بررسی تشابه الگوهای نوسانی دما و فشار بخار آب با استفاده از تبدیل موجک گسسته

نوع مقاله : مقالات پژوهشی

نویسندگان

• علیرضا عراقی
• محمد موسوی بایگی
• سیدمجید هاشمی نیا

دانشگاه فردوسی مشهد

https://doi.org/10.22067/jsw.v0i0.25072

چکیده

دوره تناوب و روند، دو شاخص مهم و تاثیرگذار در سری زمانی داده‌های هیدرواقلیمی هستند و به دلیل اهمیت فراوان، تاکنون روش‌های مختلفی برای مطالعه آنها ارائه و به کار گرفته شده است. این روش‌ها عمدتاً پایه آماری داشته و اغلب در گروه آزمون‌های ناپارامتری قرار دارند. روش تبدیل موجک، روشی قدرتمند با پایه ریاضی است که در سالهای اخیر در مباحث تحلیل سیگنال و سری‌های زمانی کاربرد فراوانی یافته است. در این پژوهش، با بکارگیری این روش در کنار روش من- کندال دنباله‌ای، میزان تشابه روند و الگوهای تناوبی غالب در پارامترهای دما و فشار بخار در ایستگاههای سینوپتیک بابلسر، تهران و شاهرود در دوره آماری 55 ساله (1956 تا 2010) مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج نشان می‌دهد که در اقلیم‌های خشک و نیمه خشک، الگوهای نوسانی بلند مدت و در اقلیم‌های مرطوب، الگوهای نوسانی کوتاه مدت دما و فشار بخار، همبستگی بیشتری دارند و طول دوره تناوبی غالب با خشکی منطقه افزایش میابد.

کلیدواژه‌ها

• تبدیل موجک
• الگوی نوسانی
• من-کندال
• دما
• فشار بخار

20.1001.1.20084757.1393.28.4.18.0

عنوان مقاله [English]

Assessment of Fluctuation Patterns Similarity in Temperature and Vapor Pressure Using Discrete Wavelet Transform

نویسندگان [English]

• A. Araghi
• M. Mousavi Baygi
• S.M. Hasheminia

Ferdowsi University of Mashhad

چکیده [English]

Period and trend are two main effective and important factors in hydro-climatological time series and because of this importance, different methods have been introduced and applied to study of them, until now. Most of these methods are statistical basis and they are classified in the non-parametric tests. Wavelet transform is a mathematical based powerful method which has been widely used in signal processing and time series analysis in recent years. In this research, trend and main periodic patterns similarity in temperature and vapor pressure has been studied in Babolsar, Tehran and Shahroud synoptic stations during 55 years period (from 1956 to 2010), using wavelet method and the sequential Mann-Kendall trend test. The results show that long term fluctuation patterns in temperature and vapor pressure have more correlations in the arid and semi-arid climates, as well as short term oscillation patterns in temperature and vapor pressure in the humid climates, and these dominant periods increase with the aridity of region.

کلیدواژه‌ها [English]

• Wavelet transform
• Fluctuation pattern
• Mann-Kendall

مراجع

- امیدوار ک. و خسروی ی. 1389. بررسی تغییر برخی عناصر اقلیمی در سواحل شمالی خلیج فارس با استفاده از آزمون کندال. مجله جغرافیا و برنامه ریزی محیطی 38 (2): 33 تا 46.

2- تقوی ف.، نیستانی ا.، محمدی ح. و رستمی جلیلیان ش. 1390. کاربرد تحلیل موجک در شناسایی رفتار بارش در مناطق غربی ایران. مجله ژئوفیزیک ایران 5 (4): 13-30.

3- رحیم زاده ف. 1390. روش‌های آماری در مطالعات هواشناسی و اقلیم‌شناسی. چاپ اول. انتشارات سید باقر حسینی. تهران.

4- رضایی ع. و میرمحمدی میبدی س. 1388. آمار و احتمالات (کاربرد در کشاورزی). چاپ سوم. انتشارات جهاد دانشگاهی واحد صنعتی اصفهان.

