تحقیق هواشناسی انتخاب روشی مناسب جهت بازسازی خلاء های آماری بارندگی
۱-۱- مقدمه و هدف… ۴
۱-۲-۲- فرایند بارش…. ۵
۱-۲-۳- انواع بارندگی.. ۷
۱-۲-۴- قوانین حاکم بر بارندگی.. ۹
۱-۲-۵- پراکنش بارندگی در ایران. ۱۱
۱-۲-۶- تغییرات بارندگی.. ۱۲
۱-۲-۷- شبکه بارانسنجی و تعداد ایستگاههای مناسب در یک منطقه. ۱۵
۱-۲-۸- تجزیه و تحلیل بارندگی منطقه ای.. ۱۸
۲-۱- مرور منابع.. ۲۰
۳-۱- محدوده مطالعاتی.. ۲۷
۳-۱-۱- جغرافیای طبیعی منطقه. ۲۷
۳-۱-۲- رژیم بارندگی منطقه. ۲۸
۳-۱-۳- تغییرات بارش با ارتفاع. ۲۹
۳-۲- شبکه ایستگاهها ۳۱
۳-۲-۱- شبکه ایستگاههای موجود. ۳۱
۳-۲-۲- شبکه ایستگاههای استنادی.. ۳۲
-۲-۳- هم تقویم سازی آمار. ۳۳
۳-۳- روشهای آماری مورد استفاده برای بازسازی خلاء‌های آماری.. ۳۴
۳-۳-۱- روش رگرسیون. ۳۴
۳-۳-۱-۱- رابطه خطی با یک متغییر مستقل.. ۳۵
۳-۳-۱-۲- رابطه خطی با چند متغییر مستقل.. ۳۹
۳-۳-۱-۲-۱- مدل خطی عمومی بر حسب نمادهای ماتریسی.. ۳۹
۳-۳-۲- روش نسبت نرمال. ۴۲
۳-۳-۳- روش عکس فاصله. ۴۲
۳-۳-۴- روشهای زمین آماری.. ۴۳
۳-۳-۴-۱- تعریف زمین آمار. ۴۴
۳-۳-۴-۲- روشهای تخمین: ۴۴
۳-۳-۴-۲-۱- روش میانگین متحرک وزنی.. ۴۵
۳-۳-۴-۲-۲- روش کریجینگ… ۴۶
۴-۱- کلیات… ۵۳
۴-۱-۱- ماتریس فاصله ایستگاهها ۵۳
۴-۱-۲- ماتریس ضرائب همبستگی بارندگی.. ۵۴
۴-۱-۳- انتخاب ایستگاه شاهد برای بازسازی.. ۵۵
۴-۲- بازسازی ها ۵۵
۴-۲-۱- بازسازی با استفاده از اطلاعات موجود. ۵۵
۴-۲-۱-۱- بازسازی به روش رگرسیون خطی با یک متغییر مستقل.. ۵۶
۴-۲-۱-۲- بازسازی به روش رگرسیون خطی با چند متغییر مستقل.. ۵۷
۴-۲-۱-۳- روش نسبت نرمال. ۵۷
۴-۲-۱-۴- روش عکس مجذور فاصله. ۵۷
۴-۲-۱-۵- روشهای زمین آماری.. ۵۸
۴-۲-۲- بازسازی داده‌ها در دوره‌های منحصراً خشک…. ۵۸
۴-۲-۲-۱- ایجاد خلاء‌های مصنوعی.. ۵۹
۴-۲-۲-۲- روشهای بازسازی مورد استفاده در دوره‌های منحصراً خشک…. ۵۹
۴-۲-۳- بازسازی داده‌ها در دوره‌های منحصراً تر. ۵۹
۵-۱- سنجه ارزیابی.. ۶۱
۵-۲- نتایج حاصل از ارزیابی روشهای بازسازی با سنجه RMSE.. 62
۵-۳- نتایج حاصل از ارزیابی روشهای بازسازی با سنجه ضریب همبستگی.. ۶۲
۵-۴- ارزیابی نتایج حاصل از حذف دوره‌های منحصراً خشک…. ۶۲
۵-۵- ارزیابی نتایج حاصل از حذف دوره‌های منحصراً تر. ۶۳
عنوان تحقیق :
( هواشناسی )
انتخاب روشی مناسب جهت بازسازی خلاء‌های آماری بارندگی
۱-۱- مقدمه و هدف
اولین قدم در بررسیهای علمی- مهندسی مربوط به محیط نظیر پروژه های آبی،تحقیقات منطقه ای هواشناسی کشاورزی و نظایر آن ، مطالعات هواشناسی است، به طوریکه مطالعات سایر بخشها، مانند هیدرولوژی، سیلخیزی، فرسایش و رسوب ، و پهنه بندی های آگروکلیمایی وغیره بر آن متکی است.
