Transcript climatology methods - وب سایت جامع هوا و اقلیم شناسی

‫مقیاس های مطالعه در اقلیم شناسی کاربردی‬
‫• ماکرو‬
‫• مزو‬
‫• میکرو‬
‫انواع تکنیک های مطالعه اقلیم شناسی کاربردی‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫آماری‬
‫سنجش از دور‬
‫سینوپتیک‬
‫سیستم اطالعات جغرافیایی‬
‫نمونه هایی از زمینه های کاری‬
‫اقلیم شناسی کاربردی‬
‫(ضرورت استفاده از روشهای آماری در اقلیم شناسی‬
‫منابع‬
‫وب سایت ها‬
‫روشهای مدیریت داده ها‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫تغییر فرمت داده ها‬
‫مرتب سازی داده ها‬
‫تنظیم سری زمانی‬
‫انتخاب هدف دار داده ها‬
‫محاسبه متغییرهای جدید‬
‫طبقه بندی داده ها‬
‫وارونه سازی داده ها‬
‫اتصال و ارتباط فایل ها‬
‫نمودارهای اقلیم شناسی‬
‫نمايش يا ارائه نموداري‬
‫سمبلها یا نشانهها‪ ،‬رنگها یا سایهها‪ ،‬اندازه و نوع كلمات‬
‫عالئم راهنما‪ ،‬از مهمترین موضوعات نمایش دادهها‬
‫ميباشند كه در تهیه انواع نمودارهاي اقلیمي باید مورد‬
‫توجه قرارگیرند‪ .‬مقیاس ارائه نمودارها با توجه به ماهیت‬
‫دادههاي مورد بحث و جزئیات موردنظر داراي اهمیت‬
‫خاصي است و حسب موضوعات مختلف‪ ،‬نمودارهاي‬
‫اقلیمي از مقیاسهاي متفاوتي برخوردار ميباشند‪.‬‬
‫اصول تهیه هر نمودار‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫نمودار باید به سادهترین شكل رسم شود و حتياالمكان از دخالت دادن خطوط زیادي كه نقش‬
‫مؤثري در روشنتر ساختن نمودار ندارند خودداري شود‪،‬‬
‫یك نمودار باید كامالا روشن و از نظر شناخت خودكفا باشد بنابراین عنوان نمودار‪ ،‬منبع‬
‫اطالعات‪ ،‬مقیاس نمودار باید خیلي روشن مشخص شود‪،‬‬
‫محل نوشتن عنوان باید به طور مناسب انتخاب شود ولي معموالا زیر نمودار‪ ,‬عنوان آن نوشته‬
‫ميشود‪،‬‬
‫در مواردیكه در یك نمودار بیش از یك متغیر نشان داده ميشود هر متغیر باید كامالا روشن به‬
‫طور متمایز و مشخص منعكس گردد و راهنماي تشخیص آن نیز در متن نمودار ذكر شود‪،‬‬
‫به علت اینكه نمودارها معموالا از چپ به راست و از باال به پایین رسم ميشوند بنابراین تمام‬
‫اعداد كه مباني نمودار را مشخص مينماید باید از پایین به باال و از چپ به راست نوشته شود‪،‬‬
‫خطوط مقیاس نمودار معموالا ضخیمتر از خطوط محورها رسم شود‪،‬‬
‫خطوط نمودار باید از محورهاي مختصات و خطوط مقیاس ضخیمتر باشد‪،‬‬
‫معموالا مقیاس فراواني ها را در محور عمودي و مقیاس طبقهبندي در محور افقي نمودار نشان‬
‫داده شود‪.‬‬
‫)‪(bar diagram‬نمودار مستطيل شكل‬
‫این نمودارها به صورت ساده براي بیان متغیرهاي غیر پیوسته ميتوانند مورد استفاده قرار گیرند‪ .‬عرض مستطیل در این نمودارها یكسان‬
‫بوده و محور عمودي آن به مقدار عنصر مورد نظر اختصاص دارد‪ .‬در برخي موارد الزم است عناصر اقلیمي مورد استفاده به صورت دو‬
‫گانه براي یك ایستگاه نمایش داده شود‪ .‬امكان ارائه نمودار به شكل افقي نیز وجود دارد ولي حالت عمودي آن معمولتر است‪ .‬با امكاناتي كه‬
‫در نرمافزارهاي مختلف وجود دارد ارائه این نمودار به شكل مستطیلهاي سه بعدي و استفاده از رنگها و هاشورهاي مختلف وجود داشته و‬
‫حسب سلیقه ميتواند تغییرات موردنظر را انجام داد‪ .‬شكلهاي دیگري از نمودارهاي مستطیل شكل وجود دارد كه اشكال سیلندري‪ ،‬مخروطي‬
‫و هرمي از جمله آنها محسوب ميشود‪.‬‬
‫نمودار دايرهاي‬
‫براي رسم نمودار ميتوان از شکل دایره نیز استفاده نمود‪ .‬این نمودار معموالا زماني استفاده ميشود كه تعداد‬
‫متغیرهاي موردنظر كم باشد‪ .‬معموالا مقایسه مقدار بارشهاي چهار فصل در این شكل به خوبي امكانپذیر‬
‫ميباشد‪ .‬در این نمودار طول قوسي از دایره نسبت به كل محیط دایره مقایسه شده و ممكن است هم از ارقام‬
‫واقعي یعني مقادیري مانند میلیمتر و یا درصد آنها یا تواما ا استفاده شود‪ .‬شكل دیگري از نمودار دایرهاي به‬
‫است‪( doughnut) .‬صورت حلقه دونات‬
‫)‪ (histogram‬نمودار بافتي‬
‫این نوع نمودار براي نشان دادن توزیع فراواني متغیرهاي پیوسته مورد استفاده قرار ميگیرند‪.‬‬
‫نمودار بافتي از تعدادي مستطیل عمودي كه كنار هم قرارميگیرند تشكیل ميشود كه مساحت آنها‬
‫فراواني هر گروه را نشان ميدهد و مجموع مساحتها نیز مربوط به جمع كل گروهها است‪.‬‬
‫) ‪(area‬نمودارهاي چند ضلعي‬
‫این نوع نمودار از نظر ترسیم تقریبا ا شبیه به نمودار بافتي است فقط این نمودار‬
‫مقادیر را به صورت مساحتهایي نشان ميدهد كه دید بصري بهتري را در اختیار‬
‫خواننده قرار ميدهد‪.‬‬
‫)‪(line diagrams‬نمودارهاي خطي‬
‫این نوع نمودارها به طور گستردهاي براي نشان دادن تغییرات متغیرهاي‬
‫اقلیمشناسي در طول زمان به كار ميرود‪ .‬به طور مثال بارشهاي روزانه و‬
‫ساالنه ایستگاهها را ميتوان روي این نمودار نشان داد‪ .‬به جاي استفاده از مقادیر‬
‫مطلق متغیرها‪ ،‬در این نمودارها امكان نمایش درصد مقادیر نیز وجود دارد‪.‬‬
‫)‪ (scatter diagram‬نمودارهاي پراکندگی‬
‫این نوع نمودارها به منظور نمایش همبستگي تغییرات بین دو متغیر مورد استفاده قرار ميگیرد‪.‬‬
‫مثالا براي نمایش چگونگی ارتباط دادههاي مقدار بارش ایستگاهها با مقادیر دما ميتوان از ابن نوع‬
‫نمودار استفاده نمود‪ .‬متناسب با وجود ارتباط بین این دو متغیر شكلهاي خاصي از این نمودار قابل‬
‫مشاهده است‪ .‬هنگامي كه نقاط در راستاي یك خط قرار گرفتند بیانگر وجود ارتباط نزدیك بین آن‬
‫دو متغیر است و در صورت پراكنده بودن گویاي عدم وجود ارتباط بین آنها ميباشد‬
‫)‪ (radar‬نمودارهاي شعاعي‬
‫این نمودارها به صورت صفحه شعاعي است كه داراي دوایر متحدالمركز بوده و هر دایره‬
‫نشاندهنده ارزش فراواني خاصي ميباشد‪ .‬از این نمودار براي نمایش فراواني سرعت باد در‬
‫جهتهاي هشتگانه ميتوان استفاده نمود كه امكان نمایش دو متغیر در این نوع نمودارها نیز وجود‬
‫دارد‪.‬‬
‫كليماتوگرامها‬
‫كلیماتوگرامها نیز از جمله نمودارهاي مفیدي هستند كه ميتوانند شرایط عناصر بارش و دما را براي ماههاي‬
‫مختلف یك ایستگاه نشان دهند‪ .‬ترسیم این نمودارها بدین ترتیب است که ارقام بارش و دما مربوط به ماهها را‬
‫نشان ميدهند‪ ،‬سپس نقاط به دست آمده را به یكدیگر وصل ‪ Y‬و ‪X‬به صورت متناظر روي محورهاي‬
‫ميكنند‪ .‬شكل به دست آمده هر قدر كوچكتر و یا اصطالح جمع و جورتر باشد نشاندهنده عدم شدید تغییرات‬
‫بارش و دما در ایستگاه مورد مطالعه است و برعكس هر قدر نمودار بازتر باشد بیانگر وجود تغییرات شدید‬
‫ماهانه عناصر بارش و دما در ایستگاه خواهد بود‪.‬‬
‫نمودار آمبروترميك‬
‫نمودارهاي آمبروترمیك براي شناخت ماههاي خشك در ایستگاه اقلیمي مورد مطالعه تهیه می شود‪.‬‬
‫را به بارش و ‪ Y‬را به ماهها اختصاص داده و یكي از محورهاي ‪X‬براي این منظور محور‬
‫دیگري به مقادیر دما تخصیص پیدا مي كند‪ .‬معموال" براي اینكار محور دما دو برابر بارش در‬
‫نظر گرفته مي شود‪ .‬در نمودار ترسیم شده ماههایي كه محور بارش و دما یكدیگر را قطع مي كنند‬
‫به عنوان ماههاي خشك محسوب مي شوند‪.‬‬
‫نمودارهاي شماتيك‬
‫این نوع نمودارهاي براي تبیین ویژگيهاي كلي از گردش عمومي‪ ،‬بیالن آب و ‪ ....‬مورد استفاده‬
‫قرار ميگیرد‪ .‬در برخي موارد از این نمودارها براي تبیین مدلهاي مفهومی براي تشریح نحوه‬
‫محاسبه و نتیجهگیري مطالعات اقلیمشناسي استفاده ميشود‪ .‬به صورت ساده در این نمودارها‬
‫ميتوان ورودي و خروجيها را با زبان نموداري به خواننده انتقال داد‪ ،‬بدین ترتیب که به جاي‬
‫استفاده از عبارتها و روابط ریاضي كه فهم آنها براي همگان میسر نیست از طریق این نمودارها‬
‫ميتوان به راحتي و به صورت ساده مفاهیم موردنظر را بیان نمود‪.‬‬
‫جدولهای اقلیمی‬
‫تهیه جداول فراواني از اولین كارهایي است كه معموالا براي نمایش دادههاي اقلیميي یيك ایسيتگاه ميورد اسيتفاده قيرار‬
‫ميگیييرد‪ .‬سييادهترین شييكل آن تهیييه یييک جييدول فراوانييي کييه داراي یييك متغیيير‪ ،‬بييه مجموعييهاي از طبقييات تقسييیم شييده ميباشييد‪.‬‬
‫محدوده ارزشها در داخل این جدول ميتواند براساس دقت اندازهگیري عنصر و نیازهاي كاربردي موردنظر تعیین شود‪.‬‬
‫تهیييه و ارائييه جييدولهاي تقيياطعي از جييداولي اسييت كييه بييراي تبیييین ارتبيياط بييین متغیرهييا و موضييوعات از آن اسييتفاده‬
‫ميشود‪ .‬اگر دو یا چند عنصر براي تعریف شرایط مورد نظر تركیب شوند‪ ،‬فراوانيي چنيد متغیيره ایجياد ميشيود‪ ،‬بيراي مثيال‬
