مطالعة تطبیقی نمایه‌های هواشناسی با نمایه‌های هیدرولوژیکی برای پایش خشک‌سالی به روش داده‌کاوی (مطالعة موردی: ایستگاه ارازکوسه، استان گلستان)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

2 استادیار هواشناسی کشاورزی دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

3 استادیار هواشناسی کشاورزی پردیس علوم کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران

4 دانشیار آبیاری و زهکشی دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

چکیده

تداوم کمبود بارش در یک منطقه نسبت به میانگین بلندمدت (خشک‌سالی هواشناسی) باعث کاهش جریان آب رودخانه‌ و افت تراز آب زیرزمینی (خشک‌سالی هیدرولوژی) می‌شود. برای کمّی کردن خشک‌سالی، نمایه‌های متعددی تعریف شده‌ است. در این پژوهش از دو نمایة خشک‌سالی، شامل نمایة بارش استانداردشده (SPI) و نمایة جریان رودخانة استانداردشده (SSI)، به ترتیب، برای پایش خشک‌سالی هواشناسی و خشک‌سالی هیدرولوژیکی استفاده شد. این نمایه‌ها هر یک در دسته‌هایی طبقه‌بندی می‏شوند و هر طبقه بیانگر وضعیتی از شدت خشک‌سالی است. هدف در این تحقیق مطالعة تطبیقی نمایه‌های خشک‌سالی هواشناسی و هیدرولوژیکی در ایستگاه ارازکوسه واقع در استان گلستان است که با استفاده از قوانین انجمنی در داده‌کاوی انجام شده است. پس از محاسبه و طبقه‌بندی نمایه‌های SPI و SSI در پنجرة زمانی دوازده‌ماهه با تعریف سناریوهای مختلف مشخص شد تطابق کاملی بین خشک‌سالی هواشناسی و هیدرولوژیکی وجود ندارد و با توجه به وضعیت خشک‌سالی در دوره‌های قبل جریان رودخانه رفتاری متفاوت نشان می‌دهد. همچنین، کمبود بارش با تأخیر کمتری نسبت به بیش‌بود بارش بر جریان رودخانه تأثیر می‌گذارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Comparative Study of Meteorological Indices with Hydrological Indices for Drought Monitoring Using Data Mining Method (Case Study: Arazakuseh Station-Golestan Province)

نویسندگان [English]

  • Fatemeh Teimoori 1
  • Khalil Ghorbani 2
  • Javad Bazrafshan 3
  • Hosein Sharifan 4
1 Graduate Student, Agrometeorology, Gorgan University of Agriculture and Natural Resources, Gorgan
2 Assistant Professor, Agrometeorology, Gorgan University of Agriculture and Natural Resources, Gorgan
3 Assistant Professo, Agrometeorology, College of Agriculture & Natural Resources, University of Tehran
4 Associate Professor, Agrometeorology, Gorgan University of Agriculture and Natural Resources, Gorgan
چکیده [English]

Meteorological drought, caused by deficit precipitation as compared with the normally expected, leads to hydrological drought, causing reduction in the flow of rivers, and as well, fall of the groundwater level. Several indices have been defined To make the drought quantitative. For example the Standard Precipitation Index (SPI) which is obtained as based upon the monthly precipitation data, and is an indicator of meteorological drought, also Standard Stream flow Index (SSI), which is an indicator of the  hydrological drought. Each of these indices is classified into categories with each category indicating a state of some drought severity. The aim followed in this research is a comparative study of the meteorological hydrological drought indices in Araz Kouse station, located in Golestan Province, which is done by using some association rules in data searching. Following calculation and classification of SPI and SSI indices within a 12-month-period, and by defining different scenarios, it was concluded that there is no complete accor found between the meteorological vs hydrological droughts and according to drought situation in earlier periods, stream flow shows different behaviors. Also drought as compared with wet year, affects the stream flow with a lower latency.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Meteorological drought
  • Hydrological drought
  • Data Mining
  • Association Rules

