مقایسه روش‌های روندزدایی در سری‌های زمانی دما و بارش

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته کارشناسی ارشد مهندسی منابع آب، دانشگاه تربیت مدرس

2 استاد گروه منابع آب، دانشگاه تربیت مدرس

3 استادیار گروه منابع آب، دانشگاه تربیت مدرس

چکیده

بررسی روند سری زمانی متغیرهای هواشناسی می­تواند بیانگر نقش عوامل اقلیمی در تغییرات شرایط هیدرولوژیکی منابع آب باشد. در این زمینه روش­های آماری ابزار مفید و کارآمد به شمار می­آیند. اما برای ارزیابی و کمی­سازی میزان این تأثیر لازم است تا روند موجود در این سری­ها حذف و سری بدون روند مورد استفاده قرار گیرد. در این مطالعه دو روش روندزدایی شامل روش مبتنی بر شیب خط و روش مبتنی بر سری فوریه در مورد سری­های زمانی دما و بارش سالانه در حوضه آبریز آجی­چای بکار گرفته شدند. کارآیی این روش­ها بر اساس مقایسه میانگین بلند مدت بارش و دمای حوضه قبل و بعد از روندزدایی مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج تحلیل روند وجود رفتار عمومی یکسان را برای بارندگی نشان نداد، اما روند عمومی دما در حوضه افزایشی بود. نتایج روندزدایی نیز حاکی از عملکرد و کارآیی نامناسب هر دو روش بود. در روش اول تفاوت ارقام قبل و بعد از روندزدایی زیاد و در روش دوم اصلاً تفاوتی نداشتند. برای حل این مشکل روشی ترکیبی در تحقیق پیشنهاد شد که در آن ابتدا با کمک شیب خط تایل- سن و تنها در سال­های بعد از وقوع روند به انجام می­رسد که نتایج منطقی­تری حاصل شد. این روش، میانگین بلند مدت بارندگی حوضه را بعد از روندزدایی از 328 به 339 میلی‌متر و دمای آن را از 11 به 6/10 درجه سانتی‌گراد تغییر می­دهد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Comparison of detrending methods for the temperature and precipitations time series

نویسندگان [English]

  • M. Ghodoosi 1
  • S. Morid 2
  • M. Delavar 3
1 M. Sc. graduate, Water Resources Dept., Tarbiat Modares University
2 Prof., Water Resources Dept., Tarbiat Modares University
3 Assistant prof., Water Resources Dept., Tarbiat Modares University
چکیده [English]

Assessment of meteorological variables time series can indicate the effect of climatic factors on water resources and hydrological conditions. In this case, statistical methods are useful and effective tool to be considered. But to evaluate and quantify level of this impact, it is necessary to remove trends in the series and detrended series be used. In this paper, two detrending methods based on slope of line and Fourier series were used for deterending the annual temperature and precipitation time series in Ajichai basin. Performance of this methods was evaluated  based on compare average long-term precipitation and temperature before and after detrending. Results of trend analysis for precipitation did not show the same general behavior, but the general trend of temperatures in the basin was rising. Detrending results also indicate the improper performance of both methods. In the first method differences in  the data before and after detrending was high however, in the second method no difference was seen. To solve this problem, in this study a mixed approach was proposed to modify the first method. This method detrends time series based on the Theil–sen’s slope line exactly in the years after starting the trend that shows more reasonable results compared to the other methods. In this method, average of long-term precipitation and temperature in the basin changed from 328 to 339 mm and 11 to 10. 6 oC, respectively.                    

کلیدواژه‌ها [English]

  • Trend
  • Detrend
  • Temperature
  • Precipitation
  • time series

حجام، س.، خوشخو، ی.، شمس­الدین وندی، ر. 1387. تحلیل روند تغییرات بارندگی­های فصلی و سالانه چند ایستگاه منتخب در حوزه مرکزی ایران با استفاده از روش­های ناپارامتری. پژوهش­های جغرافیایی، 64: 168-157.

فتحیان، ف. 1390. بررسی روند تغییرات کاربری اراضی با استفاده از فن­آوری سنجش از دور و متغیرهای آب و هواشناسی در حوضه دریاچه ارومیه. پایان­نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه تربیت مدرس، تهران.

Buffoni, L., Maugeri, M., Nanni, T. 1999. Precipitation in Italy from 1833 to 1996. Theor. Appl. Climatol., 63: 33-40.

Domonkos, P. 2003. Recent Precipitation trends in Hungary in the Context of Larger Scale Climatic Changes. Natural Hazards, 29: 255-271.

Gao, p., Mu, X. M., Wang, F., Li, R. 2011. Changes in streamflow and sediment discharge and the response to the human activities in the middle reaches of the Yellow River. Hydrol. Earth. Syst. Sci., 15: 1-10.

Kendall, M. G. 1948. Rank Correlation Methods, Charles Griffin, London.

Krishnakumar, K. N., Prasada Rao, G. S. L. H. V., Gopakumar, C. S. 2009. Rainfall trends in twentieth century over Kerala, India. Atmo. Environ., 43: 1940-1944.

Mann, H. B. 1945. Nonparametric Tests against Trend. Econometrica, 13: 245-259.

Marengo, J. A., Camargo, C. C. 2008. Surface air temperature trends in Southern Brazil for 1960-2002. Int. J. Climatol., 28: 893-904.

Maugeri, M., Nanni, T. 1998. Surface Air Temperature variations in Italy: Recent Trends and an update to 1993. Theor. Appl. Climatol., 61: 191-196.

Movahed, M. S., Jafari, G. R., Ghasemi, F., Rahvar, S., Rahimi Tabar, M. R. 2006. Multifractal Detrended Fluctuation Analysis of Suspot Time Series. J. Stat. Mech., 0602: P02003.

Pal, I., Al-Tabbaa, A. 2011. Assessing seasonal precipitation trends in India using parametric and non-parametric statistical techniques. Theor. Appl. Climatol., 103:1-11.

Pettitt, A. N. 1979. A Non-parametric Approch to the Change-point Problem. Appl. Statist, 28: 126-135.

Sen, P. K. 1968. Asymptotically efficient tests by the method of n rankings. J. Roy. Statist. Soc. Ser. B., 30.

Theil, H. 1950. A rank-invariant method of linear and polynomial regression analysis. Part 3. Proc Koninalijke Nederlandse Akad Weinenschatpen A, 53: 1397-1412.

Yue, S., Hashino, M. 2003. Temperature trends in Japan: 1900-1996. Theor. Appl. Climatol, 75: 15-27.

Yue, S., Wang, C. Y. 2004. The Mann-Kendall test modified by effective sample size to detect trend in serially correlated hydrological series. Water Res.Manage., 18: 201-218.

Zhang, X., Vincent, L. A., Hogg, W. D., Niitsoo, A. 2000. Temperature and Precipitation trends in Canada during the 20th century. Atmospheric Ocean, 38: 395-429.

Zhang, Q., Zhou, Y., Singh, V. P., Chen, Y. D. 2011. Comparison of detrending methods for fluctuation analysis in hydrology. J. Hydrol., 400: 121-132.