امروز:جمعه, ۱۰ فروردین , ۱۴۰۳
زمان انتشار : جمعه, مرداد 17ام, 1393 | پرینت مطلب |مهران فاطمی| بازديد: 3,686 بار

“تغییر فرین های اقلیمی”به قلم استاد عساکره

طبق تعریف، رویدادهای فرین (Extreme) جوی، حوادث جوی نادر و دور از شرایط بهنجار گفته می شود که در دنباله توزیع فراوانی و دور از نقطه تمرکز توزیع ( میانگین و میانه ) قرار گرفته باشد. به منظور ارائه تصویری روشن از این تعریف، توصیف هیات بین الدولی تغییر اقلیم (۲۰۰۱) با توجه به شکل ضمیمه (توزیع احتمال برای دمای فرضی) و در مثالی برای دما در ادامه مطلب بیان خواهد شد:

توزیع نرمال در زمینه تحلیل های آماری، خواص بسیار ساده ای دارد. از این رو در بسیاری مواقع فرض براین است که سری های زمانی اقلیمی از توزیع نرمال تبعیت می کنند. دراین صورت فرض می شود که فراوانی مقادیر بیش از میانگین به صورت متقارن به اندازه فراوانی مقادیر کم تر از میانگین در دو سمت میانگین توزیع شده اند( این ویژگی برای بسیاری متغیرهای اقلیمی نظیر بارش صادق نیست).

دراین صورت تغییر اقلیم حاصل تغییر در میانگین، واریانس یا هر دو آن ها و در نتیجه تغییر در مقادیر انتهایی توزیع می شود. اگر تغییر در میانگین رخ دهد، یک نوع جابه جایی در شکل توزیع فراوانی رخ خواهد داد ولی هیچ گونه دگرگونی در تغییرپذیری رخ نمی دهد ( شکل الف ). برای مثال دامنه بین گرم ترین و سردترین دما تغییر نمی کند. برای درک دقیق تر موضوع به شکل الف توجه کنید. دراین شکل اقلیم پسین، وضعیت توزیع احتمال ( فراوانی) را برای شرایط دمایی نرمال نشان می دهد.

همان گونه که دیده می شود، احتمال وقوع رویدادهای دمایی در محل میانگین به بیشینه خود میل می کند و با دور شدن از میانگین، احتمال وقوع به شکل متقارن کاهش می یابد. ضمن این که هوای سرد ( رنگ بنفش در دنباله چپ توزیع) و گرم( رنگ صورتی در دنباله راست توزیع) در دو انتهای توزیع با احتمال کم و یک اندازه دیده می شود. با افزایش میانگین ضمن جابه جایی توزیع، هرچند فراوانی دماهای بالا زیاد شده (بیشینه دما نیز افزایش یافته است) و بخش صورتی سهم بیش تری از توزیع احتمال را به خود تخصیص داده است اما دامنه دما ( تفاوت دمای بالا و پایین ) همچنان ثابت باقی مانده است. بنابراین افزایش میانگین دما حاصل افزایش در کمینه ها و بیشینه ها خواهد بود. حال شرایطی را تصور کنید که نمودار توزیع احتمال با حفظ شکل، به سمت چپ جابه جا شود. آن گاه کاهش میانگین از فزونی فرین های سرد و کاهش فرین های گرم حاصل می آید.

درصورت ثبات میانگین، افزایش در تغییرپذیری می تواند موجب افزایش احتمال و قدر مطلق فرین های انتهایی شود. این وضعیت در شکل ب ارائه شده است. توجه کنید که دراین حالت قله توزیع ( میانگین) در محل قبلی خود باقی مانده است ولی ضمن این که احتمال آن کاسته شده، بخش های انتهایی توزیع ( بخش های رنگی) یعنی بخش های سرد و گرم وسعت بیش تری از مساحت زیر منحنی توزیع احتمال (فراوانی) را اشغال نموده اند.

دراین حالت دامنه مقادیر و به تبع آن پراش (واریانس)، بزرگ تر می شود. دراین صورت اگر رفتار میانگین (در طی اقلیم  پیشین و نوین) مقایسه و بررسی گردد هیچ گونه تغییری مشاهده نخواهد شد. اما واقعیت این نوع تغییر را می توان در بررسی پراش ( تغییرپذیری) یافت. حال شرایطی را تصور کنید که پراش به جای افزایش، کاهش یابد و به تعبیری دیگر، کشیدگی توزیع کاهش یابد. دراین صورت ضمن فزونی احتمال وقوع میانگین، احتمال ( فراوانی) وقوع فرین ها کاهش خواهد یافت.

شکل دیگری از دگرگونی در میانگین و تغییرپذیری محتمل است. این نوع دگرگونی را در شکل ج ببینید. دراین حالت ضمن جابه جایی میانگین، احتمال مقادیر فرین ( دنباله های توزیع) نیز تغییر یافته است. به طوری که احتمال وقوع رویدادهای بزرگ، بیش تر و احتمال وقوع رویدادهای کوچک، کم تر می شوند. رنگ قرمز تیره در سمت راست دنباله توزیع احتمال نشان می دهد که احتمال دمای فرین بیش از حالتی است که واریانس یا میانگین به شکل منفرد تغییر می یابند. دراین صورت گفته می شود که شکل توزیع فراوانی تغییر یافته است.

در نهایت باید به این موضوع اشاره نمود که می توان تغییرات متنوع افزایش کاهش در میانگین و پراش و به تبع آن در توزیع فراوانی متصور شد. همچنین در شرایطی که متغیر مورد بررسی از توزیع ساده نرمال تبعیت نکند، شرایط پیچیده تر و غیرقابل پیش بینی خواهد بود. این وضعیت برای متغیرهای سرکشی نظیر بارش صادق است. ازاین رو علی رغم مطالعات پرشمار و متعدد ، بارش همچنان ناشناخته باقی مانده است. یکی از بنیادی ترین دلایل این امر این است که بارندگی برخلاف دما که متغیر حالت و در کنترل تعادل ترمودینامیک است، یک کمیت کیاس است که با حرکات عروجی- عدم تعادلی جو کنترل می شود. این امر شاهدی بر طبیعت کوچک مقیاس و نوفه ای بارش بوده و نسبت رفتارهای منظم به نامنظم آن بسیار کوچک می باشد. 

پیشنهاد: به نظر بنده و طبق پیشنهاد سازمان جهانی هواشناسی ،در تحلیل تغییر (پذیری) اقلیم، علاوه بر مطالعه تغییر میانگین و تحلیل روند عناصر اقلیمی، بررسی ، تحلیل و تبیین تغییر پراش سری های زمانی و نیز فرین های مربوط بسیار ضروری است. این نوع مطالعات در سطح جهانی به مطالعه « تغییر توزیع فراوانی» عناصر اقلیمی نیز موسوم است که اخیراً رواج بسیار یافته است.

منبع: خبرنامه انجمن ایرانی اقلیم شناسی


نویسنده : دهقان Iran (ISLAMIC Republic Of)
تاریخ : شنبه, بهمن ۲۵ام, ۱۳۹۳
ساعت : ۲۱:۴۶

با سلام و سپاس از مطالب خوبتان
یک سوال داشتم. با توجه به مطالب بالا آیا فراوانی وقوع گرماهای فرین یا بعبارت دیگر دماهای فرین بیشتر در فصل تابستان اتفاق می افتد یا در فصل زمستان؟
با تشکر

نویسنده : مهران فاطمی Iran (ISLAMIC Republic Of)
تاریخ : شنبه, بهمن ۲۵ام, ۱۳۹۳
ساعت : ۲۳:۰۹

با سلام و ادب
این کار نیاز به انجام پژوهش مستقل دارد منتها مقادیر فرین یا رویدادهای بسیار کم بسامد روشن می سازند که در زمستان دماهایی تا چه اندازه گرم و در تابستان تا چه اندازه سرد را می توان انتظار داشت.
موفق باشید








avatar

نویسنده: مهران فاطمی

مهران فاطمی دانشجوی دکترای آب و هواشناسی گرایش مخاطرات آب و هوایی دانشگاه یزد