-157039191907

نشریه حفاظت منابع آب و خاك، سال ششم، شماره اول، پاییز 1395
پهنه بندي اقلیمی استان خراسان جنوبی با نرم افزار GIS
حمیدرضا گل کار حمزیی یزد1*، محمد رضایی نژاد2، مجتبی طاوسی3

1*) استادیار گروه مهندسی آب، واحد فردوس، دانشگاه آزاد اسلامی ،فردوس، ایران
Golkar.hr@gmail.com :نویسنده مسئول مکاتبات*
دانش آموخته کارشناسی ارشد مهندسی منابع آب، واحد فردوس، دانشگاه آزاد اسلامی ،فردوس، ایران
مربی گروه مهندسی آب، واحد فردوس، دانشگاه آزاد اسلامی ،فردوس، ایران
تاریخ دریافت: 29/10/1394 تاریخ پذیرش: 09/03/1395

چکیده
طبقه بندي اقلیمی نواحی جغرافیایی از گذشته هاي دور انجام می شده است. با این تفاوت که در گذشته از روش هاي سنتی و امروزه با پیشرفت تکنولوژي GIS از روش هاي نوین استفاده می شود. همچنین استفاده از چند پارامتر اقلیمی در روش هاي سنتی به تنهایی نمی توانست گویاي واقعیت اقلیم نواحی باشد. بنابراین در سالیان اخیر محققان کوشیده اند با استفاده از غالب پارامترهاي مؤثر بر اقلیم و روش هاي نوین، تصویري واقعی از اقلیم نواحی ارائه دهند. هدف این مقاله پهنه بندي اقلیمی استان خراسان جنوبی با روش تحلیل عاملی و خوشه اي است و غالب عناصر اقلیمی در تعیین نوع آب و هواي منطقه دخالت داده می شود. براي بهبود نتایج پهنه بندي اقلیمی از آمار ایستگاه هاي هواشناسی سینوپتیک و کلیماتولوژي استفاده گردید. براي این امر یک ماتریس 11 * 34 شامل 7 ایستگاه سینوپتیک و 4 ایستگاه کلیماتولوژي و 34 متغیر اقلیمی تشکیل شد. بررسی نتایج حاصل از تحلیل عاملی نشان داد که اقلیم استان متأثر از 6 عامل که به ترتیب اهمیت عبارتند از: دما (درجه حرارت)، رطوبت اتمسفري، بادي- غباري، یخبندان، بارشی، آفتابی (تابش) . مؤلفه هاي یاد شده حدود 5/96 درصد رفتار اقلیمی استان را تبیین کردند. تحلیل خوشه اي بر روي عوامل یاد شده وجود 6 ناحیه آب و هوایی را در استان نشان داد. این نواحی عبارت از ناحیه نیمه گرم و خشک معتدل، ناحیه گرم و بیابانی، ناحیه گرم و خشک نیمه بیابانی، ناحیه کوهستانی سرد و نیمه خشک، ناحیه بیابانی، ناحیه گرم و خشک بیابانی می باشند.

کلید واژه ها: پهنه بندي اقلیمی؛ تحلیل خوشه اي؛ تحلیل عاملی؛ خراسان جنوبی؛ GIS

مقدمه
ایران سرزمینی بسیار متنوع است این گوناگونی در تمام ویژگی هاي جغرافیایی آن از مسائل انسانی گرفته تا خصوصیات طبیعی به چشم می خورد شاید بتوان گفت که بهترین جلوه گاه این همه تنوع و گوناگونی آب و هواي کشور می باشد. هیچکدام از ویژگی هاي جغرافیایی به اندازه ي پراکندگی مکانی و زمانی عناصر آب و هوایی تنوع نشان نمی دهند این ناهماهنگی و غیریکنواختی عناصر آب و هوایی درپوشش گیاهی، نوع خاك و روش زندگی مردم اثر گذاشته است (مسعودیان،1387).
67122298393112

