Transcript تعریف آمار(statistic)

‫بسم هللا الرحمن الرحیم‬
‫اقلیم شناس ی آماری‬
‫‪Statistical climatology‬‬
‫واحد درس ی ‪ 2 :‬واحد‬
‫پیش نیاز‪ :‬آمار و احتماالت‬
‫منابع و ماخذ ‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫مبانی اقلیم شناس ی آماری دکتر حسین عساکره ‪،‬انتشارات دانشگاه زنجان‬
‫روشهای آماری در مطالعات هواشناس ی و اقلیم شناس ی دکتر فاطمه رحیم زاده‬
‫انتشارات سید باقر حسینی‬
‫کاربرد آمار در جغرافیا تالیف دکتر مسعود مهدوی و دکتر مهدی طاهر خانی از‬
‫نشر قومس‬
‫•‬
‫آمار و احتمال در جغرافیا دکتر محمد قاسم وحیدی اصل از انتشارات دانشگاه‬
‫پیام نور‬
‫•‬
‫اصول آمار در علوم منابع طبیعی دکتر محمد رضا بی همتا و همکاران از‬
‫انتشارات دانشگاه تهران‬
‫•‬
‫روشهای آماری دکتر کریم منصورفر از انتشارات دانشگاه تهران‬
‫•‬
‫تعریف آمار (‪)statistic‬‬
‫آمار روش ی برای جمع آوری ‪،‬نمایش ‪،‬تلخیص‪ ،‬تحلیل‬
‫‪،‬تفسیر ‪ ،‬برآورد ‪ ،‬تعمیم ‪ ،‬مطالعه و بررس ی‬
‫مشاهدات است‬
‫تقسیمات دانش آمار‬
‫• الف ‪ :‬آمار توصیفی و آمار استنباطی(تحلیلی)‬
‫• ب ‪ :‬آمار پارامتری و ناپارامتری‬
‫• ج ‪ :‬آمار یک متغیره و چند متغیره‬
‫آمار توصیفی‬
‫(‪)deccriptive statistics‬‬
‫• در واقع این قسمت از دانش آمار به دنبال نمایش ساختار و توصیف ساده داده‬
‫هاست و این کار از طریق وارس ی اعداد یا نمودارهای مربوطه انجام می شود‪.‬‬
‫• آمار توصیفی عمدتا از جداول فراوانی و نمایه هایی چون میانگین ‪ ،‬مد ‪ ،‬میانه ‪،‬‬
‫انحراف معیارو منحنی توزیع (تغییرات اطراف میانگین ) بحث می کند‪.‬‬
‫• برای مثال ممکن است تصور شود میزان بارش در یک مقطع زمانی افزایش یافته‬
‫است آمار توصیفی می تواند متوسط تغییر بارش در آن دوره با دقت بیان کند ولی‬
‫تبیین و توجیه این تغییر بر اساس متغیرهای دیگر و نیز برآورد میزان و تداوم پیشین و‬
‫پسین این تغییر از عهده آمار توصیفی خارج است‪.‬‬
‫•‬
‫آمار استنباطی یا تحلیلی‬
‫(‪)Inferential Statistics‬‬
‫آمار استنباطی روش ی است که به کمک آن می توان اطالعات موجود در‬
‫مجموعه ای محدود از داده ها (نمونه) را به مجموعه ای بزرگتر(جامعه ) که‬
‫داده ها از آن بدست آمده اند تعمیم داد‬
‫• این بخش از آمار نوعی قیاس است که در اقلیم شناس ی برای پیش بینی یا‬
‫برآورد پارامترهای اقلیمی از طریق نمونه برداری به کار می رود‬
‫• برای مثال اندازه گیری میزان دما یا بارش در یک نقطه شهری و تعمیم آن به‬
‫کل محدوده شهر ‪ ،‬همچنین برآورد و پیش بینی مقادیر آینده عناصر اقلیمی بر‬
‫اساس رفتار پیشین آنها در محدوده آمار استنباطی می گنجد‪.‬‬
‫نتیجه گیری‬
‫• در آمار توصیفی بیان دقیق و نظام مند مقادیر حاصل از‬
‫مشاهدات تجربی و نتایج عینی و در آمار استنباطی ‪ ،‬تبیین‬
‫نتایج توصیفی ‪ ،‬برآورد ‪ ،‬تفسیر و تعمیم فراسنج های‬
‫جامعه بر اساس نمونه و تعیین میزان اهمیت و اعتبار آنها‬
‫مورد نظر است عالوه بر اینکه در این شاخه از آمار به‬
‫آزمون فرضیه ها نیز توجه می شود‬
‫آمارپارامتری‬
‫(‪)Parametric Statistics‬‬
‫• برای سنجش فرضیه هایی که متغیر آن کمی است از آمار پارامتری‬
‫استفاده می کنیم مانند به دست آوردن میانگین یک عنصر اقلیمی در‬
‫یک دوره طوالنی مدت از طریق میانگین آن عنصر اقلیمی برای یک‬
‫دوره معین‬
‫• چنانچه مقیاس سنجش متغیرها فاصله ای یا نسبی باشد وداده ها از‬
‫یک توزیع خاص مانند توزیع نرمال برخوردار باشند از آمار پارامتری‬
‫استفاده می کنیم‬
‫• این نوع آمار سنخیت بیشتری با آمار استنباطی دارد‬
