پایان نامه بررسی روند تغییرات دما و بارش در نیم قرن اخیر (1962-2011) در ایستگاه همدیدی بندرانزلی

پایان‎نامه تحصیلی جهت اخذ درجه کارشناسی ارشد                                                                         

رشته: جغرافیا         گرایش: اقلیم شناسی در برنامه ریزی محیطی 

چکیده

پارامترهای مختلف اقلیمی نظیر دما، رطوبت و بارندگی در یک محل از عواملی هستند که بر اقلیم آن منطقه تاثیر گذار بوده و شناخت آنها تعیین کننده اقلیم آن منطقه میباشند. تغییرات اقلیمی از مباحث مهم اقلیمی است که در سالهای اخیر افکار پژوهشگران و حتی سران حکومتها و سازمانها را به دلیل اثراتی که بر فعالیتهای سیاسی، اجتماعی، اقتصادی و. . . دارا میباشد، به خود مشغول داشته است محدوده مورد مطالعه در این تحقیق ایستگاه همدیدی بندرانزلی، در شمال کشور است. پارامترهای مورد استفاده در این تحقیق بارش و دمای سالانه پنجاه ساله  (1962-2011) است که از اداره کل هواشناسی استان گیلان دریافت شده است. نواقص آماری برخی از سریها با استفاده از روش تفاضل ها و نسبت ها برطرف گردید. به منظور بررسی و شناخت تغییرات سریهای زمانی از  آماره  t آزمون کندال و روش آماری – گرافیکی من کندال استفاده شد و نوع و زمان تغییر داده ها مشخص گردید. نتایج تحقیق نشان می دهد که تغییرات ماهانه بارش و دما در محدوده مورد مطالعه نشان دهنده تغییرات در این عناصر است. این تغییرات هر دو نوع افزایشی و کاهشی را شامل می شود بنابراین این فرض اثبات می شود و با توجه به اینکه دو نمودار برای هر دو متغیر بارش و دما فقط یک نقطه برخورد دارند بنابراین روند معنی دار وجود دارد. همچنین طی مطالعات صورت گرفته مشخص می گردد که طی سالهای اخیر شاهد افزایش دما در این شهرستان بوده ایم.

کلمات کلیدی : تغییر اقلیم، من کندال، دما و بارش، بندرانزلی

مقدمه

یکی از مباحث مهم بسیاری از محافل علمی جهان اقلیم و تغییر آن به عنوان یک وضعیت برگشت - ناپذیر است که چند دهه اخیر کانون توجه اکثر محققین رشته های علمی است. به هم خوردن اندکی از تعادل اقلیم جهان موجب شده متوسط درجه حرارت کره زمین تمایل به روند افزایش را نشان دهد  (IPCC 2001a) به طوریکه، هیأت بین الدول تغییر اقلیم در سال 2001 گزارش داد که اقلیم در حال تغییر و گرمایش جهانی در حال وقوع است  (دراکوپ و ویکنا، 2005). این پدیده به علت افزایش  غلظت گازهای گلخانهای در اتمسفر میباشد (دتینگر و همکاران، 2004). بسیاری از بلایای طبیعی به طور مستقیم و غیر مستقیم در ارتباط با تغییر اقلیم قابل توجیه هستند. بطوریکه، بر اساس نتایج حاصل از مطالعات تغییر اقلیم در حوضه دریای مدیترانه وجود رابطه بین کاهش دما و بارش و کمبود آب و افزایش خطر آتش سوزی جنگلهای منطقه به اثبات رسیده است (پاینل و همکاران، 1998). به طور کلی دو روش آماری پارامتریک و ناپارامتریک به منظور بررسی وجود یا عدم وجود روند و تحلیل سریهای زمانی و تغییر اقلیم ارائه میگردد که روشهای ناپارامتریک کاربرد نسبتاً وسیعتر و چشمگیرتری دارند (تاکیوچی و ایشیداری، 2003). روشهای پارامتریک عمدتاً بر اساس یک رابطه رگراسیونی بین سری دادهها با زمان استیودنت ازجمله متداولترین روشهای ناپارامتریک است. اما برای سریهایی که t استوار است. آزمون توزیع آماری خاصی بر آنها قابل برازش نیست و چولگی یا کشیدگی زیادی دارند استفاده از روشهای ناپارامتری مناسبتر می‎باشد (بیهرات و مهمتیک، 2003).