‫در جدول ‪ 2-3‬فراواني مقادیر بارش هاي ساالنه ‪ 153‬ایستگاه اقلیميي در گروههياي ارتفياعي مختليف نشيان داده شيده اسيت‪.‬‬
‫بر اساس جدول تقاطعي تهیه شده حدود ‪ 60‬درصد از ایستگاهها در ارتفاع ‪ 1000‬تيا ‪ 2000‬متيري و حيدود ‪ 34‬درصيد نیيز‬
‫در ارتفاع کمتر از ‪ 1000‬متر واقع شده اند‪.‬‬
‫مروری بر روشهای آماری در اقلیم شناسی کاربردی‬
‫تحليل فراونيها‬
‫تحلیل فراواني دادههاي اقلیمي از اولیهترین تحلیلهایي است كه در مطالعات اقلیمي صورت‬
‫ميگیرد‪ .‬منظور از این تحلیلها محاسبة تعداد تكرار یا مشاهده دادهها در متغیر مورد مطالعه‬
‫ميباشد‪ .‬با توجه به اینكه مطالعه تك تك فراواني دادهها از نظر تفسیري مشكل ميباشد معموالا دادة‬
‫مورد نظر طبقهبنديشده و سپس فراوانيها و درصد فراوانيها براي آنها محاسبه شده و تفسیر‬
‫روی آنها صورت می گیرد‪ .‬در شكل نمودار توزیع فراواني یا هیستوگرام دادههاي بارش ساالنه‬
‫ایستگاه سینوپتیك آبادان از سال ‪ 1965‬تا ‪ 1998‬یعني به مدت ‪ 33‬سال نشان داده شده است‪ .‬محور‬
‫عمودي در این نمودار نشان دهنده فراواني دادهها و محور افقي نشان دهنده دادههاي بارش‬
‫طبقهبنديشده در گروههاي مختلف بارش بر حسب میلیمتر ميباشد‪ .‬همانطور كه این نمودار نشان‬
‫ميدهد بیشترین فراواني دادهها متعلق به گروه ‪ 110-130‬میلیمتر با فراواني ‪ 6‬ميباشد كه نشان‬
‫ميدهد ‪ 6‬سال از ‪ 33‬سال یا ‪ 18‬درصد در این گروه قرار گرفتهاند‪ .‬همچنین در گروه ‪250-270‬‬
‫میلیمتر هیچ فراواني مشاهده نگردیده است‪ .‬نموداري خطي كه روي فراواني دادهها نشان داده شده‬
‫است نیز بیانگر میزان تطابق نمودار توزیع فراواني دادهها با الگوي توزیع نرمال ميباشد كه در‬
‫این نمودار تطابق كامل مشاهده نميگردد و از اینرو ميتوان گفت دادهها از توزیع نرمال برخوردار‬
‫نميباشند‪ .‬این نوع نمودار ميتواند براي كلیه متغیرهاي مورد مطالعه ترسیم شده و تفسیر شود و‬
‫ترسیم آنها ميتواند دید خوبي از فراواني دادهها در اختیار محقق قرار دهد‪.‬‬
‫محاسبه درصدهاي فراواني و درصد فراواني تجمعي از جمله محاسباتي است كه ميتواند از طریق‬
‫جدول توزیع فراواني صورت گرفته و تفسیرهاي الزم بر روي این جداول انجام گیرد‪.‬‬
‫‪7‬‬
‫‪6‬‬
‫‪5‬‬
‫‪4‬‬
‫‪3‬‬
‫‪2‬‬
‫‪Mean = 168‬‬
‫‪10‬‬
‫‪-3‬‬
‫‪0‬‬
‫‪29 290‬‬
‫‬‫‪0‬‬
‫‪27 270‬‬
‫‬‫‪0‬‬
‫‪25 250‬‬
‫‬‫‪0‬‬
‫‪23 230‬‬
‫‬‫‪0‬‬
‫‪21 210‬‬
‫‬‫‪0‬‬
‫‪19 190‬‬
‫‬‫‪0‬‬
‫‪17 170‬‬
‫‬‫‪0‬‬
‫‪15 150‬‬
‫‬‫‪0‬‬
‫‪13 130‬‬
‫‬‫‪0‬‬
‫‪11‬‬
‫‪10‬‬
‫‪-1‬‬
‫‪90‬‬
‫‪0‬‬
‫‪-9‬‬
‫‪70‬‬
‫‪N = 33.00‬‬
‫‪0‬‬
‫)‪P (mm‬‬
‫هیستوگرام بارش های ساالنه ایستگاه آبادان (‪)1966-1998‬‬
‫‪Frequency‬‬
‫‪Std. Dev = 61.79‬‬
‫‪1‬‬
‫محاسبه شاخصهاي مركزي‬
‫‪Central Tendency‬‬
‫• شيييياخصهاي مركييييزي بييييه محاسييييبه و انييييدازهگیري مقييييادیر‬
‫میييانگین دادههييا اطييالق ميشييود كييه بیييانگر توصييیف كلييي از‬
‫مقادیر ميباشيد‪ .‬معروفتيرین شياخصهاي مركيزي میيانگین‪،‬‬
‫مد یا نما و میانه ميباشد‪.‬‬
‫• میيييانگین داراي انيييواع متفييياوتي اسيييت كيييه مهمتيييرین آنهيييا‬
‫عبارتنييييد از میييييانگین وزنييييي‪ ،‬میييييانگین هندسييييي‪ ،‬میييييانگین‬
‫متحرك و میانگینهارمونیك‬
‫مد یا نما‬
‫مد یا نما عبارت است از دادهاي كه داراي بیشترین مقدار‬
‫فراواني ميباشد‪ .‬بطور مثال در بین دادههاي‬
‫‪ 12،12،7،12،12،8،9،10‬عدد ‪ 12‬داراي فراواني ‪ 4‬و‬
‫مابقي اعداد داراي فراواني ‪ 1‬ميباشد و به همین جهت مد‬
‫یا نما دادهها رقم ‪ 12‬ميباشد كه بیشتر از همه مشاهده‬
‫گردیده است‪.‬‬
‫میانه‬
‫میانه عبارت است از ارزشي كه ‪ 50‬درصد دادهها باالتر و‬
‫‪ 50‬درصد آنها پایینتر از آن قرار دارند‪ .‬براي محاسبه‬
‫میانه الزم است ابتدا داده ها رتبهبندي شده و سپس بر‬
‫مقدار میانه محاسبه شود‪ .‬بطور مثال اگر ‪N/2‬اساس‬
‫ارزش ‪ 430‬در نظر گرفته شود رتبه ‪ ) 2/430 ( 215‬در‬
‫دادههاي رتبهبندي رقم میانه خواهد بود‪.‬‬
‫ميانگين حسابي‬
‫ميانگين وزني‬
weighted mean
‫ميانگين متحرك‬
‫• محاسبه و ترسیم میانگین متحرك از جمله مهمترین نمودارهایي است كه در‬
‫مطالعات اقلیمي از كاربردهاي فراواني برخوردار ميباشد‪ .‬زماني كه دادههاي‬
‫مورد مطالعه از نوسانات و تغییرات زیادي برخوردار باشد غالبا ا تفسیر ارقام با‬
‫توجه به افت و خیزهایي كه در منحني مشاهده ميشود مشكل ميباشد‪ .‬از اینرو‬
‫در اینگونه دادهها سعي ميكنند میزان این افت و خیزها را به حداقل برسانند تا‬
‫تفسیر ارقام راحتتر صورت گیرد‪ .‬از جمله روشهایي كه براي كاهش نوسانات‬
‫پیشنهاد شده است استفاده از میانگین متحرك است كه براي مقیاسهاي زماني‬
‫مختلف مانند ‪ 3‬ساله‪ ،‬پنج ساله قابل محاسبه ميباشد‪ .‬براي محاسبه میانگین‬
‫متحرك ‪3‬ساله‪ ،‬سه رقم اول را میانگینگیري كرده و در ردیف دوم ستون‬
‫میانگین متحرك ‪ 3‬ساله قرار مي دهند‪.‬‬
‫‪350‬‬
‫‪300‬‬
‫‪250‬‬
‫‪200‬‬
‫‪150‬‬
‫‪100‬‬
‫‪50‬‬
‫‪0‬‬
‫میانگین متحرک ‪5‬‬
‫ساله‬
‫بارش ساالنه (م م)‬
‫‪1998‬‬
‫‪1994‬‬
‫‪1990‬‬
‫‪1986‬‬
‫‪1982‬‬
‫‪1978‬‬
‫‪1974‬‬
‫‪1970‬‬
‫‪1966‬‬
‫نمودار مقادیر بارشهاي ساالنه و میانگین متحرك ‪ 5‬ساله براي ایستگاه آبادان‬
‫محاسبه شاخصهاي پراكندگي‬
‫• منظور از شاخصهاي پراكندگي‪ ،‬شاخصهایي هسيتند كيه از طریيق آن ميتيوان‬
‫میزان تغییرات دادهها را نسبت به میانگین مورد بررسي قرار داد‪ .‬بيدیهي اسيت‬
‫هر قدر این فاصله بیشتر باشد ميتيوان گفيت میيزان تغییيرات در دادههياي ميورد‬
‫بررسي بیشتر است‪ .‬براي اینكه بتيوان میيزان ایين تغییيرات را مشيخص كيرد از‬
‫شاخصهاي استانداردي استفاده ميشيود كيه مهمتيرین ایين شياخصها در مطاليب‬
‫ذیل مرور خواهد شد‪ .‬با توجه بيه اینكيه دادههياي اقلیميي بيویژه در منياطق خشيك‬
‫از نوسييانات زیييادي در كلیييه عوامييل جييوي برخييوردار هسييتند از اینييرو مطالعييه‬
‫تغییرات دادهها به منظيور آگياهي از رفتيار و مكانیسيم انجيام تغییيرات از طریيق‬
‫شاخصهاي پراكندگي از اهمیت زیادي برخوردار ميباشيد و ميتوانيد كياربران‬
‫را براي برنامهریزي هر چه بهتير بيا توجيه بيه تغییيرات دادههياي اقلیميي هيدایت‬
‫كند‪.‬‬
‫دامنه تغييرات‬
‫واريانس و انحراف معيار‬
‫واریانس‬
‫ضريب تغييرات‬
‫چولگي‬
skewness
‫ضريب تيزي يا رعنايي‬
‫‪kurtosis‬‬
‫بررسی ارتباط بين متغير ها و مدل‬
‫سازی‬
‫محاسبه همبستگی‬
‫• یكي از مهمترین موارد مطالعات اقلیمي شناخت روابط موجود بین متغیرهاي‬
‫مورد مطالعه است‪ .‬تبیین روابطي كه بین این نوع متغیرها وجود دارد باعث‬
‫خواهد شد بتوان پیشبینيهاي الزم را از نقطه نظر برنامهریزي انجام داد‪.‬‬
‫بطور مثال شناخت روابط حاکم فیمابین افزایش مقدار بارش به ازاء ارتفاع‬
‫باعث خواهد شد تا بتوان مقادیر بارش را در ارتفاعات كوهستاني كه فاقد‬
‫ایستگاههاي ثبت دادههاي اقلیمي است برآورد نمود و از آن در برنامهریزي‬
‫منابع آب استفاده نمود‪ .‬مثال دیگر كه ميتوان ذكر نمود وجود ارتباط بین‬
‫پارامترهاي اقلیمي و محصوالت كشاورزي است‪ .‬مطالعاتي كه در این‬
‫خصوص انجام گرفته است نشان ميدهد كه ارتباط زیادي بین تغییرات‬
‫پارامترهاي اقلیمي و عملكرد یا میزان محصوالت زراعي بویژه كشتهاي دیم‬
‫وجود دارد و از اینرو شناسایي روابط حاكم بین این متغیرها ميتواند در‬
‫برآورد عملكرد محصول در مناطق جغرافیایي بسیار كارآمد باشد‪ .‬روابط‬
‫آماري متعددي براي شناخت رابطه بین دو متغیر وجود دارد كه هم بصورت‬
‫معادالت خطي و هم به صورت معادالت غیرخطي بیان ميگردد‪ .‬مهمترین‬
‫شاخص تبیین روابط بین متغیرها ضریب همبستگي است كه ارزش محاسبه‬
‫شده این ضریب مقداري بین ‪ +1‬تا ‪ -1‬را خواهد داشت‪.‬‬
‫رگرسيون دو متغيره‬
‫رگرسيون چند متغيره‬
‫انواع روشهای رگرسیون چند متغیره‬
‫• از جملييه نكييات بسييیار مهييم در اسييتفاده از ایيين روش كيياهش‬
‫تعداد متغیرها به متغیرهایي است كه به نوعي نقش بیشيتري‬
‫را در متغیر وابسته دارند‪ .‬به هميین منظيور روشهياي زیير‬
‫براي محاسبه رگرسیون چندمتغیره در نظر گرفته ميشود‪:‬‬
‫الف‪ -‬روش جبری (‪)enter‬‬
‫• در ایيين روش كلیييه معیارهييا و متغیرهيياي جمييعآوري شييده وارد مييدل‬
‫ميشييوند و یييك مييدل براسيياس كلیييه متغیرهيياي مييورد توجييه محاسييبه‬
‫ميشود یعني اگر ‪ 10‬متغیر وابسته ميورد اسيتفاده قيرار گرفتيه‪ ،‬هميه‬
‫آنها در مدل وارد شده و به همین ترتیب ده ضریب جداگانيه ‪ b‬بيراي‬
‫آنها محاسيبه و در ميدل ميورد توجيه قيرار ميگیيرد‪ .‬در نتیجيه ممکين‬
