تعیین نقطه تغییر آستانه‌های دمایی امواج گرمایی و سرمایی در ایران زمین طی دوره آماری 2018-1966

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار، گروه جغرافیای طبیعی، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان

2 استادیار، گروه جغرافیای طبیعی، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان

3 دانش‌آموخته کارشناسی ارشد، گروه جغرافیای طبیعی، دانشگاه سیستان و بلوچستان

4 دکتری تخصصی اقلیم شناسی

5 دبیر آموزش و پرورش ناحیه یک، دبیرستان فرزانگان، زاهدان

چکیده

با بررسی روند تغییرات دمای هوا، می‌‌توان ردپای تغییرات اقلیمی را در پهنه ایران جستجو کرد. تغییر اقلیم و افزایش دما از مسایل مهم زیست محیطی بشر به حساب میآیند. بر اساس روش نقطه تغییر، می‌‌توان زمان آغاز تغییرات متغیرهای اساسی مانند دمای کمینه و بیشینه را شناسایی نمود. بنابراین هدف از پژوهش حاضر واکاوی نقطه تغییر آستانههای دمایی امواج گرمایی و سرمایی در ایران زمین است. منظور از آستانه دمایی مقدار صدک 95ام برای مقادیر بیشینه دمایی و صدک 5‌ام برای مقادیر کمینه می‌باشد. بدین منظوراز دادههای روزانه دمای (کمینه و بیشینه) 43 ایستگاه همدید ایران که دارای دوره آماری طولانی ( 1966-2018) و پراکنش مناسب بوده، استفاده گردید. به منظور شناسایی زمان تغییر آستانه دمایی از سه روش نقطه تغییر پتیت، آزمون همگنی استاندارد و بویشاند بهره گرفته شد. نتایج نشان داد که آستانه‌‌ی دمایی امواج گرمایی و سرمایی طی چند دهه گذشته روندی افزایشی داشتهاند. نرخ رشد افزایشی به ترتیب به ازای هر سال برابر با 019/0 و 052/0 درجه سلسیوس به ازای هر سال است. بنابراین در پژوهش پیش‌رو مشخص گردید که روند افزایشی آستانه‌‌ی دمای منجر به افزایش بسامد بیشتر دماهای بیشینه گردید و از طرفی منجر به افزایش روزهای گرم و کاهش شب‌های سرد خواهد شد، افزون بر بسامد بیشتر رویدادها، می‌توان اظهار نمود بسامدها از دمای بالاتری نیز برخوردار می‌باشند. بر اساس نتایج تحلیل فضایی - زمانی آستانه‌‌ها روند افزایشی دمای کمینه در نواحی شمال غرب، زاگرس و جنوب شرق ایران کاملاً مشهود است و از دیگر نتایج این مطالعه می‌توان به زمان نقطه تغییر یا جهش آستانه دمایی امواج سرمای و گرمایی در حدود سال 1991 تاکید نمود. سال مذکور با مطالعات جهانی همراستای دارد

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Determining the change point of temperature thresholds of heat and cold waves in Iran during1966-2018

نویسندگان [English]

  • Mohsen Hamidianpour 1
  • Hamid Nazaripour 2
  • Elnaz Khazaie Fizabad 3
  • Mahsa Farzane 4
  • Sedigheh Firoze 5
1 Associate Professor, Department of Physical Geography, University of Sistan and Baluchestan, Zahedan, Iran
2 Assistant Professor, Department of Physical Geography, University of Sistan and Baluchestan, Zahedan, Iran
3 Department of Physical Geography, University of Sistan and Baluchestan, Zahedan, Iran
4 Climatology Ph.D.
5 Education teacher, Farzanegan High School, District 1, Zahedan, Iran
چکیده [English]

