آینده پژوهی زیست محیطی و توسعه پایدار

آینده پژوهی زیست محیطی و توسعه پایدار

بررسی روند تغییرات بارش و دمای ماهانه ایستگاه سینوپتیک خرم آباد

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده
وانیا رحیمی منفرد
گروه جغرافیا ، دانشکده ادبیات و اقتصاد ، دانشگاه لرستان ، خرم آباد ، لرستان
10.22034/fersd.2026.1.7.1
چکیده
هدف: انتشار پیوسته گازهای گلخانه‌ای، پارامترهای هواشناختی و هیدرولوژیکی را در معرض دگرگونی‌های پیچیده قرار داده است. رشته‌کوه زاگرس، به‌عنوان شاهرگ حیاتی تولید رواناب در غرب و جنوب‌غرب ایران، در برابر این تغییرات بسیار آسیب‌پذیر است. این پژوهش با هدف ارزیابی روندهای یکنواخت و نایکنواخت بارش و دمای ماهانه در ایستگاه سینوپتیک خرم‌آباد انجام شده است.
روش: داده‌های ایستگاه سینوپتیک خرم‌آباد در بازه ۱۹۹۵–۲۰۲۳ (۲۹ سال) با استفاده از آزمون من-کندال (Mann-Kendall) برای شناسایی روندهای یکنواخت و روش تحلیل روند (ITA) برای آشکارسازی روندهای نایکنواخت مورد بررسی قرار گرفت.
نتایج: نتایج دمایی نشان می‌دهد که میانگین سالانه با شیب صعودی معناداری افزایش یافته است. گرمایش در تمام ماه‌ها مشهود بود و در زمستان به اوج رسید؛ به‌طوری‌که دمای دسامبر بیش از ۱.۵ درجه و ژانویه و فوریه بیش از ۱ درجه سانتی‌گراد افزایش یافت. در مقابل، بارش سالانه (۶/۴۴۶ میلی‌متر) نوسانات شدید (cv= ۳۰/۴%) و بی‌نظمی ذاتی (چولگی ۱/۱) نشان داد و فاقد روند خطی معنادار بود. تحلیل ITA ناهمگنی رژیم بارش را آشکار کرد: کاهش محسوس در بهار و پاییز، ثبات نسبی در زمستان و نوسان شدید در تابستان.
نتیجه‌گیری: ترکیب گرمایش پایدار و بارش متغیر، فشار هیدرولوژیک فزاینده‌ای بر منابع آب منطقه وارد می‌کند. برای سازگاری، پیشنهاد می‌شود تقویم کاشت دیم دو هفته جلوتر افتد، حجم مرده سدها ده درصد کاهش یابد و شبکه پایش رادار بارش در بالادست زاگرس استقرار یابد. یافته‌ها شواهد روشنی از ارتباط روندهای اقلیمی با کاهش پایداری منابع آب ارائه می‌دهد و می‌تواند مبنای تصمیم‌سازی برای مدیریت پایدار آب قرار گیرد.

تازه های تحقیق

تحقیق حاضر با هدف ارزیابی روندهای یکنواخت و نایکنواخت بارش و دمای ماهانه در ایستگاه سینوپتیک خرم‌آباد طی بازه ۱۹۹۵ تا ۲۰۲۳ انجام شده است. مهم‌ترین نوآوری‌های این پژوهش عبارت‌اند از:

نوآوری روش‌شناختی: کاربرد همزمان دو روش من-کندال و ITA
برای نخستین بار در تحلیل اقلیم خرم‌آباد، از دو روش مکمل آزمون ناپارامتری من-کندال (برای شناسایی روندهای یکنواخت) و تحلیل روند نوآورانه (ITA) (برای آشکارسازی روندهای نایکنواخت و پنهان) به‌طور هم‌زمان استفاده شده است. پژوهش‌های پیشین در منطقه عمدتاً تنها به آزمون من-کندال اکتفا کرده‌اند؛ در حالی‌که روش ITA با حساسیت بالا نسبت به شکست‌های مقطعی، تصویر دقیق‌تری از ناپیوستگی‌های زمانی بارش و دما ارائه می‌دهد

کشف روندهای پنهان بارش: کاهش معنادار در بهار و پاییز
در حالی که آزمون من-کندال هیچ روند معناداری برای بارش سالانه (۶/۴۴۶ میلی‌متر با ضریب تغییرات ۴/۳۰ درصد) نشان نداد، روش ITA الگوهای پیچیده‌تری را آشکار ساخت: کاهش محسوس بارش در ماه‌های مارس و آوریل (بهار) و اکتبر تا دسامبر (پاییز)، ثبات نسبی در ماه‌های ژانویه و فوریه (زمستان) و نوسان شدید در ماه‌های تابستان. این تغییر الگو احتمالاً با افزایش دمای اوایل بهار و تضعیف سامانه‌های مدیترانه‌ای مرتبط است.

تأیید گرمایش پایدار و معنادار در تمام ماه‌ها
نتایج نشان داد که دمای ماهانه در تمام ماه‌های سال روند صعودی و معناداری دارد و بیشترین افزایش دما در ماه‌های زمستان (دسامبر با بیش از ۵/۱ درجه و ژانویه و فوریه با بیش از ۱ درجه سلسیوس) مشاهده شده است. این یافته با پژوهش‌های پیشین در منطقه که خرم‌آباد را به‌عنوان یکی از ایستگاه‌های دارای بیشترین تغییرات اقلیمی در غرب ایران معرفی کرده‌اند، همخوانی دارد. ضریب تغییرات ماهانه دما از ۸/۲ تا ۲/۲۳ درصد متغیر است که نشان‌دهنده بی‌نظمی و نوسان زیاد دمایی در فصل زمستان است.

