دانشکده­ی ادبیات و علوم انسانی

گروه آموزشی جغرافیا

 

 

پایان­نامه برای دریافت درجه­ی کارشناسی ارشد

 

در رشته­ی جغرافیا طبیعی

 

گرایش تغییرات آب وهوایی

 

عنوان:

آشکارسازی تغییرات بارش استان کرمانشاه با استفاده از مدل های آماری

 

 

استاد راهنما: دکتر بهروز سبحانی

 

 

استاد مشاور:دکتر برومند صلاحی

تابستان93

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

چکیده: با روند گرم شدن کره زمین و ارزشمند تر شدن منابع آب به دلیل رشد جمعیت و نیاز صنایع و کشاورزی، بررسی های متعددی همسو با برنامه های حفاظت و حراست از آب در راستای بررسی تغییرات بارش و برنامه ریزی در زمینه مواجهه با تبعات تغییرات مثبت و منفی صورت گرفته است. هدف در این تحقیق مطالعه انحراف احتمالی عنصر  اقلیمی بارش در استان کرمانشاه از حالت نرمال می­باشد.  برای بررسی تغییرات اقلیمی و دگرگونی بارش از آزمون های آماری  من کندال و آریما در ایستگاه های سینوپتیک استان کرمانشاه (کرمانشاه، اسلام آباد غرب، کنگاور، روانسر و سر پل ذهاب ) طی دوره آماری (1988 تا سال 2012) بر مبنای شاخص های بارش باران استفاده گردید. نتایج این تحقیق نشان می­دهد که: آزمون من کندال در سطح NORMAL- Z و سطح P- VALUE در  ایستگاههای کرمانشاه، اسلام آباد ، کنگاور ، روانسر و سرپل ذهاب ، به انجام رسید و این آزمون وجود روند تغییرات بارش در خلال دوره آماری 25 ساله را به خوبی نشان می دهد و تأیید می کند.  بر اساس میزان آمار T بدست آمده از جدول و نیز سطوح معنی داری و خطای برآوردی می توان نتیچه گرفت که بر اساس چهار مدل آریما، مدل SARIMA(1,1,1)(1,1,1)12  و SARIMA(1,1,0)(0,1,1)12  با کمترین سطح معنی داری نزدیک به سطح خطای 01/0 و میزان آماره T در سطح قابل قبول بیشترین می تواند بهترین برازش را ارائه دهد. در نتیجه در استان کرمانشاه مجموع بارندگی سالانه دارای بیشترین تغییرات می باشد.

کلید واژه­ها: استان کرمانشاه – بارش – روند – من کندال –ARIMA

 

 

 

فصل اول: کلیات پژوهش

 

عنوان …………………………………………………………………………………………………………………..صفحه

1-1- مقدمه   ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………….2

1-2- بیان مسأله   …………………………………………………………………………………………………………………………………………………3

1-3- سؤالات اصلی پژوهش …………………………………………………………………………………………………………………………………..4

1-4- فرضیات پژوهش  ………………………………………………………………………………………………………………………………………….4

1-5- هدف پژوهش  ………………………………………………………………………………………………………………………………………………4

1-6- ضرورت واهمیت پژوهش ……………………………………………………………………………………………………………………………….4

1-7- پیشینه­ی پژوهش …………………………………………………………………………………………………………………………………………..5

 

فصل دوم: مبانی نظری پژوهش

2-1- مقدمه ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………….14

2-2- نقش عوامل انسانی در تغییرات اقلیمی وارزیابی اثرات آن ………………………………………………………………………………..14

2-3- تعریف سری زمانی ………………………………………………………………………………………………………………………………………15

2-4- ویژگی­های­ سری­های زمانی …………………………………………………………………………………………………………………………16

2-5- تقسیم بندی سری­های زمانی ……………………………………………………………………………………………………………………….16

2-6- مؤلفه­های اصلی سری زمانی ………………………………………………………………………………………………………………………..17

2-6-2- روند خطی ………………………………………………………………………………………………………………………………………………18

2-6-3- نوسانات کوتاه مدت …………………………………………………………………………………………………………………………………18

2-6- 3-1- نوسانات فصلی ………………………………………………………………………………………………………………………………….18

2-6-3-2- نوسانات چرخه­ای ………………………………………………………………………………………………………………………………..19

2-6-4- نوسانات نامنظم ………………………………………………………………………………………………………………………………………20

2-7- انواع روش­های بررسی روند …………………………………………………………………………………………………………………………………………20