‫اسيييت در ایييين روش تعيييدادی از متغیرهيييا در ميييدل وارد شيييوند کيييه‬
‫حضور آنها معنی دار نباشد و به همین جهت مقدار ‪ R‬در ایين روش‬
‫بشدت کاهش پیدا می کند‪.‬‬
‫ب‪ -‬روش مرحلهاي يا قدم به قدم (‪)Stepwise‬‬
‫• در این روش متغیرهاي مستقل به صورت مرحلهاي از مهمترین متغیر تا‬
‫كماهمیتترین آنها وارد مدل ميشود‪ .‬معیار میزان اهمیت متغیر در مدل را نیز‬
‫مقدار سطح معنيداري یا آماره ‪ F‬متناظر با آن كه در جداول آزمون‬
‫معنيداري متغیرها تعیین ميكند‪ .‬در واقع در این روش متغیرها به ترتیب وارد‬
‫معادله می شوند ولی با ورود هر متغیر جدید‪ ،‬کلیه متغیرهای موجود در معادله‬
‫مورد بررسی قرار می گیرند‪ ،‬اگر هر کدام از آنها سطح معنی داری خود را‬
‫از دست داده باشند قبل از ورود متغیر جدید‪ ،‬این متغیر از معادله خارج می‬
‫شود و در پایان عملیات هیچ متغیری که دارای سطح معنی داری کمتر از‬
‫سطح تعیین شده باشد در معادله حضور نخواهد داشت‪.‬‬
‫ج‪ -‬روش عقبگرد (‪)backward‬‬
‫• در این روش ابتدا كلیه متغیرها با روش جبری به مدل‬
‫وارد شده و سپس با معیار حذف تعیین شده‪ ،‬ابتدا متغیري‬
‫كه از همه كماهمیتتر است از مدل حذفشده و این عمل تا‬
‫حذف تدریجي كلیه متغیرهاي كماهمیت ادامه پیدا ميكند و‬
‫در نهایت یك مدل نهایي براساس متغیرهاي اصلي محاسبه‬
‫ميشود‪ .‬بدین عبارت کلیه متغیرهای باقی مانده دارای‬
‫سطح معنی دار مورد قبول خواهند بود‪.‬‬
‫د‪ -‬روش جلوگرد (‪)forward‬‬
‫• در این روش‪ ،‬متغیرها یكي پس از دیگري در صورت معنيدار‬
‫بودن به مدل رگرسیون وارد ميشوند‪ .‬معیار ورود‪ ،‬اهمیت بیشتر یا‬
‫ضریب همبستگی بیشتر متغیر مستقل با متغیر وابسته خواهد بود‪.‬‬
‫میزان اهمیت هر متغیر از مقایسه سطح معنيداري آزمون ضریب‬
‫متناظر با آن متغیر با مقدار سطح معنيداري یا آماره ‪ F‬متناظر با‬
‫آن در جداول آزمون معنيداري متغیرها تعیین ميشود‪ .‬اگر سطح‬
‫معنيداري از مقدار حداكثر احتمال خطاي تعیین شده براي متغیر‬
‫كمتر باشد‪ ،‬متغیر به مدل رگرسیون وارد ميشود و در غیر این‬
‫صورت وارد نميشود‪.‬‬
‫توزيعهاي احتمال‬
‫مفهوم احتمال‬
‫مفهوم دوره برگشت‬
‫• عالوه بر واژه احتمال در مطالعات اقلیمي و هیدرولوژي از‬
‫واژه دوره برگشت (‪ )Return Period‬نیز استفاده‬
‫ميشود كه عكس احتمال ميباشد و از طریق =‪ T‬قابل‬
‫محاسبه ميباشد‪ .‬مثالا وقتي احتمال رخداد یك یك پدیده ‪10‬‬
‫درصد باشد یعني دوره برگشت آن ‪ 10‬سال و یا هر‪10‬‬
‫سال یكبار تكرار ميشود‪ .‬نكته مهمي كه در این زمینه‬
‫وجود دارد این است كه این متغیر در طي ‪ 10‬سال اتفاق‬
‫خواهد افتاد ولي اینكه در چه سالي بطور قطع ميتوان‬
‫انتظار رخداد این پدیده را داشت امكان پذیر نميباشد‪.‬‬
‫روشهاي طبقهبنديدادههاي اقليمي‬
‫• در مطالعات اقلیمي معموالا محقق با تعداد زیادي از متغیرها روبيرو ميباشيد كيه‬
‫تفسييیر تييك تييك آنهييا مشييكالتي را بييا توجييه بييه حجييم اطالعييات زیيياد ایجيياد ميكنييد‪.‬‬
‫همچنيييین بایيييد یيييادآور شيييد كيييه یكيييي اهيييداف اصيييلي در مطالعيييات اقلیميييي انجيييام‬
‫طبقهبندي اقلیمي است كه تحت این نوع طبقهبندي سيعي ميگيردد منياطقي را كيه‬
‫از نظر رژیمهاي دميا‪ ،‬بيارش‪ ،‬فشيار‪ ،‬رطوبيت‪ ،‬جریيان بياد و سيایر پارامترهياي‬
‫اقلیمي داراي مشابهت هسيتند در یيك گيروه قيرار گرفتيه و بيراي آن نامگيذاري از‬
‫نظر تیپ اقلیمي صورت گیرد‪ .‬ممكن است این تیپها از نظر مكاني به صيورت‬
‫پیوسته در كنار یكدیگر قرار گیرند و در عین حال امكيان دارد منياطق مشيابه از‬
‫نظيير اقلیمييي بييه صييورت پراكنييده توزیييع و پراكنييده شييده باشييند‪ .‬بييا توجييه ب يه ایيين‬
‫موضوع آشنایي با روشهاي مختليف طبقهبنيدي داراي نقيش اساسيي در هير نيوع‬
‫مطالعات اقلیمي ميباشد‪ .‬روشهاي متعددي براي انجام طبقهبندي ميتواند ميورد‬
‫استفاده قرار گیرد كه در سادهترین شكل محاسبه میانگین دادههياي ميورد مطالعيه‬
‫و طبقهبندي آنها در فاصله طبقات معین است كه نتیجه آن طبقات متميایزي اسيت‬
‫كييه براسيياس میييانگین ارزشهييا از یكييدیگر جييدا شييده انييد‪ .‬بييا ایيين حييال روشهيياي‬
‫پیچیيييدهتري وجيييود دارد كيييه اميييروزه در مطالعيييات اقلیميييي ميييورد اسيييتفاده قيييرار‬
‫ميگیرد كه در اینجا مورد بررسي قرار ميگیرد‪:‬‬
‫روش تحليل خوشهاي‬
‫‪Cluster analysis‬‬
‫•‬
‫•‬
‫این روش براي گروهبندي افراد یك نمونيه مطيرح ميگيردد كيه در طيي آن سيعي ميگيردد افيراد‬
‫مشيييابه در گروههييياي خاصيييي قيييرار گرفتيييه و تشيييكیل یيييك طبقيييه مجيييزا را دهنيييد كيييه از نظييير‬
‫خصوصیات ميورد مطالعيه تفاوتهيایي را بيا سيایر گروههيا دارا ميباشيد‪ .‬ایين روش كيه در سيال‬
‫‪ 1939‬ارائه شده است‪ ،‬كامالا عددي بوده و انحصاراا روي دادههاي كمي قابيل انجيام اسيت‪ .‬ایين‬
‫روش داراي مزیتهيياي زیييادي ميباشييد‪ ،‬از جملييه آنهييا ایيين اسييت كييه ایيين روش در پیييدا كييردن‬
‫گروههاي واقعي كمك ميكند و در عین حيال ميتوانيد بيراي كياهش دادههيا نیيز مفیيد واقيع گيردد‬
‫(مانلي‪.)129 ،1373 ،‬‬
‫الگوریتمهيياي زیييادي بييراي انجييام تحلیييل خوشييهاي پیشيينهاد شييده انييد‪ .‬كييه دو الگييوریتم آن تحييت‬
‫عنوانهياي تحلیيل سلسيلهمراتبي (‪ )hierarchic‬و تحلیيل خوشيهاي میيانگین (‪ ) K- Mean‬از‬
‫كيياربرد بیشييتري برخييورد هسييتند‪ .‬تفيياوت اصييلي ایيين دو الگييوریتم در ایيين اسييت كييه در تحلیييل‬
‫سلسييلهمراتبي تعييداد خوشييهها یييا گروههييا نامشييخص بييوده و روش براسيياس تكنیكهيياي متعييدد‪،‬‬
‫گروهها یا خوشهها را شناسایي كرده و به صورت یك نمودار شاخه درختي (‪)dendrogram‬‬
‫آنها را نشان ميدهد‪ .‬اما در روش دوم تعداد گروهها یا طبقات مشخص گردیده و روش براساس‬
‫مطالعه تك تك پارامترهاي متغیرها‪ ،‬آنها را در طبقات از قبل مشخص شده قرار ميدهيد‪ .‬روش‬
‫تحلیل خوشهاي در مسائل مختلف جغرافیایي داراي كياربرد فيراوان اسيت‪ .‬از ایين روش در هير‬
‫طبقهبندي هدایت نشده تصاویر ماهواره اي رقومي نیز استفاده ميشود‪.‬‬
‫الگوريتم خوشهبندي ميانگين‬
‫‪K- mean‬‬
‫• ایييين الگيييوریتم خوشيييهبندي از الگيييوریتم اول كيييامالا متفييياوت ميباشيييد‪ .‬در ایييين‬
‫الگوریتم كياربر فرضيیهاي از تعيداد خوشيهها در متغیرهيا و یيا حالتهياي ميورد‬
‫مطالعه دارد‪ .‬در این حالت كاربر از سیستم محاسباتي مي خواهد كه متغیرها را‬
‫در ‪ 3‬یيا چنيد خوشيه دلخيواه كياربر قيرار دهيد‪ .‬بطيور مثيال در طبقهبنييدينظارت‬
‫نشييده تصيياویر ميياهواره اي‪ ،‬كيياربر بيير اسيياس مشيياهده بصييري تعييداد واحييدهاي‬
‫كاربري اراضي را ‪ 8‬گروه تشيخیص ميدهيد و از سیسيتم درخواسيت ميي نمایيد‬
‫كه ارزش رقومي پیكسلهاي تصویر را در این ‪ 8‬گروه قرار دهد‪ .‬این الگوریتم‬
‫اصطالحا ا به روش خوشهبندي (‪ )K- mean‬معروف است‪ .‬در كل‪ ،‬روش ‪K-‬‬
‫‪ mean‬خوشههاي متفاوت به تعداد ‪ K‬را دقیقا ا تولید خواهيد كيرد كيه هير یيك از‬
‫خوشهها داراي حداكثر تمایز ممكن خواهند بود‪.‬‬
‫• از نظير محاسيباتی ایيين روش بيه صييورت عکيس تحلیييل واریيانس یييا ‪ANOVA‬‬
‫عمل می کند‪ .‬برنامه با خوشه های تصادفی به تعداد ‪ K‬آغاز خواهد شد و سيپس‬
‫به موضوعات بین خوشه ها بيا هيدف بيه حيداقل رسياندن تغییير پيذیری در داخيل‬
‫خوشه ها و به حداکثر رساندن تغییر پذیری بین خوشه ها ادامه پیدا خواهد کرد‪.‬‬
‫به عبارت دیگر‪ ،‬قوانین مشابهت برای تعیین عضویت یک متغیر در داخل یيک‬
‫خوشه بکار گرفته خواهد شد‪.‬‬
‫تحليل مميزي‬
‫‪discriminate‬‬
‫• موضوع اصلي در تحلیل ممیزي عبارت از بررسي نحوة تفكیيك دو‬
‫یا چند گروه از افراد از لحاظ اندازهگیریهاي انجام شده بر روي چنيد‬
‫متغیر ميباشد‪ .‬این تحلیل براي حاالتي كيه هيدف مطالعيه سياخت یيك‬
‫مدل پیشبیني از اعضاء گروه براسياس ویژگيهياي مشياهده شيده در‬
‫هر حالت ميباشد‪ ،‬مورد استفاده قرار ميگیرد‪ .‬این روش یك یيا چنيد‬
‫تابع ممیزي را براساس تعداد متغیرهياي ميورد مطالعيه ایجياد ميكنيد‬
‫كه براساس تركیبهاي خطي متغیرهاي پیشبینيكننيده بهتيرین تميایز‬
‫را بین گروههيا دارد‪ .‬توابيع از یيك نمونيه حياالت كيه عضيویت گيروه‬
‫مشييييهود اسييييت ایجيييياد شييييده و ميتوانييييد بييييراي حالتهيييياي جدیييييد بييييا‬
‫انييييدازهگیري متغیرهيييياي پیشبینيكننييييده امييييا عضييييویت گروههيييياي‬