نشانه‌های تغییر رژیم بارش: کاهش بارش‌های پاییزه و بهاره
تحلیل ITA نشان داد که بارش‌های پاییزی طی سال‌های اخیر کاهش یافته و بارش‌های بهاره نیز با کاهش مواجه شده است. این کاهش با شواهد گرمایش همزمان ماه‌های پایانی سال سازگار بوده و احتمالاً ناشی از کاهش نفوذ سامانه‌های باران‌زای غربی به عرض‌های پایین‌تر است. همچنین، نوسانات بارش در بهار و پاییز حدود ۵/۱ برابر نوسانات بارش زمستانه است که نشان‌دهنده بی‌نظمی بیشتر در این فصول می‌باشد.

افزایش روزهای خشک متوالی (CDD)
بر اساس پژوهش‌های انجام‌شده در سطح ملی، شهر خرم‌آباد بیشترین افزایش را در شاخص روزهای خشک متوالی (CDD) در بین شهرهای ایران داشته است (شیب ۴/۴ روز در سال، p < 0.05) این یافته نشان‌دهنده تشدید خشکی و کاهش دسترسی به آب در منطقه است که با نتایج تحلیل بارش در پژوهش حاضر هم‌راستا می‌باشد.

رویکرد نوین تحلیل تغییرات در سطوح مختلف داده
پژوهش‌های نوین نشان داده‌اند که روش‌های سنتی مانند من-کندال ممکن است در شناسایی روندهای اقلیمی شدید (ECIs) به تفسیرهای گمراه‌کننده منجر شوند. رویکرد FITA (تحلیل روند نوآورانه فازی) که اخیراً معرفی شده، با دقت و قابلیت تفسیر بالاتر، روندهای چندسطحی را آشکار می‌سازد و می‌تواند در پژوهش‌های آتی خرم‌آباد به‌کار گرفته شود

پیامدهای هیدرولوژیک ترکیب گرمایش و کاهش بارش
ترکیب افزایش معنادار دما و کاهش بارش در فصول غیر زمستانی، منجر به تشدید تبخیر-تعرق، کاهش رطوبت خاک و تشدید خشکسالی شده است. این وضعیت، سیستم منابع آب منطقه را تحت فشار مداوم افزایش نیاز و کاهش عرضه قرار داده و ضرورت اتخاذ راهبردهای مدیریتی پیش‌گیرانه و انطباقی را بیش از پیش ضروری می‌سازد.

کلیدواژه‌ها
کلمات کلیدی: روش ITA
من-کندال
روند یکنواخت
روند نایکنواخت
سری زمانی
موضوعات
Ghodrati, Z., Salahi, B., & Saber, M. (2024). Evaluation of trend changes in the frequency of convective precipitation days in northwestern Iran using Mann-Kendall.  https://doi.org/10.22034/jess.2024.423736.2162
Hasanvand, Z., Yarahmadi, D., & Mirehashemi, H. (2022). Trend analysis of heavy precipitation in Karkheh and Dez basins. Physical Geography Research Quarterly.
Kendall, M. G. (1975). Rank correlation methods (4th ed.). Griffin.
Lanzante, J. R. (1996). Robust non-parametric tests for time series. Journal of Climate, 9(6), 1373–1381.
Mann, H. B. (1945). Nonparametric tests against trend. Econometrica, 13(3), 245-259. https://doi.org/10.2307/1907187
Mirehashemi, H. (2020). Multi-fractal and wavelet analysis of precipitation trends in Khorramabad. Journal of Geographical Studies of Mountainous Areas (Spring & Summer). https://doi.org/10.52547/gsma.2.2.67
Mirehashemi, H., Sharafi, S., & Arintabar, H. (2021). Determination of tourism climate calendar and trend analysis based on RayMan and ITA models (Case study: Pol-e Dokhtar County). Journal of Geographical Studies of Mountainous Areas, 2(2), 71-89. https://doi.org/10.52547/gsma.1.4.1
Mitchell, J. M. Jr., Dzerdzeevskii, B., Flohn, H., Hofmeyr, W. L., Lamb, H. H., Rao, K. N., & Wallen, C. C. (1966). Climate change (Technical Note No. 79). World Meteorological Organization.
Pandey, S., Jha, S. K., & Singh, V. P. (2017). Climate change impact on streamflow in a Himalayan river basin: A case study of the Kosi River. Journal of Hydrology: Regional Studies, 14, 17–30.
Jamal, P., Borna, R., & Asadian, F. (2021). Analysis of heavy precipitation hazards in Kermanshah Province using Mann-Kendall method (Case study: Kermanshah Province during 1970-2017). Climatology Research, (45), 81-96.
Sen, Z. (2012). Innovative trend analysis methodology. Journal of Hydrologic Engineering, 17(9), 1042-1046.
Sen, Z. (2014). Trend identification simulation and application. Journal of Hydrologic Engineering, 19(3), 635-642.
Sirano, M., Tsegaye, D., & Tegegne, A. (1999). A comparison of non-parametric tests for trend in time series. Journal of Applied Statistics, 26(2), 203–214.
Sprent, P., & Smeeton, N. C. (2006). Applied nonparametric statistical methods (4th ed.). Chapman and Hall/CRC.
Turgay, G., Yilmaz, M. T., & Ersoy, G. (2005). Trend analysis of precipitation data using Mann-Kendall trend test in the Kızılırmak River Basin, Turkey. Turkish Journal of Engineering and Environmental Sciences, 29(3), 169–180.