تحلیل ارتباط الگوهای پیوند از دور با خشک‌سالی حوضه قره‌قوم با استفاده از مدل شبکه عصبی

محورهای موضوعی : اقلیم شناسی

مونا فلاح‌زاده ¹ , پرویز رضایی ² , سعید اسلامیان ³ , علیرضا عباسی ⁴

1 - دانشجوی دکتری، گروه جغرافیا، واحد نجف‌آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف‌آباد، ایران
2 - دانشیار اقلیم شناسی، گروه جغرافیا، واحد نجف‌آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف آباد، ایران
3 - استاد گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران
4 - استادیار، گروه جغرافیا، واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف آباد، ایران

تاریخ دریافت : 1397/02/19 تاریخ پذیرش : 1397/07/16 تاریخ انتشار : 1397/12/29

کلید واژه: شبکه عصبی, تحلیل عاملی, شاخص بارش استاندارد شده, شاخص‌های پیوند از دور, حوضه قره‌قوم,

چکیده مقاله :

در این پژوهش نقش الگوهای پیوند از دور در رخداد خشک‌سالی‌های حوضه قره‌قوم مورد بررسی قرار گرفته است. در این راستا داده‌های بارش 30 ایستگاه باران‌سنجی و سینوپتیک و نیز داده‌های مربوط به 32 نمایه عددی پیوند از دور از سایت نوآ طی دوره آماری 1987-2013 اخذ گردید. در ابتدا داده‌های شاخص بارش استاندارده شده با روش تحلیل عاملی طبقه‌بندی، سپس رابطه میانگین شاخص خشک‌سالی هر پهنه با تک تک الگوهای پیوند از دور ارزیابی شد. همچنین مقادیر شاخص خشک‌سالی با شاخص‌های از دور به روش شبکه عصبی مصنوعی شبیه‌سازی گردید. نتایج نشان داد 5 شاخص پیوند از دور نوسان دهه‌ای اقیانوس آرام، نینو4، چند متغیره انسو، دو قطبی اقیانوس هند و نوسان مادن جولیان در منطقه 1 اقیانوس آرام با پهنه اول (عامل اول) در مقیاس زمانی 6 ماهه در ارتباط بوده و بهترین نتایج را با کمترین خطا و بیشترین ضریب همبستگی ارائه داده‌اند.

چکیده انگلیسی:

در این پژوهش نقش الگوهای پیوند از دور در رخداد خشک‌سالی‌های حوضه قره‌قوم مورد بررسی قرار گرفته است. در این راستا داده‌های بارش 30 ایستگاه باران‌سنجی و سینوپتیک و نیز داده‌های مربوط به 32 نمایه عددی پیوند از دور از سایت نوآ طی دوره آماری 1987-2013 اخذ گردید. در ابتدا داده‌های شاخص بارش استاندارده شده با روش تحلیل عاملی طبقه‌بندی، سپس رابطه میانگین شاخص خشک‌سالی هر پهنه با تک تک الگوهای پیوند از دور ارزیابی شد. همچنین مقادیر شاخص خشک‌سالی با شاخص‌های از دور به روش شبکه عصبی مصنوعی شبیه‌سازی گردید. نتایج نشان داد 5 شاخص پیوند از دور نوسان دهه‌ای اقیانوس آرام، نینو4، چند متغیره انسو، دو قطبی اقیانوس هند و نوسان مادن جولیان در منطقه 1 اقیانوس آرام با پهنه اول (عامل اول) در مقیاس زمانی 6 ماهه در ارتباط بوده و بهترین نتایج را با کمترین خطا و بیشترین ضریب همبستگی ارائه داده‌اند.

منابع و مأخذ:

1- اسفندیاری درآباد، فریبا، اسعد حسینی، محمد آزادی مبارکی و زهرا حجازی‌زاده. (1389): پیش‌بینی میانگین دمای ماهانه ایستگاه سینوپتیک با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی پرسپترون چند لایه. فصل‌نامه انجمن جغرافیای ایران، دوره هشتم، شماره بیست و هفتم، تهران.

2- خسروی، محمود. (1383): بررسی روابط بین الگوهای چرخش جوی کلان‌مقیاس نیمکره شمالی با خشک‌سالی‌های سالانه سیستان و بلوچستان. مجله جغرافیا و توسعه، دوره دوم، شماره سوم، زاهدان.

3- خورشید دوست، علی‌محمد، یوسف قویدل رحیمی و کریم عباس‌زاده. (1389): کاربرد الگوهای کلان‌مقیاس جوی-اقیانوسی در تحلیل نوسانات بارش ایستگاه اهر. مجله فضای جغرافیایی، دوره اول، شماره بیست و نهم، اهر.

4- دارند، محمد. (1393): پایش خشک‌سالی ایران به کمک شاخص شدت خشک‌سالی پالمر و ارتباط آن با الگوهای پیوند از دور جوی- اقیانوسی. فصل‌نامه تحقیقات جغرافیایی، دوره بیست و نهم، شماره چهارم، مشهد.

5- سلاجقه، علی، ابوالحسن فتح‌آبادی و منصور نجفی‌جاجی‌ور. (1387): مقایسه شبکه عصبی و سری زمانی در پیش‌بینی خشک‌سالی در استان خراسان رضوی. مجله علوم و مهندسی آبخیزداری ایران، دوره دوم، شماره چهارم، کرج.