‫نامشخص بكار رود‪.‬‬
‫روشهاي كاهش متغيرها‬
‫• مطالعات اقلیمي همواره با دادههاي بسیار زیادي روبرو است كه در مواردي‬
‫تحلیل حجم این اطالعات كاري بسیار مشكل و با توسل به روشهاي‬
‫غیررایانهاي غیرممكن است‪ .‬از طرفي نیز به علت وجود برخي ارتباطات و‬
‫روابط فیمابین دادهها در مواردی تكرار متغیرها صورت مي گیرد‪ .‬از اینرو‬
‫راهكارهایي براي كاهش دادهها در مطالعات مختلف و از جمله مطالعات اقلیمي‬
‫مطرح شده است كه با استفاده از آنها ميتوان تعداد متغیرها را بدون اینكه در‬
‫ماهیت متغیرهاي مورد مطالعه تغییراتي ایجاد شود به تعداد معقولي كاهش داد‪.‬‬
‫بطور مثال ممكن است براي طبقهبندي اقلیمي از تعداد زیادي متغیر استفاده‬
‫نمود در حالیكه این تحلیل ميتواند با استفاده از راهكارهاي كاهش متغیرها‬
‫حتياالمكان كاهش پیدا كند‪ .‬دو روش اصلي براي این منظور تحت عناوین‬
‫تحلیل مؤلفههاي اصلي(‪ Principle Component analysiss )PCA‬و‬
‫تحلیل عاملي ‪ Factor analysis‬مورد استفاده قرار ميگیرد‪:‬‬
‫تحليل مؤلفههاي اصلي‬
‫•‬
‫تكنیك تحلیل مؤلفههاي اصلي براي اولین بار توسط كارل پیرسون (‪ (Karl Pearson‬در سال‬
‫‪ 1903‬ارائييه شييده اسييت كييه روشهيياي محاسييبات عملييي بعييدها توسييط هتلینييگ در سييال ‪1933‬‬
‫توضیح داده شد)‪ .‬هدف از این تحلیل‪ ،‬یافتن تركیباتي از متغیرهاي مورد مطالعه ميباشيد كيه از‬
‫طریييق آنهييا بتييوان شيياخصهاي مسييتقلي را اسييتخراج نمييود‪ .‬بطييور مثييال اگيير دادههييایي را بييراي‬
‫طبقهبندي اقلیمي استفاده ميشود‪ ،‬بتوان دادههاي مربوط به دما مانند حداكثر و حداقل دما‪ ،‬دمياي‬
‫متوسييط و غیييره را در شاخصييي تحييت عنييوان شيياخص دمييا تبیييین و مييورد اسييتفاده قييرار داد‪ .‬در‬
‫تحلیل یا تجزیه مؤلفههاي اصلي كلیه متغیرها بيه طيور مسياوي در نظير گرفتيه شيده و بيرخالف‬
‫روش رگرسیون چندمتغیره‪ ،‬متغیرها به دو گروه مستقل و وابسته تقسیم نميشوند بلكه هر مؤلفه‬
‫اصلي اسيتخراج شيده مقيداري از واریيانس كيل را بیيان ميكنيد‪ .‬بنيابراین اوليین مؤلفيه اصيلي در‬
‫برگیرنييده بیشييترین اطالعييات و داراي بيياالترین مقييدار واریييانس اسييت و همچنييین آخييرین مؤلفييه‬
‫داراي كمترین واریانس ميباشد‪ .‬در محاسبه مؤلفههاي اصلي و تحلیل عوامل از دو ارزش مهيم‬
‫تحيت عنيياوین مقييادیر ویييژه ‪ eigen values‬و بردارهيياي ویييژه ‪ eigen vectores‬اسييتفاده‬
‫ميشود‪ .‬مقدار ویژه عبارت است از مجموع مجذورات ضيرایب همبسيتگي هميه متغیرهيا بيا یيك‬
‫عامل معین‪ .‬عيدد حاصيل‪ ،‬ارزش ویيژه عاميل ميورد نظير اسيت كيه قيدرت آن عاميل را از نظير‬
‫تبیین واریيانس مجموعيه متغیرهيا نشيان ميدهيد‪ .‬تحلیيل عاملهيا اهيداف مشيابه تحلیيل مؤلفيههاي‬
‫اصيييلي را در بيييردارد‪ .‬تفييياوت مهميييي كيييه بيييین ایييين دو روش وجيييود دارد ایييين اسيييت كيييه تحلیيييل‬
‫مؤلفههاي اصلي براساس هیچ نوع مدل خاص آماري استوار نیسيت‪ ،‬در صيورتي كيه تجزیيه بيه‬
‫عاملهييا بيير پایيية یييك مييدل نسييبتا ا ویييژه تكیييه دارد‪ .‬بييراي اولييین بييار تحلیييل عيياملي توسييط چ يارلز‬
‫اسپیرمن (‪ )Charles Spearman‬ارائه گردید‪.‬‬
‫تحليل عاملي‬
‫• استفاده از تحلیل عاملي براي مطالعات اقلیمشناسي و سيایر مطالعيات جغرافیيایي‬
‫امروزه از اهمیت زیادي برخيوردار گردیيده اسيت‪ .‬ترابيي و همكياران (‪)1383‬‬
‫از ایيين روش بييراي تعیييین عوامييل اصييلي مشيياركت كننييده در طبقهبنييدي اقلیمييي‬
‫استفاده كرده و نتیجه گرفتيه اسيت كيه نمنسيبي كيه بیشيترین درصيد واریيانس كيل‬
‫تغییيييرات را بخيييود اختصييياص داده اسيييت بيييه عنيييوان اوليييین متغیييير زمینيييهاي و‬
‫مهمترین مؤلفه ميباشد‪ .‬علیجاني (‪ )1381‬نیز با استفاده از این روش بيه تعیيین‬
‫مؤلفييه اصييلي در طبقهبنييدي الگييوي گييردش پرداختييه اسييت‪ .‬قنييواتي و فييرجزاده‬
‫(‪ )1379‬از این روش براي ناحیهبنيدي فیزیوگرافیيك حوضيههاي آبریيز اسيتفاده‬
‫نموده انيد‪ .‬آنهيا بيا بهرهگیيري از ‪ 29‬متغیير در ‪ 15‬ایسيتگاه هیيدرومتري كيه در‬
‫نهایت به ‪ 4‬عامل اصلي كيه ‪ 90‬درصيد از واریيانس بيین كيل متغیرهيا را بخيود‬
‫اختصاص ميدهد تقلیل داده اند‪ .‬سپس حسب مطالعه انجام گرفته ایين متغیرهياي‬
‫‪4‬گانييه تحييت عنيياوین عامييل انييدازه حوضييه‪ ،‬عامييل زهكشييي‪ ،‬عامييل نيياهمواري و‬
‫عامل شیب حوضه نامگذاري شده است‪.‬‬
‫روشهاي تحليل سريهاي زماني‬
‫•‬
‫•‬
‫سري زماني دادههاي جمعآوري شده در طيي یيك زميان كوتياه یيا بلندميدت اسيت‪ .‬در واقيع سيري‬
‫زمياني نمونييهاي از یييك جامعيه بييزر اسييت كيه در طييول زمييان جميعآوري شييده اسييت‪ .‬دادههيياي‬
‫اقلیمي همه داراي این ویژگي بيوده یعنيي دادههيایي هسيتند كيه در زمانهياي بيا فاصيله مسياوي از‬
‫یكيدیگر جمييعآوري شييده انييد‪ .‬مقیياس زميياني بييراي ایيين دادههييا حسيب متغیيير مييورد نظيير ميتوانييد‬
‫ساعتي‪ ،‬ماهانه‪ ،‬فصلي‪ ،‬ساالنه و ‪ ...‬باشد‪ .‬بطور مثال در ایستگاههاي سینوپتیك هير سيه سياعت‬
‫یكبار دادهها جمعآوري و براي تحلیل و استفاده آماده ميشوند‪.‬‬
‫هدف اصلي از مدلبندي سریهاي زماني یافتن نظم خاص میان مشاهدات وابسيته بيه زميان اسيت‬
‫كه براساس آنها بتوان پیشبینيهایي را بيراي آینيده انجيام داد‪ .‬در هير سيري زمياني چنيد ویژگيي‬
‫مهيييم وجيييود دارد كيييه عبارتنيييد از‪ :‬مكيييان دقیيييق‪ ،‬فاصيييله زمييياني دقیيييق‪ ،‬واحيييد زمييياني و كمیيييت‬
‫انيييدازهگیري معيييین‪ .‬بنيييابراین سيييري زمييياني هنگيييامي تعریيييف دقیيييق دارد كيييه شيييرایط زمييياني و‬
‫چگييونگي انييدازهگیري نمونييهها معييین شييود‪ .‬مييثالا سييري زميياني میييزان بييارش در تهييران در طييي‬
‫سالهاي ‪ 1350‬تا ‪ 1370‬تعریف روشني نيدارد‪ ،‬زیيرا منظيور از كمیيت بيارش‪ ،‬روشين نیسيت‪.‬‬
‫این كمیت ميتواند حداكثر‪ ،‬حداقل‪ ،‬میيانگین و یيا سيایر پارامترهيا باشيد‪ .‬از طيرف دیگير مقیياس‬
‫زماني براي اندازهگیري مقادیر بارش مشخص نشده است كه آیا مقیاس روزانه‪ ،‬ماهانه‪ ،‬هفتگيي‬
‫و یا ساالنه این اندازهگیري صورت گرفته است؟‬
‫• بييا توجييه بييه آنچييه كييه گفتييه شييد مهمتييرین هييدف از تجزیييه و‬
‫تحلیل سري زماني یيافتن ميدل تغییيرات و پیشبینيي آینيده آن‬
‫ميباشد‪ .‬منظور از پیشبیني سري زماني‪ ،‬تخمین یا بيرآورد‬
‫مقيادیري از مجموعيه داده اسيت كيه در زميان اجيراي تحلیيل‬
‫مقييدار آنهييا مجهييول اسييت‪ .‬ایيين مشيياهدات ميتواننييد مقييادیر‬
‫گمشييده سييري باشييند كييه در ایيين صييورت پیشبینييي را رو بييه‬
‫عقب مينامند‪ .‬پیشبینيها ميتواننيد بيه بيرآورد مقيادیر آینيده‬
‫سري نیز بپردازند كه در این حالت پیشبینيي را رو بيه جليو‬
‫مينامند‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫براي تجزیه و تحلیيل سيریهاي زمياني از روشيهاي مختلفيي اسيتفاده ميشيود كيه در مطاليب زیير‬
‫مرور ميشود‪ .‬این روشها براي شناخت و تبیین الگيوي سيري زمياني و پیشبینيي ميورد اسيتفاده‬
‫قرار مي گیرند‪.‬‬
‫معميوالا بيراي تحلیيل یيك سيري زمياني تغییراتيي كيه نتیجيه چهيار مؤلفيه اصيلي بيه صيورت زیيير‬
‫هستند در نظر گرفته ميشود ‪:‬‬
‫‪ -1‬روند (‪ :)Trend‬رونيد عبيارت اسيت از تغییيرات درازميدت در میيانگین سيري زمياني و بيه‬
‫عبارت دیگر‪ ،‬سیر طبیعي زماني را در دراز ميدت‪ ،‬رونيد گوینيد كيه معميوالا حاليت صيعودي یيا‬
‫نزولي دارد‪.‬‬
‫‪ -2‬تغییييرات فصييلي (‪ :)Seasonal Change‬تغییييرات فصييلي‪ ،‬تغییراتييي ميباشييند كييه در‬
‫دورههاي تناوبي كوتاه و در داخل یك سال پیش ميآیند‪ .‬این تغییيرات مربيوط بيه عيواملي هسيتند‬
‫كه به طور منظم و چرخهاي روي یك دورة كمتر از یك سال عمل ميكنند‪.‬‬
‫‪ -3‬تغییييرات دورهاي (‪ :)Cyclical Change‬حركييات نوسيياني در یييك سييري زميياني بييادوام‬
‫بیشتر از یك سال را تغییرات دورهاي گویند‪.‬‬
‫‪ -4‬تغییييرات نييامنظم (‪ :)irregular change‬تغییييرات نييامنظم یييا تصييادفي‪ ،‬نتیجيية نیروهيياي‬
‫عوامل پیشبینينشده ميباشد كه به طریقي نامنظم عمل ميكنند‪ .‬این گونه تغییرات طيرح معینيي‬
‫را نشان نميدهند و زمان وقوع آنها نامنظم و تقریبا ا غیرقابل پیشبیني ميباشد‪.‬‬
‫فنون توصيفي ساده‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫در این روش براساس ترسیم سریهاي زماني روي یك نمودار معموالا خطي تغییرات مختليف آن‬
‫بييه ازاء زمييان مييورد بررسييي قييرار ميگیييرد‪ .‬برخييي از سييریهاي زميياني در درون خييود داراي‬
‫تغییرات دورهاي یا سيیكلي هسيتند و در عيین حيال از یيك رونيد نیيز برخيوردار ميباشيند‪ .‬بطيور‬
‫مثييال تغییييرات ماهانييه مقييادیر بييارش در یييك ایسييتگاه باعييث ميشييود كييه منحنييي در طييي ماههيياي‬
‫كم بارش از كاهش قابل توجهي برخوردار باشد كه ایين حاليت بيه صيورت تغییيرات دورهاي در‬
‫نمودار مشخص خواهد شد‪ .‬در عین حال برخي از سریهاي زماني داراي رونيد ميباشيند كيه در‬
‫دورههاي زماني كوتاه مدت نامشخص ولي در بلندمدت خود را نشان ميدهد‪.‬‬
‫برخي از سریهاي زماني داراي نوسانات و تغییرات زیادي هستند كه بررسي رونيد تغییيرات را‬
‫با مشكل روبيرو ميي سيازد‪ ،‬از اینيرو بيراي اینگونيه دادههيا از تبيدیلهاي خاصيي ماننيد میيانگین‬
‫متحرك استفاده ميكنند تا تغییرات را كاهش دهند و روندها را بررسي نمایند‪.‬‬
‫بررسي نرميال بيودن دادههياي ميورد بررسيي از دیگير ميواردي اسيت كيه بيراي تحلیيل سيریهاي‬
‫زماني صورت ميگیرد و در صورت نرمال نبودن ميتوان برمبناي روشيهاي خياص دادههيا را‬
‫به نرمال تبدیل نموده و تحلیلهاي الزم را انجام داد‪.‬‬
‫روش محاسبه خود همبستگي‬
‫)‪(autocorrelation‬‬
‫پيشبيني با استفاده از هموار كردن نمايي‬
‫• این روش فقط بيراي سيریهاي زمياني غیرفصيلي كيه رونيدي‬
‫را نشيييان نميدهنيييد بكيييار بيييرده ميشيييود‪ .‬البتيييه بسيييیاري از‬
‫سریهاي زماني‪ ،‬كه در عمل پیش ميآیند شيامل یيك رونيد یيا‬
‫الگييوي فصييلي هسييتند‪ .‬لييیكن بييراي بدسييت آوردن یييك س يري‬
‫ایسييتا‪ ،‬ميتييوان ایيين اثييرات را انييدازه گرفييت و حييذف نمييود‪.‬‬
‫بنابراین تطابق هموار كيردن نميائي را ميتيوان بيراي انيواع‬
‫بیشتري از سریهاي زماني بكار برد‪.‬‬
‫روش پيشبينيباكس و جنكيز‬
‫ایيين روش پیشبینيتوسييط فييردي بييه نييام بيياكس و جنكیييز ارائييه شييده اسييت‪ .‬ایيين روش اصييوالا از بييرازش الگييوي‬
‫میانگین متحرك تلفیق شده با روش خود همبستگي آمیخته (‪ )ARIMA‬به مجموعية دادههيا و بدسيت آوردن‬
‫امید ریاضيهاي شرطي بدست ميی آیيد‪ .‬مراحيل اصيلي در سياختن یيك الگيوي پیشبینيي بياكس‪ -‬جنگیيز بيه‬
‫صورت زیر ميباشد (چتفیلد‪ ،1372 ،‬ص ‪:)95‬‬
‫الف) دادهها را امتحان كرده‪ ،‬تا بررسي شود كه كدام عنصر از رده فرآیندهاي ‪ARIMA‬مناسبترین است‪.‬‬
‫ب) برآورد که در آن پارامترهاي الگوي انتخاب شده را با كمترین توانهاي دوم برآورد ميشود‪.‬‬
‫ج) بررسييي تشييخیص نارسييائي کييه بييراي تشييخیص مناسييب بييودن الگييو‪ ،‬باقيمانييدهها را از الگييوي برازنيده شييده‬
‫امتحان ميگردد‪.‬‬
‫د) در نظر گرفتن الگوهاي دیگر‪ ،‬در صورت لزوم که اگر به دالیلي‪ ،‬اولین الگو‪ ،‬نامناسب به نظر برسد آنگياه‬
‫مي توان سایر الگوهاي ‪ ARIMA‬را امتحان كرده تا الگوي رضایتبخشي بدست آید‪.‬‬
‫اساس رویكرد بياكس‪ -‬جنگیيز برپایية بررسيي حيوزة وسيیعي از ميدلهاي پیشبینيبيراي یيك سيري زمياني قيرار‬
‫گرفتييه اسييت‪ .‬گييروه عمييومي مييدلها بييراي یييك سييري زميياني در روش بيياكس‪ -‬جنكیييز مييدلهاي تلفیقييي خييود‬
‫همبسييييتگي و میييييانگین متحييييرك ميباشييييند كييييه در آمييييار بييييه مييييدل ‪Autoregressive ( ARIMA‬‬
‫‪ )Integrated Moving Average‬معيروف هسيتند‪ .‬از ميدلهاي متعيددي چيون ميدل رگرسيیون سياده‬
‫چندمتغیره‪ ،‬میانگین متحرك و حتي مدلهاي ناشناختة دیگر را كه مناسب سيري زمياني ميباشيند‪ ،‬ميتيوان‬
‫اسييتخراج كييرد‪ .‬در مييدل بيياكس‪ -‬جنگیييز عييالوه بيير عامييل رونييد‪ ،‬بييه تغییييرات فصييلي و تصييادفي نیييز توجييه‬
‫ميشود (آذر و مؤمني‪.)1379 ،‬‬
‫مروری بر کاربرد سیستم اطالعات‬
‫جغرافیایی در اقلیم شناسی‬
‫مقدمه‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫نقشه و اطالعات مكاني از اولیه ترین نیازهاي اقلیم شناسان براي مطالعه اقلیم یك مكان و شناخت روابط حاكم في مابین‬
‫اقلیم با فعالیتهاي شایع و رایج در محیط زندگي انسانها مي باشد‪ .‬در واقع بدون استفاده از نقشه ها و یا داده هایي بدون‬
‫مرجعیت و مشخصه مكاني امكان تحلیل ها و مطالعات صحیح اقلیم شناسي امكان پذیر نخواهد بود ‪ .‬عمده ترین ابزار‬
‫نقشه اي كه اقلیم شناسان از آن براي تحلیل وضعیت اقلیمي یك مكان استفاده مي كنند نقشه هاي سینوپتیك مي باشد كه‬
‫در فصل مربوطه نحوه استفاده از آنها توضیح داده شده است فقط در اینجا به این نكته اشاره مي شود كه بدون استفاده‬
‫از این نقشه ها امكان تحلیل هاي اقلیم شناسي بسیار مشكل و در مواردي غیر ممكن است‪.‬‬
‫توسعه روشهاي رایانه ایي و وارد شدن رایانه ها به عرصه پردازش و تحلیل انواع نقشه ها ابزار مناسبي را در اختیار‬
‫اقلیم شناسان قرار داده است تا با تكیه بر آنها بتوانند عملیات محاسباتي و تحلیلی خود را با سرعت و دقت باال انجام‬
‫دهند‪ .‬سیستم اطالعات جغرافیایي (ساج) از جمله این فن آوري ها محسوب مي شود كه هر چند مدت زمان كمي از‬
‫ظهور آنها نگذشته است ولي در این مدت كوتاه توانسته جایگاه مهمي را در بین مطالعات اقلیمي پیدا نماید‪.‬‬
‫استفاده از سیستم اطالعات جغرافیایي در مسایل مختلف اقلیمي داراي تاریخچه بسیار كوتاهي است و شاید بتوان گفت‬
‫در طي ‪ 5‬سال گذشته توسعه روز افزوني پیدا کرده است و در همین رابطه گزارش فني تحت همین عنوان نیز توسط‬
‫سازمان هواشناسي جهاني در سالهاي اخیر منتشر گردیده است(‪. Brunskill )WMO, 2002‬و‪Wilhcrmi‬‬
‫(‪ )2003‬به ارائه گزارشی از كارگاه سیستم اطالعات جغرافیایي در هواشناسي‪ ،‬اقلیم شناسي و اثرات آنها پرداخته اند‬
‫كه در این كارگاه شركت كنندگان به بیان دیدگاههاي خود پرداخته اند‪ .‬از نتایج مهم این كارگاه این بوده است كه استفاده‬
‫از سیستم اطالعات جغرافیایي به عنوان یك ضرورت اساسی مطرح بوده ولي در عین حال باید به برخي از نكات از‬
‫جمله ابزاري بودن ‪ ،‬منابع باز بودن (‪ )open source‬این سیستم توجه ویژه نمود كه بتوان در آینده نزدیك شاهد‬
‫توسعه روز افزون آن بود‪.‬‬
‫مروري بر مفاهيم و توابع سيستم اطالعات‬
‫جغرافيايي‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫اگر بپذیریم كه جغرافیا مطالعه رابطه انسان با محیط است‪ .‬در این بیان جغرافیدانان ارتباطات مكاني را بررسي مي نمایند و از اینرو‬
‫مي توان گفت كه نقشه یك ابزار اساسي و پایه در مطالعه روابط مكاني مي باشد‪ .‬نقشه به عنوان یك سیستم اطالعاتي محسوب مي شود‬
‫كه مي تواند دانش ما را از محیط اطراف افزایش دهد بطوریكه از طریق آن مي توان تصمیم گیري مناسبي ر ا انجام داد یعني توان‬
‫تصمیم گیري با استفاده از این سیستم افزایش پیدا مي كند‪ .‬در عین حال دو رویكرد اساسي براي تبیین مفهوم سیستم اطالعات جغرافیایي‬
‫شكل یافته است‪ .‬رویكرد اول دیدگاه صرفا" ابزاري به آن داشته و چنین تعریف مي كند كه سیستم اطالعات جغرافیایي مجموعه اي از‬
‫نرم افزار ‪ ،‬سخت افزار ها ‪ ،‬اطالعات جغرافیایي و نیروي انساني است كه براي جمع آوري ‪ ،‬بهنگام سازي ‪ ،‬پردازش و تحلیل انواع‬
‫اطالعات جغرافیایي با ماهیت هاي مختلف مورد استفاده قرار مي گیرد و خروجي آنها نیز مي تواند شكل هاي متفاوتي همانند ورودي ها‬
‫داشته باشد ‪ .‬اطالعات جغرافیایي در این تعریف به مجموعه اطالعاتي اطالق مي شود كه در رابطه با موضوع و یا هدف بررسي از‬
‫محیط اخذ و جمع آوري گردیده است‪ .‬نقطه مشترك همه این اطالعات در وابستگي آنها به یك مكان مشخص و یا به اصطالح مكاني‬
‫بودن آنها است‪ .‬این اطالعات از دو جنبه مهم اطالعات نقشه ایي یا فضایي و اطالعات توصیفي و یا جدولي برخوردارند كه توانایي‬
‫اصلي و برتري یك سیستم اطالعات جغرافیایي در تركیب و یكپارچه كردن این دو نوع اطالعات اصلي مي باشد ‪ .‬رویكرد دوم براي‬
‫تعریف سیستم اطالعات جغرافیایي توجه به توان این سیستم براي انجام برنامه ریزي و یا به عبارت بهتر تصمیم سازي است یعني‬
‫چگونه مي تواند از اطالعات جمع آوري شده براي اتخاذ یك تصمیم بهینه از میان گزینه هاي موجود استفاده نمود‪.‬‬
‫با توجه به مفاهیم فوق مشخص است كه این نوع شیوه تحلیل اختصاصا" مفهوم جدیدي نبوده و جغرافیدانانان براي سازماندهي فضا و‬
‫تبیین روابط فیمابین انسان و محیط الزاما" از تركیب اطالعات مختلف نقشه اي و غیر نقشه اي كه غالبا" به صورت جداول آماري در‬