سال

ششم

/

شماره

1
/

پاییز

سال

ششم

/

شماره

1

/

پاییز

اقلیم وضعیتی کلی از شرایط آب و هواي غالب یک مکان مشخص بر اساس آمار بلندمدت است (بیلی،1991) و براي تعیین آن روش هاي مختلفی وجود دارد که اکثر این روش ها داراي زیرمجموعه هایی هستند که براي اقلیم هاي مختلف مرزهاي نسبی تعیین می کنند. این مرزها بیشتر بر اساس دما و بارش ترسیم می شوند. گاهی طبقه بندي بر اساس عوامل مهم غیر اقلیمی از قبیل پوشش گیاهی، آسایش انسان و غیره نیز صورت می گیرد (کرنیک،2005).
به طور کلی پهنه بندي اقلیمی هر منطقه شناخت ویژگی هاي طبیعی، آب و هوا، پتانسیل و محدودیت هاي هر منطقه، بستر فعالیت هاي انسانی، پایه و اساس غالب برنامه ریزي هاي محیطی و آمایش سرزمین را تشکل می دهد. همچنین وجود توان هاي محیطی، اقتصادي ،کشاورزي و صنعتی ازجمله طرح هاي عظیم عمرانی ،سدسازي، نفت، گاز و پتروشیمی و …بهره برداري بهینه از آن ها و نیز پیش بینی وقوع حوادث طبیعی چون سیل و خشکسالی و… ضرورت شناخت صحیح شرایط جوي و ویژگی هاي آب و هوایی مناطق مختلف و در نهایت پهنه بندي اقلیمی را به ویژه براي برنامه ریزان آشکار ساخته است. به نظر می رسد تهیه نقشه اقلیمی و پهنه بندي اقلیمی (شناسایی پهنه هایی که داراي آب و هوایی یکسان باشند) جهت دستیابی به توسعه همه جانبه در ابعاد مختلف زمانی- مکانی ضروري باشد.
هیپارکوس در حدود 140 سال قبل از میلاد بر اساس طول روز در انقلاب تابستانی سیستم طبقه بندي را پایه گذاري کرد و این مناطق را کلیما نام گذاري کرد، و پس از آن بطلمیوس بر اساس عرض جغرافیایی جهان را به هفت اقلیم طبقه بندي کرد (جعفرپور،1377). در چند دهه اخیر نیز هومبولت، دمارتن، کوپن، تورنت وایت، آمبرژه و استرالر براساس چند متغیر اقلیمی طبقه بندي اقلیمی جهان را انجام دادند. ناحیه بندي اقلیم نواحی انگلستان و ولز بر اساس داده هاي آگروکلیمایی انجام شد و نهایتاً از روش تجزیه و تحلیل خوشه اي و تابع تشخیص استفاده و منطقه مورد مطالعه به 10 اقلیم متمایز تقسیم گردید ( Perry and1989,White). درطبقه بندي آب و هوایی کوئینزلند که با استفاده از روش هاي آماري چند متغیره انجام شد، در نهایت 3 منطقه آب و هوایی همگن پدید آمد و همچنین براي آشکار شدن جزئیات بیشتر در داخل این سه ناحیه ،14 زیر ناحیه دیگر را نیز معین نمود. بررسی ها نشان داد که در مقایسه با روش طبقه بندي کوپن این روش مرز تصاویر را حذف می کند و به گروه هاي اقلیمی اجازه کاهش یا افزایش را می دهد (1990, Puvanneswaran .) تجانس شدید محلی بین نواحی حاشیه هیمالیا وجلگه گنگ موضوعی بود که مورد توجه سینگ قرار گرفت وناحیه بندي با استفاده از این تجانس توسط وي انجام گرفت (1996Singh,). طبقه بندي رخدادهاي خشکسالی درناحیه ي شمال شرق ایالات متحده توسط پول وهمکارانش اجرا گردید (2002Poul,). مناطق آب و هوایی ترکیه با استفاده از روش ریاضی تجزیه و تحلیل خوشه اي انجام و نهایتاً از روش خوشه بندي (وارد) هفت منطقه آب و هوایی در ترکیه شناسایی شد. همچنین در این پژوهش روش تجزیه و تحلیل خوشه اي بهترین روش آماري براي پیدا کردن مناطق همگن آب و هوایی معرفی گردید (Enal 2003 et al.,).
مدل سازي اقلیمی با استفاده از روش نوروفازیک در حوزه ي آلپ که منجر به طبقه بندي اقلیمی گردید،توسط رایمر وسودوي انجام شد ( ,Reimer and Sodoudi
2004). استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی والگوریتم هاي میانیابی فضایی در طبقه بندي روزانه حوزه رودخانه برازوس توسط جسونگ کیم انجام گرفت ( Jaesung,2004). طبقه بندي آب و هوایی جهان بر اساس طبقه بندي کوپن- کایگر انجام شد که در نهایت اقلیم جهان با طبقه بندي جدید کوپن- کایگر به 5 منطقه آب و هوایی پهنه بندي گردید و در این روش براي اقلیم ها مرزهاي جداگانه در نظر گرفته شد اما باز هم روش هاي چند متغیره نتایج بهتري حاصل می کند (2006 Pill et al.,). ناحیه بندي رژیم بارشی در کشور چین انجام گردید و از بین روش هاي مختلفی که براي ارزیابی موجود بود از روشEOF با چرخش متعامد (ازانواع روش هاي تحلیل عاملی) و حداکثر بارگذاري استفاده و در نهایت 13 منطقه بارشی مداوم و تا حد زیادي به هم پیوسته مشخص شد .بررسی ها نشان داد که ناحیه بندي بارش بستگی به توزیع زمانی و مکانی داده هاي بارش دارد (2009 Lee et al.,).
2468882776728