روند دما و بارش در سرتاسر جهان یکسو نیست. تغییرات اقلیم الزاماً به معنی تغییر توأمان بارش و دما نمی‎باشد (کلارک، 2003). از طرفی، اثبات وجود روند معنی دار در یک سری زمانی بارندگی به تنهایی نمیتواند دلیل قاطعی بر وقوع تغییر اقلیم در یک منطقه باشد بلکه فرض رخداد آن را تقویت                 می نماید (سیرانو و همکاران، 1999).

بیان مسئله و ضرورت انجام تحقیق   

   یکی از عوامل مهم در زندگی انسان آب و هوا است و تغییر اقلیم یکی از مسائلی است که مطالعات زیادی را به خود اختصاص داده. آب و هوا و شرایط اقلیمی در طی سالیان دچار تغییرات گشته اند یعنی هر چند میلیون سال، زمین سرد است و باز مجدداً، گرم می شود که این سیر را قبلاً داشته ایم و بعدها نیز خواهیم داشت اما این تغییرات بسیار کند است و طی میلیون ها سال صورت می گیرد ولی طی سالیان اخیر با دخالت انسان ها سرعت زیادی به خود گرفته است. عناصر متعددی مانند دما، رطوبت و فشار در شکل دادن آب و هوا موثر اند. تغییرات دما، بارش و سایر عناصر اقلیمی ممکن است فصلی باشد و یا ممکن است طولانی مدت و در طی سالیان اتفاق افتاده باشد. در این پژوهش سعی بر این بوده که فصول سالهای مختلف را با هم مقایسه کنیم، مثلاً میزان بارش را در تابستانهای مختلف با هم مقایسه کنیم و تفاوت و دلایل این تفاوت ها را مشخص کنیم.

1. نشان دادن سالهایی که بیشتر افزایش دما و کاهش بارش را داشته و دلایل احتمالی آن

2. بررسی روند تغییرات و اینکه اقلیم شهرستان در طی چند سال آینده چگونه خواهد شد

1-2. فرضیات تحقیق

با توجه به نقش و اهمیت فرضیات در پژوهش های علمی در این مرحله اقدام به تدوین و تبیین قضایای فرضی و پیشنهادی در چهارچوب مسئله تحقیق نموده و فرضیه های زیر مطرح می گردد :

1 - به نظر می رسد طی نیم قرن اخیر دمای شهرستان بندرانزلی رو به افزایش بوده و اقلیم این شهرستان در حال تغییر به سمت اقلیم گرم  است.

2 – بارندگی در بندرانزلی طی 50 سال اخیر رو به کاهش است.

3 –بارش در طی دوره آماری در محدوده مورد مطالعه تغییر معناداری داشته است.

1-3. اهداف تحقیق  

      تغییر اقلیم از تمامی جهات و در بسیاری از علوم دنیا دارای اهمیت  می باشند در این پژوهش نیز در راستای همین مسائل اهداف ذیل هم از نظر علمی و هم از نظر کاربردی دارای اهمیت می باشند و شاید این اهداف فقط گوشه ای از اهداف تغییرات علمی می باشد.

- نشان دادن سالهایی که بیشتر افزایش دما و کاهش بارش را داشته و دلایل احتمالی آن.

- بررسی روند تغییرات و اینکه اقلیم شهرستان در طی چند سال آینده چگونه خواهد شد.

- ارائه روشی مناسب برای سایر محققین جهت مطالعه در این زمینه.

- استفاده از نتایج تحقیق برای استفاده مسئولین در امور مختلف .

- برنامه ریزی مسئولین برای آینده.