‫اختیار آنها قرار مي گرفت سود مي جستند‪ .‬در این شیوه‪ ،‬سیستم اطالعات جغرافیایي به صورت دستي مورد توجه بوده و در رابطه با‬
‫هدف مورد بررسي از آن استفاده مي شده است و در حال حاضر از رایانه ها براي این نوع تحلیل ها استفاده مي شود و بالطبع استفاده‬
‫از توانایي رایانه اي مي تواند قدرت كاربر را در یك سیستم رایانه اي بهبود بخشیده و آنها را ارتقاء دهد‪.‬‬
‫بر همین مبنا انواع توابع براي اركان اصلي سیستم هاي اطالعات جغرافیایي طراحي و ارائه شده است که در شکل ‪ 1-7‬نشان داده شده‬
‫است‪ .‬همانطور که این شکل نشان می دهد چهار رکن اصلی برای هر سیستم اطالعات جغرافیایی شامل ورود و خروج داده ها‪ ،‬ذخیره‬
‫و مدیریت داده ها و تحلیل داده ها وجود دارد‪ .‬برای هر یک از این ارکان توابعی در سیستم در نظر گرفته شده است که كاربران بر‬
‫اساس آنها مي توانند عملیات از پیش فرض شده را بر مبناي مدل مفهومي طراحي شده بكار گیرند و تحلیل هاي خود را انجام دهند‪.‬‬
‫درسیستم اطالعات ساختار داده ها‬
‫جغرافیایي‬
‫•‬
‫•‬
‫ساختار اول عبارت از ساختار برداري یا وكتوري )‪(vector‬است كه در آن كلیه عوارض موجود در‬
‫نقشه ها در قالب نقطه ‪،‬خط و چند ضلعي بصورت زوج مختصات‪ x‬و‪ y‬شكل گرفته و وارد رایانه مي‬
‫شود و رایانه از طریق همین مختصات ضمن ارائه شكل آنها در صفحه رایانه مي تواند روابط فضایي‬
‫بین آنها را درك و در حافظه خود ذخیره نماید كه به آن اصطالحا" توپولوژي گفته مي شود‪ .‬این امكان به‬
‫رایانه ها این توانایي را مي دهد كه بتوانند تحلیل هاي مجاورت از جمله نزدیكترین‪ ،‬دورترین و غیره را‬
‫انجام مي دهند‪ .‬براي انتقال این نوع اطالعات به رایانه از دستگاههاي رقومي كننده یا رقومي ساز(‬
‫‪ )digitizer‬استفاده مي شوند كه در آنها با تعبیه خطوط سیم پیچي شده در جهت‪ x‬و ‪ y‬انتقال اطالعات‬
‫از طریق یك ابزار موشواره مانند تحت عنوان‪ pad‬به رایانه انتقال پیدا مي كند‪ .‬كاربر قادر است انواع‬
‫موضوعات را حسب سلیقه و نیاز خود از طریق این سیستم وارد رایانه نماید و به این ترتیب انواع الیه‬
‫هاي اطالعاتي در قالب نقشه هاي متحدالشکل در رایانه شكل خواهد گرفت‪.‬‬
‫ساختار دوم ساختاري است تحت عنوان سلولي یا شبكه ایي )‪(raster‬كه در آن تمامي عوارض به‬
‫صورت پیكسل ها یا سلولها نمایش داده مي شود و هر پیكسل بر همین اساس داراي مختصات و همچنین‬
‫ویژگیهاي توصیفي مربوط به عارضه است كه با یك رقم مشخص مي شود از این نقطه نظر این نوع‬
‫ساختار شباهت بسیار زیادي با ساختار تصاویر ماهواره اي دارد‪ .‬این نوع تصاویر ذاتا" از ماهیت سلولي‬
‫برخوردار بوده و مي تواند پس از پردازش مورد استفاده قرار گیرد‪ .‬ابزار اسكنر از مهمترین ابزارهایي‬
‫است كه می توان این نوع اطالعات را وارد رایانه نمود‪.‬‬
‫توابع تحلیلي سیستم هاي اطالعات جغرافیایي‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫بازیابي توام داده هاي فضایي و غیر فضایي‪،‬‬
‫طبقه بندي داده هاي فضایي‪،‬‬
‫تعیین مناطق حاشیه اي )‪،)buffering‬‬
‫روي هم گذاري یا همپوشاني الیه هاي اطالعاتي)‪،(overlay‬‬
‫محاسبات ریاضي و جبري روي الیه هاي اطالعاتي‪،‬‬
‫ساخت مدلهاي رقومي زمین‪،‬‬
‫مدلسازي‬
‫سيستم اطالعات اقليم شناسي‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫نقشه موقعیت ایستگاهها‬
‫اطالعات اقلیمي‬
‫نقشه هاي هوا‬
‫اطالعات توپوگرافي‬
‫اطالعات محیطي‬
‫روشهاي واسطه يابي عناصر اقليمي در محيط‬
‫سيستم اطالعات جغرافيايي‬
‫• روش هاي رياضي‬
‫این روشها از ویژگیهاي هندسي یا چند جمله ای مجموعه اي‬
‫از مشاهدات نقطه اي براي ایجاد سطوح پیوسته فضایي‬
‫استفاده مي كنند‪ .‬این روشها جزو تکنیک های دقیق‬
‫محسوب مي شوند و پایه تئوریكي اساسي آنها بر این اصل‬
‫استوار است كه ارزشهاي مشاهده شده در نقاط مي تواند در‬
‫نقاط مجاور نیز مشاهده شود‪.‬‬
‫روش وزن دهي معكوس فاصله‬
‫)‪(Inverse distance Weighting‬‬
‫• این روش یك روش صرفا" ریاضي است كه بر اساس فاصله نقاط‬
‫مشاهداتي و نقاطي كه مورد واسطه یابي قرار مي گیرند استوار‬
‫است ‪ .‬در واقع روش وزن دهي معكوس فاصله داراي رویكرد‬
‫همسایگي پیشرفته اي است كه از ایستگاههاي مجاور براي بر آورد‬
‫وزن واسطه یابي استفاده مي كند‪ .‬در این روش نزدیكترین ایستگاه‬
‫از وزن بیشتري نسبت به ایستگاههاي دورتر برخوردار است ‪.‬‬
‫ممكن است معیاري تحت عنوان برش ‪ cut-off‬براي حداكثر فاصله‬
‫یا حداكثر تعداد نقاطي كه مي تواند در نظر گرفته شود مورد استفاده‬
‫قرار گیرد ‪.‬‬
‫‪spline‬روش‬
‫• این روش سعي مي كند همانند یك پیستوله ماري كه براي‬
‫ترسیم خطوط انحنادار استفاده مي شود یك تقریبي را بین‬
‫نقاط اندازه گیري شده و نقاط مجاور محاسبه نماید ‪ .‬در‬
‫واقع روش‪ spline‬یك تابع چند جمله اي یك سطح را از‬
‫طریق تمامي نقاط مشاهداتي توصیف مي كند‪.‬‬
‫روشهاي جبري‬
‫•‬
‫این روش بر وجود رابطه مشخص میان داده هاي مشاهداتي تاكید مي كند‪ .‬غالبا" این رابطه بر‬
‫اساس رابطه و دانش تجربي است كه از طریق محاسبه میزان همبستگي بین متغیر پیش بیني‬
‫شده و متغیر پیش بیني كننده بدست مي آید ‪ .‬این رابطه تجربي بوسیله تحلیل هاي فیزیكي و‬
‫آماري قابل دستیابي است كه عمدتا" بر اساس تنظیم یك رابطه آماري بین مشاهدات ایجاد مي‬
‫شود‪ .‬عمده روشهایي كه در این گروه مورد بررسي قرار مي گیرد به صورت رگرسیون خطي‬
‫مي باشد ‪ .‬همانطور كه در بخش روشهاي آماري ذكر گردید هدف رگرسیون خطي بیان رابطه‬
‫بین پیش بیني شونده و یك یا چند متغیر پیش بیني كننده مي باشد‪ .‬در ساده ترین شكل این روش‬
‫ممكن است براي برازش یك خط مستقیم بین نقاط پراكنده براي تنظیم یك معادله رگرسیون‬
‫خطي (‪ )Y=a+bx‬بیان شود كه ‪a‬و ‪b‬عبارت از ضرایب معادله و برآورد از طریق روش‬
‫حداقل مربعات است‪ .‬در نوع پیچیده تر ممكن است این روش از رگرسیون چند متغیره استفاده‬
‫كند كه در آن صورت تعداد متغیرهایي كه بر اساس آنها پیش بیني صورت مي گیرد افزایش‬
‫پیدا مي كند‪ .‬یعني از تعداد بیشتري از نقاط مجاور براي برآورد ارزش مقادیر در نقطه نامعلوم‬
‫استفاده مي شود‪.‬‬
‫)‪(stochastic‬روشهاي آماري‬
‫روش كريجينگ‬
‫• این روش از مهمترین و اساسي ترین روشهاي آماري است كه‬
‫امروزه مورد استفاده قرار مي گیرد‪ .‬مبناي اصلي براي واسطه یابي‬
‫به این روش‪ ،‬محاسبه واریوگرام)‪ (varigram‬از طریق نقاط معلوم‬
‫مجاور است كه براي برآورد ارزشهاي مجهول از آن استفاده مي‬
‫شود‪ .‬در واقع روش كریجینگ مجموعه اي از تكنیك رگرسیون‬
‫خطي تعمیم یافته براي محاسبه تغییر پذیري فضایي یا همان‬
‫واریوگرام گرفته شده است استفاده مي كند ‪ .‬كریجینگ شامل سه‬
‫نوع متداول ساده‪ ،‬عادي و عام است‪ .‬كریجینگ عادي هنگامي‬
‫استفاده مي گردد كه داده ها از روند فضایي برخوردار نباشند و در‬
‫صورت وجود روند از روش كریجینگ عام استفاده مي شود‬
‫كاربردهاي مدلهاي رقومي ارتفاع در اقليم شناسي‬
‫•‬
‫•‬
‫مدل نمونه کوچک شده ای از جهان واقعی است که از سه شکل مدل مفهومی‪ ،‬مدل فیزیکی و مدل‬
‫ریاضی قابل تولید است(‪ .)Li et al, 2004‬مدل مفهومی مدلی است که بر اساس هدف مطالعه و دانش و‬
‫تجربه شخص به صورت یک طرح شماتیک اولیه ارائه می شود و ممکن است مبنائی برای ساخت مدل‬
‫فیزیکی و یا مدل ریاضی باشد‪ .‬مدل فیزیکی مدلی است که با استفاده از موادی همچون الستیک‪ ،‬گچ‪،‬‬
‫چوب از روی مدل واقعی ساخته شده که اصطالحا" به آن ماکت گفته می شود‪ .‬ساخت این مدل باعث می‬
‫شود بتوان برخی از پیش بینی ها را در ظاهر و چگونگی ساخت مدل در ابعاد بزرگتر انجام داد‪ .‬مدل‬
‫ریاضی نیز مدلی است که بر اساس هدف مطالعه با بهره گیری از متغیرها‪ ،‬توابع‪ ،‬معادالت ریاضی‬
‫ساخته و ارائه می شود‪.‬‬
‫مدل رقومی زمین به طور ساده یک نمایش آماری از سطح پیوسته زمین بوسیله تعداد زیادی نقاط انتخاب‬
‫شده با مختصات ‪y ،x‬و ‪ z‬در یک محدوده مختصات اختیاری است (‪ .)Li, 2004‬به عبارت دیگر مدل‬
‫رقومی زمین نمایش عددی یا رقومی یک زمین است‪ .‬در برخی موارد به جای این واژه از عبارت های‬
‫دیگری مانند )‪digital ،digital height model (DHM) ،digital elevation model (DEM‬‬
‫)‪ ground model (DGM‬و )‪ digital terrain elevation model (DTEM‬استفاده می شود‪.‬‬
‫منشاء این واژگان از کشورهای مختلف گرفته شده است‪ .‬به نظر ‪ )1987 ( Petrie & Lennie‬واژه‬
‫‪ DEM‬به طور وسیعی در امریکا استفاده شده‪ DHM ،‬در آلمان‪ DGM ،‬در انگلستان و ‪ DTEM‬توسط‬
