copula functions
در نشریات گروه اکولوژی-
موضوع:
خشکسالی یکی از مهم ترین چالش های ناشی از تغییرات اقلیمی است که تاثیرات گسترده ای بر منابع آب، کشاورزی و محیط زیست دارد. تغییرات اقلیمی در سال های اخیر باعث افزایش شدت و مدت خشکسالی در بسیاری از مناطق جهان ازجمله ایران شده است. بررسی ویژگی های خشکسالی و تحلیل روندهای آینده آن نقش مهمی در مدیریت منابع آب و کاهش اثرات این پدیده دارد.
هدفاین پژوهش با هدف بررسی تاثیر تغییرات اقلیمی بر ویژگی های خشکسالی در مناطق غربی ایران انجام شده است. تمرکز اصلی این مطالعه بر تغییرات شدت، مدت و بزرگی خشکسالی تحت سناریوهای مختلف اقلیمی است. همچنین، ریسک وقوع هم زمان این ویژگی ها و تاثیر آن بر مدیریت منابع آب مورد بررسی قرار گرفته است.
روش تحقیق:
برای تحلیل تغییرات اقلیمی، مدل گردش عمومی HadCM3 و مدل ریزمقیاس نمایی LARS-WG برای شبیه سازی داده های اقلیمی استفاده شد. داده های اقلیمی تاریخی (1966-2000) برای ارزیابی مدل و داده های (2001-2005) برای صحت سنجی به کار رفتند. خروجی مدل برای دوره 2020 تا 2050 تحت دو سناریوی SSP2-4.5 و SSP5-8.5 تولید شد. از توابع کاپولا و برازش توزیع های حاشیه ای برای بررسی ارتباط میان شدت، مدت و بزرگی خشکسالی استفاده شد.
یافته هانتایج نشان داد که مدل LARS-WG دقت بالایی در شبیه سازی داده های اقلیمی دارد. تحلیل ویژگی های خشکسالی نشان داد که شدت، مدت و بزرگی خشکسالی در آینده افزایش خواهد یافت، به ویژه تحت سناریوی SSP5-8.5 . همچنین، در دوره های بازگشت کوتاه، ریسک وقوع هم زمان این ویژگی ها در SSP5-8.5 بیشتر از SSP2-4.5 است؛ اما در دوره های بازگشت طولانی تر، این ریسک کاهش یافته و احتمال وقوع خشکسالی های شدید کمتر می شود.
نتیجه گیریبررسی های انجام شده نشان داد که تغییرات اقلیمی نه تنها شدت و مدت خشکسالی را افزایش می دهد، بلکه ساختار وابستگی میان شاخص های خشکسالی را نیز تغییر داده و ریسک وقوع هم زمان آن ها را تشدید می کند.
کلید واژگان: تداوم خشکسالی، تغییراقلیم، توابع کاپولا، ریسک، شدت خشکسالیObjectiveThis study investigates the impact of climate change on drought characteristics in western Iran by analyzing trends in drought intensity, duration, and magnitude. The research aims to assess future drought risks under different climate scenarios to support water resource management strategies.
MethodHistorical precipitation data (1966–2020) from six meteorological stations were analyzed using the Standardized Precipitation Index (SPI). Future climate projections were generated using the HadCM3 General Circulation Model (GCM) and downscaled with the LARS-WG model under SSP2-4.5 and SSP5-8.5 scenarios. Statistical trend analysis, probability distribution fitting, and copula functions were applied to evaluate the interdependence of drought characteristics and estimate joint return periods.
ResultsThe findings indicate an increasing trend in drought severity, particularly in Hamedan and Saqez, with SSP5-8.5 showing the most extreme conditions. Drought intensity and duration are projected to increase, with prolonged dry periods becoming more frequent. Joint return periods suggest that severe drought events, previously occurring every 20 years, may now happen every 10 years.
ConclusionsClimate change is intensifying drought risks in western Iran, requiring urgent adaptation strategies. Copula-based analysis highlights stronger dependencies between drought characteristics, increasing the likelihood of extreme events. Effective water management policies, including improved storage and irrigation systems, are essential to mitigate future drought impacts.
