش داده شد. صحت و کفایت مدل های برازش شده به کمک نمودار مانده های استانداردشده، نمودار تابع خودهمبستگی مانده های مدل، و آزمون لیونگ- باکس ارزیابی شد. مرتبه های اتورگرسیو، میانگین متحرک، و مرتبه های تفاضلی فصلی و بین فصلی حاصل از مدل های برازش شده برای بررسی وابستگی بارش های فصلی و بین فصلی و تحلیل روند سری های زمانی بارش فصلی بررسی شد. نتایج نشان داد برای همه ایستگاه های مورد مطالعه (جز بوشهر، شهرکرد، بیرجند، امیدیه آغاجاری، و رشت) مدل ساریما کفایت مناسبی دارد. نتایج به دست آمده از بررسی مرتبه های فصلی نیز نشان داد که به جز ایستگاه های کاشان، آبعلی، دوشان تپه، سمنان، و شاهرود در بقیه ایستگاه ها بارش ها از الگوهای فصلی تبعیت می کنند. همچنین، در بیشتر ایستگاه های مورد مطالعه (93%) روند کاهشی یا افزایشی معناداری در سری زمانی بارش فصلی مشاهده نشده است.

تعیین میزان تغییرات هیدرولوژیکی و ژئومورفولوژیکی حوضه­های آبریز یکی از مهم­ترین چالش­های امروزی است. تحلیل سری­های زمانی هیدرولوژیکی از جمله تراز آب زیرزمینی نقش بسزایی را در شناخت دقیق رفتار این سری­ها در مقابل عوامل مختلف ایفا می­کند. در این پژوهش، اثر رفع نویز موجکی در میزان آنتروپی سری­های زمانی تراز آب زیرزمینی دشت اردبیل مورد بررسی قرار گرفته است. هم­چنین زیرسری تأثیرگذار در روند تراز آب زیرزمینی با استفاده از سه معیار آنتروپی، محتوای اطلاعاتی و ضریب هم­بستگی خطی مورد شناسایی قرار گرفت. نتایج نشان داد استفاده از رفع نویز موجکی سبب افزایش میزان آنتروپی سری­های زمانی تراز آب زیرزمینی شد که نشان از افزایش میزان نوسانات طبیعی در سری­زمانی تراز آب زیرزمینی می­باشد. هم­چنین نتایج نشان داد که استفاده از معیار محتوای اطلاعاتی و آنتروپی، به دلیل ماهیت غیرخطی می­تواند زیرسری­ زمانی تأثیرگذار را در روند تراز آب زیرزمینی به درستی نمایش دهد. در اغلب پیزومترها، ترکیب زیرسری A+D3 به عنوان زیرسری تأثیرگذار شناخته شد.

0

بارش یکی از عناصر اصلی وضعیت اقلیمی هر منطقه به شمار می رود. کاهش یا افزایش میزان بارندگی بر بسیاری از پدیده های اقلیمی و محیطی اثر دارد. ثاثیرات مستقیم آن در زندگی بشر نیز قابل توجه می باشد. تکنیک های آماری ابزار سودمندی برای برآورد رفتار متغیرهای اقلیمی هستند.در این پژوهش با استفاده از روش های آماری به تحلیل رفتار بارش ایستگاه هواشناسی خوی پرداخته شده است. آزمون های آشکار سازی روند با استفاده از روش های همبستگی پیرسون، اسپیرمن، من کندال انجام شده است. نتایج این روش ها، بیانگر وجود روند کاهشی معنی دار، در بارش سالانه خوی می باشد. با اعمال روش تحلیل طیفی بر روی داده های بارش، چرخه های نهان آن، مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج حاصل از تحلیل طیفی نشان داد که در سطح 95 درصد اطمینان، به جز همساز 14، همساز 7 و 19 نیز معنی دار بوده و وجود روند کاهشی در سری زمانی مورد تایید می باشد. در نهایت برای پیش بینی بارش سالانه خوی، از مدل آریما بهره گرفته شد. در این روش، سه الگوی اولیه مورد برازش قرار گرفت. آزمون نیکویی برازش مدل، شامل آزمون ضرایب، آزمون استقلال مانده های مدل، آزمون آکائیک و توان پیش بینی مدل، نشان داد که از میان سه الگوی برازش داده شده، الگوی (1، 1، 0) آریما، الگوی برتری برای بارش سالانه می باشد که بر اساس آن تا سال 2015 میلادی با اطمینان 95 درصد، بارش خوی پیش بینی شد.

بارندگی یکی از عوامل مهم هواشناسی است که مقدار آن به نحو چشمگیری در نقاط مختلف کره زمین تغییر می یابد. یکی از روش هایی که به کمک آن می توان سیر تحولات بارندگی را درگذشته و حال بررسی نمود، آنالیز روند سری های زمانی در مقیاس های مختلف زمانی است. در این تحقیق از متوسط بارش سالانه شهر شیراز برای مدل سازی و پیش بینی با استفاده از تکنیک تحلیل سری های زمانی استفاده شده است. برای این منظور از ایستگاه سینوپتیک شیراز با طول دوره آماری 60 ساله (2010-1951) استفاده گردیده است. نتایج نشان داد، در تکنیک تحلیل طیفی چرخه های 5/2 ساله، 5 ساله، 10، 12 و20 ساله بر بارش سالانه حاکم بوده و همساز سوم با دوره بازگشت 20 ساله به عنوان چرخه غالب با واریانس (حدود 12 درصد) در طیف بارش شناسایی گردید. در نهایت برای آگاهی و اطمینان از جهت رفتار گذشته و پیش بینی مقدار بارش سالانه تا سال های آینده مدل سازی ARIMA برای سری زمانی مورد بحث در دستور کار این پژوهش قرارگرفت، که با آزمون و خطا در خانواده الگوهای ARIMA، یک الگوی نهایی به نام CON M4(0, 1, 1) به عنوان الگویی برتر ازنظر معیارهای آماری مناسب انتخاب شد. این الگو نیز برای هر سال میزان 44/1 میلی متر کاهش بارش را تا سال 2020 پیش بینی نموده است. با توجه به نتایج حاصل از این پژوهش (رفتار کاهشی بارش سالانه) و با امکان موضوع تغییر اقلیم که امروزه از اصلی ترین چالش های بشر می باشد، برنامه ریزی های جامع مدیریت منابع بالقوه آب در کشور (استان فارس و شهر شیراز) ضرورتی اساسی به نظر می رسد.