‫سازمان زمین شناسی امریکا معرفی و استفاده شده است‪ .‬با توجه به این موضوع همه این واژگان به‬
‫صورت هم معنی بوده و می تواند مورد استفاده قرار گیرد‪ .‬ولی آنچکه مشخص است واژه زمین‬
‫‪ terrain‬دارای معنی وسیعتری از ‪DEM‬و ‪ DHM‬بوده‪ ،‬چرا که مشخصات مختلفی را همچون رودخانه‬
‫ها‪ ،‬ناهمواریها و سایر موضوعات زمینی را در برمی گیرد‪ .‬در این حالت واژه ‪DTM‬فراتر از ‪DEM‬‬
‫که اختصاصآ" مربوط به مدل ارتفاعی می باشد خواهد بود و می تواند موضوعات دیگری همچون بارش‪،‬‬
‫دما و سایر پارامترهای محیطی را نیز در برگیرد‪.‬‬
‫کاربرد ساج در تهيه مدل رقومي زمين از‬
‫پارامتر هاي اقليمي‬
‫•‬
‫تهیه نقشه هاي مختلف همدما ‪ ،‬همبارش ‪ ،‬همفشار و ‪ ...‬یكي از وظایف اصلي اقلیم شناسان‬
‫محسوب مي شود كه بر پایه مقیاسهاي زماني مختلف این كار صورت مي گیرد‪ .‬ضرورت‬
‫اولیه براي انجام این عمل پیدا كردن اطالعات و داده ها براي مناطقي است كه مشاهدات هوا‬
‫شناسي و یا به اصطالح ایستگاه اقلیمي در آن مناطق وجود ندارد ‪ .‬بنابراین فضائي‬
‫نمودن)‪ (sptialisation‬عناصر و پارامترهاي اقلیمي با مشكل اساسی روبرو است‪ .‬به همین‬
‫جهت روش هاي واسطه یابي توسعه پیدا كرده اند كه از طریق این روشها امكان بر آورد داده‬
‫براي مناطقي كه داده هاي آنها در اختیار نیست فراهم مي شود‪ .‬هنگامي که این كار صورت‬
‫گرفت نقشه فضایي از عنصر مورد نظر بدست آمده و مي تواند مالك عمل مطالعات قرار‬
‫گیرد‪ .‬ساخت مدلهاي رقومي ارتفاعي به عنوان یكي از توانایي هاي سیستمهاي اطالعات‬
‫جغرافیایي مي باشد و مدلهاي رقومي ارتفاع نمایشگر توزیع ارتفاعات به ازاء پیكسل در سطح‬
‫یك منطقه است كه از آن براي امور مختلف استفاده مي شود‪ .‬در اینجا خاطرنشان مي سازد كه‬
‫مدل رقومي زمین ‪ (digital terrain‬نوع خاصي از مدلهاي ارتفاعي زمین محسوب مي شود‬
‫كه به جاي نمایش ارتفاعات مي تواند نمایشگر توزیع و پراكنش عناصر اقلیمي مختلف باشد‪،‬‬
‫بنابراین مدلهاي رقومي زمین بیانگر توزیع فضایي عناصر اقلیمي به ازاء پیكسلها در یك‬
‫ساختار رستري مي باشد كه در آن هر یك از پیكسلها داراي مقادیر بارش‪ ،‬دما یا هر عنصر‬
‫مورد مطالعه دیگر است‪.‬‬
‫•‬
‫براي تولید مدل هاي رقومي زمین براي پارامترها و عناصر اقلیمي مي توان عالوه بر مدل‬
‫رقومي ارتفاع از سایر پارامترها استفاده نمود‪ .‬از جمله آنها مي توان به نوع و توزیع جهت‬
‫گیري دامنه ها ‪،‬پوشش گیاهي‪ ،‬ناهمواري آئرو دینامیكي‪ ،‬فاصله از دریا اشاره نمود‪ .‬در مجموع‬
‫روشهاي واسطه یابي زیادي براي تعمیم داده هاي نقطه اي در اختیار به نقاط مجاور وجود‬
‫دارد كه آنها را در سه گروه اصلي زیر قرار مي دهند)‪ 2001‬و ‪: ( Dobesh et al.‬‬
‫– روشهاي استفاده كننده از داده هاي خام بدون بهره گیري از هر نوع اطالعات دیگر‬
‫•‬
‫در این روش فقط اطالعات شبكه مشاهداتي مورد استفاده قرار گرفته و روش واسطه یابي‬
‫عمدتا" بر پیوستگي بین مقادیر مشاهداتي تاكید مي كند‪.‬‬
‫– روشهاي استفاده از اطالعات توپوگرافي به عنوان اطالعات اضافي‬
‫•‬
‫به دلیل اینکه عناصر هواشناسي اكثرا" به طور قوي با ویژگي هاي توپوگرافي در ارتباط بوده‬
‫و از آنها تاثیر مي پذیرد‪ ،‬این روش از شبكه توپوگرافي نقاط مجاور كه اساسا به وسیله ارتفاع‬
‫توصیف مي شود استفاده مي كند‪ .‬بر مبناي طراحي و بكارگیري مدل عنصر هواشناسي به ازاء‬
‫ارتفاع مي توان واسطه یابي را انجام داده و نقشه فضایي عنصر مورد نظر را تهیه كرد‪.‬‬
‫– روش هاي استفاده كننده از اطالعات هوا شناسي به عنوان داده های تکمیلی‬
‫•‬
‫این گروه از روشها براي انجام واسطه یابي ار سایر تكنیك هاي مشاهداتي مانند مقادیر بارش‬
‫اندازه گیري شده بوسیله دستگاههاي رادار و یا نقشه هاي سینوپتیك استفاده مي كند و به نوعي‬
‫از آنها در طراحي و بكارگیري مدل مورد نظر بهره مي جوید‪.‬‬
‫استفاده از سيستم اطالعات جغرافيايي براي تهيه‬
‫نقشه هاي اقليم كاربردي‬
‫• مطالعات اقليم شناسي كشاورزي‬
‫• مطالعات اقليم شناسي جاده اي‬
‫• تحليل اثر هاي تغييرات اقليمي روي اراضي‬
‫اقليم شناسي و اينترنت‬
‫مقدمه‬
‫• توسعه علم اقلیم شناسي و نیاز روزمره آن باعث گردیده که محققین و عموم‬
‫مردم نیازمند دریافت انواع اطالعات اقلیم شناسي باشند‪ .‬چنین نیازي باعث‬
‫گردیده زمینه های اشتراک اطالعات اقلیم شناسي و استفاده از آن در شبکه‬
‫جهاني اینترنت فراهم شود‪ .‬بدین ترتیب همگان مي توانند حسب نیاز خود از‬
‫این اطالعات بهره مند شوند‪ .‬مجموعه اطالعاتي که بدین سان در اختیار‬
‫همگان قرار مي گیرد از اطالعات ساده همانند وضعیت هوا در زمان مورد‬
‫نظر و زمان های آتي تا اطالعات پیچیده تحلیلي همانند محاسبه و ترسیم نقشه‬
‫های مختلف فشار‪ ،‬دما و ‪ ...‬برای انجام تفسیرهای اقلیمي برای محققین است‪.‬‬
‫امروز دسترسي به این شبکه اطالعاتي گسترده باعث توسعه داده ها و نرم‬
‫افزارهای وب گردیده که بتواند اطالعات مورد نیاز را به صورت آسان در‬
‫اختیار انواع کاربران قرار دهند‪.‬‬
‫مباني شبکه جهاني اينترنت و وب‬
‫)‪World Wide Web (www‬‬
‫به طور ساده اینترنت سیستمي است که در آن تعداد زیادي از رایانه ها بهم پیوسته شده و از‬
‫طریق شبکه های عضو در یک شبکه پیچیده و قابل اطمینان به یکدیگر مرتبط مي شوند تولد‬
‫این سیستم از انگیزه ارتباط دادن سیستم های رایانه ای مراکز نظامي و تحقیقاتي به یکدیگر در‬
‫یک شبکه سراسری و قابل اطمینان بود تا بدین وسیله از بروز ناخواسته جنگ هسته اي به‬
‫خاطر عدم توانایي رایانه هاي نظامي جلوگیري شود‪ .‬در واقع اینترنت از بطن چنین پروژه اي‬
‫متولد شد و بدین ترتیب اینترنت به صورت یک غول و یک ابر شبکه درآمد که قادر بود رایانه‬
‫های موجود در دانشگاهها و نهادهای دولتي و نظامي و مراکز تحقیقاتي سراسر جهان را به‬
‫یکدیگر متصل سازد‪ .‬به همین منظور طراحي یک سیستم از آیین نامه ها یا پروتکل های‬
‫پیشرفته تدوین گردید تا با استفاده از آن رایانه های متصل به شبکه بتوانند ذخیره و تبادل‬
‫اطالعات از طریق آن انجام دهند‪ .‬بدین ترتیب هر رایانه با مجموعه اطالعاتي که در خود‬
‫داشت از طریق شبکه اینترنت این قابلیت را یافت که توسط رایانه هایي در هر کجاي دنیا که به‬
‫این شبکه دسترسي داشت مورد استفاده قرار گیرد و در عین حال از اطالعات آن نیز استفاده‬
‫نماید‪.‬‬
‫•‬
‫مباني وب سيستم اطالعات جغرافيايي‬
‫)‪(Web GIS‬‬
‫تکنولوژي وب در سیستم اطالعات جغرافیایي در واقع یک سیستم متشکل از اطالعات فضایي‬
‫و توصیفي در یک شبکه رایانه اي است که برای ادغام و انتشار گرافیکي اطالعات در وب‬
‫استفاده مي شود‪ .‬برآوردها نشان مي دهد که حدود ‪ 70‬درصد از اطالعاتي که توسط دستگاهها‬
‫و سازمان مختلف در وب قرار مي گیرد از ماهیت فضایي برخوردار هستند‪ .‬برای این منظور‬
‫‪IMS‬نرم افزارهایي مانند‬
‫طراحي گردیده است که کار )‪(Internet Map Server‬‬
‫سرویس دهي پایگاه داده و توابع سیستم اطالعات جغرافیایي را روی شبکه اینترنت انجام مي‬
‫دهد‪ .‬به این ترتیب کاربران با استفاده از مرورگرها مي توانند سرویس های مورد نظر را‬
‫دریافت کنند‪ .‬عملکرد این کار تقریبا" شبیه کارکرد بین سرویس دهنده و سرویس گیرنده است‪.‬‬
‫به )‪(Web Server‬در این حالت درخواست کاربر از طریق اینترنت و سرویس دهنده وب‬
‫رسیده و سرویس دهنده نقشه آن را به زبان نرم افزار سیستم )‪(Map Server‬سرویس دهنده‬
‫اطالعات جغرافیایي ترجمه کرده‪ ،‬نقشه اینترنتی و گزارشات تولید شده در نرم افزار سیستم‬
‫اطالعات جغرافیایي از سرویس دهنده نقشه به سرویس دهنده وب ترجمه شده و از طریق‬
‫اینترنت به کاربر مي رسد‪ .‬کل این مراحل زماني در شرایط متوسط حدود ‪ 2‬ثانیه طول می‬
‫کشد‪.‬‬
‫•‬
‫بهره گيري از شبکه اينترنت برای آموزش‬
‫موضوعات اقليم شناسي‬
‫•‬
‫ظهور اینترنت باعث شده است که دوره آموزش کالسیک که در آن دانشجو در کالس درس‬
‫حضور یافته و مطالب مربوطه را اخذ مي کند شکل جدید به خود گیرد‪ .‬در شیوه جدید الزامي‬
‫به حضور دانشجو در کالس درس نبوده و دانشجو قادر است مطالب مورد نظر را از فاصله‬
‫دور تنها با دسترسي به شبکه اینترنت دریافت نماید‪ .‬امکاناتي که در این حیطه در نظر گرفته‬
‫شده است باعث گردیده تا تعامل بین استاد و دانشجو نیز فراهم شده تا دانشجو بتواند سواالت‬
‫خود را از طریق اینترنت برای استاد مربوطه ارسال و پاسخ خود را دریافت نماید‪ .‬همچنین‬
