applied climatology

گزارش سمينار

 موضوع:  اقليم شناسي

 دانشجويان:

رسول حاجي ابوالقاسمي ؛ حسين نوربخش ؛ شهرام پور اكبر

 استاد ارجمند : آقاي دكتر خام چين

 تاريخ ارائه: 7/8/1385

تعريف اقليم:

 ريشه کلمه آب وهواکه درزبان عربي اقليم گفته مي شودکلمه يوناني کليما (Klima) است که تقريبا درتمام زبانها ازهمين ريشه اقتباس شده است.

درلغت نامه دهخدا اقليم به معني خميدگي ؛ انحنا و انحراف واصطلاحا به معني تمايل وانحراف ناحيه اي اززمين نسبت به آفتاب توضيح داده شده است، درفرهنگ عميد نيز اقليم کلمه ايست يوناني به معني مملکت ،کشور،ناحيه وقطعه اي است ازعالم که ازلحاظ آب و هوا و سايراوضاع و احوال طبيعي ازمنطقه وقطعه ديگرجداشده باشد،پيشينيان کليه خشکي هاي عالم را به هفت قسمت تقسيم نموده وهرقسمت رااقليم ناميده اند. كلمه شهر در زمان فارسي همان اقليم را مي رساند و اصطلاحاتي مانند هفت شهر و هفت اقليم در ادبيات ما متاثر از طبقه بندي اقليمي يونانيها مي باشد.

درحقيقت اقليم حالت متوسط کميت هاي مشخص کننده وضع هواصرف نظرازلحظه وقوع آنهاست وبه عبارت ديگراقليم تابع مکان است ولي به زمان بستگي ندارد. برطبق فرهنگ هواشناسي بين المللي هرگاه ازاقليم يک ناحيه سخن گفته مي شودمنظورمجموعه شرايط جوي درمنطقه است که تغييرشرايط جوي مشخصه هرناحيه همراه با تغييرات زماني، اقليم آن ناحيه راتشکيل مي دهد.

 تعاريف بيان شده براي علم اقليم شناسي:

 ·  اقليم شناسي علمي است که آب وهواوخصوصيات ديگرجوراموردمطالعه قرارمي دهدوهدف اقليم شناسي کشف وتبيين رفتارطبيعي اتمسفروبهره برداري آن درجهت منافع انسان وشناسايي استعدادها وتوانهاي اقليم هاي مختلف براي زندگي انسان است.

 ·  اقليم شناسي علمي است که در جستجوي بيان و شرح طبيعت اقليم و نيز اينکه به چه ترتيب از محلي به محل ديگر عوض گشته و همچنين اينکه چگونه وابسته به فعاليتهاي بشري است، مي‌باشد. اين علم کاملا و بطور پيوسته وابسته به هواشناسي بوده و خود در مورد تغييرات روزانه جوي و نتايج آن بحث مي‌کند.

 توضيح اينكه بسياري از رشته‌هاي مطالعاتي مربوط به سياره زمين در سه گروه وسيع و اصلي ميگنجند. اين سه گروه عبارتند از:

 1-    ليتوسفر يا قسمت خشکي زمين

2-     هيدروسفر يا قسمت آبي سياره

3-     اتمسفر يا جز گازي زمين

 با اينكه در مطالعه و بررسي چگونگي هوا و اقليم لايه گازي شكل زمين پراهميت تر ميباشد ولي نبايد از نظر دور داشت كه گرما و رطوبت بطور پيوسته و هميشه ميان سطوح خشكي و آبي و جو مبادله گشته و تمام آنها اجزاء مکملي را بدست مي‌دهند. مراحل مبادله گرما و رطوبت ميان زمين و جو در طي مدت زماني طولاني باعث بروز وضعي مي‌گردد که اقليم ناميده مي‌شود. اقليم بيش از فقط يک ميانگين آماري بوده و بايد آنرا مجموعه چگونگي‌هاي جوي درگير با گرما ، رطوبت و حرکت هوا دانست. اقليم فاکتور بسيار مهمي از محيط زيست طبيعي بشر مي‌باشد، زيرا اگرچه معمولا انسان خود را مخلوقي مي‌پندارد که بر روي زمين زندگي مي‌نمايد، ولي او در واقع ، در قعر اقيانوس عميق هوائي هم که کره زمين را دربر گرفته است، قرار دارد.

 تاريخچه هواشناسي و اقليم شناسي:

اقليم شناسي را مي‌توان در عين حال علمي قديمي و جديد دانست. قدمت اين علم تا به اندازه کنجکاوي بشر در مورد محيط زيستش مي‌رسد. از سوي ديگر ، تازگي اين علم با پيدايش هواپيما ، راديو و رادار همزمان مي‌گردد. بشر اوليه تا حد زيادي تحت تاثير پديده‌هاي هوا و اقليم قرارداشت. مذاهب خرافاتي که بر پايه شرک و بت پرستي قرار داشتند، به تفسير رازهاي جوي نظير بارش ، باد يا رعد و برق پرداختند.

از زمان باستان تاکنون ، به موازات توسعه علوم ، شناخت هر چه بيشتر هوا و اقليم هم به جلو مي‌رود. فيلسوفان يوناني علاقه زيادي به هواشناسي و اقليم نشان مي‌دادند. در واقع اين دو لغت هر دو ريشه يوناني دارند. تقسيم بندي جهان به پنج منطقه اقليمي ، يعني مناطق سرد و منجمد شمال و جنوب ، مناطق معتدل شمال و جنوب و منطقه گرم (مناطق اقليمي جهان) ، به پارومنيدس (‌Parmenides) يوناني نسبت داده مي‌شود که در پنج قرن پيش از ميلاد مسيح مي‌زيسته است. زماني که مشاهده و حدس و گمان و خرافات در توسعه و پيشرفت هواشناسي و اقليم شناسي نقش بازي مي‌نمودند، تا به آغاز قرن هفدهم طول کشيد. در اين هنگام اختراع ادوات هواشناسي و ثبت ديدباني‌ها به ياري اين علوم آمده و توضيحات دقيق‌تر اقليمي را در دسترس قرار داده و آناليز علمي پديده‌هاي هوا را ممکن ساختند.

 لزوم استفاده از علم اقليم شناسي:

 در طرحهاي آبي برخي از سازه ها بر اساس معيارهاي هوا شناسي و برخي ديگر بر مبناي معيارهاي اقليم شناسي طراحي ميشوند. مثلاً احداث يك سد مخزني براي ذخيره آب را در نظر بگيريد. حجم مخزن بايد طوري باشد كه رواناب سالانه را در خود جاي دهد. بنابراين طراحي آن بايد بر اساس مقدار آبي باشد كه معمولاً هر سال در رودخانه جاري ميشود. لذا اين حجم بر اساس يك معيار آب و هوايي يا اقليمي تعيين مي گردد. گرچه حجم آب سالانه ميتواند متغير باشد اما آنچه در طراحي حجم مخزن مهم است متوسط مقدار آبي است كه در درازمدت در عمر اقتصادي سد ميتوان در هر سال انتظار آن را داشت.

 اما مثلاً طراحي سرريز اضطراري سد بايد بر اساسحداكثر دبي هاي لحظه اي كه در اثر ريزش بارانهاي شديد اتفاق مي افتد صورت گيرد. بنابراين؛ معيار طراحي براي سرريز ؛ بارشهايي است كه ممكن است به دليل وضعيت هوا در يك زمان خاص اتفاق افتد. چنين باراني را نميتوان يك عنصر اقليمي دانست بلكه يك پارامتر هواشناسي مي باشد. از اين جهت يك نفر متخضض هيدرولوژي هم بايد از وضعيت هواشناسي منطقه و هم تا اندازه اي از وضعيت اقليمي آن منطقه اطلاعات داشته باشد.

 با توجه به تعاريف و مثالهاي ذكر شده ميتوان تفاوتهايي را بين اقليم شناسي و هوا شناسي قائل شد.

 تفاوتهاي اقليم شناسي و هواشناسي:

 ·       هواشناسي، هوا ولي اقليم شناسي ،آب وهواراشناسايي و تبيين مي کند.

·  هواشناسي وضعيت جوي رابطورعام و براي يک لحظه بررسي مي کنداما اقليم شناسي تيپ هواي غالب يک مکان رادردوره طولاني مطالعه وتفاوت هاي آب وهوايي مکانها را کشف مي کند.

·   هدف هواشناسي شناخت عام ومطلق اتمسفروتغييرات آن است ولي دراقليم شناسي سعي مي شود با شناخت آب وهواي هرمنطقه تاثيرآب وهوايي آن برروي فعاليتهاي انساني مشخص شود.

·  هواشناسي وضعيت هوارادرکوتاه مدت پيش بيني مي کنداما اقليم شناسي براساس عوامل بوجودآورنده آب وهواپديدآمدن آب وهواي خاصي رادرمکاني خاص باتوجه به تاثيرآن درزندگي انسانهاپيش بيني ميکند.

·  ابزارشناسايي وتوجيه هواشناسي اصول وقوانين ومدلهاي فيزيکي وديناميکي است اما ابزاراقليم شناسي علاوه براصول علم هواشناسي اصول ومفاهيم جغرافيايي نيز است.

 طبقه بندي اقليمي:

 منطقه‌اي از سطح زمين که اثرات ترکيب شده فاکتورهاي اقليمي بر آن ، موجب برقراري شرايط اقليمي نسبتا همگني مي‌گردند، يعني يک نوع اقليم ، اصطلاحا منطقه اقليمي ناميده مي‌شود.

بطور كلي يك سيستم طبقه بندي اقليمي ؛ مجموعه قواعدي است كه به كار گرفتن آنها مناطقي را كه از نقطه نظرهايي شباهت دارند و داراي ويژگيهاي مشتركي هستند را از ديگر مناطق مجزا مي كند و در يك طبقه قرار مي دهد. در طبقه بندي اقليمي دو مسئله را بايد مد نظر داشت:

1-    تعيين معيارهاي لازم جهت طبقه بندي

2-    تعيين مرز بين دو گروه يا دو ناحيه آب و هوايي

اولين طبقه بندي اقليمي توسط يونانيان انجام شده كه با استفاده از مدارهاي مهم از قبيل استوا ؛ راس السرطان و مدار قطبي كه كره زمين را به سه منطقه آب و هوايي يعني استوايي ؛ معتدله و قطبي تقسيم نمودند. جغرافيدانان اسلامي به پيروي از دانشمندان يوناني اقليم جهان آن روزگار را به هفت اقليم تقسيم بندي نمودند. از ميان علماي اسلامي ميتوان ابن خلدون را نام برد كه در اين زمينه بيشتر از ديگران تحقيق و مطالعه نموده است. همچنين مقدسي در كتاب « احسن التقاسيم في معرفه الاقاليم» ؛ هفت اقليم نيمكره شمالي را به تفضيل شرح داده است.

 ضرايب و فرمولهاي اقليمي:

فرمولهاي اقليمي توابعي هستند كه در آنها دو يا چند عنصر اقليمي بكار رفته و بر حسب مقادير عددي كه براي يك منطقه بدست مي آيد نوع آب و هواي آن منطقه مشخص مي شود.

مقادير بدست آمده را ضرايب اقليمي گويند. در جدول صفحه بعد نام محققان و هدف و  اساس تقسيم بندي آنها آورده شده است:

ضريب خشكي دومارتن  (De Martonne):

در اين تحقيق به شرح فرمول ضريب خشكي دومارتن مي پردازيم:

دومارتن معتقداست که مقدارتبخير با ميانگين درجه حرارت سالانه متناسب است و بااستفاده ازمحاسبه ضريب خشکي که ازرابطه (I = P / (T+10  محاسبه مي شود مي توان اقليمهاي مختلف رامشخص نمود. لازم به ذکراست که اين روش مورداستقبال دانشمندان جغرافي قرارگرفت ولي زيست شناسان استقبال چنداني از آن نکردند.

I = P /(T+10)

I = ضـــريب خـشکي

P= بارندگي سالانه(mm)

     T= دماي سالانه (C)

بر اساس فرمول دومارتن 6 نوع آب و هوا به شرح زير طبقه بندي شده اند:

براي آنكه تصويري ار چگونگي تغييرات ضريب خشكي دومارتن در ايران در ذهن داشته باشيد بر اساس داده هاي موجود ضرايب خشكي شهرهايي مانند بندرانزلي ؛ رامسر؛ سنندج و آبادان به ترتيب 68(خيلي مرطوب) ؛ 30 (مرطوب)؛ 20 (مديترانه اي) و 5 (خشك) بدست مي آيند.

و يا باتوجه به اينکه بارندگي سالانه شهربوشهر 1/269 ميلي مترومتوسط دماي سالانه آن 5/24 درجه سانتيگراداست،ضريب خشکي شهربوشهر 8/7 است بنابراين اقليم بوشهرخشک مي باشد.

I=269.1/(24.5+10)=7.8

اگر دماي متوسط هوا در يك منطقه بسيار سرد مثلا 10- درجه سلسيوس باشد ضريب خشكي دومارتن بسمت بينهايت ميل ميكند كه نشان دهنده يك منطقه بسيار مرطوب است حال آنكه ممكن است آن منطقه چنين شرايطي نداشته باشد. بنابراين همانند ساير فرمولها بر روش دومارتن نيز ايرادهايي وارد است. بهمين دليل اگر متوسط دماي هوا از صفر كمتر باشد معمولا از فرمول دومارتن استفاده نميشود. در عمل مختصات هر نقطه از نظر دما و بارندگي روي يك دستگاه مختصات كه خطوط مربوط به مرزهاي اقليمي بر اساس فرمولهاي دومارتن روي آن رسم شده است آورده ميشود تا مشخص گردد كه يك منطقه در كداميك از دامنه هاي آب و هوايي قرار دارد.چنين دستگاه مختصاتي را اقليم نماي دومارتن گويند. مثلا (مطابق نمودار) چنانچه مختصات يك حوضه آبريز از نظر دماي سالانه 20 درجه سلسيوس و بارندگي سالانه 400 ميليمتر باشد مختصات اين نقطه در دامنه خشك قرار ميگيرد. (نمودار در صفحه آخر)

متن و ترجمه خلاصه يك مقاله مرتبط با موضوع:

Selection of variables for the purpose of regionalization of Iran's precipitation climate using multivariate methods

Y. Dinpashoh, , a, A. Fakheri-Farda, M. Moghaddamb, S. Jahanbakhshc and M. Mirniad

a Department of Hydrology, Faculty of Agriculture, University of Tabriz, Tabriz, Iran

b Department of Agronomy, University of Tabriz, Tabriz, Iran

c Department of Geography, University of Tabriz, Tabriz, Iran

d Department of Applied Mathematics, University of Tabriz, Tabriz, Iran

Received 7 April 2003;  Revised 15 March 2004;  accepted 1 April 2004.  Available online 1 June 2004.

Abstract

The study of precipitation climate in any region is important from the view of agricultural production, drainage of urban and agricultural lands, erosion, flood, drought, water resources and civilization. In the present study the regionalization of Iran's precipitation climate was considered. Since the use of various type and number of variables may lead to different boundaries in the resulting precipitation climates, it is helpful to select those precipitation related variables, which represent most of the information from all candidate variables. The selected variables were then used to regionalize Iran's precipitation climate using factor analysis and clustering techniques. Data from 77 weather stations in Iran were used from 1956 to 1998. Twelve variables were selected from the 57 candidate variables, using Procrustes Analysis. The H and Z-statistics, which are based on the L-moment technique, were used to test the homogeneity of each region and select the distribution which best-fitted annual precipitation records- in that region. The countrywide area was divided into six regions with homogeneous and one with heterogeneous precipitation climates. Growth curves, for dimensionless annual precipitation, are illustrated for each region.

Author Keywords: Cluster analysis; Factor analysis; Iran; L-moment; Precipitation climate; Procrustes analysis

Corresponding author. Fax: +98-411-3345332

       Journal of Hydrology

Volume 297, Issues 1-4 , 1 September 2004, Pages 109-123

عنوان مقاله:

انتخاب متغيرها با هدف اقليم بندي آب و هواي باراني ايران با استفاده از مجموعه روشهاي گوناگون

 خلاصه مقاله:

مطالعه وضعيت بارش در هر منطقه از نظر محصولات كشاورزي؛ زهكشي زمينهاي شهرها و زمينهاي كشاورزي ؛ فرسايش؛ سيل ؛ خشكسالي؛ منابع آبي و تمدن اهميت ويژه اي دارد. در اين مطالعه اقليم شناسي بارشي ايران مد نظر ما بوده است.  ممكن است استفاده از متغيرهاي گوناگون و متعدد ؛ در حاصل منجر به دست يافتن به مرزهاي متفاوتي گردد و در نتيجه انتخاب روشي از روشهاي كانديد شده كه با متغيرها در ارتباط باشند و بيشترين اطلاعات ممكن را به ما بدهند ميتواند جوابگو باشد.

متغيرهاي مورد استفاده در اقليم بندي بارشي ايران  عبارت بودند از فاكتورهاي آناليز و تكنيكهاي دسته بندي. اطلاعات ما از 77 ايستگاه هواشناسي در ايران بود كه از سال 1956 تا 1998 قابل دسترس بود.

12 متغير از 57 متغير كانديد شده انتخاب گرديد و از آناليز از پيش برنده (procrustes) استفاده شد. از  H و‌     Z-statics  كه بر تكنيك L-moment  پايه گذاري شده بودند براي چك كردن شباهت و پيروي داده هاي هر منطقه و انتخاب توزيعي كه مناسبترين داده هاي ساليانه را در آن منطقه دارا باشد ؛ استفاده گرديد.

در نهايت پهناي كشور به 6 منطقه همگن و يك منطقه ناهمگن بارش تقسيم شد. در نمودارهاي رشد (افزايشي) براي هر منطقه ابعاد بارش سالانه را مشخص كرديم.

منابع:

·       اينترنت (Google search)

·       http://tangestan.blogfa.com

·       http://www.sciencedirect.com

·       كتاب اصول هيدرولوژي كاربردي نوشته دكتر امين عليزاده (فصل هفتم)