نیوار

نیوار

ارزیابی روند بارش‌های حدی جنوب دریاچه ارومیه بر اساس تحلیل صدک‌ها و آزمون‌های غیرپارامتریک

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه آب و هواشناسی، واحد مرند، دانشگاه آزاد اسلامی، مرند، ایران
2 دانشکده علوم زمین، دانشگاه مک کواری سیدنی، استرالیا
10.30467/nivar.2026.588116.1384
چکیده
بارش‌های حدی از مهم‌ترین مؤلفه‌های اقلیمی به‌شمار می‌روند که تأثیر مستقیمی بر رخداد سیلاب، فرسایش خاک، مدیریت منابع آب و پایداری اکوسیستم‌ها دارند. در مناطق نیمه‌خشک، تغییر در فراوانی و فراگیری بارش‌های سنگین می‌تواند پیامدهای هیدرولوژیکی و زیست‌محیطی چشمگیری به‌دنبال داشته باشد. از این‌رو، بررسی الگوهای زمانی و مکانی این نوع بارش‌ها از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. هدف این پژوهش، تحلیل تغییرات زمانی بارش‌های حدی در بخش جنوبی دریاچه ارومیه با استفاده از تحلیل صدکی و آزمون‌های آماری مختلف بود. برای این منظور، داده‌های بارش روزانه هشت ایستگاه هواشناسی در دوره زمانی 1382 تا 1403 ( ۲۰۰۴ الی ۲۰۲۵) مورد بررسی قرار گرفت. در این مطالعه، پیش از اجرای آزمون‌های اصلی، داده‌های بارش روزانه تمامی ایستگاه‌ها در محیط نرم‌افزاری تجمیع و برای استخراج صدک‌های مختلف شامل ۷۵، ۹۰، ۹۵، ۹۹ و ۱۰۰، به‌عنوان شاخص‌های شدت بارش، از برنامه‌نویسی در محیط پایتون استفاده شد. سپس برای واکاوی ویژگی‌های آماری، روند زمانی و رفتار مکانی رخدادهای بارش حدی، مجموعه‌ای از روش‌های آماری غیرپارامتریک به کار گرفته شد. این روش‌ها شامل آزمون من–کندال برای تحلیل روند، آزمون پتیت برای شناسایی نقاط تغییر ناگهانی در سری‌های زمانی و توزیع مقدار حدی تعمیم‌یافته برای برآورد بارش‌های متناظر با دوره‌های بازگشت مختلف است.
نتایج ارزیابی روند بر اساس آزمون‌های غیرپارامتریک نشان داد که تنها در ایستگاه‌های محدودی، صدک‌های میانی (۷۵ و ۹۰) دارای روندهای معنی‌دار افزایشی یا کاهشی هستند؛ در حالی که صدک‌های بسیار بالا (۹۹ و ۱۰۰) رفتاری ناهمگن داشته و در برخی موارد روند کاهشی نشان می‌دهند. همچنین، نتایج آزمون جهش آماری پتیت، وجود نقطه تغییر و شکست در رژیم بارشی منطقه را در برخی ایستگاه‌ها، عمدتاً در اواخر دهه اخیر آشکار ساخت. در همین راستا، تحلیل دوره‌های بازگشت بر پایه توابع توزیع احتمال، بیانگر تفاوت مکانی قابل توجه در شدت بارش‌های حدی میان ایستگاه‌های غربی و شرقی محدوده مورد مطالعه بود. علاوه بر این، بررسی توزیع زمانی رخدادها نشان داد که بیشترین فراوانی در صدک‌های متوسط مربوط به ماه‌های مارس و آوریل است، در حالی که رخدادهای بسیار حدی تمایل بیشتری به وقوع در ماه‌های سرد سال دارند. در مجموع، یافته‌های این پژوهش نشان می‌دهد که الگوی بارش‌های حدی در جنوب دریاچه ارومیه دستخوش تغییرات ساختاری شده است که می‌تواند پیامدهای مهمی برای مدیریت سیلاب و برنامه‌ریزی منابع آب منطقه، به ویژه در روند احیای منطقی دریاچه ارومیه به همراه داشته باشد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Trend Evaluation of Extreme Precipitation in the South of Lake Urmia Based on Percentile Analysis and Non-Parametric Tests

نویسندگان English

ali yusefzadeh 1
ali akbar rasouli piruzian 2
1 Department of Meteorology, Mara.C., Islamic Azad University, Marand, Iran
2 School of Geosciences, Macquarie University, Sydney, Australia
چکیده English

Extreme precipitation events are among the most critical climatic components, exerting a direct impact on flood occurrences, soil erosion, water resource management, and ecosystem stability. In semi-arid regions, changes in the frequency and spatial extent of heavy precipitation can lead to significant hydrological and environmental consequences. Therefore, investigating the spatiotemporal patterns of such precipitation events is of paramount importance. This study aimed to analyze the temporal variations of extreme precipitation in the southern region of Lake Urmia using percentile analysis and various statistical tests. To this end, daily precipitation data from eight meteorological stations over the period 2004–2025 (1382–1403 Solar Hijri) were examined. Prior to executing the primary tests, daily precipitation data from all stations were aggregated in a software environment, and Python programming was utilized to extract different percentiles—including the 75th, 90th, 95th, 99th, and 100th—as precipitation intensity indices. Subsequently, a set of non-parametric statistical methods was employed to investigate the statistical properties, temporal trends, and spatial dynamics of extreme precipitation events. These methods included the Mann-Kendall test for trend analysis, the Pettitt test for detecting abrupt change-points in time series, and the Generalized Extreme Value (GEV) distribution for estimating precipitation amounts corresponding to various return periods.
The trend evaluation based on non-parametric tests revealed that significant increasing or decreasing trends in intermediate percentiles (75th and 90th) were present in only a limited number of stations, whereas extreme percentiles (99th and 100th) exhibited heterogeneous behavior, showing decreasing trends in certain cases. Furthermore, results from the Pettitt step-change test confirmed the existence of regime shifts and change-points in the precipitation regime of several stations, predominantly occurring in the late decade. In this context, return period analyses based on probability distribution functions indicated substantial spatial discrepancies in extreme precipitation intensity between the western and eastern stations of the study area. Additionally, examining the temporal distribution of events showed that the highest frequency of moderate percentiles occurred in March and April, while highly extreme events demonstrated a greater propensity to occur during the colder months of the year. Overall, the findings of this research indicate that the pattern of extreme precipitation in the south of Lake Urmia has undergone structural changes, which carries vital implications for flood management and water resource planning in the region, particularly within the context of sustainable restoration efforts for Lake Urmia.

کلیدواژه‌ها English

Non-parametric tests
Extreme precipitation
Percentile analysis
Lake Urmia

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 14 مهر 1405

  • تاریخ دریافت 01 تیر 1405
  • تاریخ بازنگری 11 مهر 1405
  • تاریخ پذیرش 12 مهر 1405
  • تاریخ انتشار 14 مهر 1405