Nivar

Nivar

Identify The Monthly and Annual Trend of Air and Soil Temperature Changes Using Parametric and Non-parametric Statistical Methods at Three Synoptic Stations in Southeast of Iran

Document Type : Original Article

Authors
Sajedeh Bbakhtiari 1
Mojdeh Mirahmadi 1
Soudabeh Golestani Kermani 2
Bahram Bakhtiari 3
1 Msc student, Water engineering department, Shahid Bahonar University of Kerman
2 Assistant professor, Water engineering department, Shahid Bahonar University of kerman
3 Associate professor, Water engineering department, Shahid Bahonar University of Kerman
10.30467/nivar.2020.239636.1165
Abstract
Importance of climate change and global warming and effect of soil temperature on issues such as changing the hydrological behavior of the system shows that it is essential to have a clear understanding of the temperature trend especially in arid region. Therefore, in this study, the trend of air temperature and various depths of soil temperature at three central synoptic stations in southeast of Iran including Kerman, Zahedan and Bandar Abbas during the years (1957-2018) was investigated using nonparametric Mann-Kendall test, Spearman test and Pearson's correlation coefficient. For this purpose, monthly and annual air and soil temperatures data in various depths of 5, 20, 50 cm were used. Also the power test percentage method was used to evaluate the accuracy of the methods used. The results demonstrated that the trend of mean air temperature in Kerman and Zahedan station showed a significant increasing trend in annual scale. But, the air temperature at Bandar abbas station did not follow a specific trend. Also, soil surface temperature was increased from surface to depth 20 cm in annual scale at 3 stations. In the monthly scale,, the trend of soil temperature changes was incremental in depth 50 cm from august to December at 3 stations. Based on the test power percentage results, The nonparametric Mann-Kendall test was determined as the most accurate test for estimating air and soil temperature trends.
Keywords
Mann-kendall
spearman
Pearson's correlation coefficient
soil temperature
1. احمدی، ف.، و ف. رادمنش، 1393، بررسی روند تغییرات متوسط دمای ماهانه و سالانه نیمه شمالی کشور در نیم قرن اخیر، آب و خاک، 28، شماره‌ 4، صفحات 865-855.
2. باقر پور، م.، س.م. سیدیان، ا. فتح ابادی، و ا. محمدی، 1396، بررسی کارایی آزمون من کندال در شناسایی روند سری‌های دارای خود همبستگی، نشریه علوم و مهندسی آبخیزداری ایران، شماره 36، صفحات 23-11.
3. پارسافر، ن.، و ص. معروفی، 1389، برآورد دمای عمق های مختلف خاک از دمای هوا با بکارگیری روابط رگرسیونی، شبکه عصبی و شبکه عصبی- فازی تطبیقی( مطالعه موردی: منطقه کرمانشاه)، دانش آب و خاک، 21، شماره‌ 3، صفحات 152-139.
4. شیوخی سغانلو، س.، س.گلشن، و م. خوش روش، 1397، بررسی روند تغییرات دمای ژرفاهای مختلف خاک در ایستگاه شاهرود با استفاده از روش های پارامتری و ناپارامتری (ایستگاه شاهرود)، علوم آب و خاک، 22، شماره‌ 4، صفحات39-29.
5. عابدینی، ع.، م. آزادی، و د.پرهیزکار، 1382، کنترل کیفی داده‌های همدیدی سطح زمین و جو بالا، تحقیقات جغرافیایی، 18، شماره 2، صفحات 85-74.
6. گلشن، س.، م. رائینی سرجاز، و ر. نوروز ولاشدی، 1393، بررسی و آشکارسازی اثر گرمایش جهانی بر تغییرات روند دمای خاک و برآورد آن با روش همبستگی رگرسیونی، پژوهش‌های حفاظت آب و خاک، 22، شماره‌ 4، صفحات 138-121.