مراجع

Agrawal, R., Imielinski, T., and Swami, A. N. (1993). Mining Association Rules between Sets of Items in Large Databases, in Peter Buneman and Sushil Jajodia (eds.), Proc. ACM SIGMOD International Conference on Management of Data,1993, 207-216.
Babaei, H., Araghinejad, S., and Horfar, A. (2011).Time interval identification of the occurrences of meteorological and hydrological droughts in Zayandeh-Rud basin. Arid Biom Scientific and Research Journal. 1 (3):1-13. (In Farsi)
Brin, S., Motwani, R., and Silverstein, C. (1997). Beyond market baskets: Generalizing association rules to correlations. In J. M. Peckman (ed.), Proc.ACM SIGMOD Conference on Management of Data (SIGMOD'97) , May 1997, 265- 276.
Dhanya, C. T. and Nagesh-Kumar, D. (2009). Data mining for evolution of association rules for droughts and floods in India using climate inputs. J. Geophys. Res., 114, D02102, doi:10.1029/2008JD010485.
Ensafi Moghaddam, T. (2007). An Investigation and assessment of climatological indices and determination of suitable index for climatological droughts in the Salt Lake Basin of Iran. Iranian journal of Range and Desert Reseach. 14(2): 271-288. ( In Farsi)
Fattahi, M., Bamdad, A., and Rahimi-Khoob, A. (2012). Applying Association Rules Methods For Drought And Rainfall Moniroring Using The Sea Surface Temperature(Case Study: KHOOZESTAN Province). Water Engineering journal. 5(13): 109-118. (In Farsi)
Ghorbani, Kh., Kalili, A., Alavipanah, S.K., and Nakhaezadeh, Gh. (2010). Comparative Study of the Meteorological Drought Indices  (Spi and Siap) Using Data Mining Method (Case Study of Kermanshah Province). Journal of Water and Soil. 24( 3): 417-426. ( In Farsi)
Harms, S. K. and Deogun, J. S. (2004). Sequential association rule mining time lags. Journal of Intelligent Information Systems. 22(1): 7-22.
 Hayes, M. (1996). Drought indexes. National Drought Mitigation Center, University of Nebraska–Lincoln, 7 pp.[Available from University of Nebraska Lincoln, 239LW Chase Hall, Lincoln, NE 68583.]
Heydari, M., Farrokhi, E., Tnyan, S., and Hesari, B. (2009). Analysis of meteorological and hydrological drought by the use of DIP software Areas to be studied: Urmia and Khoy. Fifth National Conference on Science and Engineering Iranian Watershed. (In Farsi).
Lorenzo-Lacruz, J., Mor´an-Tejeda, E., Vicente-Serrano, S. M., and L´opez-Moreno, J. I. (2013). Streamflow droughts in the Iberian Peninsula between 1945 and 2005: spatial and temporal patterns. Hydrology and Earth System Sciences, 17, 119–134.
McKee, T. B., Doesken, N. J., and Kleist, J. (1993). The relationship of drought frequency and duration time scales. Eight Conf. On Applied Climatology,Anaheim, CA, American Meteorological Society, 179-184.
Mofidi pour, N., Sheikh, V., Ownegh, M., and sadoddin, A. (2012).The Analysis of Relationship Between Meteorological and Hydrological Droughts In Atrak Watershed..managment of Watershed  journal. (5):16-26. (In Farsi)
Mozafari, Gh. (2006), Mismatching of Meteorological and Hydrological Drought In tow nearby Catchments on the northern slopes of  Shirkooh (Yazd), Modarres Journal of Human Sciences,10(1):173-190. (In Farsi)
Shahrokhvandi, S. M., Lashani-Zand, M., and Khakpour, M. (2009). A Survey Of Hydrological Droughts And Its Relationship With Precipitation In The Basins Of Khorram-Abad Rivers. Environmental Based Territorial Planning (Amayesh).2(6): 140-155.(In Farsi)
Tadesse, T. (2002). Identifying Drought and its association with climatic and Oceanic Parameters Using Data Mining Techniques. Nebraska, Graduate college University of Nebraska.
Zare Abyane, H., Yzdani, V., and Ajdari, Kh. (2010).Comparative Study of Four Meteorological Drought Index Based on Relative Yield of Rain Fed Wheat in Hamedan Province.Natural Geografic Research. (69): 35-49. (In Farsi)

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار