گزارش سمینار اقلیم شناسی

عنوان مقاله:

انتخاب متغیرها با هدف اقلیم بندی آب و هوای بارانی ایران با استفاده از مجموعه روش های گوناگون

خلاصه مقاله:

مطالعه وضعیت بارش در هر منطقه از نظر محصولات کشاورزی؛ زهکشی زمینهای شهرها و زمینهای کشاورزی ؛ فرسایش؛ سیل ؛ خشکسالی؛ منابع آبی و تمدن اهمیت ویژه ای دارد. در این مطالعه اقلیم شناسی بارشی ایران مد نظر ما بوده است.  ممکن است استفاده از متغیرهای گوناگون و متعدد ؛ در حاصل منجر به دست یافتن به مرزهای متفاوتی گردد و در نتیجه انتخاب روشی از روشهای کاندید شده که با متغیرها در ارتباط باشند و بیشترین اطلاعات ممکن را به ما بدهند میتواند جوابگو باشد.

متغیرهای مورد استفاده در اقلیم بندی بارشی ایران  عبارت بودند از فاکتورهای آنالیز و تکنیکهای دسته بندی. اطلاعات ما از 77 ایستگاه هواشناسی در ایران بود که از سال 1956 تا 1998 قابل دسترس بود.

12 متغیر از 57 متغیر کاندید شده انتخاب گردید و از آنالیز از پیش برنده (procrustes) استفاده شد. از  H و‌     Z-statics  که بر تکنیک L-moment  پایه گذاری شده بودند برای چک کردن شباهت و پیروی داده های هر منطقه و انتخاب توزیعی که مناسبترین داده های سالیانه را در آن منطقه دارا باشد ؛ استفاده گردید.

در نهایت پهنای کشور به 6 منطقه همگن و یک منطقه ناهمگن بارش تقسیم شد. در نمودارهای رشد (افزایشی) برای هر منطقه ابعاد بارش سالانه را مشخص کردیم.

تعریف اقلیم:

ریشه کلمه آب وهواکه درزبان عربی اقلیم گفته می شودکلمه یونانی کلیما (Klima) است که تقریبا درتمام زبانها ازهمین ریشه اقتباس شده است.

درلغت نامه دهخدا اقلیم به معنی خمیدگی ؛ انحنا و انحراف واصطلاحا به معنی تمایل وانحراف ناحیه ای اززمین نسبت به آفتاب توضیح داده شده است، درفرهنگ عمید نیز اقلیم کلمه ایست یونانی به معنی مملکت ،کشور،ناحیه وقطعه ای است ازعالم که ازلحاظ آب و هوا و سایراوضاع و احوال طبیعی ازمنطقه وقطعه دیگرجداشده باشد،پیشینیان کلیه خشکی های عالم را به هفت قسمت تقسیم نموده وهرقسمت رااقلیم نامیده اند. کلمه شهر در زمان فارسی همان اقلیم را می رساند و اصطلاحاتی مانند هفت شهر و هفت اقلیم در ادبیات ما متاثر از طبقه بندی اقلیمی یونانیها می باشد.

درحقیقت اقلیم حالت متوسط کمیت های مشخص کننده وضع هواصرف نظرازلحظه وقوع آنهاست وبه عبارت دیگراقلیم تابع مکان است ولی به زمان بستگی ندارد. برطبق فرهنگ هواشناسی بین المللی هرگاه ازاقلیم یک ناحیه سخن گفته می شودمنظورمجموعه شرایط جوی درمنطقه است که تغییرشرایط جوی مشخصه هرناحیه همراه با تغییرات زمانی، اقلیم آن ناحیه راتشکیل می دهد.

تعاریف بیان شده برای علم اقلیم شناسی:

اقلیم شناسی علمی است که آب وهواوخصوصیات دیگرجوراموردمطالعه قرارمی دهدوهدف اقلیم شناسی کشف وتبیین رفتارطبیعی اتمسفروبهره برداری آن درجهت منافع انسان وشناسایی استعدادها وتوانهای اقلیم های مختلف برای زندگی انسان است.

اقلیم شناسی علمی است که در جستجوی بیان و شرح طبیعت اقلیم و نیز اینکه به چه ترتیب از محلی به محل دیگر عوض گشته و همچنین اینکه چگونه وابسته به فعالیتهای بشری است، می‌باشد. این علم کاملا و بطور پیوسته وابسته به هواشناسی بوده و خود در مورد تغییرات روزانه جوی و نتایج آن بحث می‌کند.

توضیح اینکه بسیاری از رشته‌های مطالعاتی مربوط به سیاره زمین در سه گروه وسیع و اصلی میگنجند. این سه گروه عبارتند از:

لیتوسفر یا قسمت خشکی زمین

 هیدروسفر یا قسمت آبی سیاره

 اتمسفر یا جز گازی زمین

با اینکه در مطالعه و بررسی چگونگی هوا و اقلیم لایه گازی شکل زمین پراهمیت تر میباشد ولی نباید از نظر دور داشت که گرما و رطوبت بطور پیوسته و همیشه میان سطوح خشکی و آبی و جو مبادله گشته و تمام آنها اجزاء مکملی را بدست می‌دهند. مراحل مبادله گرما و رطوبت میان زمین و جو در طی مدت زمانی طولانی باعث بروز وضعی می‌گردد که اقلیم نامیده می‌شود. اقلیم بیش از فقط یک میانگین آماری بوده و باید آنرا مجموعه چگونگی‌های جوی درگیر با گرما ، رطوبت و حرکت هوا دانست. اقلیم فاکتور بسیار مهمی از محیط زیست طبیعی بشر می‌باشد، زیرا اگرچه معمولا انسان خود را مخلوقی می‌پندارد که بر روی زمین زندگی می‌نماید، ولی او در واقع ، در قعر اقیانوس عمیق هوائی هم که کره زمین را دربر گرفته است، قرار دارد.

تاریخچه هوا شناسی و اقلیم شناسی:

اقلیم شناسی را می‌توان در عین حال علمی قدیمی و جدید دانست. قدمت این علم تا به اندازه کنجکاوی بشر در مورد محیط زیستش می‌رسد. از سوی دیگر ، تازگی این علم با پیدایش هواپیما ، رادیو و رادار همزمان می‌گردد. بشر اولیه تا حد زیادی تحت تاثیر پدیده‌های هوا و اقلیم قرارداشت. مذاهب خرافاتی که بر پایه شرک و بت پرستی قرار داشتند، به تفسیر رازهای جوی نظیر بارش ، باد یا رعد و برق پرداختند.

از زمان باستان تاکنون ، به موازات توسعه علوم ، شناخت هر چه بیشتر هوا و اقلیم هم به جلو می‌رود. فیلسوفان یونانی علاقه زیادی به هواشناسی و اقلیم نشان می‌دادند. در واقع این دو لغت هر دو ریشه یونانی دارند. تقسیم بندی جهان به پنج منطقه اقلیمی ، یعنی مناطق سرد و منجمد شمال و جنوب ، مناطق معتدل شمال و جنوب و منطقه گرم (مناطق اقلیمی جهان) ، به پارومنیدس (‌Parmenides) یونانی نسبت داده می‌شود که در پنج قرن پیش از میلاد مسیح می‌زیسته است. زمانی که مشاهده و حدس و گمان و خرافات در توسعه و پیشرفت هواشناسی و اقلیم شناسی نقش بازی می‌نمودند، تا به آغاز قرن هفدهم طول کشید. در این هنگام اختراع ادوات هواشناسی و ثبت دیدبانی‌ها به یاری این علوم آمده و توضیحات دقیق‌تر اقلیمی را در دسترس قرار داده و آنالیز علمی پدیده‌های هوا را ممکن ساختند.

لزوم استفاده از علم اقلیم شناسی:

در طرحهای آبی برخی از سازه ها بر اساس معیارهای هوا شناسی و برخی دیگر بر مبنای معیارهای اقلیم شناسی طراحی میشوند. مثلاً احداث یک سد مخزنی برای ذخیره آب را در نظر بگیرید. حجم مخزن باید طوری باشد که رواناب سالانه را در خود جای دهد. بنابراین طراحی آن باید بر اساس مقدار آبی باشد که معمولاً هر سال در رودخانه جاری میشود. لذا این حجم بر اساس یک معیار آب و هوایی یا اقلیمی تعیین می گردد. گرچه حجم آب سالانه میتواند متغیر باشد اما آنچه در طراحی حجم مخزن مهم است متوسط مقدار آبی است که در درازمدت در عمر اقتصادی سد میتوان در هر سال انتظار آن را داشت.

