تحلیل توزیع احتمال بارش سالانه استان گلستان

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار /گروه جغرافیا، دانشگاه زنجان،زنجان، ایران

2 کارشناس ارشد /اقلیم شناسی از دانشگاه زنجان،زنجان، ایران

چکیده

برازش توزیع‌های احتمالاتی مناسب بر عناصر اقلیمی نظیر بارش قادر است نوع توزیع و فراسنج‌های شکل و مقیاس مربوط را برآورد نماید. در تحقیق حاضر با استفاده از داده‌های ماهانه 51 ایستگاه سینوپتیک، کلیماتولوژی و باران سنجی طی دوره 1961-2005، مربوط به سازمان هواشناسی کل کشور و آب منطقه‌ای استان گلستان، توزیع احتمال، فراسنج شکل و فراسنج مقیاس سری‌های زمانی بارش هر ایستگاه برآورد و توزیع مکانی آن در پهنه استان گلستان به روش آماری ـ ترسیمی تحلیل شده است.

نتایج حاصل از تحقیق حاضر نشان دادند که توزیع احتمالات بارش فصل بارانی (اکتبر تا مارس) ایستگاه‌های استان غالباً از توزیع گاما تبعیت می‌کند. طی فصل کم باران (آوریل تا سپتامبر)، توزیع نیمه نرمال و نمایی، برازش بهتری بر بارش ماهانه دارد. با توجه به توزیع برازنده بر مشاهدات و نیز بر پایه روش‌های رایج، فراسنج‌های شکل و مقیاس برای بارش محاسبه شدند. براساس این فراسنج‌ها، عموماً هم در نواحی کم باران و هم نواحی پرباران، چولگی مثبت مشخصه بارز  توزیع احتمال است. با این وصف، نواحی پربارش مقدار افزون بارش خود را از دفعات بیشترِ بارندگی دریافت می‌دارند و ضریب تعیین بارش و فراسنج شکل بسیار کم و حدود 19 درصد است. فراسنج مقیاس رابطه قوی تری با میزان بارندگی دارد. حدود 40 درصد از تغییرات بارش با تغییرات  فراسنج  مقیاس توجیه می شود. در واقع، نواحی پرباران از تنوع مقدار بارش برخوردارند.

با توجه به توزیع احتمال برازنده بر هر ایستگاه و نیز بر پایه چندک‌های بارندگی، مقادیر بارش برای صدک 25 (خشکسالی ) و 75 (ترسالی) برآورد و ناهنجاری‌های مربوط محاسبه گردید. نتایج حاصل از این بخش نشان دادند که مقادیر فرین بارندگی در منطقه جنوبی دامنه بالاتری را نسبت به منطقه نیمه خشک شمالی استان تجربه می‌کند. چرا که ترسالی‌ها و خشکسالی‌ها دراین بخش از استان نمایان‌تر عمل می‌کنند. این وضعیت، تفسیری از بزرگی فراسنج مقیاس به شمار می‌آید.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Analysis of the Probability Distribution for the Annual Precipitation in the Golestan Province

نویسندگان [English]

  • H Asakereh 1
  • F Mazini 2
1 Assistant Professor, Department of Geography , University of Zanjan, Zanjan, Iran
2 MS in Climatology, Department of Geography , University of Zanjan, Zanjan, Iran
چکیده [English]

Some characters of time series probability distribution are described by shape and scale parameters.  These parameters show skewness and kurtosis of probability distribution. Suitable fitting of probability distribution on climatic elements e.g. precipitation can estimate the related scale and shape parameters. In this paper based on daily data from 51 synoptic, climatologic, and rain gage stations in the Golestan province in the north of Iran, the suitable probability distribution have fitted and the shape and the scale parameters were estimated. In the next step the spatial distribution of these parameters were statistically-graphically analyzed. Results of this paper show that in the wet months (October to March) the probability distributions of precipitation are best described with the Gamma distribution. While in the dry months (April to September) the precipitation are fitted to Half Normal and Exponential distributions. Based on the common methods the shape and the scale parameters have been calculated. The positive skewness is the main character of the probability distribution shape both in wet and dry regions of the province. The wet regions however get their high precipitation from the frequent precipitation. In spite of this, the coefficient of precipitation and the shape parameter is low and about 19%. The scale parameter has a stronger relation with precipitation. Their common variance is about 40%.

Based on the best fitted probability distribution and based on the precipitation quintiles, the 25 and 75 percentiles and their anomaly have been estimated. The results show a high range in extreme precipitation in the southern area of the Golestan province.    

کلیدواژه‌ها [English]

  • Scale Parameter
  • Shape parameter
  • probability distribution
  • Precipitation
  • Golestan province

راماچاندرا رائو.آ، حامد. خالد ح(1381)، تحلیل فراوانی سیل ، ترجمه سید سعید اسلامیان و سعید سلطانی کوپایی، انتشارات ارکان، اصفهان،  332 صفحه.