2-7-1- محاسن روش­های ناپارامتری …………………………………………………………………………………………………………………………………..20

2-7-2- معایب روش­های ناپارامتری …………………………………………………………………………………………………………………………………….21

 

فصل سوم: ویژگی­های جغرافیایی منطقه مورد مطالعه

3-1- مقدمه ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..23

3-2- انتخاب ایستگاهها ……………………………………………………………………………………………………………………………………….24

3-3- موقعیت ایستگاهها ………………………………………………………………………………………………………………………………………24

3-4- دوره­ی آماری و روش استخراج داده­ها …………………………………………………………………………………………………………..25

3-5- ویژگی­های توپوگرافی استان …………………………………………………………………………………………………………………………25

3-5-1- ارتفاعات …………………………………………………………………………………………………………………………………………………25

3-5-1-1- سلسله ارتفاعات مهم استان …………………………………………………………………………………………………………………26

3-5-1-1-1- ارتفاعات پاوه ………………………………………………………………………………………………………………………………….26

3-5-1-1-2- ارتفاعات حوالی شهر کرمانشاه …………………………………………………………………………………………………………26

3-5-1-1-3- ارتفاعات حد فاصل مناطق گرمسیری وسرد سیری …………………………………………………………………………….27

3-5-1-1-5- ارتفاعات حد فاصل صحنه، کنگاور وسنقر …………………………………………………………………………………………27

3-5-2- واحدهای توپوگرافی در استان کرمانشاه …………………………………………………………………………………………………….28

3-5-2-1- کوهپایه ……………………………………………………………………………………………………………………………………………..28

3-5-2-2- دشت­ها ……………………………………………………………………………………………………………………………………………..28

3-6- آب و هوا ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………29

3-6-1- بارش ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………..29

3-6-2- دما ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..31

3-6-3- توده­های هوای مؤثر بر منطقه ………………………………………………………………………………………………………………….31

3-6-3-1- کم فشار ایسلند ………………………………………………………………………………………………………………………………….31

3-6-3-2- کم فشار مدیترانه ………………………………………………………………………………………………………………………………..31

3-6-3-3- توده پرفشار سیبری …………………………………………………………………………………………………………………………….32

3-6-3-4- کم فشار سودانی …………………………………………………………………………………………………………………………………32

 

 

 

 

فصل چهارم: مواد و روش پژوهش

عنوان ……………………………………………………………………………………………………………………صفحه

4-1- مقدمه ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..34

4-2- مدل­های ARIMA ………………………………………………………………………………………………………………………………….34

4-2-1- تشخیص مدل آزمایشی ……………………………………………………………………………………………………………………………35

4-2-1-1- پیش بینی با مدل ARIMA  ……………………………………………………………………………………………………………35

4-2-2- مدل­های مرکب (اتورگرسیو ومیانگین متحرک) ARIMA ……………………………………………………………………………….36

4-3- تحلیل روند با استفاده از مدل MANN- KENDALL ……………………………………………………………………………………37

4-4- تجزیه و تحلیل رگرسیون ……………………………………………………………………………………………………………………………………..39

4-4-1- خط رگرسیون بهترین برازش ………………………………………………………………………………………………………………………….39

 

فصل پنجم: یافته­های پژوهش

5-1- مقدمه ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..42

5-2- آماره­های توصیفی بارش ایستگاههای مورد مطالعه …………………………………………………………………………………………42

5-3- تحلیل روند …………………………………………………………………………………………………………………………………………………52

5-3-1- تحلیل روند خطی وپلی نومیال مرتبه­ی 6 مجموع بارندگی ایستگاههای مورد مطالعه …………………………………….52

5-4- بررسی همبستگی مقادیر بارندگی ماهیانه واقعی وپیش بینی شده در ایستگاههای مورد مطالعه …………………………..55

5-5- تحلیل روند با استفاده از آزمون من کندال ……………………………………………………………………………………………………..57

