نویسندگان

1 کارشناس گروه تحقیقات هواشناسی کاربردی استان گیلان

2 عضو هیئت علمی پژوهشکده هواشناسی

3 دانشجوی دکترا

چکیده

بررسی همگنی از جمله چالش های مهم قبل از آشکارسازی روند در سری داده های اقلیمی است. توانایی آزمون های همگنی در تشخیص ناهمگنی متناسب با نوع فراسنج و یا تغییرات در سری زمانی ایستگاه یکسان نیست. ایستگاه سینوپتیک رشت یکی از ایستگاهای دارای آمار طولانی است که مطابق فراداده و اسناد ثبت شده، چندین تغییر مکانی داشته است. در این مطالعه آزمون های رایج همگنی شامل انحرافات تجمعی، ورسلی، نرمال استاندارد، پتی و بیشاند بر داده های میانگین دما و فشار و مجموع بارش روزانه آن در بازه زمانی سال های 1961 تا 2018 اعمال شد. نتایج نشان دادند که در داده های بارش هیچ کدام از آزمون ها نتوانستند تغییری در فراداده را آشکار کند. در دما و فشار، آزمون پتی و بیشاند موفقیت بیشتری در کشف محدوده تغییرات عمده در فراداده داشتند. با این حال استفاده همزمان از نتایج چند آزمون منجر به کسب نتایج قبال اعتماد تری می گردد و نتایج بهتری برای شناسایی نقاط ناهمگنی و جهش در سری این داده ها ارائه دهد. همچنین اگرچه این آزمون ها تاریخ مشخصی را به عنوان تاریخ جهش معرفی می کنند اما این تاریخ بیانگر محدوده وقوع ناهمگنی است که در ضعیف ترین تخمین ها دو سال در اطراف زمان جهش بوده است. آگاهی از محدوه زمانی تغییر فراداده می تواند در انتخاب آزمون مناسب مفید باشد و اگر بدانیم که تغییرات احتمالی در حوالی نقاط میانی سری رخ داده است روش های پتی و بیشاند تخمین دقیق تری از زمان رخداد جهش ارائه می دهند.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Evaluation of some Homogeneity Tests on mutation detection in climatic data, case study: Rash station

نویسندگان [English]

  • saman mortezapoor 1
  • ebrahim asadi 2
  • faezeh abasi 3

1 gilan meteorology organization

2 faculty member

3 PHD student

چکیده [English]

Homogeneity analysis is one of the important challenges of trend detection in the climate data series. However, the ability of homogeneity tests in detecting heterogeneity differs depending to the parameters or types of changes. Rasht Synoptic Station has long-term climate data which according to the recorded metadata and documents has undergone several location changes. In this study, homogeneous tests including cumulative deviations, Worsley, Normal Standard, Pettit and Bishand were used to test the homogeneity of daily average temperature, air pressure and rainfall data of Rasht station during the period from 1961 to 2018. The results showed that none of the tests were able to reveal any jump in precipitation data. In temperature and pressure parameters, Both Bishand and Pettit tests had more success in discovering the sharpest heterogeneities in accordance to changes in the metadata. However, simultaneous use of multiple test results will lead to more reliable results for identifying heterogeneity. Also, although these tests give a definite date as a jump date, it should be noted that the given dates represent the range of heterogeneity occurring in the least-estimated two years around the real time of the jump. Awareness of the time period of the change of metadata can be useful in choosing the appropriate test. If it is known that potential changes have occurred around the midpoints of the series, Pettit and Bisahnd methods provide a more accurate estimate of the time of the jump occurrence.