ساری، صراف، بهروز، ریحانی نیا سیدرضا(1379)، تعیین دوره‌های خشک و مرطوب ایستگاه‌های منتخب استان کرمان، مجموعه مقالات اولین کنفرانس ملی بررسی راهکارهای مقابله با کم آبی و خشکسالی، صفحه 887.

علیجانی ، بهلول(1374) ، نقش کوه‌های البرز در توزیع ارتفاعی بارش ، شماره 38، صفحه 52-37.

قطره سامانی، سعید (1379)، بررسی روند خشکسالی و ترسالی در استان چهار محال و بختیاری، مجموعه مقالات اولین کنفرانس ملی بررسی راهکارهای مقابله با کم آبی و خشکسالی، صفحه 36.

قهرمانی، سعید(1383) ، مبانی احتمال ، ترجمه غلامحسین شاهکار وابوالقاسم بزرگ نیا ، دانشگاه صنعتی شریف ،موسسه انتشارات علمی، تهران، 535 صفحه.

کیخائی، فاطمه، محمدی کوروش(1379)، جایگاه خشکسالی در سیستان و بررسی روند آن از دیدگاه کشاورزی، مجموعه مقالات اولین کنفرانس ملی بررسی راهکارهای مقابله با کم آبی و خشکسالی، صفحه 926.

مدرس، رضا (1386)، توابع توزیع منطقه ای بارش ایران،  مجله پژوهش و سازندگی، ش75، ص 86 .

مرادی ، حمیدرضا(1383)، نقش دریای خزر در شرایط بارشی سواحل شمال کشور، مجله علوم دریایی ایران ، دوره 2، ش 2و3، صص 84 و 85 .

معاونت آمار و اطلاعات سازمان مدیریت و برنامه‌ریزی استان گلستان (1384) ، سالنامه آماری استان گلستان ، نشر سازمان مدیریت و برنامه ریزی استان گلستان ،شماره 206، صص 25-3

نصرتی، کاظم،آذر نیوند(1381)، حسین، تحلیل منطقه ای شدت ـ مدت ـ دوره بازگشت خشکسالی با استفاده از داده‌های بارندگی (مطالعه موردی، حوزه آبخیز اترک) جلد7،شماره1، صفحه 49.

نوحی، کیوان، عسکری، احمد(1384)، مطالعه خشکسالی و دورهای برگشت تر سالی‌ها وخشکسالی‌ها در منطقه قم، خشکی و خشکسالی کشاورزی،  ش15، صفحه 47.

Aksoy. H(2000), "Use of Gamma Distribution in Hydrological Analysis", Turk J Engin Environ Sci, vol 24, PP 419-428.

Alijani.B, O'Brient. J ,Yarnal .B . (2008), " Spatial Analysis of Precipitation Intensity and Concentration in Iran . Theor.Appl.Climatol. 94; 107-124 .

Ben-Gai.T, Bitan.A, Manes.A Alpert.P, and Rubin.s(1998), "Spatial and Temporal Changes in Rainfall Frequency Distribution Patterns in Israel" , Theorical and Applied Climatology ,Vol 61, PP 177-190 .

Bhattacharya , Rabi and Waymire , Edward, C. (2007), A Basic Course in Probability Theory, Springer. 212p .

Husak .G., Michaelsen.J and Chris Funk, (2004),"Use of the gamma distribution to represent monthly rainfall in Africa for drought monitoring applications", International Journal of Climatology, Vol 27, PP 944-935 .

Juras, J., (1994)," Some Common Features of Probability Distributions for Precipitation", Theor.Appl.Climatol, 49, 69-76 .

Lang , Kenneth, (2003), Applied Probability, Springer, 367p .

Montgomery , Douglas , C. and Runger , George , C. (2006), Applied Statistics and Probability for Engineers, John Wiley & Sons, Inc.767p

 

Navidi , William, (2005),  Statistics for Engineers and Scientists, McGrow-Hill Companies. 869p .

Olofsson , Peter , (2007), Probabilities, John Wiley & Sons, Inc. 267p.

 Peswey, A. (2002), "Large-Sample Inference for the General Half-Normal Distribution", Commu, Statistic Theory Meth, Vol 31, P 1024 .

Suhaila.j, Jemain.Abdol.a(2007), "Fitting Daily Rainfall Amount in Peninsular Malaysia Using Several Types of Exponential Distributions", Journal of Applied Sciences Research, vol 3(10), PP 1027-1036 .

Suhov ,Yuri and Kelbert , Mark (2005), Probability and Statistics by Example : Volum I . Basic Probability and Statistics, Cambridge University press, 360p .

Vinnikov, K.Ya, Groisman, P.Ya.,Lugina,K.M. (1990): "Empirical Data on Contemporary Golobal Climate Change (Temperature and Precipitation)" J. Climate. 3, 662-677 .