Keywords: Drought Persistence, Climate Change, Copula Functions, Risk, Drought Intensity -
در سالهای اخیر، توجه به ساختار وابستگی موجود در بین متغیرهای هیدرولوژیک افزایش یافته و این امر موجب شده است که تحلیل چند متغیره به عنوان جایگزین مناسبی در مقابل روشهای تک متغیره معرفی شود. در این مطالعه از تابع مفصل برای تحلیل چند متغیره جریانهای کمینه حوضه آبریز دز در محل ایستگاه های تنگ پنج بختیاری و تنگ پنج سزار استفاده شد. ابتدا جریان کمینه هفت روزه در محل ایستگاه های مطالعه شده، از داده های دبی روزانه رودخانه های بختیاری و سزار در دوره آماری 1335 1391 استخراج شد. در مرحله بعد، 11 تابع توزیع احتمالاتی مختلف به داده های جریان کمینه برازش داده شد که در این بین توزیعهای لجستیک (برای ایستگاه تنگ پنج بختیاری) و مقادیر حدی تعمیم یافته (برای ایستگاه تنگ پنج سزار) به عنوان توزیع حاشی های مناسب انتخاب شدند. پس از انتخاب توزیع حاشی های، باید پارامتر مفصل تعیین شود. در این مطالعه، از دو روش توابع منطقی برای حاشیه ها (IFM) و الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات (PSO) استفاده شد. نتایج نشان داد روش PSO عملکرد مناسبتری در برآورد پارامتر مفصل داشت. سپس از بین توابع مفصل علی میخائیل حق، کلایتون، فرانک، گالامبوس و گامبل هوگارد، تابع مفصل فرانک با داشتن کمترین خطا و بیشترین دقت برای ایجاد توزیع توام جفت داده های جریان کمینه هفت روزه ایستگاه های تنگ پنج بختیاری و تنگ پنج سزار انتخاب و دوره بازگشتهای توام در دو حالت «یا» و «و» محاسبه شد.کلید واژگان: تحلیل فراوانی، توابع مفصل، توزیع های حاشیه ای، توزیع توام، دوره بازگشت توامIn the recent years, the dependence structure among hydrological variables is taken into consideration and it led to employ the multivariate analysis as a suitable alternative for univariate methods. In this study, the copula functions were employed for multivariate frequency analysis of low flows of Dez River basin at Tange Panj-Bakhtiari (TPB) and Tange Panj-Sezar (TPS) hydrometric stations. At the first, at first 7-d series of low flow was extracted from measured daily flows at the studied stations in the period of 1956-2012. In the next stage, 11 different distribution functions were fitted onto the low flow data which logistic distribution had the best fit on the TPB station and the GEV distribution had the best fit on the low flow data of TPS station. After specifying the best fitted marginal distributions, the copula parameter should be estimated. In this study, two methods of inference function for margins (IFM) and particle swarm optimization (PSO) were used to estimate copula parameter. The results showed that the PSO method had outperform than IFM in estimating the copula parameter. Among the Ali - Mikhail Haq, Clayton, Frank, Galambos and Gumbel-Hougaard copulas, the Frank copula function had lowest error and highest accuracy in constructing the joint distribution of paired 7-d low flows data and was used for calculating the joint return periods in two states of OR and AND.Keywords: Frequency analysis, Copula functions, Marginal Distributions, Joint distribution, Joint return period
-
پایش و پیشبینی خشکسالی ها، به ویژه تعیین دقیق زمان شروع و تداوم آن، اهمیت ویژهای در مدیریت منابع آبی و برنامه ریزی برای کاهش تاثیرات مخرب خشکسالی دارد. در این مطالعه خشکسالی های منطقه شمال شرق ایران با استفاده از شاخص کمبود توام (JDI) ارزیابی شد. داده های بارش ماهانه شش ایستگاه سینوپتیک تربت حیدریه، سبزوار، سمنان، شاهرود، گرگان و مشهد، در دوره آماری 1971 2011، برای محاسبه شاخص JDI استفاده شد. نتایج به دست آمده نشان داد در سالهای اخیر تعداد ماه های خشک در منطقه مطالعه شده (به ویژه در مناطق مرطوب) به شدت افزایش یافته است، به طوری که در همه ایستگاه ها (به جز سمنان) درصد ماه های خشک به بیش از 50 درصد در 10 سال اخیر (2002 2011) رسیده است. همچنین نتایج نشان داد شاخص JDI علاوه بر توصیف علمی وضعیت کلی خشکسالی، قابلیت مشخص کردن زمان شروع خشکسالی ها و نیز خشکسالی های طولانی مدت را دارد و امکان ارزیابی وضعیت خشکسالی را به صورت ماه به ماه فراهم میسازد.کلید واژگان: توابع مفصل، خشکسالی، شاخص کمبود توام، مفصل های تجربیMonitoring and prediction of droughts, especially accurate determination of its emersion time and duration, is very important in water resources management and planning drought mitigation strategies. In this study drought conditions in Northeast of Iran was evaluated by means of Joint Deficit Index (JDI). Monthly precipitation data from 6 synoptic stations including Torbat Heydariyeh, Sabzevar, Semnan, Shahroud, Gorgan and Mashhad during the period of 1971 to 2011 were used for calculating the JDI index. Results showed that in recent years the number of dry months across study area (especially at wet regions) increased, significantly. As in all of considered stations (except Semnan station) the percentage of dry months increased to over (more than) 50% during recent 10 years (2002-2011). Results showed that the JDI provides a comprehensive assessment of droughts and that it is capable of reflecting both emerging and prolonged droughts in an accurate manner and allows for a month-by-month drought assessment.Keywords: Copula functions, drought, Joint Deficit Index, Empirical copula
- نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شده‌اند.
- کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شده‌است. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
- در صورتی که می‌خواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.
©2000-2025 magiran.com All Rights Reserved.