در پژوهش دیگري مقایسه بین روش طبقه بندي کوپن-کایگر و روش طبقه بندي آب و هوایی درخت رگرسیون چند متغیره (MRT) در آب و هواي همگن انجام شد. بررسی ها نشان داد اگر چه روش کوپن- کایگر در ترسیم دما و بارش با اینکه این روش در اصل براي طبقه بندي آب و هوا طراحی نشده و کلاس هاي ایجادشده بر اساس گروه هاي گیاهی هستند اما داراي عملکرد خوبی بوده خصوصاً براي دما، ولی روش الگوریتم (MRT) به علت اندازه گیري هاي بارش و حساسیت به تغییرات فضایی بارش دقیق تر، مناسب تر و کاربردي تر است ( Canon,2011). در ایران نیز مطالعاتی در زمینه طبقه بندي اقلیم صورت گرفته است. در پژوهشی از روش هاي نوین آماري و GIS پهنه بندي اقلیمی استان سیستان و بلوچستان با نرم افزارهاي مختلف آماري انجام شد و از روش خوشه بندي ،اقلیم استان به 5 ناحیه تقسیم گردید. که روش خوشه بندي بهترین روش در این تحقیق اعلام شد (اسماعیل نژاد و همکاران،1388). پهنه بندي بارش غرب و شمال غرب ایران با استفاده از تحلیل خوشه اي انجام و نهایتاً مشخص گردید این روش ابزار سودمندي جهت پهنه بندي بارش است و غرب و شمال غرب کشور بر حسب مقدار و زمان بارش به سه منطقه متمایز تقسیم می شود (مسعودیان و همکاران ،1390). پهنه بندي اقلیمی استان مرکزي نیز با استفاده از تحلیل عاملی و خوشه اي انجام شد و با استفاده از روش تحلیل عاملی و نهایتاً با انجام تحلیل خوشه اي 7 پهنه اقلیمی متفاوت شناسایی کردند (خسروي و آرمش،1390).تنها پهنه بندي انجام شده در استان خراسان جنوبی را اکبرپور و همکاران( 1388) انجام دادند .ایشان با استفاد از مؤلفه اقلیمی دماي سالانه و ماهانه استان از روش دمارتن و IDW در محیط GIS استفاده و اقدام به پهنه بندي استان نمودند و در نهایت استان به دو اقلیم خشک و نیمه خشک تقسیم گردید. البته با توجه به در نظر گرفتن عنصر دمایی مطمئناً نمی توان تقسیم بندي فوق را که از روش سنتی انجام شده با پژوهش انجام شده مقایسه کرد ولی در تمام پژوهش هاي فوق محققین روش هاي سنتی را به علت استفاده نکردن از متغیرهاي متعدد اقلیمی نامناسب و روش هاي نوین مثل تحلیل عاملی و خوشه بندي را تایید و نتایج حاصل شده را به واقعیت نزدیکتر می دانند.
مواد و روش ها
موقعیت جغرافیایی و وسعت استان:
استان خراسان جنوبی به مرکزیت شهر بیرجند می باشد. این استان بین 57 درجه و 46 دقیقه تا 60 درجه و 57 دقیقه طول شرقی و 30 درجه و 35 دقیقه تا 34 درجه و 14 دقیقه عرض شمالی قرارگرفته و 47/5 درصد از مساحت کشور را به خود اختصاص داده است(.دادفر،1384) مساحت استان 150800 کیلومترمربع است که از این نظر سومین استان کشور است(شکل 1).
ابتدا به معرفی چند روش از عمده روش هاي سنتی پهنه بندي اقلیم که کاربرد بیشتري داشته و مورد استفاده قرار می گیرند پرداخته که عبارتند از:
طبقه بندي کوپن
سیستم طبقه بندي کوپن(اقلیم شناس اتریشی)مورد قبول اکثر اقلیم شناسان می باشد. اساس این طبقه بندي بر میانگین ماهانه و سالانه دما و بارندگی استوار است. روش کوپن در سال 1918 به صورت بسیار ساده پیشنهاد گردید و از آن به بعد چندین بار توسط او و سایرین مورد اصلاح قرار گرفته است. گروههاي اقلیمی در این طبقه بندي عبارتند از:

(dry and sub dry) :اقلیم خشک و نیمه خشک :
(warm temperate rainy :اقلیم معتدل و مرطوب :
climates)
(tropical rain climate ) اقلیم گرم و مرطوب : A
(Cold snow forest climate):اقلیم جنگلی سرد برفی :
( Polar)اقلیم قطبی :
5613648511984

سال

ششم

/

شماره

1
/

پاییز

سال



قیمت: تومان

دسته بندی : منابع آب خاک

دیدگاهتان را بنویسید