کاربرد شاخص هرست در تعیین حافظه طولانی مدت سری های زمانی بارش و دبی ایستگاه های منتخب استان اردبیل

آشفتگی های اکوسیستم ناشی از عوامل اجتماعی بر تغییرات محیط زیست، دما، تبخیر و تعرق، تولید رواناب و دبی جریان تاثیر می گذارند. در همین راستا، شاخص هرست برای تحلیل تغییرات فرآیندهای هیدرولوژی ناشی از عوامل مختلف به کار برده شده است. شاخص هرست به عنوان یک ویژگی مهم برای تحلیل اثرات هیدرولوژی شناخته شده است. یکی از مناسب ترین آزمون ها برای تشخیص حافظه بلندمدت، آزمون دامنه مقیاس بندی شده (R/S) است. آزمون دامنه مقیاس بندی شده (R/S) امکان محاسبه پارامتر خود همانندی H (هرست) را ایجاد می کند که شدت وابستگی بلندمدت در یک سری زمانی را می سنجد. بنابراین پژوهش حاضر با هدف تعیین حافظه طولانی مدت سری های زمانی بارش و دبی ایستگاه های منتخب استان اردبیل واقع در شمال غرب ایران با استفاده از شاخص هرست انجام شد.

در پژوهش حاضر، به بررسی کاربرد شاخص هرست در تعیین حافظه طولانی مدت سری های زمانی بارش و دبی ایستگاه های منتخب استان اردبیل حافظه بلندمدت در داده های بارش و دبی سالانه (92-1370) در 17 ایستگاه باران سنجی و 28 ایستگاه آب سنجی استان اردبیل پرداخته شد. مقادیر محاسباتی شاخص هرست از لحاظ میزان وابستگی و مقیاس ناپایداری در سری زمانی به پنج طبقه خیلی ضعیف تا خیلی قوی طبقه بندی شدند. تجزیه و تحلیل همبستگی مکانی شاخص هرست با استفاده از شاخص موران انجام شد. در ادامه مقادیر شاخص هرست به روش وزنی معکوس فاصله (IDW) در محیط ArcMap 10.8 درون یابی شد.

در حالت کلی از 17 ایستگاه مورد بررسی به ترتیب 53/23، 41/29، 65/17 و 53/23 درصد در مقیاس پایداری خیلی ضعیف (55/0>H>5/0)، نسبتا ضعیف (65/0>H>55/0)، نسبتا قوی (75/0>H>65/0) و قوی (80/0>H>75/0) قرار گرفتند. در این میان، تنها 88/5 درصد مربوط به ایستگاه شمس آباد در مقیاس ناپایداری خیلی ضعیف (55/0>H>45/0) دسته بندی شد. طبق تجزیه و تحلیل 28 ایستگاه آب سنجی مورد بررسی به ترتیب 25، 50 و 42 /21 درصد در مقیاس پایداری نسبتا ضعیف، نسبتا قوی، قوی و 58/3 درصد در مقیاس ناپایداری خیلی ضعیف قرار گرفتند. در این بین، تنها ایستگاه عموقین در مقیاس ناپایداری خیلی ضعیف دسته بندی شد. بر اساس نتایج ایستگاه های باران سنجی هیر، کوزه تپراقی و شمس آباد و احمدکندی دارای مقادیر مثبت شاخص موران هستند، به عبارتی دارای مقادیر مشابه از نظر مکانی هستند. در بقیه ایستگاه ها مقدار شاخص موران منفی هستند که به معنی عدم مشابهت مقادیر متغیرهای مورد بررسی بود و در حقیقت تشکیل خوشه نداده اند. نتایج خوشه بندی در ایستگاه های آب سنجی نشان داد که ایریل در طبقه خوشه بندی زیاد-زیاد قرار گرفت و آتشگاه در خوشه های کم-کم و مقادیر مثبت شاخص موران طبقه بندی شد. بقیه ایستگاه های مورد مطالعه، خوشه های مشخصی تشکیل ندادند. 

نتایج نشان داد که شاخص هرست برای ایستگاه های باران سنجی مورد بررسی با میانگین 64/0 و انحراف معیار 11/0 به دست آمد. هم چنین شاخص هرست در ایستگاه های آب سنجی با میانگین 74/0 و انحراف معیار 12/0 به دست آمد. در مجموع، دامنه مقادیر شاخص هرست و تغییرات مکانی آن در مورد داده های بارش سالانه نشان داد که مقادیر بارش در دوره مورد مطالعه دارای پایداری مناسبی نیست. تغییرات مکانی شاخص های مذکور نشان داد که تفاوت مشخصی بین مناطق مختلف استان از نظر پایداری مقادیر بارش و دبی وجود دارد. این در حالی است که بر اساس نمودار جعبه ای، دامنه تغییرات و نیز پراکنش مکانی ایستگاه هایی با پایداری قوی و نسبتا قوی، بیش تر ایستگاه های واقع در محدوده مرکزی استان دارای پایداری در مقادیر دبی هستند که می تواند بیان گر تداوم جریان های پرآبی و هم وقوع دبی های حداکثر باشد.