1-4. سوال تحقیق

با توجه به اهداف تحقیق و فرضیات مطرح شده، مهمترین سوالاتی که در این پژوهش مطرح   می باشند بشرح زیر هستند :

1 - آیا طی نیم قرن اخیر دمای شهرستان بندرانزلی رو به افزایش بوده و اقلیم این شهرستان در حال تغییر به سمت اقلیم گرم  است؟

2 – آیا بارندگی در محدوده مورد مطالعه طی 50  سال اخیر رو به کاهش می باشد ؟ 

3 – آیا بارش در طی دوره آماری در محدوده مورد مطالعه از نظر زمانی و مکانی تغییر معناداری دارد؟

1-5. روش تحقیق 

  بر اساس توصیه سازمان هواشناسی جهانی، بررسی آمارهای بلند مدت اقلیمی میتواند تغییرات و خصوصیات آن را تا حد زیادی نمایش دهد بنابراین، دادههای بلندمدت دمای سالانه و مجموع بارش فصلی,  سالانه ایستگاه هواشناسی از سال 1961 الی 2011که بخشی از این آمارها  از سایت اینترنتی سازمان هواشناسی کشور اخذ گردید و بخش دیگر که مربوط به سالهای اخیر است با مراجعه حضوری به اداره کل هواشناسی استان گیلان تهیه گردید. با استفاده از روش جرم مضاعف برخی از نواقص آماری سری ها بازسازی شد. در راستای اهداف در نظر گرفته شده تحقیق مورد نظر توصیفی می باشد.

1-5-1. روش گردآوری اطلاعات

    در مرحله گردآوری اطلاعات بر اساس روش کتابخانه ای صورت گرفته است.

 از طریق مطالعه و استفاده از کتب و نشریات مربوطه و همچنین مقالات مختلف سعی شده از تحقیقاتی که در  این زمینه انجام گرفته آشنایی بیشتری صورت گیرد.

استفاده از اطلاعات آماری موجود از سازمان هواشناسی کشور و همچنین اداره کل هواشناسی استان گیلان.

1-5-2. ابزارگردآوری اطلاعات

   شامل : آزمون، جدول، کتب، مقالات، بانک های اطلاعاتی وشبکه های کامپیوتری، نقشه، آمار، نمودار و. . استفاده شده است.

1-6. روش تجزیه و تحلیل اطلاعات

   پس از جمع آوری داده ها و منابع و طبقه بندی و سازمان دهی آنها با بهره گیری از روش های آماری   و از آزمون ها و. . . مرتبط با موضوع جهت تجزیه و تحلیل استفاده شده است.

1-7. موانع و محدودیت های تحقیق

   با توجه به اینکه هر محققی در مراحل کار خود با مشکلات و محدودیت هایی مواجه است. از جمله عمده ترین این مشکلات، می توان به موارد ذیل اشاره کرد :

کمبود اطلاعات اساسی و دقیق در سالهای اخیر، به ویژه در زمینه آمار و ایستگاههای هواشناسی

کمبود آمار و اطلاعات کافی و لازم

دسترسی دشوار به آمار های جدید

تبدیل ماههای شمسی به میلادی و برعکس جهت یکسان سازی تمامی آمارها

پیشینه تحقیق

   در ادبیات اقلیم شناسی جهان مطالعات فراوانی پیرامون تغییرات اقلیم معاصر انجام شده است. غالب مطالعات با محوریت بررسی و تحلیل رفتار بلند مدت دما و بارش و تغییرات آنها در مناطق مختلف در ارتباط با روند افزایش متوسط دمای جهانی و منطقه ای صورت گرفته و روشهای آماری پارامتریک و، ناپارامتریک به ویژه روش من- کندال به کرات مورد استفاده قرار گرفته است.