‫آمار ناپارمتری‬
‫(‪)Non – Parametric Statistics‬‬
‫• برای سنجش فرضیه های کیفی از آمار ناپارامتری استفاده می کنیم‬
‫• آزمون های مرتبط با آمار ناپارمتری از برخی ویژگی های توزیع جامعه مستقل هستند از‬
‫این رو آزمون های مزبور را توزیع آزاد می نامند‬
‫• در این نوع آمار ‪ ،‬رتبه ها یا عالئم جایگزین اندازه گیریهای کمی می شود وبرخی آزمون‬
‫فرض های متغیرهای اقلیمی اسمی و رتبه ای تنها به کمک فنون ناپارامتری انجام پذیر‬
‫است‪.‬‬
‫• برای مثال رتبه بندی سالها یا شهرها بر اساس میزان سرما ‪،‬بارش ویا تعداد روزهای‬
‫یخبندان ‪ ،‬محاسبه رابطه آن با رتبه عناصر یا سایر عوامل اقلیمی از کاربردهای آمار‬
‫ناپارمتری در اقلیم شناس ی محسوب می شود‬
‫آمار یک متغیره‬
‫(‪)Univariate statistics‬‬
‫• آمار یک متغیره به بررس ی آماری ‪ ،‬توصیف ‪ ،‬تحلیل وبرآورد یک متغیر بدون ارتباط با‬
‫متغیرهای دیگر می پردازد مانند بررس ی میانگین دما یا بارش‬
‫• بسیاری از دانشمندان معتقدند آمار یک متغیره داده هایی با حداکثر دو متغیر را بررس ی‬
‫و تحلیل می کند مانند میانگین دما ناش ی از تغییرات دما در امتداد زمان و یا مکان‬
‫• در عمل هدف از آمار یک متغیره بررس ی آماری پدیده هایی است که حداکثر یک متغیر‬
‫مستقل داشته باشند متغیر مستقل در بررس ی های تک متغیره زمان یا مکان است‪.‬‬
‫آمار چند متغیره‬
‫(‪)Multivariate Statistics‬‬
‫•‬
‫روش های آمار چند متغیره به طبقه گسترده ای از روش های آماری‬
‫گفته می شود که برای تحلیل داده ها به بیش از دو متغیر و بعضا‬
‫چند متغیر می پردازد‬
‫•‬
‫برای مثال طبقه بندی اقلیمی بر اساس چندین عنصر اقلیمی و یا‬
‫رابطه و برآورد عنصر اقلیمی با چند عنصر و عامل دیگر با این‬
‫روشها بررس ی می گردد‪.‬‬
‫آمار چند متغیره‬
‫•‬
‫به عنوان نمونه عنصری چون دمای مناطق مختلف سطح زمین متاثر از‬
‫شرایط تابش ی و ارتباط آن با عوارض سطح زمین ‪ ،‬هدایت گرمایی ‪ ،‬ارتفاع‬
‫‪ ،‬ناهمواریها و جهت آفتابگیری ‪ ،‬جابجایی افقی – عمودی باد ‪ ،‬ابرناکی و‬
‫جریان های دریایی و همچنین برهمکنش آنها بر یکدیگر است‬
‫•‬
‫مطالعه این عنصر منجر به جمع آوری ‪ ،‬تحلیل و بررس ی تمامی موارد‬
‫مذکور به عنوان متغیرهای موثر بر دما خواهد شد و با آمار چند متغیره‬
‫محقق می تواند اطالعات موجود را به سادگی دریافته ‪ ،‬عرضه و استفاده‬
‫کند‪.‬‬
‫اقلیم‬
‫•‬
‫شرایط جوی غالب یک محل در دراز مدت را اقلیم گویند‬
‫‪‬مشخصات اصلی اقلیم‪:‬‬
‫•‬
‫تاکید و توجه به زمان و مکان ‪:‬‬
‫اقلیم شناسان با مطالعه دراز مدت شرایط جوی این واقعیت را دریافته اند که برای‬
‫دستیابی به نمود غالب ‪ ،‬هر مکانی با تمامی خصوصیاتش در دوره ای طوالنی مورد‬
‫توجه قرار گیرد این خصوصیات مکانی از طریق صفاتی کمی و بوسیله مقادیری عددی‬
‫چون مقدار دما ‪ ،‬بارش ‪ ،‬رطوبت ‪ ،‬فشار و ‪ ...‬برای مختصات مکانی خاص و زمانی‬
‫معین بیان می شود‪.‬کشف این نوع روابط از دغدغه های اصلی اقلیم شناسان به‬
‫شمار می آید‪.‬‬
‫اقلیم‬
‫• برهمکنش اجزاء اقلیم‪:‬‬
‫اگر چه اقلیم بوسیله قوانین فیزیکی کنترل ‪ ،‬تبیین و تشریح می شود اما‬
‫باید پذیرفت که اقلیم برآیند بر همکنش اجزاء خود در دراز مدت است‬
‫بنابراین خصوصیات اقلیمی حاصل روابط متقابل این اجزاء است از‬
‫آن جا که اجزا مذکور اثرات متفاوتی در مقیاس زمان و مکان دارند نوع‬
‫روابط آنها نیز تحت تاثیر زمان و مکان متنوع و متفاوت است کشف این‬
‫نوع روابط از دغدغه های اصلی اقلیم شناسان است‪.‬‬
‫اقلیم‬
‫• تنوع در مکان و تغییر در زمان‪:‬‬
‫• حاالت ظاهری جو عالوه بر این که به وسیله رفتار خود جو کنترل می‬
‫شود پدیده هایی چون پستی ها و بلندی ها ‪ ،‬تغییرات مداوم دما ‪،‬‬
‫رطوبت و دیگر عناصر اقلیمی را در پی دارد و واقعیتی را ایجاد می کند‬
‫که در بعد زمان و مکان قابل درک است این ویژگی های اقلیمی موجب‬
‫می شود دو مشخصه تشابه – اختالف مکانها و همگونی – ناهمگونی‬
‫رفتار عناصر در امتداد زمان از مباحث اصلی در اقلیم شناس ی به شمار‬
‫آید‪.‬‬
‫اقلیم شناس ی آماری‬
‫(‪)Statistical climatology‬‬
‫• شناخت رفتار اقلیم از منظر دانش آمار به اقلیم شناس ی آماری موسوم است‬
‫• هر دو شاخه آمار (توصیفی و استنباطی) در اقلیم شناس ی کاربردی فراوان دارد اقلیم‬
‫سرشار از داده برای زمان طوالنی است که بعض ی در پهنه های گسترده ای چون سطح‬
‫زمین و نیز برای سطوح مختلف جوی و از منابع مختلف به دست می آید و آن گونه که‬
‫انتظار می رود اطالعات فراوانی را در خود دارد برای ارائه مشخصه ای عمومی از داده های‬
‫خام و سازماندهی آنها ابزاری مورد نیاز است آمار توصیفی در صدد سازماندهی و تلخیص‬
‫این گونه مشاهدات است همچنین محدود بودن داده ها در برخی نقاط و فقدان آن در‬
‫برخی دوره های فاقد داده و نیز لزوم شناخت ما از آینده ‪،‬مقتض ی استفاده از تخمین بر‬
‫اساس داده های موجود است که این امور با استفاده از آمار استنباطی امکان پذیر است‪.‬‬
‫مهم ترین رویكردهای اقلیم شناس ی‬
‫آماری‬
‫‪ -1‬کنترل کیفی وبازسازی داده ها‪:‬‬
‫گاهی یک یا چند مشاهده بسیار بزرگ تر یا بسیار کوچک تر از بقیه داده هاست‪ .‬این داده ها را‬
‫داده های پرت گویند‪ .‬گاهی نیز تعدادی از نقاط دریک محدوده‪ ،‬و به طورمتوالی و جدای از نقاط‬
‫متوالی دیگر قرار می گیرند‪ .‬این وضعیت به جهش موسوم و با طول های مختلف رخ می دهند‪.‬‬
‫تعداد نقاط در هر جهش را طول جهش گویند‪ .‬این نوع داده ها در بعض ی موارد حاصل خطای‬
‫موجود در مشاهدات است‪ .‬ابزار و مقیاس های سنجش‪ ،‬جابجایی و تغییرات فیزیکی ایستگاه ها‪،‬‬
‫مسایل مربوط به دیده بانی و‪ ...‬عواملی مهم اند که موجب بروز خطا در داده های حاصل از‬
‫اندازه گیری می شوند‪ .‬برای انجام تحلیل مناسب‪ ،‬متقن و منتج تنها باید به توجه کرد كه از‬
‫درجات باالی صحت برخوردار باشند‪ .‬دانش آمار می تواند براساس روش های معقول و منطقی‬
‫داده ها را آزمایش‪ ،‬رفع نقص یا خطا و بازسازی و تحلیل وتفسیر آن ها را با قید احتیاط و با‬
‫ضریب خطای مشخص‪ ،‬امکان پذیر کند‪.‬‬
‫مهم ترین رویكردهای اقلیم شناس ی آماری‬
‫‪ -2‬توصیف کمی داده ها‪:‬‬
‫در این زمینه پردازش‪ ،‬نمایش و طبقه بندی داده های اقلیمی انجام می گیرد و ضمن آن‬
‫مشخصات عمومی داده ها (نمایه های تمركز‪ ،‬پراكندگی‪ ،‬توزیع فراوانی ها و ‪ ) . . .‬برای‬
‫شناسایی محدوده و عناصر مورد مطالعه بررس ی می گردد‪ .‬درواقع داده های مربوط به‬
‫رخداد‪ ،‬فراوانی و عملكرد پدیده ها براساس روش های رایج ومعمول انجام می شود‪.‬‬
‫گاهی با استفاده از فنون آماری – ترسیمی به تحلیل اکتشافی داده ها مبادرت می شود‪.‬‬
‫دراین رویه برای کشف داده ها ونه تأیید نتایج نهایی آن ها هیچ پیش فرض ی در نظر‬
‫گرفته نمی شود و توصیف با استفاده از نمودارهای ساده صورت می پذیرد‪.‬‬
‫مهم ترین رویكردهای اقلیم شناس ی‬
‫آماری‬
‫‪ -3‬شناسایی الگوهای پراكندگی‪:‬‬
‫از اولین و مهم ترین مراحل مطالعه اقلیمی‪ ،‬بررس ی پراكنش و شناسایی الگوهای آن‬
‫ا‬
‫هاست‪ .‬مثال برای ارائه پراكندگی عناصر اقلیمی (مثل پراكندگی مكانی بارش ایران) به‬
‫صورت نقشه های هم ارزش‪ ،‬از روش های ریاض ی ‪ -‬آماری می توان بهره گرفت‪.‬‬
‫همچنین می توان به محاسبه تغییرات بارش با تغییر فاصله‪ ،‬تعمیم بارش یك نقطه‬
‫ا‬
‫برمساحت اطراف و ‪ . . .‬اشاره نمود كه عمدتا به صورت عددی بیان می شود‪ .‬ضمن‬
‫اینکه آزمون و مقایسه میانگین و پراش ( تغییرات) از مباحث بنیادی در آمار استنباطی‬
‫است که در اقلیم شناس ی برای تحلیل پراکندگی ها به کار گرفته می رود‪.‬‬
‫مهم ترین رویكردهای اقلیم شناس ی آماری‬
‫•‬
‫•‬
‫‪ -4‬شناسایی نواحی مشابه ‪:‬‬
‫تمامی عناصر اقلیمی تابع الگوی های مكانی هستند‪ ،‬بدین جهت بعد از شناسایی این‬
‫الگوها باید آن ها را به نواحی متجانس تقسیم کرد‪ .‬این عمل را طبقه ( ناحیه یا پهنه‬
‫) بندی اقلیمی می نامند‪ .‬در این زمینه دو مسأله مهم یعنی بررس ی ّ‬
‫كلیت ناحیه و تعیین‬
‫آستانه های منطقی با استفاده از روش های آماری و به كارگیری كامپیوترها امكان‬
‫پذیر است‪ .‬چرا كه در آن متغیرهای متعدد را می توان دخیل نمود‪ .‬پردازش این حجم‬
‫از متغیرها نیاز به تخصص‪ ،‬وقت و هزینه دارد‪ .‬به عالوه ممكن است شباهت برخی از‬
‫این متغیرها مستلزم حذف آن ها باشد؛ به همین دلیل استفاده از روش های آماری و‬
‫كامپیوتر الزم می نماید‪.‬‬
‫‪ -5‬آزمون تمایز ‪ :‬روش های آماری برای تعیین نواحی یا زمان ها(روزها ‪ ،‬ماه ها‪ ،‬فصول‪،‬‬
‫سال ها یا قرن ها)ی متمایز و متباین به كار می رود‪ .‬اساس این روش ها بر مقایسه‬
‫تجانس درونی نواحی و یا زمان ها استوار است‪.‬‬
‫مهم ترین رویكردهای اقلیم شناس ی آماری‬
‫• ‪ -6‬شناسایی و آزمون روابط زمانی ـ مكانی‪:‬‬
‫یكی دیگر از اهداف مطالعه آماری اقلیم‪ ،‬بررس ی میزان هماهنگی بین‬
‫تغییرات متغیرها در طول زمان و مكان است‪ .‬الگوهای تغییر متغیرها در‬
‫امتداد زمان با عنوان بررس ی «سری های زمانی» مورد توجه قرار می گیرد‪.‬‬
‫در حالی كه الگوسازی مكانی با استفاده از روابط متغیرهای اقلیمی با‬
‫مكان ( طول ‪ ،‬عرض جغرافیایی ‪ ،‬ارتفاع و‪ ) ...‬در آمار مکانی بررس ی می‬
‫شود‪ .‬امروزه هر دو نوع بررس ی بوسیله روش های آماری پیشرفته صورت‬
‫می گیرد‪ .‬این قبیل روابط پس از شناخت پدیده ها و فرایند(های) حاكم‬
‫برآن ها قابل كشف و بررس ی است‪.‬‬
‫مهم ترین رویكردهای اقلیم شناس ی آماری‬
‫•‬
‫براساس نگرش سیستمی‪ ،‬بررس ی روابط تنها با درنظر گرفتن متغیرهای متعدد و فراوان‬
‫امكان پذیر است‪ .‬این كار از طریق روش های رایج و معمول ( روش همبستگی‪ ،‬رگرسیون‪،‬‬
‫تحلیل عاملی و‪ ) ...‬انجام می گیرد‪ .‬اخیرا روش تحلیل توابع انتقال بخصوص در تحلیل سری‬
‫های زمانی از توجه فراوانی برخوردار شده است‪ .‬از جدیدترین شیوه هایی كه در زمینه روابط‬
‫زمانی ـ مكانی می توان معرفی کرد‪ ،‬تكنیك های موسوم به شبكه های عصبی است‪ .‬از آنجا‬
‫كه بررس ی های زمانی – مكانی نوعی بررس ی متوالی و موازی است‪ ،‬مدل های مبتنی بر تکنیک‬
‫شبكه های عصبی حجم زیادی از اطالعات متفاوت و متنوع را پردازش می کنند‪ .‬توضیح این‬
‫كه تکنیک های مذکور‪ ،‬اطالعات و داده های مختلف حاوی روابط مکانی متنوع و متفاوت را‬
‫مدل سازی می کنند‪ .‬فلسفة اصلی نامگذاری شبكة عصبی‪ ،‬مدل سازی مشخصه ها و‬
‫عملكرد عمدة مغز در شناخت پدیده هاست‪ .‬بنابراین شبكةعصبی به مدلی گفته می شود كه‬
‫اجزاء آن مجموعه ای متصل و شبكه ای پیچیده از عناصر را تشكیل می دهد‪.‬‬
‫مهم ترین رویكردهای اقلیم شناس ی‬
‫آماری‬
‫‪ -7‬برآورد‪ ،‬بازآفرینی و پیش بینی مقادیر ‪:‬‬