بدیهی است دسترسی به داده‌های کافی و دقیق شبکه ایستگاههای هواشناسی از یک طرف موجب کوتاهتر شدن مدت مطالعات گردیده و از طرف دیگر موجب بر آورد دقیقتر پارامترهای هدف و تقلیل هزینه های اجرایی طرحها می گردد.
از آنجا که آمار هواشناسی و به ویژه بارندگی در ایران با خلاء‌های گسترده ناشی از عدم دیده‌بانی یا مشکوک بودن ارقام مواجه است، لذا دستیابی به یک روش صحیح بازسازی خلاء‌های آماری ضروری به نظر می‌رسد.
آنچه در این پژوهش دنبال می‌شود انتخاب روشی مناسب جهت بازسازی خلاء‌های آماری بارندگی می‌باشد به طوریکه آمار بازسازی شده با آنچه واقعیت داشته ولی به دلایلی ثبت نگردیده حتی الامکان نزدیک باشد.
۱-۲- فرایند بارش و ویژگی‌های آن
۱-۲-۱- بارش
بارش شامل کلیه نزولات جوی مانند باران، برف و تگرگ می‌باشد که در اقلیم های مختلف باران و یا برف قسمت عمده از آن را تشکیل می‌دهد. بارش یکی از ورودی های اصلی سیکل هیدرولوژی می‌باشد. بارندگی در مناطق مرطوب با پراکنش منظم و در تمام طول سال اتفاق می‌افتد، در حالیکه در مناطق خشک و نیمه خشک پراکنش نامنظم است و حتی گاهی در یک بارندگی کوتاه مدت بیش از ۵۰% بارندگی سالانه بوقوع می‌پیوندد.
۱-۲-۲- فرایند بارش
به طور کلی مکانیسم بارندگی ناشی از افزایش رطوبت نسبی هوا تا حد معینی است که این پدیده یا در اثر تبخیر از سطح آب یا سطوح نمناک یا در اثر کاهش دمای هوا حاصل می‌شود و یا ممکن است تلفیقی از این دو باشد.
سرد شدن هوا در طبیعت عمدتاً معلول صعود هواست. در این عمل که تقریباً به حالت آدیاباتیک می‌باشد. هوا ضمن صعود به علت کاهش فشار سرد می‌شود. مکانیسم‌های اصلی صعود هوا عبارتند از صعود جبهه‌ای، صعود کوهستانی، صعود جابجایی و صعود سیکلونی.
چرخه آبی در اتمسفر سه مرحله مجزا از هم تشکیل می‌دهد که عمدتاً عبارت از تبخیر، تراکم و بارندگی هستند. تفاوت تبخیر و تراکم امری واضح و روشن است ولی تفاوت تراکم و بارندگی توضیح بیشتری نیاز دارد.
به طور کلی فرایند تراکم شامل یک انباشتگی حداکثر از مولکولهای بخارآب تا رسیدن به حد ذرات ریز است در صورتیکه فرایند بارندگی، مرحله‌ای از پیوستن ذرات ریز یا قطرکها و سیکل قطرات مایع و یا تراکمی از بلورهای یخ می‌باشد.
عمل تراکم احتیاج به یک هسته[۱] که هسته تراکم[۲] نامیده شده دارد تا مولکولهای آب در اطراف آن جمع شوند. ذرات گرد و خاک معلق در هوا می‌توانند به عنوان هسته‌های تراکم عمل کند. ذرات دارای یون روی هسته‌ها اثر می‌کنند، زیرا یونها با داشتن الکتریسیته ساکن مولکولهای آب را در باندهای قطبی خود جذب می‌کند. یونها در اتمسفر شامل ذرات نمک ناشی از تبخیر از سطح دریا و یا ترکیبات سلفور و نیتروژن ناشی از احتراق می‌باشند. قطر این ذرات از ۳-۱۰ تا ۱۰ میکرون تغییر می‌کند که این ذرات به عنوان هواویز[۳] شناخته می‌شوند. برای مقایسه باید متذکر شد که اندازه یک اتم حدود ۴-۱۰ میکرون است، بنابراین کوچکترین هواویز ممکن است فقط از چند اتم تشکیل شده باشد.