 (لتنمایر و همکاران، 1994، نورث و کیم، 1995، کورتزال و همکاران، 1998، سلشی و زنک، 2004، پیکارتا و همکاران، 2004 زویرس و استورچ، 2004، ها و همکاران، 2005، تورکی و ارکن، 2005، میر و همکاران، 2006، ولف میر. (و مولر، 2006، اورلند و همکاران، 2006، دجانخ و همکاران، 2006 و ها و ها، 2006 مارنگو و کامارگو (2008) از بررسی سریهای بلندمدت دمای حداکثر و حداقل ایستگاههای جنوب برزیل به این نتیجه رسیدند که روند دمای حداقل افزایش شیب داشته اما روند دمای حداکثر دارای شیب ملایم بوده است. از جمله مطالعات داخلی در خصوص بررسی تغییر اقلیم به روشهای پارامتریک و ناپارامتریک کارهای کتیرایی بروجردی و همکاران (1384)، کوچکی و همکاران (1382)، طباطبایی و، (حسینی (1382)، رحیمزاده و همکاران  (1383)، کاویانی و عساکره  (1382)، زاهدی و همکاران (1386حجام و همکاران (1387) و. . . قابل ذکر است. دکتر علیجانی و همکاران، 1378، در پایان نامه ای تحت عنوان بررسی تغییرات اقلیمی در خصوص بررسی تغییرات اقلیمی جنوب ایران تحقیق کرده دکتر کاویانی، در مقاله ای تحت عنوان سخنی درباره تغییرات اقلیمی قرن حاضر - در خصوص تغییرات اقلیمی صحبت کرده اند.

عزیزی و روشنی (1387) نیز پس از تحلیل دما و بارش ایستگاههای سواحل جنوب دریای خزر طی دوره 40 ساله (1955-1994) به منظور بررسی وجود انحراف احتمالی و شناسایی تغییرات دادهها و نوع و زمان آن از روش من- کندال استفاده کردند و به این نتیجه رسیدند که زمان شروع بیشتر تغییرات ناگهانی و از هر دو نوع روند و نوسان بوده است. بعلاوه در اکثر ایستگاهها دمای حداقل روند مثبت و دمای حداکثر روند منفی را نشان میدهد. در این مقاله با توجه به اهمیت پدیده تغییر اقلیم و ارتباط تغییرات جهانی با تغییرات منطقه ای و محلی تلاش بر این است که رفتار سری زمانی عناصر اقلیمی بویژه تغییرات عناصر دما و بارش ایستگاه بندرانزلی مورد بررسی و تحلیل گردد.

مطالعات انجام گرفته در مورد تغییرات اقلیم بر محور تغییرات دما متمرکز می باشد. در این مورد تحقیقات بسیار گسترده ای در ارتباط با روند افزایش متوسط دمای جهانی و منطقه ای انجام گرفته است.

پروین (1389) پس از تحلیل داده ها به این نتیجه دست یافت که کلیه ایستگاه ها به غیر از ایستگاه زاهدان پارامترهای دماها روند منفی را در طول سال نشان می دهد. روند منفی بارش در ماه های گرم سال دیده شد. همچنین زمان و نوع تغییرات در پارامترهای دما و بارش حاکی از تغییرات ناگهانی افزایشی و کاهشی می باشد. تغییرات افزایشی در پارامترهای حداقل و حداکثر دما در ماه های مختلف سال به وضوح دیده شده و تغییرات ناگهانی کاهشی بارش بیشترین گسترش را دارند.

خلیلی و بذرافشان  (1383) روند تغییرات بارندگی های سالانه، فصلی و ماهانه 5 ایستگاه قدیمی ایران در طی دوره آماری2003-1893 را با استفاده از روش پارامتری tاستیودنت و روش ناپارامتری من- کندال مورد بررسی قرار دادند. نتایج حاصله وجود هیچ نوع روند معنی داری را در سری های بارش سالانه در ایستگاه‎های مورد مطالعه تأیید نکرد اما در سری های بارش فصلی، هم روند افزایشی و هم روند کاهشی قابل مشاهده بود.