‫تخمین داده ها دریک محدوده ( زمانی – مکانی) فاقد داده را برآورد‬
‫گویند‪ .‬دانش آمار با استفاده از روش های استاندارد وقابل قبول وبا‬
‫ضریب اطمینان مشخص قادر است خالء داده ها را پر کند‪ .‬این‬
‫فرایند را اگر در مقیاس زمان و برای گذشته انجام گیرد‪ ،‬بازآفرینی و‬
‫اگر برای آینده صورت پذیرد پیش بینی می نامند‪.‬‬
‫مهم ترین رویكردهای اقلیم شناس ی‬
‫آماری‬
‫‪ -8‬تحلیل احتماالتی پدیده ها ‪:‬‬
‫برخی پدیده های اقلیمی (برای مثال خشكسالی‪ ،‬ترسالی‪ ،‬وقوع سیالب‪ ،‬وقوع بارش با‬
‫مقدارمعین‪ ،‬ریزش برف در یك زمان خاص‪ ،‬وقوع موج گرمایی‪ ،‬آستانه دمای معین و‪) . . .‬‬
‫ا‬
‫درمشاهدة پیاپی و تحت شرایط مشخص‪ ،‬و طبعا درطول زمان‪ ،‬نتایج یكسانی را بروز‬
‫نمیدهند و ممكن است هر بار چهره ای متفاوت نشان دهند‪ .‬واضح است كه وقوع این‬
‫رویدادها به عوامل متعددی بستگی دارد كه تغییر اندكی در هر یك از آن ها ممكن است‬
‫ماهیت رویداد را به میزان زیادی تغییر دهد یا حتی از رخ دادن آن جلوگیری كند‪ .‬بنابراین‬
‫درمشاهده های مختلف از این رخدادها و پدیده های مشابه نتایجی متفاوت حاصل می‬
‫شود كه نمی توان آن را به طور قطع معلوم كرد‪ .‬هرچند این رویدادها به طور قطع‬
‫قابل پیش بینی نیست ولی از مشاهده پیاپی آن ها آگاهی های مفیدی می توان به دست‬
‫آورد‪.‬‬
‫مهم ترین رویكردهای اقلیم شناس ی آماری‬
‫•‬
‫برای مثال می توان دریافت شانس وقوع برخی از این رویدادهابیش تر از برخی‬
‫دیگر است‪ .‬برای محاسبة بخت وقوع پیشامدها الزم است مدل مناسبی‬
‫انتخاب شود‪ .‬یكی از روش هایی كه می توان‪ ،‬به استناد آن نسبت به تعیین‬
‫الگوی این رویدادهای مبادرت كرد‪ ،‬استفاده از مبنای علم احتمال و دوره‬
‫های بازگشت احتمال وقوع پدیده هاست‪ .‬ازاین رو به دانش احتمال نیز در‬
‫بسیاری مطالعات اقلیمی توجه می شود‪ .‬همچنین می بایست به این نکته مهم‬
‫اشاره نمود که آمار استنباطی بر مبنای دانش احتمال بنا نهاده شده است‪ .‬به‬
‫همین دلیل فهم و کاربرد این شاخه از آمار وابستگی اجتناب ناپذیری با دانش‬
‫احتمال دارد‪.‬‬
‫جمع بندی در قالب یک مثال ساده‬
‫اقلیمی‬
‫هر گاه بخواهیم ویژگی های اقلیمی یک ناحیه را بیان کنیم چند حالت می توان متصور شد‪:‬‬
‫‪ -1‬ویژگی های اقلیمی با بیان میانگین (عمدتا دوتا از) عناصر اقلیمی نظیر دما و بارش بیان می گردد‪.‬‬
‫‪ -2‬در حالت دقیق تر برای بیان ویژگی های اقلیمی این ناحیه‪ ،‬غالب ترین حاالت جوی برای هر فصل (یا ماه) ارائه می شود‪.‬‬
‫‪ -3‬در این ناحیه بیش تر بارش در فصل بهار رخ می دهد و یا تابستان های این ناحیه گرم و خشک است‪.‬‬
‫‪ -4‬رابطۀ عناصر‪ ،‬رویدادها و پدیده های اقلیمی با یکدیگر و با پدیده های مکانی (مثال ارتفاع) بیان می شود‪ .‬به عنوان مثال در ماه‬
‫های گرم بارش کم تر است (رابطۀ دما و بارش) یا عمده ریزش های جوی به صورت برف است و به عنوان مثال دیگر با افزایش‬
‫ارتفاع در این ناحیه دما کاهش و بارش افزایش می یابد‪.‬‬
‫‪ -5‬به عنوان یک مثال‪ ،‬با ورود یک تیپ هوا به یک ناحیه‪ ،‬رخداد یک رویداد اقلیمی (مثال بارش‪ ،‬گردوغبار و‪ )...‬مورد انتظار است‪.‬‬
‫‪ -6‬گاهی با توجه به شرایط جوی گذشته می توان رفتار دراز مدت اقلیم و نیز رفتار احتمالی آینده را برآورد کنیم‪.‬‬
‫تمامی حاالتی که در باال بیان شد با استمداد از اصول و مبانی و نیز تحلیل آماری بیان می شود‪ .‬به عنوان مثال در شماره ‪ 1‬آمار‬
‫توصیفی ‪ ،‬در شماره ‪ 2‬تحلیل فراوانی‪ ،‬در شماره ‪ 3‬تفاوت میانگین ها ‪ ،‬در شماره ‪ 4‬همبستگی ‪ ،‬در شماره ‪ 5‬احتمال ‪ ،‬در شماره ‪6‬‬
‫مدل سازی و پیش بینی را برای بیان و توصیف اقلیم ناحیه فرض ی به کار برده ایم‪.‬‬
‫انواع متغیرهای اقلیمی‬
‫‪ -1‬عناصر اقلیمی‪:‬‬
‫عناصر اقلیمی مشخصات تشکیل دهنده اجزاء جوی اقلیم (دما ‪ ،‬رطوبت ‪،‬‬
‫تابش و فشار ) است که در ایستگاههای هواشناس ی اندازه گیری می شود‪.‬‬
‫همچنین آمیزه ای از این عناصر که معرف یک حالت فیزیکی معین در جو است‬
‫(مانند گرما ‪ ،‬بارش ‪ ،‬ابرناکی و ‪ )...‬ویا حالتی خاص از این عناصر که به پدیده‬
‫اقلیمی موسومند (یخبندان ‪ ،‬بارش سیالبی ‪ ،‬هاریکن و ‪ )...‬نیز یک عنصر‬
‫اقلیمی تلقی می شود‪.‬‬
‫انواع متغیرهای اقلیمی‬
‫‪ -2‬عوامل اقلیمی‪:‬‬
‫به مشخصاتی گفته می شود که قادر به تشدید ‪ ،‬تقلیل یا تعدیل‬
‫اثر عناصر اقلیمی اند (مانند ارتفاع محل ‪ ،‬جهت ‪،‬پوشش سطح‬
‫زمین ‪ ،‬دوری و نزدیکی به دریا و ‪ )...‬گاهی یک عنصر اقلیمی می‬
‫تواند عاملی برای عنصر دیگر باشد ‪ ،‬مثال دما برای رطوبت ‪،‬‬
‫رطوبت برای ابرناکی و ابرناکی برای تابش عامل اقلیمی به شمار می‬
‫آید‪.‬‬
‫انواع متغیرهای اقلیمی‬
‫‪ -3‬مکان‪:‬‬
‫چنانکه در تعریف اقلیم دیده شد اقلیم وابسته به مکان است‬
‫متغیر مکان از دو جنبه یعنی بعد(ریز ‪ ،‬محلی ‪ ،‬همدید ‪ ،‬جهانی ) و‬
‫پراکندگی های پدیده های اقلیمی در آن حائز اهمیت است در‬
‫حالت نخست مقیاس مطالعه مشخص می شود و در حالت دوم‬
‫مکان به عنوان یک عامل اقلیمی با سه مولفه (طول و عرض‬
‫جغرافیایی و ارتفاع ) مورد توجه قرار می گیرد‪.‬‬
‫انواع متغیرهای اقلیمی‬
‫‪ -4‬زمان‪:‬‬
‫از آنجا که شرایط اقلیمی یک مکان از رویدادهای ناگهانی و آنی‬
‫حاصل نمی شود زمان مشخصه ای اساس ی در تعریف اقلیم به‬
‫شمار می آید ‪ .‬زمان به عنوان مقداری جهت دار(برداری) با بازه‬
‫های مختلف مورد توجه اقلیم شناسان قرار گرفته است‬
‫فاصله زمانی مورد استفاده در اقلیم شناس ی معموال روز ‪ ،‬ماه ‪،‬‬
‫فصل و سال می باشد‪.‬‬
‫حاالت متغیرهای اقلیمی‬
‫تمامی متغیرهای اقلیمی در یک طبقه بندی کلی به دو رده پیوسته و گسسته تقسیم می‬
‫شوند‪:‬‬
‫الف)متغیر پیوسته ( ‪)continuous variable‬‬
‫این متغیرها در دامنه ای معین هر ارزش عددی یا هر کسر از آن را به خود اختصاص‬
‫می دهند برای مثال مقادیر مربوط به عناصر اقلیمی نظیر میانگین روزانه ‪،‬ماهانه یا‬
‫ساالنه دما ‪ ،‬رطوبت و فشار هوا‬
‫ب) متغیر گسسته (‪)discontinuous variable‬‬
‫در واقع کمیتی نا پیوسته بوده وفقط می تواند مقادیر عددی را که بدون واسطه‬
‫اعشاری تغییر می کنند را نشان دهد و دارا بودن یا فقدان ویژگی را منعکس کند برای‬
‫مثال تعداد روزهای برفی ‪ ،‬تعداد روزهای یخبندان ‪ ،‬تعداد روزهای توام با بارندگی ‪،‬‬
‫تعداد روزهای توام با رعد و برق و ‪...‬‬
‫انواع متغیرهای اقلیمی‬
‫•‬
‫مشخصه متغیرهای اقلیمی بنابر هدف پژوهش به اشکال مختلف مطالعه ‪،‬‬
‫توصیف و ارائه می شود شایان ذکر است که این تقسیم بندی کامال اعتباری‬
‫بوده و بر اساس اهداف پژوهش مشخص می شود در ادامه به برخی از این‬
‫اشکال به اختصار اشاره خواهد شد‪:‬‬
‫الف) متغیرها بر اساس ارزش آنها به متغیرهای کیفی (توصیفی یا اسمی ) و کمی‬
‫(عددی) تقسیم می شوند جالب آن که محققان می کوشند کیفیت را به کمیت‬
‫قابل اندازه گیری تبدیل و در نهایت آن را به صورت کیفی تعبیر و تفسیر کنند برای‬
‫مثال بعد از به دست آوردن اعداد و ارقام مربوط به پدیده ای مثل بارش یا دما‬
‫آن را با الفاض کیفی چون خشک ‪ ،‬مرطوب ‪ ،‬سرد یا گرم توصیف می نمایند‪.‬‬
‫انواع متغیرهای اقلیمی‬
‫متغیرهای کمی و کیفی در یک طبقه بندی کلی به پنج گروه تقسیم می گردند‪:‬‬
‫‪ -1‬متغیر اسمی‪ :‬این متغیرها ‪ ،‬پدیده ها را بر حسب کیفیت اسمی آنها نمایش می دهند‬
‫ضمنا این متغیرها که هیچ نوع ارزش گذاری کمی برآنها تعلق نمی گیرد قادرند گروههای‬
‫مختلف را از هم جدا کنند مثال تقسیم بندی مناطق یا دوره های اقلیمی به سرد ‪ ،‬گرم‬
‫‪ ،‬معتدل ‪،‬خشک ومرطوب و ‪...‬‬
‫‪ -2‬متغیر ترتیبی (رتبه ای )‪ :‬در این متغیرها به جای نمایش ارزش پدیده ها از رتبه آنها‬
‫استفاده می شود شرایطی که در متغیرهای اسمی ذکر شد درباره این متغیرها نیز صادق‬
‫است عالوه بر آن ترتیب تقدم و تاخر نیز در آن لحاظ می گردد مانند ذکر مناطق به‬
‫ترتیب میزان بارش یا دمای آن ها که در راهنمای برخی نقشه های اقلیمی بوسیله تن‬
‫رنگ ‪ ،‬تراکم هاشور و ‪ ...‬نشان داده می شود‬
‫انواع متغیرهای اقلیمی‬
‫‪ -3‬متغیر فاصله ای‪ :‬در این متغیرها ضمن حفظ مشخصات قبلی ‪ ،‬فاصله بین‬
‫متغیرها نیز قابل اندازه گیری است مثال تشکیل طبقات یک استان یا کشور بر‬
‫اساس میزان بارش دریافتی آنها ط یک دوره مشخص مثال بارش یک کشور رامی‬
‫توان در طبقات‪ 0-50‬میلی متر ‪ 50 -100 ،‬میلی متر و ‪ ...‬دسته بندی کرد‬
‫‪ -4‬متغیر کسری (نسبی ) ‪ :‬این متغیرها قادرند که اختالف گروهها را به صورت کسری‬
‫بیان نمایند برای مثال می توان اعالم کرد اندازه ای دو یا سه برابر اندازه دیگر‬
‫است این متغیرها صفر مطلق ندارند در این صورت اگر یک اندازه در مقیاس‬
‫نسبی صفر باشد بیانگر فقدان پدیده مورد اندازه گیری است مقدار بارش را می‬
‫توان در زمره این متغیره قرار داد برای مثال بارش صفر میلی متر فقدان بارش را‬
‫نشان می دهد‪.‬‬
‫انواع متغیرهای اقلیمی‬
‫‪ -5‬متغیر پله ای ‪ :‬چنانکه در داده های پیوسته فاصله ای هیچ مقدار صفر حقیقی‬
‫وجود نداشته باشد داده ها در یک گروه به نام متغیرهای پله ای قرار می گیرند‬
‫مثال دمای صفر درجه به این مفهوم نیست که هیچ دمایی وجود ندارد بلکه‬
‫بدین معناست که دما در حالتی است که صفر درجه سلسیوس تعریف شده‬
‫است یا در مورد ارتفاع یک محل ‪ ،‬اگر صفر متر باالی سطح دریا باشد به این‬
‫معنا نیست که هیچ ارتفاعی وجود ندارد بلکه معنایش این است که در ارتفاع‬
‫یکسانی با سطح اقیانوس های آزاد قرار گرفته است برای مثال اختالف بین‬
‫دمای ‪ 10‬و ‪ 20‬درجه سلسیوس با اختالف دمای ‪ 20‬و ‪ 30‬درجه سلسیوس برابر‬
‫نیست یرا با وجود اینکه اختالف این دو مقدار ‪ 10‬درجه است اما نتایج و‬
‫احساس گرمای تولید شده متفاوت خواهد بود‬
‫انواع متغیرهای اقلیمی‬
‫• ب) متغیرها بر اساس نقش خود به دو گروه توصیفی و ارتباطی‬
‫تقسیم می شوند‪:‬‬
‫‪ -1‬متغیر توصیفی‪ :‬صفت و ویژگی های یک پدیده را بیان می کنند‬
‫برای مثال طول و عرض جغرافیایی یک مکان‬
‫‪ -2‬متغیرارتباطی‪ :‬به لحاظ رابطه بین آنها به ‪ 5‬دسته تقسیم می‬
‫شوند‬
‫انواع متغیرهای ارتباطي‬
‫الف‪ :‬متغیر مستقل ‪ :‬به متغیرهایی گفته می شود که تغییر یا توع متغیرهای دیگر نسبت‬
‫به آنها یا اثرات آنها سنجیده می شود مثال اگر بخواهیم تغییرات بارش نسبت به‬
‫ارتفاع را اندازه گیری نماییم ارتفاع متغیر مستقل محسوب می شود‪.‬‬
‫ب‪ :‬متغیر وابسته ‪ :‬متغیرهایی هستند که از متغیرهای مستقل تاثیر می پذیرند در مثال‬
‫قبلی بارش متغیر وابسته است اصوال در پژوهش های اقلیمی متغیر وابسته عنصر‬
‫اقلیمی و متغیرهای مستقل عامل اقلیمی ‪،‬مکان و یا زمان است‬
‫ج‪ :‬متغیر واسطه ‪ :‬متغیری است که که به عنوان واسطه متغیر مستقل و وابسته عمل‬
