پیش بینی خشکسالی در منطقه خشک و نیمه خشک ایران با استفاده از مدل های سری زمانی و زنجیره مارکف

با استفاده از مدل ­های سری زمانی و زنجیره مارکف مرتبه اول امکان پیش ­بینی پدیده خشکسالی در بخش خشک و نیمه خشک مرکز و شرق ایران مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور با استفاده از داده­ های بارش ۶۹ ایستگاه سینوپتیک و اقلیم شناسی منطقه مورد مطالعه در دوره ۲۰۰۵-۱۹۷۵ نمایه SPI در مقیاس های زمانی سه، شش و ۱۲ ماهه برای همه ایستگاه ­ها محاسبه شد. با استفاده از تحلیل مولفه ­های اصلی و چرخش به روش وریمکس منطقه مورد مطالعه بر اساس تغییرات زمانی SPI سه و ۱۲ ماهه به دو منطقه و بر اساس تغییرات زمانی SPI شش ماهه به سه منطقه کاملا همگن تقسیم و سری زمانی نمره استاندارد مولفه های انتخابی به عنوان سری زمانی منطقه ای SPI در هر منطقه برای پیش بینی شدت خشکسالی با استفاده از مدل های سری زمانی باکس-جنکینز مورد استفاده قرار گرفت. با برازش مدل های مختلف باکس-جنکینز به سری های منطقه ای SPI در مقیاس های مختلف، مدل مناسب برای هر یک از سری های منطقه ای شناسایی شد. همچنین با استفاده مدل زنجیره مارکف مرتبه اول احتمال وقوع دوره های خشک، نرمال و تر و نیز تعداد و تداوم رویدادهای خشک و تر مورد انتظار برای همه ایستگاه ها محاسبه شد. نتیجه این بررسی نشان می دهد که احتمال رسیدن از یک حالت معین به همان حالت در ماه بعدی در همه ایستگاه ها بسیار زیاد و اغلب بیش از ۶۰ درصد است. در مقابل احتمال گذر از یک وضعیت به وضعیت مخالف در همه ایستگاه ها بسیار پائین و اغلب کمتر از ۱۰ درصد است. نتیجه این بررسی همچنین نشان داد که مدل ARMA با سری های منطقه ای SPI سه و شش ماهه و مدل SARIMA با سری های منطقه ای SPI دوازده ماهه بهترین برازش را دارند. با استفاده از مدل های شناسایی شده مقدار SPI برای گام های زمانی آینده برای هر یک از سری های SPI منطقه ای پیش بینی شد و مشخص شد که مدل های انتخاب شده حداکثر می توانند تا سه ماه آینده را با دقت مناسب پیش بینی کنند، اما از دقت پیش بینی برای گام های زمانی بیش از سه ماه جلوتر به سرعت کاسته می شود.

Keywords:

احتمال انتقال , تحلیل مولفه های اصلی , ARIMA , SARIMA , SPI