2-2. آب و هوا یا اقلیم چیست ؟  

    اقلیم یک واژه عربی است که در زبان فارسی به آن « آب و هوا » گفته می شود و از کلمه یونانی کلیما [1] که به معنی میل بوده و منظور میل خورشید است گرفته شده است. یونانیها معتقد بودند که وقتی میل یا زاویه تابش خورشید کم باشد هوا سردتر بوده و اقلیم متفاوت با جایی خواهد بود که در آن میل خورشید زیاد است. بنابراین مثلاً می گفتند که اقلیم نزدیک استوا به دلیل زیاد بودن میل خورشید گرم و اقلیم نزدیک به قطب در اثر کم شدن میل خورشید سرد است. واژه اقلیم تقریباً در اکثر زبان های دنیا از همین ریشه اقتباس شده است مانند کلیما در زبان فرانسه و کلایمیت [2] در زبان انگلیسی و یا اقلیم در فارسی و عربی که برگرفته از واژه اکلیم می باشد. یونانیها بر اساس همین توجیهات اقلیمی تنوع گیاهان و جانوران و نژادهای انسانی را متاثر از میل خورشید می دانستند و آب و هوای کره زمین را به سه نوع گرم و سرد و معتدل تقسیم می کردند و حتی معتقد بودند که در جنوب خط استوا یک منطقه معتدل و غیر قابل دسترس به نام جنوب یا استرالیا [3] نیز وجود دارد. کلمه شهر در زبان فارسی همان اقلیم را  می رساند و اصطلاحاتی مانند هفت شهر و هفت اقلیم در ادبیات ما متاثر از طبقه بندی اقلیمی یونانیها می باشد. اقلیم نتیجه تاثیر توام پدیده های هواشناسی است و حالت متوسط هوا را در یک نقطه دلخواه بدست می دهد. بنابراین وقتی در مورد آب و هوای یک منطقه بحث می کنیم لحظه زمانی را مطرح نمی کنیم. مثلاً اگر گفته می شود که فلان منطقه گرمسیر است حالت کلی آن بوده و ممکن است هوا در همان منطقه در یک سال بخصوص بسیار هم سرد باشد. البته اقلیم معنای گسترده تری داشته و تنها به پارامترهای هواشناسی محدود نمی شود بلکه مجموعه عوامل فیزیکی، شیمیایی، زیست محیطی و فرهنگی را در بر می گیرد. (علیزاده، 1382، 270)  

بدیهی است که وضع هوا، پیوسته تغییر می کند، اما معمولاً در هر مکان مشخص، در طول سال یک هوای معین به دفعات بیشتری جابه جا می شود، به طوری که از نظر فراوانی، این هوا در آن مکان نمود بیشتری می یابد و این هوا در هر منطقه، آب و هوای آن منطقه به حساب می آید. پس آب و هوا  (اقلیم) عبارت است از هوای غالب در یک محل در دراز مدت. آب و هواشناسی سعی دارد علت وجودی آب و هواها را در هر مکان توجیه کند و تفاوت های مکانی آنها را بر اساس عوامل دینامیک جو و عوامل جغرافیایی روی زمین بیان می کند. در هوا شناسی سعی می شود با استفاده از اصول و مفاهیم فیزیکی و مدلهای تجربی، عناصر و عوامل به وجود آورنده هوا، شناسایی شود تا در نتیجه این شناخت بتوان وضع هوا را در کوتاه مدت پیش بینی کرد. (کاویانی، علیجانی، 1380، 5

[1]-  klima  

[2] - climate

[3] -  austeralia  

Abstract

Climatic different parameters such as temperature, humidity and rainfall are factors in one place Among the factors that recognizing that determines the climate of that region. Climate change is one of  important issue that has be preoccupied researchers and heads of governments and organizations opinions because of the effects on the activities of the political, social, economic in recent years. Range of this research studied the synoptic stations of Anzali, in the north of the country.

The parameters used In this study are annual  rainfall and temperature for fifty years  (1962-2011) that was collected from Giulan province Metorological. Statistical defects some of series were removed by using a differences method and ratios. To evaluate and identify of time series changes was used t statistics  (Kendall test) and Mankendall graphic-statistical method. The results show that monthly changes of rainfall and temperature are factors that cause changes in these characteristics of the studying rang.  These changes are increasing or decreasing. So Default is proved. According to the two graphs for both temperature and rainfall variables are just one point collision so there is a significant trend. During the studies was carried, it becomes clear that recent years have seen increasing in temperature in this city. Statistical defects of some series were improved using a difference method and ratios.

Keywords: temperature and rainfall, climate change, Mankendall, Anzali Sport