‫امکان ارتباط وتعامل با سایر دانشجویان نیز از این طریق فراهم شده و بدین ترتیب امکان‬
‫برگزاري کنفرانس و یا کالس اینترنتي قابل دسترسي است‪ .‬توسعه تکنولوژي باعث شده است‬
‫که همانند آموزش کالسیک که استاد و دانشجو به صورت رو در رو مباحث را مطرح مي کنند‬
‫در شکل اینترنتي نیز با برقراري شبکه ویدئویی امکان مشاهده یکدیگر نیز فراهم شده و به این‬
‫ترتیب تعامل و برقراری ارتباط فراهم مي شود‪ .‬به اینگونه شیوه آموزش اصطالحا ا آموزش‬
‫)‪ (E Learning‬اطالق مي کنند که امروزه توسعه زیادي یافته و طرفداران‬
‫الکترونیکي‬
‫بسیار زیادي را برای خود پیدا نموده و دانشگاههای مختلف دوره های آموزشي به این شیوه را‬
‫تحت عنوان آموزش مجازي برقرار نموده و مدارک معتبر را نیز به فارغ اتحصیالن ارائه مي‬
‫کنند‪.‬‬
http://www.srh.weather.gov/jetstream/matrix.htm
‫دسترسي به داده ها و اطالعات آماري‬
‫هواشناسي از طريق اينترنت‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫شبکه ایستگاههاي دیده باني که در قالب سه نوع ایستگاه سینوپتیک‪ ،‬کلیماتولوژي و باران‬
‫سنجي به صورت روزانه به ثبت هزاران ارزش از پارامترهای اقلیمي مي پردازند که بخشي‬
‫از آنها الزم است در همان روز پردازش شده و برای انجام پیش بیني های هواشناسي مورد‬
‫استفاده قرار گیرد و بخشي نیز بایگاني شده و برای انجام تحلیل های مختلف از آنها استفاده مي‬
‫شود‪.‬‬
‫بطور مسلم دسترسي آسان به اطالعات بهنگام فوق الذکر از الزاماتي است که مي تواند نتایج‬
‫رضایت بخشي را ایجاد کند‪ .‬از اینرو به اشتراک گذاردن این داده ها با توسل به روش های‬
‫مختلف نقش اساسي را در توسعه دانش هواشناسي و اقلیم شناسي خواهد داشت‪.‬‬
‫بهره گیري از شبکه اینترنت به منظور به اشتراک گذاشتن انواع داده های اقلیمي در طي‬
‫سالهای اخیر توانسته است زمینه استفاده همگاني از این نوع داده هاي اطالعاتی را فراهم نماید‪.‬‬
‫امروزه غالب سازمان های هواشناسي کشورها و یا مراکز تحقیقاتي در سراسر دنیا پایگاه‬
‫اطالعاتي خود را در اینترنت قرار داده و با طراحي نرم افزارهاي تخصصي بهره گیري از آن‬
‫را برای همگان میسر ساخته اند‪ .‬به همین جهت تعداد سایت هایي که به همین منظور موجود‬
‫مي باشد بسیار زیاد است که در این قسمت سایت سازمان هواشناسي کشور به عنوان نمونه ذکر‬
‫مي شود‪:‬‬
‫آدرس وب سایت مورد نظر عبارت است از‪:‬‬
‫‪http://www.irimo.ir/farsi/amar/map/index.asp‬‬
‫دسترسي به نقشه های سينوپتيک از طريق اينترنت‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫نقشه های سینوپتیک که غالبا ا برای اهداف پیش بیني مورد استفاده قرار مي گیرند مي تواند‬
‫برای اطالع و استفاده همگاني به صورت روزانه در اختیار قرار گیرد‪ .‬عالوه بر دسترسي به‬
‫نقشه های روزانه‪ ،‬اخذ نقشه های مربوط به ایام گذشته نیز از اهمیت خاصي برخوردار است‪.‬‬
‫انجام محاسبات الزم برای تولید نقشه های ترکیبي یا نقشه های حداقل‪ ،‬میانگین و یا حداکثر از‬
‫نقشه های گذشته مي تواند نقشه های جدیدي را در اختیار کاربر قرار دهد که اینگونه نقشه ها‬
‫مي تواند وضعیت اقلیم سینوپتیکي را برای یک منطقه مشخص نماید‪.‬‬
‫وب سایت های زیادي در حال حاضر کار ارائه اطالعات نقشه های سینوپتیکي خام و تحلیل‬
‫شده را در اختیار همگان قرار مي دهند‪ .‬سازمان هواشناسي کشور نیز در این زمینه نقشه های‬
‫روزانه تحلیل شده را در سایت خود قرار مي دهد‪ .‬این نقشه ها در سطوح مختلف جو از جمله‬
‫سطح زمین‪ ،‬سطح ‪ 850،500،300،250،200‬هکتوپاسکالي قابل دریافت مي باشد‪ .‬آدرس‬
‫دریافت این اطالعات عبارت است‪:‬‬
‫‪http://www.irimo.ir/farsi/map/index.asp‬‬
‫اولین سایت به مرکز اروپائي برای پیش بیني هوا در مقیاس متوسط ‪( European Center‬‬
‫)‪ for Medium-Range Weather Forecast‬مي باشد که به صورت اختصاري‬
‫‪ ECMWF‬مشهور است‪ .‬آدرس این سایت عبارت است از‪:‬‬
‫‪http://www.ecmwf.int/‬‬
‫• وب سایت دوم مرکز تشخیصي آب و هوا ‪ (Climate Diagnostics Center‬یا ‪CDC‬‬
‫است که آدرس آن عبارت است از‪:‬‬
‫• ‪http://www.cdc.noaa.gov/index.html‬‬
‫دسترسي به تصاوير ماهواره های هواشناسی‬
‫• توسعه روش های سنجش از دور باعث گردیده که امروزه ماهواره های متعددی توسط کشورها در فضا‬
‫قرار داده شود و تصاویر اخذ شده توسط این ماهواره ها با فاصله زماني نیم ساعت تا ‪ 12‬ساعت‪ ،‬هر‬
‫روز در اختیار کاربران قرار گیرد‪ .‬اخذ این تصاویر عالوه بر تحلیل نقشه های روزانه سینوپتیک‪ ،‬کمک‬
‫شایان توجهي را به امر پیش بیني نموده است و با توجه به روند دینامیک وضعیت آب و هوایي در مناطق‬
‫مختلف جغرافیایي کره زمین‪ ،‬تصاویر ماهواره ای ساعتي مي تواند برای شناسایي حرکت سیستم های هوا‬
‫و پیش بیني مسیرهای آتي کمک نماید‪ .‬همچنانکه در فصل مربوطه در مورد اصول پردازش و نحوه‬
‫کاربرد انواع اطالعات هواشناسي در فصل مربوطه توضیح داده شده‪ ،‬امروزه این تکنیک ها دارای‬
‫اهمیت زیادي در مطالعات هواشناسي و اقلیم شناسي هستند‪.‬‬
‫• نکته اساسي برای استفاده از تصاویر ماهواره های هواشناسي در اسرع وقت است که خوشبختانه امروزه‬
‫قرار دادن تصاویر ماهواره ای در اینترنت این امکان بوجود آمده که همه بتوانند با فاصله زمانی بسیار‬
‫اندک تصاویر اخذ شده توسط ماهواره ها را مشاهده نمایند‪ .‬غالب مراکزي که اینگونه تصاویر را دریافت‬
‫مي کنند با کنار هم قرار دادن تصاویر اخذ شده زماني یک نمایش متحرکي از آنها را به کاربران ارائه‬
‫مي کنند که کاربران با مشاهده آن مي توانند نحوه حرکت و الگوی آن را در همان زمان مشاهده کنند‪.‬‬
‫• وب سایت های مختلفي اقدام به ارائه تصاویر ماهواره ای مي کنند که بخشي از آنها به سازمان مرکزی‬
‫تهیه کننده تصاویر مانند سازمان ‪ NOAA‬تعلق دارد و بخشي دیگر نیز مربوط به مراکز و سازمان های‬
‫هواشناسي دولت ها مي باشد که پس از دریافت تصاویر و انجام پردازش های اولیه مورد نیاز آنها را‬
‫همراه با سایر اطالعات و نقشه های سینوپتیک در وب سایت خود قرار مي دهند‪ .‬سازمان هواشناسي‬
‫کشور نیز با آدرس زیر‬
‫• ‪http://www.irimo.ir/farsi/satellite/index.asp‬‬
‫دسترسي به وضعيت هواي فعلي و آتي‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫دریافت اطالعات از وضعیت اقلیمي حال حاضر و کسب اطالع از وضعیت هوا در ساعات‬
‫آتي از جمله مواردي است که عالوه بر محققین‪ ،‬عموم مردم برای انجام فعالیت های روزمره‬
‫خود نیاز به این نوع اطالعات دارند‪ .‬دریافت این اطالعات از طریق اینترنت امکان بسیار‬
‫مناسبي است که قدرت تصمیم گیري را برای فعالیت های خود با توجه به شرایط اقلیمي در‬
‫اختیار آنها مي گذارد‪.‬‬
‫کسب اطالع از وضعیت اقلیمي حال و آتي در دو بعد مختلف مي تواند صورت گیرد‪ .‬بعد اول‬
‫دریافت داده های آماری از عناصر مختلف جوی از جمله درجه حرارت حداقل و حداکثر‪،‬‬
‫احتمال وقوع بارش‪ ،‬سرعت باد و ‪ ...‬است‪ .‬که در شکل اطالعات جدولي اختصاصا ا برای‬
‫ایستگاههای هواشناسي مستقر در کشور های مختلف است که الزم است برای این کار نام‬
‫ایستگاه وارد شده و مجموعه اطالعات مربوطه را مشاهده نمود‪ .‬این نوع اطالعات برای‬
‫ساعات و روزهای آتي به تفکیک فردا‪ ،‬آخر هفته‪ ،‬ده روزه و ماهانه مي تواند در اختیار کاربر‬
‫قرار گیرد‪ .‬بعد دوم از اطالعات مربوطه به وضعیت فعلي و آتي هوا به صورت نقشه های‬
‫مختلف است که در آن سیماي هواشناسي مناطق و کشور به صورت گرافیکي نمایش داده شده‬
‫تا بدین ترتیب دید بصري بهتري را در اختیار کاربر قرار دهد‪.‬‬
‫وب سایت های زیادي به ارائه این نوع اطالعات مي پردازد که وب سایت ‪ weather‬از‬
‫معروفترین آنها به آدرس زیر مي باشد‪:‬‬
‫‪http://www.weather.com/maps/maptype/currentweatherusnational/us‬‬
‫‪visiblesatellite_large.html‬‬
‫دسترسي به نقشه های اقليم کاربردی‬
‫• عالوه بر اطالعات و نقشه هایي که نشاندهنده وضعیت فعلي و آتي‬
‫هوا است‪ ،‬اخذ نقشه های کاربردی از وضعیت اقلیم در خصوص‬
‫فعالیت های مختلف از جمله کاربردهای مهمي است که اقلیم شناسي‬
‫در هواشناسي پیدا کرده است‪ .‬مهمترین وب سایتي که به ارائه چنین‬
‫اطالعات مي پردازد سایت ‪ weather‬مي باشد که با تنوع ویژه‬
‫ای‪ ،‬این اطالعات را ارائه مي کند‪ .‬آدرس وب سایت مذکور به‬
‫صورت زیر می باشد‪:‬‬
‫• ‪http://www.weather.com/outlook/travel/businesst‬‬
‫‪raveler/local/IRXX0018?from=search_current‬‬