شناخت نواحي همگن بارشي ايران بر پايه پايگاه داده افروديت (25/0 درجه قوسي)

Recognition of precipitation homogeny regions of in Iran based on Aphrodite Data Base

سابقه و هدف: دسترسي به داده هاي بهنگام با تفكيك زماني- مكاني مناسب يكي از ضرورت هاي مهم و اساسي براي انجام پژوهش هاي علوم جوي به‌شمار مي رود. اين مهم هنگامي پر رنگ مي شود كه هدف پژوهشگر، واكاوي سنجه جوي به جاي نقطه (پيمونگاه) بر روي گستره و پهنه باشد. امروزه پژوهشكده ها، موسسه ها و سازمان هاي مرتبط با علوم جوي متعددي در كشورهاي مختلف جهان وجود دارند كه گردآوري، واكاوي و نشر داده ها را در مقياس‌هاي مختلف (جهاني، منطقه اي، ملي و غيره) با تفكيك هاي مكاني- زماني مختلف انجام مي دهند. هدف از انجام اين پژوهش شناخت نواحي همگني بارش ايران بر پايه پايگاه داده بارش افروديت است. مواد و روش‌ها: براي شناسايي و پهنه‌بندي نواحي بارشي ايران زمين در اين پژوهش از داده هاي روزانه بارش پايگاه داده افروديت (APHRODITE) نسخه V11003 با تفكيك مكاني 25/0 درجه قوسي استفاده شد. بر پايه تفكيك مكاني ياد شده 2491 ياخته در داخل مرز سياسي ايران زمين قرار مي‌گيرد. مقادير بارش روزانه بر روي ياخته‌هاي داخل مرز سياسي ايران زمين استخراج شد و ماتريسي در ابعاد 2491×20818 ايجاد شد كه بر روي سطرها زمان (گاه) و بر روي ستون ها جاي (مكان) يا ياخته هاي داخل مرز ايران قرار داشت. براي شناسايي نواحي بارشي براي هر روز تقويمي از سال بر روي هر ياخته جداگانه ميانگين بارش بلندمدت حساب شد و يك پايگاه داده‌ (جايگاه) با آرايش T در ابعاد 366×2491 حاصل شد. سپس به‌منظور پهنه‌بندي نواحي بارشي ايران، برروي آرايه به‌دست آمده، تحليل خوشه‌اي با روش ادغام وارد انجام شد. يافته‌ها: برازش نمايه هاي كنترل كيفيت پراش درون گروهي بر روي خوشه بندي هاي مختلف بارش پايگاه داده افروديت (از خوشه بندي دو عضوي تا پانزده عضوي) نشان داد كه ايران را بر پايه مقادير روزانه بارش مي توان به هشت پهنه همگن بارشي دسته بندي كرد: 1) پهنه كم بارش فرين، 2) پهنه بسيار كم بارش، 3) پهنه كم بارش شمالي، 4) پهنه كم بارش جنوبي، 5) پهنه نيمه پر‌بارش، 6) پهنه پر‌بارش شمالي، 7) پهنه پر بارش غرب- جنوب‌غربي و 8) پهنه پر بارش فرين. نتيجه‌گيري: لانه‌گزيني و موقعيت مكاني پهنه‌ها با مقادير بارش دريافتي و يافته‌هاي پژوهشگران ديگر هماهنگي بسيار خوبي از خود نشان مي‌دهند. به‌نظر مي‌رسد كه داده‌هاي روزانه بارش پايگاه داده افروديت از دقت مناسبي جهت واكاوي و پايش زماني مكاني بارش بر روي ايران زمين برخوردارند. اغلب پژوهش‌هاي انجام گرفته بر روي پهنه‌بندي بارش بر مبناي داده هاي نقطه‌اي (ايستگاهي) انجام گرفته‌اند. ايستگاه‌هاي هواسنجي بر روي پهنه ايران زمين يكنواخت توزيع نشده‌اند. بنابراين شناخت مرز نواحي همگن بارشي بر پايه آن‌ها علاوه بر آن‌كه بسيار سخت و دشوار است بلكه دقيق نيز نخواهد بود. همچنين در پژوهش‌هايي كه بر مبناي داده هاي شبكه‌اي انجام شده است، شمار پهنه‌ها بر پايه درخت خوشه‌بندي و در نهايت براساس تصميم پژوهشگر صورت گرفته است. از اين‌رو به‌نظر مي‌رسد كه به‌كارگيري داده‌هاي شبكه‌اي جهت پايش مكاني دقيق نواحي بارشي و كاربست نمايه هاي كنترل كيفيت پراش درون‌گروهي جهت شناخت شمار خوشه ها به نسبت بسيار دقيق تر خواهد بود. از آن‌جايي‌كه پايگاه داده بارش افروديت داراي تفكيك زماني روزانه و تفكيك مكاني 25/0 درجه قوسي است و براي بازه زماني نسبتاً خوبي (2007-1951) داده‌هاي بارش به‌صورت رايگان در اختيار كاربران قرار مي‌دهد، جهت پايش ويژگي‌هاي اقليمي بارش مناسب هستند.

Background and Objectives: Accessibility to updated data with adequate spatiotemporal resolution is step one for each research on meteorology and climatology studies. It is will be highlighted when the aim of researcher is the analysis of atmospheric parameters over extent area instead of point. Today there are many atmospheric institutes and organizations over world that collection, reanalysis and publish atmospheric data in different scales with different spatiotemporal resolution. The aim of this research is recognition of precipitation homogeny regions of in Iran based on Aphrodite data base. Materials and Methods: To doing this research Iran daily precipitation data with spatial resolution 0.25 degree extracted from Aphrodite data base during 1/1/1951 to 31/12/2007. One time spatial matrix in dimension 20818×2491 has been created that located days on the rows and pixels on the columns. For each calendar days precipitation long term mean has been calculated and one new matrix in dimension 2491×366. By applying cluster analysis with Ward merging method regionalization of precipitation has been done. To detection optimum numbers of clusters, different inter groups variance quality control indices used. Amount of indices for different clusters have been calculated. Results: By fitting different inter group’s variance quality control indices over different clustering, from 2 to 15 clusters, 8 precipitation homogeny regions recognized as: 1) Extreme low precipitation, 2) Very low precipitation, 3) Northern low precipitation, 4) Southern low precipitation, 5) Semi precipitation, 6) Northern high precipitation, 7) West and southwestern high precipitation and 8) Extreme high precipitation region. Conclusions: The geographic locations of regions are consistent with results reported by other researchers and amount of precipitation reception. It seems that Aphrodite precipitation data base has adequate accuracy to analysis of spatiotemporal precipitation on Iran. The most of studies on regionalization of Iran’s precipitation carried out based on station and point. The stations have no even distribution over Iran. The uneven distribution not only makes it difficult to boundary precipitation regions but also is not accurate. Also in studies that carried out by grid precipitation data, the recognition of number of regions are based on researcher decision that known as subjective studies. Therefore it seems that applying high resolution Aphrodite data base and different inter groups variance quality control indices are accurate rather than other aforementioned methods. The Aphrodite precipitation data base have daily temporal and 0.25 degree spatial resolution during 1951-2007 that are adequate to detection precipitation climatic characteristics.