‫می کند برای مثال رابطه دما – ارتفاع بوسیله عرض جغرافیایی و یا زاویه شیب به‬
‫هم مرتبط می شوند در این مثال عرض جغرافیایی می تواند هم با دما و هم با‬
‫ارتفاع رابطه داشته باشد‬
‫انواع متغیرهای ارتباطي‬
‫د‪:‬متغیر جانبی‪ :‬متغیری است که در یک تحقیق توجه اصلی را به خود معطوف نمی‬
‫دارد‬
‫ه‪ :‬متغیر مزاحم یا ناخواسته ‪ :‬متغیرهایی که محقق به طور مستقیم عالقمند به‬
‫شناخت آنها نیست و بعضا تالش می کند اثر آنها را ثابت نگه داردو یا با‬
‫روشهای مناسب حذف نماید‪.‬‬
‫و ‪ :‬متغیر اطالعاتی‪ :‬متغیری که محقق در صدد یافتن آنهاست و به طور مستقیم‬
‫آنها را مطالعه می کند‬
‫انواع متغیرهای اقلیمی‬
‫• به عنوان نمونه برای بررس ی تغییرات بارش تنها نسبت به عرض‬
‫جغرافیایی در ایران می بایست اثر طول جغرافیایی و ارتفاع را‬
‫بوسیله روش ی مناسب حذف نماییم تا اثر واقعی عرض جغرافیایی بر‬
‫بارش مشخص شود در این جا عرض جغرافیایی یک متغیر اطالعاتی‬
‫به شمار می آید‬
‫• ز‪ :‬متغیر تعدیل کننده ‪ :‬متغیری است که نقش متغیرهای دیگر را‬
‫تعدیل می کند و پژوهشگر با دستکاری آن نقشش را بررس ی می نماید‬
‫انواع متغیرهای اقلیمی‬
‫• ج) متغیرهای دو و چند ارزش ی (سطحی ) ‪ :‬متغیری است که به آن‬
‫فقط دو ارزش داده می شود و معموال برای آن از اعداد صفر و یک‬
‫استفاده می شود برای مثال سال خشک برابر صفر و سال مرطوب‬
‫برابر یک در نظر گرفته می شود‬
‫• د) متغیرهای نرده ای و برداری ‪ :‬متغیرهای نرده ای تنها بر حسب بزرگی‬
‫بیان می شود مانند دما ‪ ،‬بارش و رطوبت و ‪ ...‬و متغیرهای برداری‬
‫عالوه بر بزرگی دارای جهت نیز می باشند مانند سرعت باد‬
‫منابع اطالعات و داده های‬
‫اقلیمی‬
‫• اگر چه اندازه گیری هر یک از عناصر اقلیمی به طور همزمان آغاز نشد‬
‫اما شبکه ایستگاههای هواشناس ی جهانی از سال ‪ 1850‬تاسیس شد‬
‫• روش سنجش و اندازه گیری مستقیم با وجود همه کاستی ها و همچنین‬
‫عمر کوتاه آن ‪ ،‬دقیق ترین ‪ ،‬سهل الوصول ترین و متقن ترین منبع‬
‫داده ای به حساب می آید با این وصف همیشه می توان انتظار داشت‬
‫که داده های حاصل از ایستگاههای اندازه گیری با کمی خطا قرین‬
‫باشد با این حال فرض مورد قبول این است که هر ایستگاه اندازه‬
‫گیری نماینده پهنه مشخص ی از سطح زمین است‪.‬‬
‫منابع اطالعات و داده های‬
‫اقلیمی‬
‫شبکه مشاهدات رسمی شامل ایستگاههای زمینی – دریایی با حداقل هر سه ساعت‬
‫قرائت مشغول فعالیت است اطالعات ثبت شده شامل مشخصات فشار ( فشار‬
‫سطح دریا ‪ ،‬فشار ایستگاه و ‪ ، )...‬مشخصات دمایی ( میانگین حداقل ‪ ،‬میانگین‬
‫حداکثر ‪ ،‬میانگین روزانه ‪ ،‬دمای خاک در اعماق مختلف و ‪ )...‬و مشخصات رطوبتی‬
‫(مشخصات بارش نظیر میزان بارش ‪ ،‬حداکثر بارش روزانه‪ ،‬تعداد روزهای بارانی و ‪...‬‬
‫‪ ،‬رطوبت نسبی ‪ ،‬فشار بخار آب و ‪ ، ...‬ابرناکی شامل پوشش ‪ ،‬ارتفاع پایه ابر و نوع‬
‫آن و ‪ ) ...‬جهت و سرعت باد ‪،‬دید افقی ‪،‬ضخامت الیه برف و ‪ ...‬است بسیاری از‬
‫داده های حاصل از این مشاهدات بویژه داده های اندازه گیری شده در‬
‫ایستگاههای موسوم به ایستگاههای همدید از طریق شبکه ارتباط از دور جهانی و‬
‫زیر نظر سازمان جهانی هواشناس ی (‪ )wmo‬به مرکز این سازمان ارسال می شود‪.‬‬
‫نمایش مشاهدات و متغیرها اقلیمی‬
‫الف) جداول شامل ‪ :‬سری های زمانی ‪ ،‬سری های کامل و جزیی ‪،‬‬
‫مشاهدات مرتب شده ‪ ،‬سری داده های مکانی ‪ ،‬بردار ‪،‬ماتریس ها‬
‫ب) نمودارها‬
‫ج) نقشه ها‬
‫د) توابع ‪ ،‬روابط و فرمول ها‬