بررسی توزیع زمانی بارش‌های روزانه حوضه دریاچه ارومیه با استفاده از شاخص تراکم

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 هیأت علمی گروه علوم و مهندسی آب دانشگاه بیرجند

2 عضو هیات علمی دانشگاه بیرجند

3 دانشجوی دکتری مهندسی منابع آب دانشگاه بیرجند

چکیده

چکیده
سابقه و هدف: شاخص تراکم (CI) در واقع شاخصی جهت بررسی خصوصیات آماری بارش‌های روزانه می‌باشد. توزیع نامتعادل بارش می‌تواند موجب کاهش عملکرد محصولات زراعی از طریق کاهش ذخیره رطوبت موجود در زمین و افزایش تعداد دوره‌های آبیاری گردد. علاوه بر این توزیع نامتعادل بارندگی به معنی بروز خشک‌سالی بوده و ممکن است بارشی کمتر از مقدار میانگین منطقه سبب بروز سیلاب‌های خطرناک نیز گردد. بنابراین هدف از تحقیق حاضر بررسی تغییرات الگو توزیع بارش روزانه در سطح حوضه دریاچه ارومیه می‌باشد.
مواد و روش‌ها: در این مطالعه از 42 ایستگاه باران‌سنجی جهت بررسی تراکم بارش حوضه دریاچه ارومیه استفاده شده است. شاخص تراکم (CI) و منحنی غلظت مرتبط با آن در حقیقت برای تعیین میزان کمیت نابرابری یک پارامتر از یک متغیر خاص می‌باشد. شاخص تراکم توسط یک منحنی غلظت (منحنی لورنز) تعریف می‌شود. در واقع منحنی لورنز یک مفهوم مورد استفاده در نظریه‌های اقتصادی است که جهت بررسی تغییرات زمانی – مکانی در سری‌های زمانی بارش روزانه و غلظت آن استفاده شده است.
یافته‌ها: نتایج بررسی شاخص تراکم (CI) در سطح حوضه دریاچه ارومیه در دوره آماری مورد بررسی در فصل بهار نشان داد که CI>0.6 در هیچ یک از قسمت‌های منطقه مورد مطالعه مشاهده نمی‌شود. اکثر مناطق حوضه دریاچه ارومیه را در این فصل (بهار) مقادیر CI بین 0.4 و 0.5 تشکیل داده است. در این فصل (بهار) در هیچ یک از مناطق حوضه مورد مطالعه بارش‌های تهاجمی و هولناک مشاهده نگردید. در فصل پاییز در منطقه مورد مطالعه همانند فصل بهار در هیچ یک از ایستگاه‌های مورد مطالعه CI>0.6 مشاهده نگردید. در فصل زمستان نیز همانند دو فصل بهار و پاییز قسمتی از مناطق جنوب و شمال شرق دریاچه ارومیه و هم‌چنین منطقه‌ای از شمال شرق حوضه مورد مطالعه در دوره آماری مورد بررسی دارای متوسط CI بین 5/0 تا 6/0 هستند که نشان‌دهنده غلظت بالای بارش روزانه و بی‌نظمی در توزیع بارش روزانه در این مناطق است. هم‌چنین می‌توان نتیجه گرفت که مقدار بارش روزانه مناطق ذکر شده به‌طور منظم در بین روزهای دارای باران تقسیم نشده است. بیشتر مناطق حوضه مورد مطالعه را CI بین 4/0 تا 5/0 تشکیل داده است. در فصل تابستان مناطق جنوبی حوضه دریاچه ارومیه از شدت نامنظم بارش برخوردار بوده که می‌توان نتیجه گرفت که 70 درصد بارش‌های نزولی در این فصل، فقط در 25 درصد از روزهای بارانی (روزهای دارای بارش) صورت گرفته است. در این فصل مناطق شمال شرق و جنوب دریاچه ارومیه، منطقه‌ای در شمال شرق حوضه و هم‌چنین یک ایستگاه در جنوب غرب دریاچه ارومیه دارای توزیع تراکم نامنظم در توزیع بارش تابستانه می‌باشند. در مقیاس سالانه بیشتر مناطق حوضه دریاچه ارومیه از تراکم متوسط برخوردار می‌باشند.
نتیجه‌گیری: در این مطالعه شاخص تراکم (CI) به‌منظور تحلیل پراکندگی و ساختار بارش روزانه در حوضه دریاچه ارومیه (در دوره آماری 2013 تا 1984) مورد استفاده قرار گرفت. نتایج بررسی شاخص تراکم در سطح حوضه مورد مطالعه نشان داد که بارش روزانه حوضه دریاچه ارومیه در هیچ یک از ایستگاه‌های مورد مطالعه در وضعیت منظم و به‌شدت نامنظم قرار ندارد. تمامی ایستگاه-های مورد مطالعه در وضعیت نسبتاً منظم، تراکم متوسط و نسبتاً نامنظم از نظر توزیع بارش روزانه قرار دارند. در این بین بیشتر ایستگاه‌های مورد مطالعه از نظر توزیع بارش روزانه در طبقه تراکم متوسط قرار دارند. در فصول پاییز، زمستان، بهار، تابستان و در مقیاس سالانه به ترتیب حدود 74، 90، 81، 74 و 84 درصد ایستگاه‌های باران‌سنجی مورد مطالعه تراکم متوسط بارش را شامل می-شدند.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Spatial Distribution of a Daily Precipitation in Urmia Lake basin

نویسندگان [English]

  • Yousef Ramezani 1
  • Abbas Khashei-Siuki 2
  • Mohammad Nazeri Tahrudi 3

2 Faculty member of Birjand University

چکیده [English]

Abstract
Background and objectives: Concentration Index (CI) is actually an index to examine the statistical characteristics of daily precipitation. This concept could be also used in irrigation planning and designing new systems. Unbalanced distribution of precipitation could reduce the agricultural crops yield through reduction of moisture in soil and increment of irrigation periods. Besides, unbalanced distribution of precipitation means drought. The precipitation less than regional average may cause dangerous floods since soil moisture will reduce and vegetation will be destroyed. The aim goal of this study is evaluation the distribution and concentration of daily rainfall in the basin of Lake Urmia.
Materials and Methods: In this study used the 42 rain gaging station in Urmia Lake basin to evaluation the daily precipitation concentration. Concentration Index (CI) and related concentration curve are in fact used to define inequality quantity of a parameter from a specified variable. For example, it could be used in statistics to determine improved level of health subside for poor people in different countries as well as precipitation dispersion in an area or country. Concentration Index is defined by a concentration curve (Lorenz Curve). The Lorenz curve is actually a concept used in economic theories to examine the temporal-spatial changes in time series of daily precipitation and concentration
Results: The results of CI index in Lake Urmia basin during the statistical period in spring showed that CI>0.6 is not observed in none of the areas under study. Majority of Lake Urmia areas in spring had the CI values between 0.4 and 0.5. In this season (spring), aggressive and terrifying precipitations were observed in none of the basin areas. As spring in the study under area in autumn, CI> 0.6 was not observed in any of the stations studied. In winter as well as spring and autumn, a part of the South and the Northeast of Lake Urmia and also an area of the Northeast of basin had average CI between 0.5 and 0.6 in statistical period and show the high concentration of daily precipitation and irregularity in distribution of daily precipitation in these areas. It can be concluded that the amounts of daily rainfall in listed areas were not divide into rainfall days. The CI in most of the areas under study were between 0.4 and 0.5. The southern areas of Lake Urmia basin had severe irregular precipitation in summer and it could be concluded that 70% of rainfalls in this season occurred only in 25% of rainfall days. In this season the Northeast and South regions of Lake Urmia, an area in Northeast of Lake as well as a station in the Southwest of lake had irregular distribution of precipitation in summer. In annual scale, most of the Lake areas had average concentration. In annual scale, similar to seasonal scale, Northeast and South of lake had more irregular concentration compared to other areas.
Conclusion: In this study to evaluation the concentration and pattern of daily precipitation in Urmia Lake basin in period of 1984-2013 used the concentration index (CI). The results of concentration index in basin area showed that daily precipitation in Lake Urmia basin was not in regular and severe irregular situation in none of the stations under study. The entire stations surveyed were in relatively regular, average concentration and relatively irregular situation in terms of daily precipitation distribution. Most of the studied stations were in average concentration category in terms of daily precipitation concentration. In autumn, winter, spring and summer in annual scale, almost 74, 90, 81, 74 and 84% of stream-gaging stations showed average precipitation concentration.

کلیدواژه‌ها [English]

  • precipitation pattern
  • precipitation concentration
  • Lake Urmia
  • meteorological drought
  • Lorenz curve
: 1.Adegun, O., Balogun, I., and Adeaga, O. 2012. Precipitation Concentration Changes in Owerri
and Enugu. Hydrology for Disaster Management, Special Publication of the Nigerian
Association of Hydrological Sciences. Pp: 391-383.
2.Alijani, B., O’Brien, J., and Yarnal, B. 2008. Spatial analysis of precipitation intensity and
concentration in Iran. Theor. Appl. Climatol. 94: 107-124.
3.Brooks, C.E.P., and Carruthers, N. 1953. Handbooks of statistical methods in meteorology.
Meteorological Office, London, CABI Publication, 412p.
4.Cortesi, N., Gonzalez-Hidalgo, J.C., Brunetti, M., and Martin-Vide, J. 2012. Daily
precipitation concentration across Europe 1971–2010. Natural Hazards and Earth System
Sciences. 12: 9. 2799-2810.
5.Gong, D.Y., and Ho, C.H. 2002. Shift in the summer rainfall over the Yangtze River valley in
the late 1970s. Geophys. Res. Lett. 29: 10. 78-87.
6.Khalili, K., Nazeri Tahrudi, M., and Khanmohammadi, N. 2014. Trend Analysis of
Precipitation in Recent Two Decade over Iran. J. Appl. Environ. Biol. Sci. 4: 1. 5-10.
7.Khalili, K., Tahoudi, M.N., Mirabbasi, R., and Ahmadi, F. 2016. Investigation of spatial and
temporal variability of precipitation in Iran over the last half century. Stochastic
Environmental Research and Risk Assessment. 30: 4. 1205-1221.
8.Li, X., Jiang, F., Li, L., and Wang, G. 2010. Spatial and temporal variability of precipitation
concentration index, concentration degree and concentration period in Xinjiang, China. Int.
J. Climatol. Published online. doi: 10.1002/joc.2181.
9.Luis, M., Gonz´alez-Hidalgo, J.C., Brunetti, M., and Longares, L.A. 2011. Precipitation
concentration changes in Spain 1946–2005. Nat. Hazards Earth Syst. Sci. 11: 1259-1265.
10.Martin-vide, J. 2004. Spatial distribution of a daily precipitation concentration index in
Peninsular Spain. Int. J. Climatol. 24: 959-971.
11.Michiels, P., Gabriels, D., and Hartmann, R. 1992. Using the seasonal and temporal
precipitation concentration index for characterizing the monthly rainfall distribution in
Spain. Catena. 19: 1. 43-58.
12.Olascoaga, M.J. 1950. Some aspects of Argentine rainfall. Tellus. 2: 4. 312-318.
13.Ren, G.Y., Wu, H., and Chen, Z.H. 2000. Spatial patterns of change trend in rainfall of
China. Quart. J. Appl. Meteorol. 11: 3. 322-330.
14.Riehl, H. 1949. Some aspects of Hawaiian rainfall. Bull Am. Meteorol. Soc. 3: 5. 176-177.
15.Shi, W., Yu, X., Liao, W., Wang, Y., and Jia, B. 2013. Spatial and temporal variability of
daily precipitation concentration in the Lancang River basin, China. J. Hydrol. 495: 197-207.
16.Valli, M., Shanti, S.K., and Murali Krishna, I.V. 2013. Analysis of Precipitation
Concentration Index and Rainfall Prediction in various Agro-Climatic Zones of Andhra
Pradesh, India. Inter. Res. J. Environ. Sci. 2: 5. 53-61.
17.Zhai, P.M., Zhang, X.B., Wan, H., and Pan, X.H. 2005. Trends in total precipitation and
frequency of daily precipitation extremes over China. J. Clim. 18: 1096-1108.
18.Zhang, Q., Xu, C.Y., Marco, G., Chen, Y.P., and Liu, C.L. 2009. Changing properties of
precipitation concentration in the Pearl River basin. China. Stoch. Environ. Res. Risk. A.
23: 377-385.
19.Zhang, Q., Xu, C.Y., Zhang, Z.X., Chen, Y.Q., and Liu, C.L. 2007. Spatial and temporal
variability of extreme precipitation during 1960–2005 in the Yangtze River basin and
possible association with large-scale circulation. J. Hydrol. doi:10.1016/j.jhydrol.2007.11.02