5- علیزاده ا.، کمالی غ.، موسوی ف. و موسوی بایگی م. 1387. هوا و اقلیم شناسی. چاپ یازدهم. انتشارات دانشگاه فردوسی مشهد.

6- کاویانی م. و علیجانی ب. 1390. مبانی آب و هواشناسی. چاپ شانزدهم. انتشارات سمت. تهران.

7- محمدی ب. 1390. تحلیل روند بارش سالانه ایران. مجله جغرافیا و برنامه ‌ریزی محیطی 22 (3): 95- 106.

8- موسوی بایگی م. و اشرف ب. 1388. هوا و اقلیم شناسی در کشاورزی. چاپ اول. انتشارات دانشگاه فردوسی مشهد.

9- نیرومند ح. (ترجمه). 1386. روش‌های آماری ناپارامتری کاربردی. پی. اسپرنت، ان. سی. اسمیتون. چاپ اول. انتشارات دانشگاه فردوسی مشهد.

10- Boccolari M. and Malmusi S. 2013. Changes in temperature and precipitation extremes observed in Modena, Italy. Atmospheric Research, 122: 16-31.

11- El Kenawy A., Moreno J.I.L. and Serrano S.M.V. 2011. Trend and variability of surface air temperature in northeastern Spain (1920–2006). Atmospheric Research, 106: 159-180.

12- Martinez C.J., Maleski J.J. and Miller M.F. 2012. Trends in precipitation and temperature in Florida, USA. Journal of Hydrology, 452-453: 259-281.

13- Misiti M., Misiti Y., Oppenheim G. and Poggi J.M. 2013. Matlab Wavelet Toolbox User’s Guide. MathWorks, US.

14- Nalley D., Adamowski J., Khalil B. and Ozga-Zielinski B. 2013. Trend detection in surface air temperature in Ontario and Quebec, Canada during 1967–2006 using the discrete wavelet transform. Atmospheric Research, 132-133, 375-398.

15- Olkkonen H. 2011. Discrete Wavelet Transforms - Biomedical Applications. InTech, Croatia.

16- Özger M., Mishra A.K. and Singh V.P. 2010. Scaling characteristics of precipitation data in conjunction with wavelet analysis. Journal of Hydrology, 395: 279-288.

17- Partal T. and Kahya E. 2005. Trend analysis in Turkish precipitation data. Hydrological Processes, 20: 2011-2026.

18- Ruch D.K. and Van Fleet P.J. 2009. Wavelet Theory: an Elementary Approach with Applications. Wiley Publications, New Jersey.

19- Santos C.A.G. and Freire P.K.M.M. 2012. Analysis of Precipitation Time Series of Urban Centers of Northeastern Brazil using Wavelet Transform. World Academy of Science, Engineering and Technology, 67: 845-850.

20- Shi W., Yu X., Liao W., Wang Y. and Jia B. 2013. Spatial and temporal variability of daily precipitation concentration in the Lancang River basin, China. Journal of Hydrology, 495: 197-207.

21- Smith R.T. and Minton R.B. 2012. Calculus. 4th ed., McGraw-Hill, New York.

22- Some’e B.S., Ezani A. and Tabari H. 2012. Spatiotemporal trends and change point of precipitation in Iran. Atmospheric Research, 113: 1-12.

23- Sonali P. and Kumar D.N. 2013. Review of trend detection methods and their application to detect temperature changes in India. Journal of Hydrology, 476: 212-227.

24- Tabari H. and Hosseinzadeh Talaee P. 2011. Analysis of trends in temperature data in arid and semi-arid regions of Iran. Global and Planetary Change, 79, 1-10.

25- Watts R.G. 2013. Engineering Response to Climate Change. 2nd ed., CRC Press.

26- Wang H., Zhang M., Zhu H., Dang X., Yang Z. and Yin L. 2012. Hydro-climatic trends in the last 50 years in the lower reach of the Shiyang River Basin, NW China. Catena, 95: 33-41.

27- Wilks D.S. 2011. Statistical methods in the atmospheric sciences. 3rd ed. Academic Press, USA.