5-6- بررسی روند بارش بر اساس تجزیه تحلیل سری زمانی در ایستگاههای مورد مطالعه ………………………………………….61

5-6-1- ایستگاه کرمانشاه …………………………………………………………………………………………………………………………………….61

5-6-1-1- مدل­سازی بارش …………………………………………………………………………………………………………………………………61

5-6-1-2- بررسی فرضیات بنیادی مدل ………………………………………………………………………………………………………………..62

5-6-2- ایستگاه اسلام آباد غرب …………………………………………………………………………………………………………………………..66

5-6-2-1- مدل­سازی بارش …………………………………………………………………………………………………………………………………66

5-6-2-2- بررسی فرضیات بنیادی مدل ………………………………………………………………………………………………………………..67

5-6-3- ایستگاه کنگاور ……………………………………………………………………………………………………………………………………….71

5-6-3-1- مدل­سازی بارش …………………………………………………………………………………………………………………………………71

5-6-3-2- بررسی فرضیات بنیادی مدل ………………………………………………………………………………………………………………..71

5-6-4- ایستکاه سرپل ذهاب ……………………………………………………………………………………………………………………………….74

5-6-4-1- مدل­سازی بارش …………………………………………………………………………………………………………………………………74

5-6-4-2- بررسی فرضیات بنیادی مدل ………………………………………………………………………………………………………………..75

5-6-5- ایستگاه روانسر ………………………………………………………………………………………………………………………………………..78 5-6-5-1- مدل­سازی بارش …………………………………………………………………………………………………………………………………78

5-6-5-2- بررسی فرضیات بنیادی مدل ………………………………………………………………………………………………………………..79

5-6-6- بررسی سری زمانی تبدیل یافته وتعیین مرتبه­های تفاضل فصلی وغیر فصلی ……………………………………………….82

5-7- بررسی معنی دار بودن تغییرات ……………………………………………………………………………………………………………………..90

 

فصل ششم: نتیجه گیری

 

6-1- بحث ونتیجه گیری  …………………………………………………………………………………………………………………………………….93

6-2- آزمون فرضیات …………………………………………………………………………………………………………………………………………..96

6-2-1- فرضیه­ اول …………………………………………………………………………………………………………………………………………….96

6-2-2- فرضیه دوم …………………………………………………………………………………………………………………………………………….96

منابع ومآخذ ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….9

فهرست جدول­ها

عنوان …………………………………………..……………………………………………………………………..صفحه

جدول 3 – 1: مشخصات جغرافیایی ایستگاههای مورد مطالعه …………………………………………………………………………………..25

جدول 3 – 2: میانگین بارش سالانه ایستگاههای مورد مطالعه ………………………………………………………………………………….29

جدول 3-3: میانگین مجموع بارنگی ماهانه (میلیمتر) ایستگاههای مورد مطالعه ………………………………………………………….30

جدول 5-1: نتایج آماره­های توصیفی بارش ماهانه ایستگاه کرمانشاه …………………………………………………………………………44

جدول5-2: نتایج آماره­های توصیفی بارش ماهانه ایستگاه اسلام آباد …………………………………………………………………………44

جدول 5-3: نتایج آماره­های توصیفی بارش ماهانه ایستگاه روانسر …………………………………………………………………………….45

جدول 5-4: نتایج آماره­های توصیفی بارش ماهانه ایستگاه کنگاور …………………………………………………………………………….45

جدول 5-5:  نتایج آماره­های توصیفی بارش ماهانه ایستگاه سرپل ذهاب ……………………………………………………………………46

جدول 5-6: معادله خط رگرسیون وضریب همبستگی بین مقادیر واقعی وپیش بینی شده …………………………………………….56

جدول5-7 :نتایج آزمون من کندال برای داد­های سالانه …………………………………………………………………………………………..60

جدول 5-8: محاسبه آزمون کلوموگروف اسمیرنف ایستگاه کرمانشاه ………………………………………………………………………….65

جدول 5-9: مقادیر محاسبه شده پیش بینی بارش ایستگاه کرمانشاه …………………………………………………………………………66

جدول 5-10: محاسبه آزمون کلوموگروف اسمیرنف ایستگاه اسلام آباد غرب ……………………………………………………………..70

جدول 5-11: مقادیر محاسبه شده پیش بینی بارش ایستگاه کنگاور …………………………………………………………………………..70