7. محمدی، م.، و م. فروزان فرد، 1395، بررسی روند درجه حرارت عمق های مختلف خاک در چند نمونه اقلیمی ایران، پژوهش های اقلیم شناسی، شماره‌ 25، صفحات 140-127.
8. مزیدی، ا.، و ف. فلاح زاده، 1390، تحلیل روند دمای سالانه خاک در ایستگاه یزد، فصلنامه جغرافیا و توسعه، 9، شماره‌ 24، صفحات 39-50.
9. نجفی مود، م.ح.، ا. علیزاده، آ. محمدیان،و ج. موسوی، 1387، بررسی رابطه دمای هوا و دمای اعماق مختلف خاک و برآورد عمق یخبندان مطالعه موردی استان خراسان رضوی، آب و خاک (علوم و صنایع کشاورزی)، 22، شماره‌ 2، صفحات 466-456.
10. Beltrami, H., 2001, On the Relationship Between Ground Temperature Histories and Meteorological Records: A Report on the Pomquent Station, Global and Planetary Change,  Vol 29, pp.327-348.
11. Hopkins, S., J. Dettori, and J. Chapman, 2018, Parametric and Nonparametric Tests in Spine Research: Why Do They Matter? Global Spine Journal, Vol 8, pp.652-654.
12. Hu, Q., and S. Feng, 2003, A Daily Soil Temperature Dataset and Soil Temperature Climatology of The Contiguous United State, Climate and Bio-atmospheric Sciences Group, School of Natural Resource Sciences, pp.1139-1156.
13. Iqbal, M., J. Wen, X. Wang, Y. Lan, H. Tian, M. Anjum, and M. Adnan, 2018, Assessment of Air Temperature Trends in the Source Region of Yellow River and Its Sub-basins, China, Asia- Pasific Journal of Atmospheric Sciences, Vol 54, pp.111-123.
14. Kumar, K. N. Mishra, and S. Gupta, 2014, Trend Analysis of Temperature by Mann- Kendall Test in the High Altitude Regions of Uttarakhand, India, Asian Academic Research Journal of Multidisciplinary, Vol1, pp.387-399.
15. Mishra, N. D. Khare, R. Shukla, and  K. Kumar, 2014, Trend Analysis of Air Temperature Time Series by Mann Kendall Test- A Case Study of Uupper Ganga Canal Command (1901-2002), British Journal of Applied Science and Technology, Vol 4, pp.4066-4082.
16. Qian, B. E.G. Gregorich, S. Gameda, D.W. Hopkins, and X.L. Wang, 2011, Observed Soil Temperature Trends Associated With Climate Change in Canada, Journal of Geophysical Research,  Vol 116(D2), pp.1-16.
17. Svilicic, P. and V. Vucetic, 2015, Spatial and Seasonal Variability of Extreme Soil Temperature in Croatia, Journal of Geophysical Research, Vol 17, pp.26-36.
18. Yesilirmark, E., 2014, Soil Temperature Trends in Buyuk Menderes Basin, Turkey, Journal of Applied Meteorology and Climatology, Vol 21, pp.859–866.
19. Zhang, H., E. Wang,  D. Zhou, Z. Luo, and Z. Zhang, 2016, Rising Soil Temperature in China and Its Potential Ecological Impact. Scientific Reports, Vol 6, pp.1-8.
20. Zhang, Y., W. Chen, S.L. Smith, D.W. Riseborough, and J. Cihlar, 2005, Soil Temperature in Canada During the Twentieth Century: Complex Response to Atmospheric Climate Change, Journal of Geophysical Research, Vol 110, pp.1-15.
21. Zheng, D., E.R. Hunt, and S.W. Running, 1993, A Daily Soil Temperature Model Based On Air Temperature and Precipitation for Continental Applications, Climate Research, Vol 2, pp. 183-191.
22. Zuo, J. J. Xu, L. Weihong, and D. Yang, 2019, Understanding Shallow Soil Moisture Variation in The Data- scare Area and Its Relationship With Climate Change by GLDAS data. Plos One, Vol 14, pp.1-17.
 
 

  • Receive Date 15 July 2020
  • Revise Date 27 August 2020
  • Accept Date 04 November 2020
  • Publish Date 21 March 2021