عنوان

تحلیل فضایی تاثیر تابش موج‌بلند خروجی بر بارش ایران (با تاکید بر آذربایجان‌شرقی)

پ۲۶۷۵۷

per

تحلیل فضایی تاثیر تابش موج‌بلند خروجی بر بارش ایران (با تاکید بر آذربایجان‌شرقی)

امید اسکندری

برنامه ریزی و علوم محیطی

۱۴۰۰

۲۲۴ص.

سی دی

دکتری

آب و هواشناسی گرایش ماهواره‌ای

۱۴۰۰/۱۱/۱۲

در این پژوهش به منظور تحلیل آماری فضایی تابش موج‌بلند خروجی بر بارش ایران، مطالعه‌ای با استفاده از داده‌های ماهواره‌ای به صورت ماتریسی انجام شد. ابتدا ویژگی‌های متغیرهای مورد مطالعه کشور (تابش موج‌بلند خروجی روزانه، شبانه و بارش) به لحاظ توزیع فضایی، زمانی و مقدار پراکندگی با استفاده از انحراف‌ معیار در مقیاس ماهانه، فصلی و سالانه مورد بررسی و سپس خوشه‌بندی انجام شد. در گام بعد همبستگی تابش موج‌بلند خروجی روزانه و بارش، مقدار ضریب تعیین و انجام آزمون جهت معنی‌داری آن در سطح کشور بررسی گردید. با توجه به معنی‌داری همبستگی، پارامترهای رگرسیون و آزمون صحت‌سنجی، میزان تاثیر آنها در مناطق مختلف کشور بررسی شد. در مرحله بعد با مشخص کردن روزهای بارشی استان آذربایجان‌شرقی در هر ماه، ارتباط آن‌ها با داده‌های تابش موج‌بلند خروجی بررسی و تحلیل شد. درادامه با استفاده از دو مدل رگرسیون موزون جغرافیایی و مربعات معمولی، ارتباط متغیرهای تابش موج‌بلند خروجی روزانه و بارش با ارتفاع و جهت شیب در کشور بررسی شد. تحلیل روند تابش موج‌بلند خروجی روزانه، شبانه و بارش با بهره‌گیری از روش آماره من‌کندال و شیب سن انجام گرفت. سرانجام تغییرات رفتار فضایی تابش موج‌بلند خروجی روزانه و بارش در مقیاس ماهانه، فصلی و سالانه با استفاده از آماره G (لکه‌های داغ) محاسبه و تحلیل شد. در تحلیل پراکندگی زمانی-مکانی تابش موج‌بلند خروجی روزانه در کشور مشخص شد که به استثناء فصل تابستان با افزایش عرض جغرافیایی،کاهش تابش‌موج‌بلند خروجی را داریم. بیشترین انحراف معیار تابش موج‌بلند خروجی در مناطق جنوب‌شرقی و مرکزی و مطابق با مناطق کم بارش ایران می‌باشد و کمترین انحراف معیار در مناطق غربی، شمالی، جنوب‌غرب و شمال‌غرب ایران دیده شد. کشور ایران از لحاظ تابش موج‌بلندخروجی روزانه در فصل بهار به 10 خوشه استانی و تابستان، پاییز و زمستان به 8 خوشه تقسیم شد. از لحاظ تابش موج‌بلند خروجی شبانه بر خلاف روزانه در فصل بهار به 6 خوشه، تابستان 7، پاییز 8 و زمستان 8 خوشه تقسیم شد. مقایسه دو مدل رگرسیون موزون جغرافیایی و حداقل مربعات معمولی در مورد برآورد تابش موج‌بلند خروجی از طریق ارتفاع و جهت شیب نشان داد که مدل رگرسیون موزون جغرافیایی به دلیل ارتباط یاخته‌ای، جهت برآورد تابش موج‌بلند خروجی با استفاده از ارتفاع برای کشور ایران مناسب‌تر و به واقعیت نزدیک‌تر است. با توجه به نقشه‌های همبستگی، رابطه منفی بین تابش موج‌بلند خروجی روزانه و بارش در مقیاس زمانی ماهانه و فصلی مشاهده شد. در سطح خطای کوچکتر از 05/0 و با اطمینان 95 درصد نیز این رابطه‌ معنادار معکوس با آزمون معنی‌دار بودن همبستگی (آزمون t) تایید شد. با توجه به گستردگی مکانی و زمانی محدوده مورد مطالعه می‌توان گفت که تابش موج‌بلند خروجی روزانه در ماه‌های ژوئن، دسامبر، ژانویه و فوریه و تابش موج‌بلند خروجی شبانه در می، ژوئن، دسامبر و ژانویه در گستره زیادی از کشور در سطح خطای کوچک‌تر از 05/0 و با اطمینان 95 درصد روند افزایشی داشته است. همچنین تابش موج‌بلند خروجی روزانه در ماه می و سپتامبر و تابش خروجی شبانه در می و اکتبر به صورت پراکنده روند کاهشی داشته است. در سایر ماه‌ها بدون روند خاص و یا در مناطق مختلف به صورت پراکنده با روند افزایشی و کاهشی مشاهده شده است. با این وجود روند غالب تابش موج‌بلند خروجی روزانه و شبانه در ماه‌های بارشی کشور افزایشی بوده است. تغییرات افزایش روند تابش موج‌بلند خروجی با روند کاهشی بارش در ماه‌های سرد سال (دسامبر و ژانویه) مطابقت داشته‌اند. بنابراین روند افزایشی تابش موج‌بلند خروجی با روند کاهشی بارش در دوره سرد سال، در سطح خطای کوچک‌تر از 05/0 و با اطمینان 95 درصد تایید و در دوره گرم سال رد می‌گردد. همچنین می‌توان گفت که ارتباط منفی بین تابش موج‌بلند خروجی روزانه، شبانه و عرض جغرافیایی در دوره سرد سال تایید و در دوره گرم سال با توجه به رطوبت سواحل جنوب و تاثیر مناطق کوهستانی این رابطه رد می‌گردد. در این پژوهش ارتباط منفی بین تابش موج‌بلند خروجی با ارتفاع تایید نشد و بسته به شرایط زمانی و محیطی با رقیق شدن و ضخامت کم جو ارتباط مستقیم و یا بدون ارتباط می‌باشد. ارتباط معنی‌داری بین جهت شیب و مقدار تابش موج‌بلند خروجی به دلیل تفاوت در پوشش گیاهی و رطوبت خاک و جو دامنه‌ها مشاهده نشد.

This research aimed to conduct a spatial analysis of outgoing longwave radiation on Iran’s precipitation using satellite data in a matrix form. First, the characteristics of the studied variables, including daily and nightly outgoing longwave radiation and precipitation, were evaluated in terms of spatial, temporal, and scatter distribution using monthly, seasonal, and annual standard deviation to perform clustering. Then, the correlation between daily outgoing longwave radiation and precipitation and coefficient of determination were examined, and a significance analysis was performed at the national level. The effect of regression parameters and validation test was investigated in different country zones due to the significance of correlation. The following procedure examined the relationship between the precipitation days in East Azerbaijan province each month and the outgoing longwave radiation. Then, the relationship between the variables of daily outgoing longwave radiation and precipitation with altitude and slope direction in the country was investigated using two models of geographically weighted regression (GWR) and ordinary least squares (OLS). The trend analysis of daily and nightly outgoing longwave radiation and precipitation was carried out using Mann Kendall and Sen's slope statistical methods. Finally, spatial behavior alterations in daily and nightly outgoing longwave radiation and precipitation were analyzed monthly, seasonal, and annual using G (hotspots) statistics. The country’s temporal-spatial distribution of daily outgoing longwave radiation indicated a decrease in outgoing longwave radiation with increasing latitude except for the summer. The highest standard deviation of outgoing longwave radiation was in the southeast and central zones coincided with low precipitation zones, and the lowest one is observed in the western, northern, southwestern, and northwestern zones of Iran. Iran was divided into ten provincial clusters into spring and eight clusters for the summer, autumn, and winter in terms of daily outgoing longwave radiation. Regarding nightly outgoing longwave radiation, it was divided into six, seven, eight, and eight clusters in spring, summer, autumn, and winter, respectively. The comparison of GWR and OLS models revealed that the GWR is more efficient for Iran due to the cellular relationship for estimating the outgoing longwave radiation through height. According to the correlation maps, there was a negative relationship between daily outgoing longwave radiation and precipitation on a monthly and seasonal time scale. The correlation significance test (t-test) confirmed this significant inverse relationship at p<0.05 with a 95% confidence level.The spatial and temporal distribution of the studied area showed an ascending trend in the outgoing longwave radiation in June, December, January, and February (daily) and May, June, December, and January (nightly) at p<0.05 with 95% confidence level. In addition, there was a descending trend in May and September, and May and October in the daily and nightly outgoing longwave radiation, respectively. Other ascending and descending trends were observed in other months without a specific trend and scattered in different zones. However, the dominant trend of daily and nightly outgoing longwave radiation was ascending in months with precipitation. The ascending trend of outgoing longwave radiation corresponded to the decreasing trend of precipitation in the cold months (December and January). This trend was confirmed at p<0.05 with a 95% confidence level and rejected for warm months. Moreover, the negative relationship between daily and nightly outgoing longwave radiation and latitude was confirmed in the cold period of the year, which was rejected in the warm period given the humidity of the southern coasts and the effect of mountainous areas. In this research, the negative relationship between the outgoing longwave radiation and altitude was not confirmed, and no relationship or direct relationship was observed depending on temporal and environmental conditions by dilution and decrease in the thickness of the atmosphere. In addition, there was no significant relationship between the slope direction and the outgoing longwave radiation due to differences in vegetation, soil moisture, and zone atmosphere.

spatial analysis of outgoing longwave radiation on Iran’s precipitation (with emphasis on East Azerbijan)

اسکندری،

امید

تهيه کننده

ساری‌صراف،

رستم‌زاده،

دارند،

بهروز

هاشم

محمد

استاد راهنما

استاد راهنما

استاد مشاور

‏ تبریز