By assessing the trend of air temperature changes, it is possible to explore traces of climatic changes in the area of Iran. Climate change and temperature increase are important human-environmental issues. Based on the change point method, it is possible to identify the onset time of changes in basic variables such as minimum and maximum temperature. Therefore, the present research aims to analyze the change point of temperature thresholds of heat and cold waves in Iran. The temperature threshold means the 95th percentile for maximum temperature values and the 5th percentile for minimum values. For this purpose, the temperature data (minimum and maximum) of 43 synoptic stations in Iran, which have a long statistical period (1966-2018) and suitable distribution, were used. To identify the temperature threshold change time, three change point methods - Pettitt, SNHT, and Buishand's Range Test were used. The results showed that the temperature threshold of heat and cold waves has been increasing over the past few decades. The rising growth rate is equal to 0.019 and 0.052 degrees Celsius per year, respectively. Therefore, in the current study, it was found that the increasing trend of the temperature threshold led to an increase in the frequency of maximum temperatures, and on the other hand, it will lead to an increase in hot days and a decrease in cold nights, in addition to the higher frequency of events, it can be stated that the frequencies will move towards higher values. Based on the results of the spatial-temporal analysis of the thresholds, the increasing trend of the minimum temperature in the northwest, Zagros, and southeast regions of Iran is quite evident. And from the other results of this study, we can emphasize the time of the change point or jump of the temperature threshold of cold and heat waves around 1991. The mentioned year is in line with global studies

کلیدواژه‌ها [English]

  • Changepoint
  • Pettitt
  • SNHT
  • Buishand's Range Test
  • Global warming
  • Climate Change
اخوان کاظمی، مسعود؛ سادات حسینی، طیبه؛ بهرامی پور، فرشته  (1398). واکاوی تاثیر تغییرات آب و هوایی بر امنیت بین المللی. فصلنامه علمی مطالعات روابط بین الملل، 12(46)، 9-39.
اسلامی، پگاه (1393). تاثیر سوخت های فسیلی بر تغییر اقلیم،کنفرانس بین المللی توسعه پایدار، راهکارها و چالش‌ها با محوریت کشاورزی، منابع طبیعی، محیط زیست و گردشگری، تبریز.
اسمعیلی، سحر ، بهرامی، جمیل، کمالی، بهاره (1399). استفاده از آزمون من ـ کندال به منظور تعیین شکست در روند داده های بارندگی و رواناب، هشتمین کنفرانس ملی مدیریت منابع آب ایران، مشهد.
اسمعیلی، فضل اله؛ نیکبختی، آمنه؛ خداداد، مهدی (1394). اثرات گرمایش جهانی بر محیط زیست، اولین همایش علمی پژوهشی افق های نوین در علوم جغرافیا و برنامه‌ریزی، معماری و شهرسازی ایران، تهران.
اکبری, مهری, صیاد, وحیده (1400). تحلیل مطالعات تغییر اقلیم در ایران. پژوهش های جغرافیای طبیعی، 53(1)، 74-37.
امیررضاییه، علیرضا؛ پرهمت، جهانگیر؛ احمدی، فرشاد (1395). بررسی روند تغییرات بارش و دمای شمال غرب کشور در نیم قرن اخیر. نشریه مجله آبیاری و زهکشی ایران.بهمن- اسفند، 10(6)، 797-809.
بارانی، نادر؛ کرمی، آیت اله (1398). تحلیل روند سالانه پارامترهای اقلیمی دما و بارش در نواحی ده گانه زراعی - اکولوژیکی ایران. فصلنامه علوم محیطی, 17(4)، 75-90.
بختیاری، ساجده؛ میر احمدی، مژده؛ گلستانی کرمانی، سودابه؛ بختیاری، بهرام (1400). شناسایی روند تغییرات دمای هوا و خاک با استفاده از آزمون‌های پارامتری و ناپارامتری درسه ایستگاه همدیدی جنوب شرق کشور. نیوار. 45(112-113), 16-27.
بنی هاشمی ترشیزی سیده مریم؛ اسلامیان سید سعید؛ نظری، بیژن (1400). پیش‌بینی تغییرات نقطه‌ای مقادیر نسبی دما و بارش در اثر تغییر اقلیم در دوره‌های زمانی آینده نزدیک و آینده دور و بررسی خشکسالی با استفاده از شاخص‌های SPI و SPEI در دشت قزوین، ایران. مجله علوم آب و خاک، ۲۵ (۲)، ۲۵-۴۴
پناهی حسین؛ اسمعیل درجانی، نجمه (1399). بررسی اثر گرمایش جهانی و تغییرات اقلیمی بر رشد اقتصادی (مطالعه موردی: استان های ایران طی دوره 1390-1380). نشریه علوم و تکنولوژی محیط زیست، 22 (1)، 88-79.
تقوی، فرحناز، (1389). ارتباط بین تغییر اقلیم و رویدادهای حدی. مجله فیزیک زمین و فضا. 16(2)، 43-33.
جعفرپور، شهرام؛ کانونی، امین؛ مکلف سربند، ابراهیم (1395). بررسی روند تغییرات بارش و دما در ایستگاه سینوپتیک اردبیل با استفاده از آزمون من-کندال و تخمینگر شیب سن، ششمین کنفرانس ملی مدیریت منابع آب ایران، سنندج.
جلالی، محمد؛ افشاری، مریم؛ مزینانیان، زینب (1399). تأثیر ابعاد زیست محیطی تغییرات اقلیمی بر امنیت ملی. فصلنامه علوم و تکنولوژی محیط زیست، 22(9)، 179-190.
جهانبخش اصل، سعید؛ خورشید دوست، علی محمد؛ عالی نژاد، محمدحسین؛ پوراصغر، فرناز (1395). تأثیر تغییراقلیم بر دما و بارش با در نظر گرفتن عدم قطعیت مدل‌ها و سناریوهای اقلیمی (مطالعه ی موردی: حوضه ی شهرچای ارومیه). هیدروژئومورفولوژی، 3(7)، 107-122.
حلبیان، امیرحسین؛ سلطانیان، محمود؛ شهبازی، جواد پور (1396). ارزیابی تغییر دمای بیشینه و کمینه فصلی ایران. آمایش جغرافیایی فضا سال هفتم بهار. شماره 23، صفحات 1- 10.
حمیدیان پور، محسن؛ خسروی، محمود، (1398). ردپای گرمایش جهانی در بارش های بهار 1398 غرب ایران، ششمین کنفرانس منطقه‌ای تغییر اقلیم، تهران.
حیدری، حسن؛ مرادی، هوشنگر اصغری، صیاد؛ محمدنژاد، وحید (1393). بررسی روند تغییرات زمانی دما و بارش در منطقه ایلام با استفاده از روش ناپارامتری من- کندال، اولین کنفرانس ملی جغرافیا، گردشگری، منابع طبیعی و توسعه پایدار ،تهران
خوش اخلاق، فرامرز؛ روستا، ایمان (1388). بررسی افزایش درجه حرارت کره زمین و پیامدهای آن بر ایران و جهان،نخستین همایش بین المللی تحولات جدید ایران و جهان، قزوین.
رحیم‌زاده، فاطمه؛ خوشکام، محبوبه (1382). تغییرات سری های رطوبت در ایستگاه های سینوپتیک کشور،سومین کنفرانس منطقه ای تغییر اقلیم، اصفهان.
رحیم‌زاده، فاطمه؛ عسگری، احمد؛ فتاحی، ابراهیم؛ محمدیان، نوشین؛ تقی پور، افسانه (1380). روند نمایه های حدی اقلیمی دما در ایران طی دوره (2003-195) فصلنامه تحقیقات جغرافیایی، شماره 93، صص 119-143.
رحیمی، جابر؛ خلیلی، علی؛ بذرافشان، جواد (1396). ارزیابی روش‌های مختلف و پیشنهاد یک روش جدید برای بازسازی خلاءهای آماری داده‌های دمای کمینه روزانه در ایستگاه‌های ارتفاعی ایران. نشریه تحقیقات آب و خاک ایران (علوم کشاورزی ایران).  48(2), 239-231.
روحبخش سیگارودی، حسین علی؛ کرمپور، مصطفی؛ قا‍ئمی، هوشنگ؛ مرادی، محمد؛ آزادی, مجید (1397). بررسی بی‌هنجاری‌های میانگین دمای کمینه و بیشینه ایران در دوره گرم سال به‌منظور شناسایی دوره گرم و سرد. جغرافیا و مخاطرات محیطی، 7(3)، 161-187.
سبزی پرور، علی اکبر؛ میرگلوی بیات، راضیه؛ قیامی شمامی، فرشته (1390). ارزیابی روند احتمالی تغییرات اختلاف دمای شبانه‌روزی در برخی اقلیم های خشک کشور طی پنج دهه گذشته. نشریه پژوهش فیزیک ایران. بهار، دوره  11، شماره  1، صص 27-37 .
صفریان زنگیر، وحید؛ زینالی، بتول؛ جعفرزاده علی آباد، لیلا (1398). ارزیابی شرایط همدیدی وقوع بارش‌های منجر به سیلاب در شهرستان خلخال، با رویکرد محیطی به گردشی در دوره زمانی 1366 تا 1395. پژوهش های بوم شناسی شهری، 10(19)، 89-104.
طیبی، سبحان؛ ضرابی، مهناز (1397). دیپلماسی محیط‌زیست و تغییرات اقلیمی؛ راهبردی سازنده و رهیافتی کاهنده. انسان و محیط زیست، 16(4)، 159-170.
عزیزی، قاسم؛ روشنی، محمود (1387). مطالعه تغییر اقلیم در سواحل جنوبی دریای خزر به روش من- کندال. پژوهش‌های جغرافیای طبیعی
عساکره، حسین (1386)؛ تغییرات زمانی- مکانی بارش ایران زمین طی دهه های اخیر. نشریه جغرافیا و توسعه، 5(10)، 164-145.
عطایی، هوشمند، فنایی‌، راضیه (1391)؛ بررسی تغییر اقلیم استان مرکزی به روش من- کندال. نیوار, 36(77-76)، 37-48.
علایی طالقانی، محمود، (1388)؛ ژئومورفولوژی ایران، چاپ پنجم، تهران، نشر قومس.
علیجانی، بهلول (1389)؛ آب و هوای ایران، چاپ دهم، تهران، انتشارات دانشگاه پیام نور.
علیزاده چوبری، امید؛ نجفی، محمد سعید (1396). روند تغییرات دمای هوا و بارش در مناطق مختلف ایران. فیزیک زمین و فضا, 43(3), 569-584.
علیجانی، بهلول (1390). تحلیل فضایی دما ها و بارش های بحرانی روزانه در ایران. نشریه تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، جلد 17، شماره 20 ، صص9-30.
فتحی، مائده؛ جوانمرد، سهیلا؛ ریوندی، امیر؛ باستانفرد، بهاره (1394). استفاده از آزمون آماری من کندال در تعیین روند سری های زمانی بارش سالانه در شمال ایران، پنجمین کنفرانس منطقه‌ای تغییر اقلیم، تهران
فرج زاده، منوچهر (1392). مخاطرات اقلیمی ‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ایران انتشارات سمت، ص 286-283.
قانقرمه، عبدالعظیم؛ روشن، غلامرضا؛ شاهکویی، اسماعیل (1397). بازنگری در تعیین دمای پایه آسایش حرارتی مناطق اقلیمی متفاوت ایران به منظور محاسبه شاخص درجه- روز مورد نیاز سرمایشی و گرمایشی. سپهر، دوره 27، شماره 105، صص: ۱۲۷ - ۱۴۳
کوزه‌گران، سعیده؛ موسوی بایگی، محمد، (1394). بررسی روند رویدادهای حدی اقلیمی در شمال شرق ایران، نشریه آب و خاک (علوم و صنایع کشاورزی). مرداد و شهریور. 29 (۳)، 764-750.
لشکری، حسن؛ نقی زاده، حبیبه؛ مرادی، محمد؛ نجفی، محمد سعید (1393). تحلیل همدید دمای پایه بارش برف در شمال غرب ایران. پژوهش‌های اقلیم شناسی, 1393(19), 11-22.
محمدی، پروا؛ ابراهیمی، کیومرث؛ بذرافشان، جواد (1401). ارزیابی تأثیر افزایش دما بر ذوب برف و رواناب رودخانه در ماه های گرم سال و تحلیل متغیرهای اقلیمی در حوضه تمر. تحقیقات آب و خاک ایران. doi: 10.22059/ijswr.2022.339312.669213.
محمدی، حسین؛ مقبل معصومه؛ رنجبر فیروز (1389). مطالعه تغییرات بارش و دمای ایران با استفاده از مدل MAGICC SCENGEN. نشریه جغرافیا. ۸ (25): 142-125.
محمدی، نبی (1398). بررسی روند تغییرات میزان تابش در ایستگاه های تابش سنج ایران با استفاده از آزمون من کندال و تخمین‌گر شیب سن، همایش بین‌المللی تغییر اقلیم، پیامدها، سازگاری و تعدیل، تهران.
مسعودیان، سید ابوالفضل (1390) آب وهوای ایران، چاپ اول، مشهد، انتشارات شریعۀ توس.
معروف‌نژاد، عباس؛ قاسمی، شهلا (1396). روند تغییرات دما با استفاده از روش من- کندال (مطالعه موردی چهار شهرستان استان چهار محال و بختیاری). آمایش محیط، 10(37)، 149-166.
مفیدی، عباس؛ حمیدیان پور، محسن؛ سلیقه، محمد؛ علیجانی، بهلول (1392). تعیین زمان آغاز، خاتمه و طول مدت وزش باد سیستان با بهره‌گیری از روش‌های تخمین نقطه تغییرجغرافیا و مخاطرات محیطی. دوره 2، شماره 4، صص 86-65.
میرطاهری، فرشته السادات؛ سمایی، زهرا؛ کسمایی، زهره؛ ملک سیاه چشم، زهرا (1393).؛ اثیرات افزایش دما بر کره زمین، هفتمین همایش ملی و نمایشگاه تخصصی مهندسی محیط زیست، تهران
هویدی، حسن، مهدلویی، سعید، علیا، عقیل (1389). گرمایش جهانی اقلیم و علل و اثرات آن بر محیط زیست، چهارمین همایش و نمایشگاه تخصصی مهندسی محیط زیست، تهران
یغمایی، لیلا؛ خداقلی، مرتضی؛ سلطانی کوپایی سعید؛ صبوحی راضیه (1388). تاثیر عوامل اقلیمی مختلف بر گسترش تیپ های جنگلی استان چهار محال و بختیاری با استفاده از روش های آماری چند متغیره.نشریه مجله جنگل ایران. 1(3):251-239.
Alexandersson, H., (1984). A Homogeneity Test Based on Ratiosand Applied to Precipitation Series. Report 79, Department of Meteorology, Uppsala, 55p.
Alexandersson, H., (1986). A homogeneity test was applied to precipitation data. Journal of Climatology, 6 (6), 661–675, DOI: 10.1002/joc.3370060607.
Buishand T.A., (1982). Some methods for testing the homogeneity of rainfall records, Journal of Hydrology, 58, 11-27.
Cook, B., Buckley, B. M., (2009). Objective determination of monsoon season onset, withdrawal, and length, Journal of Geophysical Research, 114. D23109, doi:10.1029/2009JD012795.
Gallagher, C., Lund, R., Robbins, M., (2013). Changepoint Detection in Climate Time Series with Long-Term Trends, Journal of Climate, 26(14), 4994-5006. Retrieved Aug 30, 2022, from https://journals.ametsoc.org/view/journals/clim/26/14/jcli-d-12-00704.1.xml
Getahun, Y.S., Li, M.H., amd Pun, I.F., (2021). Trend and change-point detection analyses of rainfall and temperature over the Awash River basin of Ethiopia, Heliyon, 7(9):e08024. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2021.e08024.
Gullet, D. W., Vincent, L., Malone, L., (1991). Homogeneity testing of monthly temperature series: Application of multi-phase regression models with mathematical changepoint. Canadian Climate Centre Rep. 91-10 Atmospheric Environment Service, Downsview, ON, Canada, 47pp.
Hamidianpour, M., Amir Jahanshahi, S.A., Kaskaoutis, D.G., Rashki, A., Nastos, P.G., (2021). Climatology of the Sistan Levar wind: Atmospheric dynamics driving its onset, duration, and withdrawal, Atmospheric Research. 260, 105711. https://doi.org/10.1016/j.atmosres.2021.105711.
Henry F.Diaz. and Richard J.Murnane. (2008). Climate Extreme and Society, Cambridge University Press. Pp: 1-34.
Jaiswal, R.K., Lohani, A.K., Tiwari, H.L., (2015). Statistical Analysis for Change Detection and Trend Assessment in Climatological Parameters, Environ. Process, 2, 729–749 (2015). https://doi.org/10.1007/s40710-015-0105-3
Namroodi, M., Hamidianpour, M. and Poodineh, M. (2021). Spatio-temporal analysis of changes in heat and cold waves across Iran over the statistical period 1966–2018. Arab J Geosci 14, 857. https://doi.org/10.1007/s12517-021-07161-9
Pettitt, A. N., (1979). A non-parametric approach to the change-point problem. Applied Statistics 28 (2), 126–135.
Sen, P. (1968), “Estimates of the regression coefficient based on Kendall’s tau”, Journal of American Statistical Association, (63), pp.1379–1389.
Smith, K., (2009). Environmental Hazards: Assessing Risk and Reducing Disaster (5th ed). Routledge. https://doi.org/10.4324/9780203884805.
Stepanek, P., Zahradnek, P., Skalak, P., (2009). Data quality control and homogenization of air temperature and precipitation series in the area of the Czech Republic in the period of 1961-2007. Int J Global Energy. doi:10.1504/IJGGI.2009.030657.
Suhaila, J., Yusop, Z. (2018). Trend analysis and change point detection of annual and seasonal temperature series in Peninsular Malaysia. Meteorol Atmos Phys, 130, 565–581 (2018). https://doi.org/10.1007/s00703-017-0537-6.
Vezzoli R, Pecora S, Zenoni E, Tonneli F (2012) Inhomogeneity, change points, trends in observations: an application to Po river discharge extremes. Centre Euro-Mediterraneo Sui Combiamenti Climatici (CMCC) Research Paper RP0138:1–15
Winingaard, J. B., Kleink Tank, A. M. G., Konnen, GP., (2003). Homogeneity of 20th Century European Daily Temperature and Precipitation Series. Int J Climatol 23:679–692.
Zhang, W., Yan, Y., Zheng, J., Li, L., Dong, X., and Cai, H., (2009). Temporal and spatial variability of annual extreme water level in the Pearl River Delta region, China. Global and Planetary Change, 69, 35–47.
  • تاریخ دریافت: 15 دی 1401
  • تاریخ بازنگری: 20 فروردین 1402
  • تاریخ پذیرش: 07 اردیبهشت 1402
  • تاریخ اولین انتشار: 07 اردیبهشت 1402
  • تاریخ انتشار: 01 مهر 1402