ارتباط بین شاخص های توپوگرافی با بارشهای فراگیر منطقه کوهستانی البرز (مقاله پژوهشی)
محورهای موضوعی : جغرافیای طبیعی
مریم نقوی
1
(دانشگاه خوارزمی)
بهلول علیجانی
2
(عضو هیات علمی دانشگاه خوارزمی)
مهری اکبری
3
(عضو هیات علمی دانشگاه خوارزمی)
ابراهيم فتاحي
4
(عضو هیأت علمی پژوهشگاه هواشناسی و علوم جو ایران)
کلید واژه: کوهستان البرز, بارش فراگیر, شاخصهای توپوگرافی, همبستگی پیرسون, ضریب همبستگی.,
چکیده مقاله :
بارشهای سنگین ازجمله مخاطرات طبیعی هستند که آگاهی از پراکندگی زمانی و مکانی آنها کمک بسزایی جهت کاهش آسیب های احتمالی می نماید. به این منظور وجود رابطه معنادار بین بارش های فراگیر و شاخص های توپوگرافی منطقه کوهستانی البرز بررسی گردیده است. در این پژوهش از آزمون همبستگی پیرسون استفاده گردیده و در این مدل، متغیر وابسته بارش روزانه فراگیر منطقه مطالعاتی ( بارش های رخ داده در بیشتر از 70 درصد ایستگاههای سینوپتیکی منطقه) و متغیر مستقل داده های مربوط به شاخص های توپوگرافیکی منطقه مطالعاتی (ارتفاع ایستگاه سینوپتیک، شیب و جهت ایستگاه، طول و عرض جغرافیایی ایستگاه، فاصله از خط مبنای شمالی، فاصله از خط الرأس، ارتفاع متوسط ایستگاه در یک شعاع 2.5 کیلومتری، ارتفاع متوسط هشت بلوک پنجاه کیلومتری در جهات هشتگانه جغرافیایی به مرکزیت ایستگاه سینوپتیک، اختلاف ارتفاع متوسط آن هشت بلوک از ارتفاع متوسط ایستگاه در شعاع 2.5 کیلومتری) می باشد. در ابتدا امر رابطه همبستگی بین بارش های فراگیر(129 روز) و شاخص های توپوگرافی بر اساس ایستگاههای سینوپتیک مشترک در سه فصل زمستان، بهار و پاییز شناسایی و در ادامه ضرایب همبستگی با فاصله اطمینان 95 درصد در سطح معناداری کوچکتر از 0.05 بررسی و از هر فصل یک روز نمونه با بالاترین میزان ضرایب همبستگی در اکثریت شاخص های توپوگرافی با عنوان نماینده از آن فصل انتخاب گردید. منطقه مطالعاتی که رشته کوه گسترده البرز می باشد با توجه به پیچیدگی توپوگرافی و تنوع شرایط اقلیمی آن در هر ناحیه، به مناطقی با شباهت توپوگرافی و اقلیمی تقسیم گردیده است. بالاترین تعداد آماره معناداری از نظر مقیاس زمانی و مکانی بین بارش فراگیر با شاخص های توپوگرافی مربوط به بارش فراگیر فصل بهار با 18 مورد و کمترین مربوط به بارش فراگیر فصل زمستان با 9 مورد می باشد، در فصل پاییز نیز 14 مورد رابطه خطی معنادار قابل شناسایی است. از بین شاخص های توپوگرافی، قوی ترین شاخص مربوط به اختلاف ارتفاع متوسط بلوکهای50 کیلومتری از متوسط ارتفاع ایستگاه در شعاع 2.5 کیلومتر در جهات مختلف با توجه به فصول مختلف سال می باشد و گواه بر تاثیر جهت در منطقه مطالعاتی بر بارش های فراگیر می باشد و اینکه منطقه مورد نظر در چه جهتی قرار گرفته باشد تا بارش بیشتری را دریافت نماید، به این معنا که توده هواهای مرطوب ورودی از قسمتهای شمالی کشور از جمله پرفشار سیبری (بابایی فینی،1393) به علت ارتفاع پایین و نزدیکی به سطح زمین تحت تاثیر ناهمواریهای سطح زمین قرار می گیرد و توده هواهای مرطوب ورودی از قسمتهای شمال غربی و غربی کشور از جمله پرفشارهای مهاجر غربی ((قشقایی،1375)،(مرادی، 1385)) به علت ارتفاع بالاتر و قدرت بیشتر کمتر تحت تاثیر ناهمواریهای سطحی قرار گرفته و بارش منطقه تحت تاثیر این سیستم های جوی سطح بالاست. از سویی نیز بارش فراگیر در ناحیه البرز غربی شمالی و مرکزی جنوبی بیشترین و ناحیه البرز غربی جنوبی کمترین رابطه خطی معنادار را با مقادیر شاخص های توپوگرافی برقرار نموده است نتایج این تحقیق وجود رابطه خطی معنادار اکثریت شاخص های توپوگرافی مورد بررسی (22 شاخص از 24 شاخص) با بارش فراگیر را اثبات نموده تا بتوان بیشترین شاخص های موثر بر بارش منطقه را در زمینه برآورد و پیش بینی بارش استفاده نمود. دو شاخص توپوگرافی جهت ایستگاه و فاصله از خط الرأس در هیچ روزی و در هیچ ناحیه ای از منطقه مطالعاتی وارد مدل همبستگی نشده و هیچ گونه رابطه خطی معناداری ولو در حد ضعیف با بارش فراگیر منطقه برقرار ننموده اند.
Heavy rains are among the natural hazards that knowledge of their temporal and spatial distribution helps to reduce potential damage. For this purpose, the existence of a significant relationship between widespread precipitation and topographic indices of Alborz mountainous region has been investigated. In this study, Pearson correlation test was used and in this model, the dependent variable of total daily precipitation of the study area (precipitation occurred in more than 70% of synoptic stations in the area) and the independent variable of data related to topographic indicators of the study area (station height Synoptic, station slope and direction, longitude and latitude of the station, distance from the northern baseline, distance from the ridge, average height of the station in a radius of 2.5 km, average height of eight blocks fifty km in eight geographical directions to the center of the synoptic station, height difference Its average is eight blocks from the average height of the station in a radius of 2.5 km). First, the correlation between precipitation (129 days) and topographic indices based on common synoptic stations in three seasons of winter, spring and autumn was identified and then the correlation coefficients with 95% confidence interval at a significance level less than 0.05 were investigated. Each season, a sample day with the highest correlation coefficients in the majority of topographic indices was selected as the representative of that season. The study area, which is the vast Alborz mountain range, has been divided into areas with topographic and climatic similarities due to the complexity of topography and the diversity of its climatic conditions in each area. The highest number of significant statistics in terms of temporal and spatial scale between widespread precipitation with topographic indices is related to widespread precipitation in spring with 18 cases and the lowest is related to widespread precipitation in winter with 9 cases in autumn 14 cases of significant linear relationship have been identified. Among the topographic indices, the strongest index is related to the difference between the average height of blocks 50 km from the average height of the station in a radius of 2.5 km in different directions according to different seasons of the year and Evidence of the effect of direction on inclusive rainfall in the study area and that the area is in a certain direction to receive more rain , meaning that the mass of humid air entering from the northern parts of the country, including Siberian high pressure (Babaei Fini, 1393) due to low altitude and proximity to the ground is affected The surface roughness is located and the mass of moist air entering from the northwestern and western parts of the country, including the western migratory high pressures (Qashqaei, 1375), (Moradi, 1385)) due to higher altitude and more power is less affected by surface roughness. And the region's precipitation is affected by these high-level atmospheric systems. On the other hand, widespread precipitation in the northwestern and south-central Alborz region has the highest and the lowest south-western Alborz region has a significant linear relationship with the values of topographic indices. The results of this study have a significant linear relationship with most topographic indices (22 indices out of 24 Index) with widespread precipitation to be able to estimate and predict the most effective indices affecting precipitation in the region. The two topographic indices for the station and the distance from the ridge did not enter the correlation model on any day and in any area of the study area and did not establish any significant linear relationship, albeit weakly, with the total precipitation of the area
1. احمدی، محمود؛ فرزانه جعفری همبری (1394). «تحليل سينوپتيك بارش سنگين 12آوريل 2015 شهرستان قزوين». جغرافيا (فصلنامه علمي ـ پژوهشي و بين المللي انجمن جغرافياي ايران )، ، دوره جديد، سال سيزدهم، شماره ، 44 .
2. بابایی فینی، ام السلمه؛ ابراهیم فتاحی(۱۳۹۳). «طبقه‌بندی الگو های سینوپتیکی بارش‌زا در سواحل دریای خزر». پژوهشهای جغرافیای طبیعی. سال ۴۰. شماره ۱صص 42-19
3. جعفرپور، ابراهیم(1367). اقلیم شناسی. چاپ اول. انتشارات دانشگاه تهران.
4. حلبیان امیرحسین (1395). «تحلیل همدید بارشهای حدی و فراگیر در کرانه‌های غربی خزر با تاکید بر الگوهای فشار تراز دریا». جغرافيا (فصلنامه علمي ـ پژوهشي و بين المللي انجمن جغرافياي ايران )، سال 4، شماره 51 صص218-193.
5. خسروی، یونس؛ مهدی دوستکامیان و الله مراد طاهریان(1396). «بررسی و تحلیل الگوی فرارفت رطوبتی بارشهای فراگیر ایران». جغرافيا (فصلنامه علمي ـ پژوهشي و بين المللي انجمن جغرافياي ايران )، ، دوره جديد، سال پانزدهم، شماره ، 53 .
6. رضایی بنفشه، مجید؛ عبدالحمید رجایی‌اصل(1381). «مدل‌بندی بارش حوضه آبریز قره سو». جغرافیا و برنامه ریزی، دوره 6، شماره4، دانشگاه تبریز.
7. ساری صراف،بهروز؛ عبدالحمید رجایی و پریچهر مصری علمداری( 1388). «بررسی رابطه بین بارش و توپوگرافی در دامنه های شرقی و غربی منطقه كوهستانی تالش».جغرافیا و برنامه ریزی محیطی، پاییز1388، سال20، شماره پیاپی35، شماره3.
8. علیجانی، بهلول (1374). «نقش کوههای البرز در توزیع ارتفاعی بارش» . فصلنامه تحقیقات جغرافیایی ، دانشگاه تربیت معلم تهران، دوره38، شماره332، صص52-37.
9. عساکره، حسین(1384). «مدل سازی تغییرات مکانی عناصر اقلیمی مطالعه موردی: بارش سالانه استان اصفهان». فصلنامه تحقیقات جغرافیایی، شماره74، 21-1.
10. عساکره،حسین؛ رباب رزمی(1390). «اقلیم شناسی بارش شمال غرب ایران» . جغرافیاو توسعه، شماره25، زمستان 1390، صص158-137.
11. عساکره،حسین؛ رباب رزمی(1390). «اقلیم شناسی بارش شمال غرب ایران» . جغرافیاو توسعه، شماره25، زمستان 1390، صص158-137.
12. عزیزی،قاسم؛ رحیم علی عباسپور و طاهر صفرراد (1389). «مدل تغییرات مکانیابی بارش در زاگرس میانی». پژوهشهای جغرافیای طبیعی، تابستان 1389، شماره 72، صص35-51.
13. غیور،حسنعلی؛ سیدابوالفضل مسعودیان (1375). «بررسی مكانی رابطه ی بارش با ارتفاع در ایران زمین». تحقیقات جغرافیایی، شماره 41 .
14. فتاحی، روح الله؛ زینب احمدی مقدم و فروغ عباسی(1395).«رابطه خطی بین متغیرهای توپوگرافی منطقه با میزان بارش دراز مدت سالیانه (مطالعه موردی حوضه بهشت آباد)». اولین کنفرانس بین المللی آب، محیط زیست و توسعه پایدار، گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی، دانشگاه محقق اردبیلی، صص7-1.
15. فیض نوروزی، زهرا(1352). بررسی تغییرات بارندگی با ارتفاع در منطقه زاگرس. پایان نامه کارشناسی، دانشکده کشاورزی دانشگاه تهران.
16. قشقايي، قاسم (1375). بررسي اثر فرابار سيبري بر بارش‌هاي پاييزي سواحل جنوبي خزر، پايان نامه كارشناسي ارشد، دانشگاه تربيت معلم تهران.
17. مجرد،فیروز؛ حاجیمراد مرادی فر (1382). «مدلسازی رابطه بارش با ارتفاع در منطقه زاگرس». مدرس علوم انسانی، دوره 7 ، شماره 2، صص163 -182.
18. مرادي، حميد رضا(1385). «پيش بيني سيلابها بر اساس موقعيت های سینوپتیکی در ساحل جنوبی دریای خزر». پژوهش‌هاي جغرافيايي _ شماره55 ، صص131-109.
19. هادیانی،میر امید؛ سعید جهانبخش، مجید رضایی بنفشه، یعقوب دین پژوه(1390). «نقش شرایط توپوگرافی در برآورد گرادیان بارندگی طبقات ارتفاعی مناطق کوهستانی (مطالعه موردی دامنه شمالی البرز مرکزی)». فصلنامه علوم و فنون منابع طبيعی، سال ششم، شماره 2، تابستان90، صص25-15.
20 - Aifeng, Lv.; L. Zhou. 2016. A Rainfall Model Based on aGeographically Weighted Regression Algorithm for Rainfall Estimations over the Arid Qaidam Basin in China. Remote Sens, 8(311): 1-17.
21 - Alijani, B .2008. Effect of the Zagros Mountains on the Spatial Distribution of Precipitation. Journal of Mountain Science, Vol 5, No 3.
22 - Bleasdale, A; and Y.K. Chan. 1972. Orographic influences on the distribution of precipitation in Proceedings Distribution of Precipitation in Mountainous Areas. World Meteorological Organisation, Geneva, 31 July–5 August, Geilo, Norway, 326(II):140-146.
23 - Burns, J. 1953. Small-scale topographic effects on precipitation distribution in San Dimas experimental forest. Trans. Amer. Geophys, Union 34:761-768.
24 - Chaun, G.K; and J.G. Lockwood.1974. An Assessment of Topographical Controls on The Distribution of Rainfall in the central Pennines. Meteorological Magazine .103:275-287.
25 - Dhar, O. N; and P. R. Rakhecha.1980. The effect of elevation on monsoon rainfall distribution in the Central Himalayas Monsoon Dynamics. J. Lighthill, and R. P. Pearce, Eds., Cambridge University Press: 253-260.
26 - Diodato, N .2005. The Influence of Topographic Co-variables on the Spatial variability of Precipitation over Small Regions of Complex Terrain. International Journal of Climatology, 25:351-363.
27 - Donley, D. E; and R. L. Mitchell.1939. The relation of rainfall to elevation in the Southern Appalachian region. Trans. Amer. Geophys. Union, 20: 711-721.
28 - Govaerts,P.2000. Geostatistical Approaches for Incorporating Elevation into the Spatial Interpolation of Rainfall. Journal of Hydrology,228:113-129.
29 - Griffiths, G.A, and, M.J. McSaveney.1983. Distribution of mean annual precipitation across some steepland regions of New Zealand.N. Z. J. Sci., 26: 197–209.
30 - Houghton,J.G. 1979. A Model for Orographic Precipitation in the North-Centeral Great Basin.Mon.Wea.Rev,107.
31 - Hutchinson, P. 1973. The interaction ofrelief and synoptic situation on the distribution of storm rainfall in the vicinity of Dunedin. New Zealand Geogr, 29: 31-44.
32 - Konrad, C.E. 1996. Relationships between Precipitation Event Types and Topography in the Southern Blue Ridge Mountans of the Southeastern USA. International Journal of Climatology ,16:49-62.v
33 - Marquı´nez, Jorge; Javier Lastra,and Pilar Garcı´a .2003. Estimation models for precipitation in mountainous regions: the use of GIS and multivariate analysis. Journal of Hydrology, 270 :1–11.
34 - Napoli, A; A.Crespi, F. Ragone, M. Maugeri, and C.Pasquero.2019. Variability of orographic enhancement of precipitation in the Alpine region. Scientific Reports, 9(1).
DOI 10.1038/s41598-019-49974-5
35 - Prudhomme, C., and Duncan,W.R., 1999, Mapping Extreme Rainfall in a Mountainous Region using Geostatistical Techniques A Case Study in Scotland, International journal of climatology, 19, 1337-1356.
36 - Rumley, G. B. 1965.An investigation of the distribution of rainfall with elevation for selected stations in Equador. M.S. thesis, Texas A&M University, 66 pp.
37 - Singh, P; and N. Kumar . 1997. Effect of orography on precipitation in the western Himalayan region. Journal of Hydrology, 199(1–2): 183–206.
38 - Stidd, C. K, and L. B. Leopold, 1951. The geographical distribution of average monthly rainfall. Hawaii. Meteor. Monogr, 1: 24- 33.
39 - Stor, D. H; L.Ferguson.1972. The Distribution of Presipitation in Some Mountainous Canadian Watersheds : Proc.WMO Symp. On Distribution of Precipitation in Mountainous Areas. vol.11, Geilo, Norway.
40 - Spreen, W. C. 1947. A determination of the effect of topography upon precipitation. Trans. Amer. Geophys,Union, 28: 285–290.
41 - Taylor, W.G, 1996, Statistical Relationships between Topography and precipitation in Mountainous Area, Northwest Science, Vol. 70, No. 2, 164-178.
42 - Weston,K.J; G. Roy.1994.The Directional-depedence of the Enhancement of Rainfall over Complex Topography. Meteorological Applications 1:267-275