جدول 5-12: محاسبه آزمون کلوموگروف اسمیرنف ایستگاه کنگاور …………………………………………………………………………..74

جدول 5-13:مقادیر محاسبه شده پیش بینی بارش ایستگاه کنگاور ……………………………………………………………………………74

جدول 5-14: محاسبه آزمون کلوموگروف اسمیرنف ایستگاه سرپل ذهاب ………………………………………………78

جدول 5-15: مقادیر محاسبه شده پیش بینی بارش ایستگاه سرپل ذهاب …………………………………………………………………..78

جدول5 -16- محاسبه آزمون کلوموگروف اسمیرنف ایستگاه روانسر ………………………………………………………………………….82

جدول 5-17: مقادیر محاسبه شده پیش بینی بارش ایستگاه روانسر …………………………………………………………………………..82

جدول 5-18: مقادیر D،d   p،  q ، p و Q مدل نهایی 12(Q ، D ، P) ( q ، d ، p ) SARIMA برای ایستگاههای مورد مطالعه ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….83

جدول 5-19: بررسی و انتخاب بهترین مدل ARIMA برای ایستگاههای مورد مطالعه …………………………………………….83

جدول 5-20: مقایسه­ میانگین بارندگی سالیانه واقعی و پیش بینی شده در ایستگاههای مورد مطالعه ……………………………84

جدول 5-21: مقایسه مقادیر پیش بینی بارندگی سالیانه ایستگاههای سینوپتیک استان کرمانشاه درسال­های متوالی با استفاده از دوره­های آماری مختلف در ساختن مدل، ودرصد اختلاف آن­ها …………………………………………………………………..85

جدول 5-22: نتایج آزمون t جهت نعیین معنی دار بودن اختلاف بین میانگین ماهیانه مقادیر واقعی وپیش بینی شده بارندگی درایستگاههای مورد مطالعه استان کرمانشاه در یک سال معین …………………………………………………………………………………88

جدول5- 23: آنالیز واریانس یک طرفه …………………………………………………………………………………………………………………..90

جدول 5-24: آنالیز واریانس یک طرفه …………………………………………………………………………………………………………………..90

 

فهرست شکل­ها

عنوان………………………………………………………………………………………………………صفحه

شکل 3 – 1: نقشه موقعیت وپراکنش ایستگاههای سینوپتیک مورد مطالعه ……………………………………………………………………………….23

شکل 3-2: نمودار میانگین ماهانه بارش (میلیمتر) ایستگاههای مورد مطالعه ……………………………………………………………………………..30

شکل 5-1: هیستوگرام­های توزیع بارش ماهانه ایستگاه کرمانشاه …………………………………………………………………………………………….47

شکل 5-2: هیستوگرام­های توزیع بارش ماهانه ایستگاه اسلام آباد ……………………………………………………………………………………………48

شکل 5-3:  هیستوگرام­های توزیع بارش ماهانه ایستگاه روانسر ……………………………………………………………………………………………….49

شکل 5-4: هیستوگرام­های توزیع بارش ماهانه ایستگاه کنگاور ………………………………………………………………………………………………..50

شکل 5-5: هیستوگرام­های توزیع بارش ماهانه ایستگاه سرپل ذهاب ………………………………………………………………………………………..51

شکل 5-6: روند خطی وپلی نومیال درجه 6 بارش ایستگاه کرمانشاه (2012- 1988) ………………………………………………………………..53

شکل 5-7: روند خطی وپلی نومیال درجه 6 بارش ایستگاه اسلام آباد غرب (2012- 1988) ………………………………………………………53

شکل 5-8: روند خطی وپلی نومیال درجه 6 بارش ایستگاه روانسر (2012- 1988) ……………………………………………………………………53

شکل 5-9: روند خطی وپلی نومیال درجه 6 بارش ایستگاه کنگاور (2012- 1988) ……………………………………………………………………54

شکل 5-10: روند خطی وپلی نومیال درجه 6 بارش ایستگاه سرپل ذهاب (2012- 1988) …………………………………………………………54

شکل 5-11: رگرسیون بین مقادیر واقعی وپیش بینی شده میانگین بارش دوره­ای در ایستگاههای مورد مطالعه ……………………………56