اما مثلاً طراحی سرریز اضطراری سد باید بر اساسحداکثر دبی های لحظه ای که در اثر ریزش بارانهای شدید اتفاق می افتد صورت گیرد. بنابراین؛ معیار طراحی برای سرریز ؛ بارشهایی است که ممکن است به دلیل وضعیت هوا در یک زمان خاص اتفاق افتد. چنین بارانی را نمیتوان یک عنصر اقلیمی دانست بلکه یک پارامتر هواشناسی می باشد. از این جهت یک نفر متخضض هیدرولوژی هم باید از وضعیت هواشناسی منطقه و هم تا اندازه ای از وضعیت اقلیمی آن منطقه اطلاعات داشته باشد.

با توجه به تعاریف و مثالهای ذکر شده میتوان تفاوتهایی را بین اقلیم شناسی و هوا شناسی قائل شد.

تفاوتهای اقلیم شناسی و هواشناسی:

هواشناسی، هوا ولی اقلیم شناسی ،آب وهواراشناسایی و تبیین می کند.

هواشناسی وضعیت جوی رابطورعام و برای یک لحظه بررسی می کنداما اقلیم شناسی تیپ هوای غالب یک مکان رادردوره طولانی مطالعه وتفاوت های آب وهوایی مکانها را کشف می کند.

هدف هواشناسی شناخت عام ومطلق اتمسفروتغییرات آن است ولی دراقلیم شناسی سعی می شود با شناخت آب وهوای هرمنطقه تاثیرآب وهوایی آن برروی فعالیتهای انسانی مشخص شود.

هواشناسی وضعیت هوارادرکوتاه مدت پیش بینی می کنداما اقلیم شناسی براساس عوامل بوجودآورنده آب وهواپدیدآمدن آب وهوای خاصی رادرمکانی خاص باتوجه به تاثیرآن درزندگی انسانهاپیش بینی میکند.

ابزارشناسایی وتوجیه هواشناسی اصول وقوانین ومدلهای فیزیکی ودینامیکی است اما ابزاراقلیم شناسی علاوه براصول علم هواشناسی اصول ومفاهیم جغرافیایی نیز است.

طبقه بندی اقلیمی:

منطقه‌ای از سطح زمین که اثرات ترکیب شده فاکتورهای اقلیمی بر آن ، موجب برقراری شرایط اقلیمی نسبتا همگنی می‌گردند، یعنی یک نوع اقلیم ، اصطلاحا منطقه اقلیمی نامیده می‌شود.

بطور کلی یک سیستم طبقه بندی اقلیمی ؛ مجموعه قواعدی است که به کار گرفتن آنها مناطقی را که از نقطه نظرهایی شباهت دارند و دارای ویژگیهای مشترکی هستند را از دیگر مناطق مجزا می کند و در یک طبقه قرار می دهد. در طبقه بندی اقلیمی دو مسئله را باید مد نظر داشت:

تعیین معیارهای لازم جهت طبقه بندی

تعیین مرز بین دو گروه یا دو ناحیه آب و هوایی

اولین طبقه بندی اقلیمی توسط یونانیان انجام شده که با استفاده از مدارهای مهم از قبیل استوا ؛ راس السرطان و مدار قطبی که کره زمین را به سه منطقه آب و هوایی یعنی استوایی ؛ معتدله و قطبی تقسیم نمودند. جغرافیدانان اسلامی به پیروی از دانشمندان یونانی اقلیم جهان آن روزگار را به هفت اقلیم تقسیم بندی نمودند. از میان علمای اسلامی میتوان ابن خلدون را نام برد که در این زمینه بیشتر از دیگران تحقیق و مطالعه نموده است. همچنین مقدسی در کتاب « احسن التقاسیم فی معرفه الاقالیم» ؛ هفت اقلیم نیمکره شمالی را به تفضیل شرح داده است.

Abstract

The study of precipitation climate in any region is important from the view of agricultural production, drainage of urban and agricultural lands, erosion, flood, drought, water resources and civilization. In the present study the regionalization of Iran's precipitation climate was considered. Since the use of various type and number of variables may lead to different boundaries in the resulting precipitation climates, it is helpful to select those precipitation related variables, which represent most of the information from all candidate variables. The selected variables were then used to regionalize Iran's precipitation climate using factor analysis and clustering techniques. Data from 77 weather stations in Iran were used from 1956 to 1998. Twelve variables were selected from the 57 candidate variables, using Procrustes Analysis. The H and Z-statistics, which are based on the L-moment technique, were used to test the homogeneity of each region and select the distribution which best-fitted annual precipitation records- in that region. The countrywide area was divided into six regions with homogeneous and one with heterogeneous precipitation climates. Growth curves, for dimensionless annual precipitation, are illustrated for each region.

Author Keywords: Cluster analysis; Factor analysis; Iran; L-moment; Precipitation climate; Procrustes analysis