6- سلیقه، محمد؛ علی بیات، یداله بلیانی و مهدی دوستکامیان. (1392): ارتباط الگوهای پیوند از دور نوسانات جوی- اقیانوسی نیمکره شمالی با خشک‌سالی استان فارس. اندیشه جغرافیایی، دانشگاه زنجان، دوره هفتم، شماره سیزدهم، زنجان.

7- شفیعی، مجتبی و بیژن قهرمان. (1388): بررسی تغییرات مکانی حداکثر بارش محتمل 24 ساعته در حوضه آبریز قره قوم. مجله آبیاری و زهکشی ایران، دوره سوم، شماره دوم، تهران.

8- صداقت کردار، عبداله و ابراهیم فتاحی. (1387): شاخص‌های پیش‌آگاهی خشک‌سالی در ایران. مجله جغرافیا و توسعه، دانشگاه سیستان و بلوچستان، دوره ششم، شماره یازدهم، زاهدان.

9- صلاحی، برومند، علی‌محمد، خورشید دوست و قویدل سعید. (1386): ارتباط نوسان‌های گردش جوی-اقیانوسی اطلس شمالی با خشک‌سالی‌های آذربایجان شرقی. مجله پژوهش‌های جغرافیایی، دوره سی و نهم، شماره شصت، تهران.

10- عرفانیان، مریم، حسین انصاری و امین علیزاده. (1392): پیش‌بینی بارش و دمای متوسط ایستگاه سینوپتیک مشهد با استفاده از الگوهای پیوند از دور به کمک شبکه‌های عصبی مصنوعی. مطالعات جغرافیایی مناطق خشک، دانشگاه حکیم سبزواری، دوره سوم، شماره یازدهم، سبزوار.

11- عزیزی، قاسم. (1379): النینو و دوره‌های خشک‌سالی و ترسالی در ایران. پژوهش‌های جغرافیایی، دانشگاه تهران، دوره سی و دوم شماره سی و هشتم، تهران.

12- قویدل رحیمی، یوسف، داریوش حاتمی‌زرنه و محمدرضایی. (1392): نقش الگوی پیوند از دور جو بالای دریای شمال مازندران در تغییرات زمانی بارش سواحل جنوبی. نشریه تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، دانشگاه خوارزمی، دوره سیزدهم، شماره سی و یکم، تهران.

13- قویدل‌رحیمی، یوسف، منوچهر فرج‌زاده و سعید کاکاپور. (1393): بررسی اثر الگوهای پیوند از دور دریای شمال- خزر بر نوسانات پائیزی مناطق غرب و شمال غرب ایران. نشریه علمی- پژوهشی جغرافیا و برنامه‌ریزی، دانشگاه تبریز، دوره هجدهم، شماره چهل و نهم، تبریز.

14- ناظم­السادات، سیدمحمدجعفر؛ احمدرضا قاسمی، سیف‌اله امین و سلطانی علیرضا. (۱۳۸7): اثر هم‌زمان انسو و دمای سطح خلیج‌فارس بر وقوع خشک‌سالی و ترسالی در نواحی غربی و شمال غربی ایران. مجله دانش کشاورزی، دانشگاه تبریز، دوره هجدهم، شماره سوم، تبریز.

15- نایبی، هوشنگ. (1393): آمار پیشرفته کاربردی همراه باSpss. چاپ دوم،تهران، انتشارات دانشگاه تهران.

16- Asong, Z. E, Wheatear, H. S, BonsaL, B, Razavi, S, and Kurkute, S. (2018): Historical Drought Patterns Over Canada and Their Teleconnections With Large-Scale Climate Signals, Hydro. Earth Syst. Sci., 22: 3105–3124.

17- Baek S. H, Smerdon J. E, Coats, Sloan, Park Williams, A, Cook Benjamin, I, Cook Edward, R, and Seager, R. (2016): Precipitation, Temperature, and Teleconnection Signals Across The Combined North American, Monsoon Asia, and Old World Drought Atlases. American Meteorological Society, V 30: PP 7141-7145.

18- Ho, S .L, Xie, M, and Goh, T. N. (2002):A Comparative Study of Neural Network and Box-Jenkins ARIMA Modeling in Time Series Prediction. Computers and Industrial Engineering, Vol. 42, Issue 2–4: 371-375.

19- Lyon, B, and Barnston, A.G. (2005): ENSO and The Spatial Extent of Inter Annual Precipitation Extremes in Tropical Land Areas. Journal of Climate. Vol. 18: 5096-5109.

20- McKee T.B, Doesken N.J, and Kleist J. (1993): The Relationship of Drought Frequency and Duration to Time Scales, Eighth Conference on Applied Climatology. January 17-22, Anaheim, California, 179-180.

21- Rajagopalan, B, Cook, E, Lall, U, and Ray, B. K. (2000): Spatiotemporal Variability of ENSO and SST Teleconnections to Summer Drought Over The United States During The Twentieth Century. Journal. Climate, 13: 4244–4254.

22- Serrano, S. M.V. (2006): EL Nino and La Nina Influence on Droughts At Different Timescales In The Iberian Peninsula, European Geosciences Union. Geophysical Research 8:1-2.

23- Wang, H,  Chen, Yaning, Pan, Yingping, Li, Weihong. (2015): Spatial and Temporal Variability of Drought in The Arid Region of China and Its Relationships to Teleconnection Indices. Journal of Hydrology, Vol. 523, Pages 283-296.

24- Wallace J. M., Gutzler, D. S. (1981): Teleconnections in The Geopotenital Height Field During The Northern Hemishphere Winter. Monthly Weather Review, 109: 784-812.