شکل 5-12: نمودار من کندال تغییر جهش بارش ایستگاه کرمانشاه …………………………………………………………………………………………58

شکل 5-13: نمودار من کندال تغییر جهش بارش ایستگاه اسلام آباد غرب ……………………………………………………………………………….58

شکل 5-14: نمودار من کندال تغییر جهش بارش ایستگاه کنگاور …………………………………………………………………………………………….59

شکل 5-15: نمودار من کندال تغییر جهش بارش ایستگاه سرپل ذهاب …………………………………………………………………………………….59

شکل 5-16: نمودار من کندال تغییر جهش بارش ایستگاه روانسر …………………………………………………………………………………………….60

شکل 5-17: نمودار سری زمانی بارش ایستگاه کرمانشاه …………………………………………………………………………………………………………63

شکل 5-18: نمودار خود همبستگی بارش ایستگاه کرمانشاه …………………………………………………………………………………………………….63

شکل 5-19: نمودار خود همبستگی جزئی بارش ایستگاه کرمانشاه …………………………………………………………………………………………..64

شکل 5-20: نمودار بررسی همگنی واریانس ایستگاه کرمانشاه ………………………………………………………………………………………………..64

شکل 5-21: نمودار سری زمانی پیش بینی سال­های (2016- 2011) ایستگاه کرمانشاه …………………………………………………………….65

شکل 5-22: نمودار سری زمانی بارش ایستگاه اسلام آباد غرب ……………………………………………………………………………………………….67

شکل 5-23: نمودار خود همبستگی بارش ایستگاه اسلام آباد غرب ………………………………………………………………………………………….68

شکل 5-24: نمودار خود همبستگی جزئی بارش ایستگاه اسلام آباد غرب …………………………………………………………………………………68

شکل 5-25: نمودار بررسی همگنی واریانس ایستگاه اسلام آباد غرب ………………………………………………………………………………………69

شکل 5-26: نمودار سری زمانی پیش بینی سال­های (2016- 2011) ایستگاه اسلام آباد غرب …………………………………………………..69

شکل 5-27: نمودار سری زمانی بارش ایستگاه کنگاور ……………………………………………………………………………………………………………71

شکل 5-28: نمودار خود همبستگی بارش ایستگاه کنگاور ……………………………………………………………………………………………………….72

شکل 5-29: نمودار خود همبستگی جزئی بارش ایستگاه کنگاور………………………………………………………………………………………………72

شکل 5-30: نمودار بررسی همگنی واریانس ایستگاه کنگاور ……………………………………………………………………………………………………73

شکل 5-31: نمودار سری زمانی پیش بینی سال­های (2016- 2011) ایستگاه کنگاور ……………………………………………………………….73

شکل 5-32: نمودار سری زمانی بارش ایستگاه سرپل ذهاب ……………………………………………………………………………………………………75

شکل 5-33: نمودار خود همبستگی بارش ایستگاه سرپل ذهاب ……………………………………………………………………………………………….76

شکل 5-34: نمودار خود همبستگی جزئی بارش ایستگاه سرپل ذهاب ………………………………………………………………………………………76

شکل 5-35: نمودار بررسی همگنی واریانس ایستگاه سرپل ذهاب ……………………………………………………………………………………………77

شکل 5-36: نمودار سری زمانی پیش بینی سال­های (2016- 2011) ایستگاه سرپل ذهاب ……………………………………………………….77

شکل 5-37: نمودار سری زمانی بارش ایستگاه روانسر …………………………………………………………………………………………………………..79

شکل 5-38: نمودار خود همبستگی بارش ایستگاه روانسر ……………………………………………………………………………………………………….80

شکل 5-39: نمودار خود همبستگی جزئی بارش ایستگاه روانسر ………………………………………………………………………………………………80

شکل 5-40: نمودار بررسی همگنی واریانس ایستگاه روانسر ……………………………………………………………………………………………………81

شکل 5-41: نمودار سری زمانی پیش بینی سال­های (2016- 2011) ایستگاه روانسر ……………………………………………………………….81

شکل 5-42: نمودار میانگین واقعی وپیش بینی شده ایستگاههای مورد مطالعه ………………………………………………………………………….87

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید