Fractal analysis of daily rainfall in Karkheh and Dez catchment

Subject Areas : Climatology

ziba  hasanvand ¹ (PhD student in Meteorology, Lorestan University, Khorramabad, Iran)
Dariush  Yarahmadi ² (Associate Professor of Water and Meteorology, Lorestan University, Khorramabad, Iran)
hasan  lashkari ³ (Associate Professor of Climatology, Faculty of Geographical Sciences, Shahid Beheshti University)
Hamid  Mirhashemi ⁴ (Assistant Professor of Climatology, Faculty of Geographical Sciences, Lorestan University)

Received: 2021-11-27 Accepted : 2022-04-13 Published : 2022-03-21

Keywords: Precipitation, Fractal, Karkheh, Hurst view, Dez,

Abstract :

Precipitation is important climatic varibles which is directly involved the hydrological cycle. Iran is considered the most arid and semi – arid regions of the world due to lack rainfall and their inappropriate distribution, which has always faced water shortage important limitations of natural resources.Therefore, the present study was conducted with the aim of extracting scale behavior and identifying (long – term and short – term) precipitation memory of two Karkheh and Dez catchment. For this purpose, Precipitation data of two Karkheh and Dez catchment were used over a period of 60 years (1959 – 2019). The results showed that the stations both areas have 2 rainfall regimes. In the study precipitation regimes all stations, two basins were identified. The small – scale precipitation regime has a long – term memory and a stable time series. However the large – scale precipitation regimes has a short – term memory and its time series is static except Doab and Darreh Takht station. both precipitation regimes show completely different scale behavior. the relationship between precipitation scale behavior and topography of the study area was calculated using pearson correlation test. The results show that there is no significant relationship between Karkheh basin both precipitation regimes. but in Dez basin, there is a significant correlation the small – scale precipitation regime, but there is no significant correlation the large – scale precipitation regime. This can be due to the conflicting and heterogeneous topographic situation in different parts of the region in Karkheh

References:

1- اژدری مقدم، مهدی.، هروی، زهرا (1396): ارزیابی روش‌های استخراج منحنی IDF با رابطه مبتنی بر ماهیت فرکتالی بارش، نشریه پژوهش‌های حفاظت آب و خاک، شماره ششم، صص 282 – 271.

2- باباعلی، حمیدرضا.، راک، زهره.، سپهوند، رضا (1397): برآورد سیلاب طرح حوضه آبخیز با به‌کارگیری تئوری فرکتال و مدل بارش – رواناب HEC – HMS (مطالعه موردی: حوضه آبخیز رودخانه خرم‌آباد)، نشریه آب و خاک (علوم و صنایع کشاورزی)، شماره ششم، صص 1107 – 1097.

3- هدا، بلوکی.، فاضلی، مهدی.، شریف‌زاده، مهدی (1400): بررسی تأثیر اقلیم تحت سناریوهای انتشار بر منحنی‌های شدت – مدت – فراوانی بارش در ایستگاه همدید زاهدان با استفاده از تئوری فرکتال، نشریه اکو هیدرولوژی، شماره دوم، صص 747-735.

4- حجازی زاده، زهرا.، فتاحی، ابراهیم.، سلیقه، محمد.، ارسلانی، فاطمه (1392): بررسی تأثیر سیگنال‌های اقلیمی بر بارش ناحیه مرکزی ایران با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی، نشریه تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، شماره بیست و نهم، صص 89-75.

5- صفوی، حمیدرضا.، دادجو، شهاب‌الدین.، نعیمی، گلنار (1398): استخراج منحنی‌های شدت – مدت – فراوانی (IDF) در شرایط تغییر اقلیم، مطالعه موردی: ایستگاه سینوپتیک اصفهان، تحقیقات منابع آب ایران، شماره دو، صص 227 – 217.

6- عساکره، حسین.، یوسفی زاده، رحیم (1394): بررسی روند و رفتار بارشی شهر شاهرود با استفاده از مدل‌های آماری و تحلیل طیفی، فصلنامه جغرافیا (برنامه‌ریزی منطقه‌ای)، شماره سوم، صص 66-51.

7- لشنی زند، مهران (1380): پهنه‌بندی خشک‌سالی‌های اقلیمی در استان لرستان با به‌کارگیری شاخص‌های آماری، مجموعه مقالات کنفرانس ملی بررسی راهکارهای مقابله با بحران آب، دانشگاه زابل.

8- محمودآبادی، مهدی.، امیدوار، کمال.، مظفری، غلامعلی.، مزیدی، احمد (1398): تحلیل اثرگذاری سیگنال‌های اقلیمی پیوند از دور سیل (مطالعه موردی استان سیستان)، فصلنامه جغرافیایی، شماره چهل و پنجم، صص 15-24.

9- مصطفی‌زاده، رئوف.، ذبیحی، محسن.، ادهمی، مریم (1396): تحلیل زمانی و مکانی بارش ماهانه در استان گلستان به کمک بعد فرکتالی، نشریه علمی – پژوهشی مهندسی و مدیریت آبخیز، شماره یک، صص 45-34.

10- میر هاشمی، حمید.، یاراحمدی، داریوش (1400): تحلیل چند فرکتالی بارش‌های روزانه ایستگاه‌های منتخب غرب و جنوب غرب، مجله فیزیک زمین و فضا، شماره سوم، صص 499-485.

11- مؤلف: دفتر برنامه‌ریزی کلان آب و آبفای وزارت نیرو (1394): سالنامه آماری آب کشور 1391-1390، ص 13.

12- نارنگی فرد، مهدی.، فاطمی، مهران.، کمانه، عبدالعلی.، طالبی، محمدصادق (1399): واکاوی و آشکارسازی ساختار روزانه بارش در ایستگاه همدید شیراز با رویکرد فراکتالی، نشریه علمی و جغرافیای و برنامه‌ریزی، شماره هفتادو دو، صص 388-367.

13- نوری قیداری، محمدحسین (1391): تعیین حداکثر شدت بارش طراحی با استفاده از روش تلفیقی تئوری فرکتال و توزیع احتمالاتی مقادیر حدی تعمیم یافته، علوم و مهندسی آبیاری (مجله علمی کشاورزی)، شماره دوم، صص 90 – 83.

14- نوری قیداری، محمدحسین (1391): برآورد رگبار با استفاده از تئوری مالتی فرکتال در ایستگاه سد گتوند، نشریه دانش آب و خاک، شماره یکم، صص 154 – 145.

15- Agbazo, M. Gobi, G. Alamou, E. Kounouhewa, B. And Afouda, A (2019): Fractal Analysis Of The Long-Time Memory In Precipitation Over Benin (West Africa). Journal Advance In Meteorolgy, 12 Pages.

16- Bara, M. Gaal, L. Kohnova, S, Szolgay, J. Hlavcova, K (2010): On The Use Of The Simple Scaling Of Heavy Rain Fall In A Regional Estimation Of Idf Curves In Slovakia. Journal J. Hydrol. Hydromech, Vol. 58, Pp. 49 – 63.

17- Valencia, J. L. Saa Requejo, A. Gasco, J. M, Tarquis, A. M. (2010): Auniversal Multifractal Description Applied To Precipitation Patterns Of The Ebro River Basin, Spain. Journal Climate Research Clim Res, Vol. 44, Pp. 17 – 25.

18- Kiely, G. Ivanova, K. (1999). Multifractal Analysis Of Hourly Precipitation. Journal Phys. Chem. Earth (B), Vol. 24, Pp. 781 – 786.