تعيين الگوي زماني مكاني بارش استان گلستان با استفاده از تحليل خوشه اي

Selecting Place and Time Patterns in Golestan Province Rainfall by Clustering Analysis

تعیین مناطق بارشی بر اساس تشابه مقادیر بارش ایستگاه‌ها می‌تواند برای اعمال مدیریت بهینه­ی منابع آب استفاده شود. با توجه به متوسط 487 میلی‌متری بارش استان گلستان، شناسایی نواحی بارشی این استان به‌عنوان یكی از نواحی مستعد تولید كشاورزی كشور اهمیت ویژه‌ای دارد. از این‌رو بر اساس داده‌های بارش 52 ایستگاه سینوپتیك، اقلیم‌شناسی، باران‌سنجی و تبخیرسنجی استان در یك دوره­ی زمانی 37 ساله، نواحی بارشی این استان با استفاده از روش تحلیل خوشه‌ای گروه‌بندی شد. سپس اعتبار گروه‌بندی‌ها با استفاده از روش تحلیل واریانس یك طرفه آزمون شد. نتایج حاصل از تحلیل آنالیز واریانس یك طرفه بر گروه‌بندی­های حاصل از تحلیل خوشه‌ای نشان داد كه تقسیم استان در همه­ی فصول به سه ناحیه­ی بارشی: حداكثر در ناحیه­ی كوهستانی، متوسط در ناحیه­ی كوهپایه‌ای و حداقل در ناحیه­ی پست در سطح اطمینان 95 درصد تأیید شد. نتایج این بررسی نشان داد كه روش خوشه‌بندی وارد بهترین روش برای تعیین گروه‌ها و روش مربع فاصله اقلیدسی به بهترین شكل تمایز بین گروهی را نشان می‌دهد. سپس بر اساس گروه‌بندی به ‌دست آمده، پهنه‌های بارشی استان در محیط Arc_GIS و بروش كرجینگ مشخص شد. نتایج این بررسی نشان داد بیش­ترین مقدار وزنی بارش در فصول بهار، تابستان و زمستان در ناحیه كوهپایه‌ای ریزش دارد و فقط در فصل پاییز، وزن بارش نوع كوهستانی بیش­تر است. باوجود آن­كه 17 درصد مساحت استان در فصل زمستان، بارش نوع كوهستانی دارد لیكن به دلیل بالا بودن میانگین بارش در این ناحیه، 7/47 درصد نیاز آبی استان را تأمین می‌كند.

Recognition of precipitation areas can define the potential of regional development in Golestan Province.  For this aim, we used the precipitation data of 52 stations including synoptic, climatology, rain gauge and transpiration stations. The missing values were reconstructed by interpolation methods. The precipitation local variation was surveyed by isorain maps and variation coefficient. Province stations were grouped using cluster analysis and the significance of this groping was tested by One-Way ANOVA. Then the province was divided by Arc_GIS based on the obtained grouping. The results showed that the most rainy and driest season belonged to winter and summer, respectively. The results of cluster analysis on rainfall also showed that the Golestan province could be divided in to three precipitation regions: maximum in the mountainous region, average in the mountainside region and minimum in the plain region as adapted with Golestan topography map. The significance of this classification was certified by One-Way ANOVA with the confidence level of 95%. Spatial distribution of rainfall in Golestan Province showed that the highest rainfall in the area was devoted to the Foothills area in three seasons of spring, autumn and winter. Most precipitation in the plain region was in the summer, indicating that Golestan, summer rainfall had local sources. In three rainy seasons of winter, autumn and spring, the highest amount of rainfall was in the mountainous region. This stressed that the nature of the rainfall in the north of the country has not changed in Golestan Province. The highest rainfall in winter (47.7 mm) was related to Foothills Precipitation type that included 17 percent of the provinceʹs total area.