کلیدواژه‌ها [English]

  • homogeneity
  • metadata
  • synoptic station of Rasht Airport
  • mutation
1- بازگیر س.، عباسی ف.، اسعدی اسکویی، ا.، حقیقت م. و رضازاده پ، 1397: تحلیل همگنی داده‌های دما و بارش در ایران با رویکرد اقلیمی. نشریه تحلیل فضایی مخاطرات محیطی، سال ششم، شماره1: 51-70 2- پیشگاه‌هادیان پ.، احسان‌زاده الف و معینی ر. 1395: مقایسه عملکرد روش‌های مختلف در بررسی روند تغییرات متغیرهای اقلیمی (مطالعه موردی: حوضه سد سفیدرود). تحقیقات منابع آب ایران، سال دوازدهم، شماره 2: 49-66 3- دارند م.، دولتیاری ز.، اصلانی اسلمرز ف. و عزیزی ی. 1393: بررسی رفتار فرین‌های بارش و دمای کرمانشاه به کمک آزمون‌های آماری. فصلنامه علمی-پژوهشی فضای جغرافیایی، سال چهاردهم، شماره 46: 213-233 4- رحیم‌زاده، ف. 1390: روش‌های آماری در مطالعات هواشناسی و اقلیم‌شناسی. انتشارات سیدباقر حسینی، تهران. 5- رفعتی س. و کریمی م. 1396: بررسی همگنی داده‌های اقلیمی و روند تغییرات. فیزیک زمین و فضا، دوره44، شماره1: 199-214 6- عسگری، الف. و رحیم‌زاده، ف. 1385: مطالعه تغییرپذیری بارش دهه‌های اخیر ایران. پژوهش‌های جغرافیایی، شماره 58: 67-80 7- قاجارنیا، ن.، لیاقت ع. و دانش کار آراسته پ. 1393. صحت‌سنجی داده‌های بارندگی ایستگاه‌های غیرثبات سازمان هواشناسی و تماب در حوضه آبریز دریاچه ارومیه. نشریه حفاظت منابع آب و خاک، سال چهارم، شماره1: 91-109 8- مدرسی ف.، عراقی‌نژاد ش.، ابراهیمی ک. و خلقی م. 1389: بررسی منطقه‌ای پدیده تغییراقلیم با استفاده از آزمون‌های آماری، مطالعه موردی: حوضه آبریز گرگانرود-قره‌سو. نشریه آب و خاک، جلد 24، شماره 3: 476-489 9- Ahmad, N. H. and Deni S. M.,2013: Homogeneity test on daily rainfall series for Malaysia.Matematika, 29 (1): 141-150 10- Ahma, d. I., Tang, D., Wang, T., Wang, M. and Wagan, B., 2015: Precipitation trends over time using Mann-Kendall and Spearman’s rho tests in Swat River Basin, Pakistan. Advances in Meteorology 2015:1-15 11- Alexandersson, H. and Moberg, A.,1997: Homogenization of Swedish temperature data. Part 1: omogeneity test for linear trends. International Journal of Climatology, 17: pp. 25–34. 12- Alexandersson, H., 1986: A homogeneity test applied to precipitation data, International Journal of Climatology, 6: 661–675 13- Buishand T. A., 1982: Some methods for testing the homogeneity of rainfall records. Journal of Hydrology 58 (1):11-27 14- Karabork, M. C., Kahya E. and Komuscu A. U., 2007: Analysis of Turkish precipitation data: Homogeneity and the Southern Oscillation forcings on frequency distributions. Hydrological Processes, 21: 3203–3210 15- Marcolini, G.; A. Bellin, and G. Chiogna. 2017. Performance of the Standard Normal Homogeneity Test for the homogenization of mean seasonal snow depth time series. International Journal of Climatology, 37: 1267-1277. 16- Pettitt, A., 1979: A nonparametric approach to the change-point problem. Journal of Applied Statistics, 28: 126–135. 17- WCDMP, No., 32, 1997: Progress report to CCl on statistical methods (prepared by C. D. Schonwiese), WMO/TD No. 834, World Meteorological Organization, Geneva. 18- Wijngaard J. B., Klein Tank, A. M. G., and Konnen, G. P., 2003: Homogeneity of 20th century European daily temperature and precipitation series. International Journal of Climatology,23 (6): 679-692. XLSTAT 2006, Tutorial XLSTAT 7.5. http://www.xlstat.com. 19- Worsley, K. J., 1979: On the likelihood ratio test for a shift in location of normal populations. Journal of the American Statistical Association 74 (366a):365367 20- Evaluation of some Homogeneity Tests on mutation detection in climatic data, case study: Rash station