پایان نامه رایگان درباره رگرسیون، شرایط آب و هوایی، توفان تندری، رگرسیون چندگانه

صورت یکپارچه مطالعه می شود و همۀ عناصر آن در ارتباط با یکدیگر بررسی می شوند.پراکندگی فشار ، مهم ترین عنصر آب و هوایی به شمار می آید که تمام عناصر دیگر را کنترل می کند ، به طوری که ابتدا الگوی پراکندگی فشار را در روی زمین تعیین ، و بعد براساس این الگوها و با استفاده از روشهای آماری ، عناصر دیگر را مطالعه می کنند.هر الگوی پراکندگی فشار ، در واقع یک تیپ هوا به حساب می آید . در تعیین شرایط آب و هوایی بر اساس الگوی پراکندگی فشار ، به جای میانگین ، از توزیع فراوانی داده ها استفاده می شود.
روش کار در آب و هواشناسی سینوپتیک به شرح زیر است:
1 . سیستم سینوپتیک (مانند موج کوتاه ، جبهۀ هوا و جبهۀ باد) را که بر منطقه حاکم است تعیین می کنند.هر سیستم سینوپتیک در واقع یک الگوی خاص پراکندگی فشار یا تیپ هواست.
2 . عناصر آب و هوایی هر سیستم هوایی را به طور کلی بر حسب درصد فراوانی و در بعضی موارد ، در کوتاه مدت بر حسب میانگین محاسبه می کنند.
3 . پس از اینکه سیستم حاکم بر منطقه در مواقع مختلف سال تعیین شد، می توان شرایط آب و هوایی منطقه را با توجه به اینکه کدامیک از سیستم ها در آیندۀ نزدیک یا دور رخ می دهند ، پیش بینی کرد.
4 . در آب و هواشناسی سینوپتیک ، به جای تقسیم سال به دوره های تقویمی و محاسبۀ میانگین شرایط آب و هوایی هر دوره، سال را به دوره های استیلای سیستم های سینوپتیک ، از قبیل دورۀ استیلای فرود بلند ، دورۀ استیلای جبهۀ قطبی و … تقسیم ، و بر این اساس ، شرایط آب و هوایی هر دوره را مشخص می کنند.
تعیین الگوی فشار ، در گذشته به شیوۀ توصیفی انجام می گرفت ، ولی امروزه با استفاده از روش های آماری پیشرفته و کامپیوترهای پیچیده ، آن را به شیوۀ کمی تعیین می کنند(علیجانی و کاویانی ، 1383 ).
3 – 2 – تگرگ2
تگرگ،حاصل حركات قائم شديد قطرات باران است كه در طوفانهاي رعد و برق مشاهده مي‌شود. در چنين حالاتي، قطرات آب درون يك توده هوا در نتيجه حركات قائم سريع به سطح زير نقطه انجماد رسيده و به سرعت منجمد شده و با انباشتگي از برف و آب در سطوح مختلف رشد مي‌كنند. اين چنين حركات قائم سريع، بويژه در ابرهاي از نوع كومولونيمبوس بوجود مي‌آيد كه داراي سرعت 12 تا 30 متر در ثانيه مي باشند. تگرگ داراي اندازه‌اي در حدود پنج و نیم ميلي‌متر و شكلي شبيه به برف را داشته و متشكل از دانه‌هاي گرد و تيره است و گاهي نيز تگرگ بصورت دانه‌هايي با قطر پنج تا پنجاه ميلي‌متر و يا بصورت پارچه‌ايي از يخ فرو مي‌ريزد. فراوانی بارش تگرگ تابعی از مقدار بارش جوی، دمای هوا، کوهستانها و راستای برخورد جریانات جوی با شیب کوهها و کانالها و دره های منطقه است(علیجانی و کاویانی ، 1383 ).
1- 3- 2- شکلگیری تگرگ
دانههای تگرگ زمانی که قطرکهای أبَر سرد و قطرههای باران اطراف بلورهای یخ منجمد میشوند، رشد میکنند. افزایش تعداد هستههای یخ ناشی از تراکم بالای ذرات یخ، باعث افزایش رقابت برای مصرف آب أبَر سرد درون ابر میشود. در نتیجه، اندازهی دانههای تگرگ به اندازهای که میتوانستند در ابر غیر بارور برسند، نمیتوانند رشد کنند. اگر دانههای تگرگ به اندازهی کافی کوچک باشند، زمان کافی برای ذوب شدن هنگام عبور از سطح صفر درجهی سانتیگراد را دارند(abshaev, M. 1973:104).
در ماههای مارس و آوریل که ماههای انتقالی گرم(بهار) هستند، به دلیل گرم شدن سریع سطح زمین و لایههای زیرین جو(افزایش طول روز و نزدیک شدن خورشید به خط قائم) و بالا بودن رطوبت هوا(بارشهای فصل قبل) ناپایداری زیاد شده و جریانهای همرفتی شدت یافته و تحت شرایط مناسب، ابرهای همرفتی رشد کرده و باعث ایجاد توفان تندری میشوند(عزتیان، 1382).
شرایط توپوگرافی منطقه نیز به این امر کمک کرده و باعث پایین آمدن سطح یخبندان و درنتیجه تبدیل توفان تندری به توفان تگرگ میشود. در فصل انتقالی سرد(پاییز) نیز فرارفت هوای کاملا سرد از عرضهای بالاتر بر روی مناطق گرم جنوبیتر باعث صعود لایههای زیرین و ناپایداری میشود. البته به علت کمتر بودن رطوبت هوای پاییز نسبت به بهار، شدت توفان در فصل پاییز به مراتب از فصل بهار کمتر است(لشکری و امینی، 1388، 58).
2- 3- 2- شکلگیری دانههای تگرگ
در ابتدا جريانهاي باد، توده هاي پراكنده ابرها را به طرف بالا سوق ميدهد. شكل گيري دانه هاي كوچك، متوسط و بزرگ تگرگ به ترتيب مستلزم جريان بادي با متوسط سرعت 180-88-48 كيلومتر در ساعت است. سپس اين ابرها مانند برجهاي بلند چند كيلومتري در غلاف جو انباشته و بر روي يكديگر متراكم مي شوند. قطره هاي باران در همين ابرها تشكيل مي شوند. هر ميليون قطره كوچك آب سرد در كنار هم جمع مي شوند تا تنها يك قطره باران را به وجود بياورند. هنگامي كه درجه حرارت به زير صفر مي رسد، قطره هاي بسيار سرد و كوچك آب يخ مي زند و يك دانه تگرگ را تشكيل مي دهند. ساخته شدن دانه كوچك تگرگ 5 الي 10 دقيقه طول مي كشد. به گونه اي كه صدها ميليون قطره كوچك آب لازم است تا يك دانه تگرگ تشكيل شود. گاهي قطر دانه تگرگ به 10 سانتيمتر مي رسد و با سرعت 180 كيلومتر در ساعت به زمين برخورد مي كند. تشكيل شدن تگرگ در ارتفاعات بلند 18 كيلومتري صورت مي گيرد.
    ابر درازتر به خاطر در تماس بودن با طبقات بلند بسيار سرد جو، شانس بيشتري را براي به وجود آوردن تگرگ داراست. جريانهاي پر فشار باد براي فراهم سازي مقدمات تشكيل و حمل تگرگ و غلبه بر نيروي جاذبه زمين، لازم و ضروري هستند. به ويژه اگر دانه هاي تگرگ بزرگ باشند. طبق گفته دانشمندان اين جريانها سبب تشكيل ساختمان گونه ابرهاي متراكم هستند. هر قدر قدرت جريان بادي كه به طرف بالا حركت مي كند، بيشتر باشد، دانه هاي تگرگ هم بزرگ تر خواهند بود. هنگامي كه جريان باد نتواند دانه هاي تگرگ را حمل كند اين دانه ها سقوط خواهند كرد. اگر هر دانه تگرگ را به دو قسمت نصف كنيم، حلقه هاي طبقه مانندي را كه كاملا شبيه حلقه هاي پياز هستند خواهيم ديد. اين واقعيت نشان مي دهد كه در شكل گيري دانه تگرگ مراحل مختلفي وجود دارد كه در هر مرحله يك حلقه از تگرگ ساخته مي شود. باران از تمام قسمتهاي ابر مي بارد در حالي كه تگرگ فقط از دالانهاي مشخصي از ابر كه رديفهاي تگرگ ناميده مي شوند، مي ريزد. طي شدن همه اين مراحل براي ساخت تگرگ ضروري بوده و بدون آنها شكل گيري تگرگ ممكن نيست. تگرگ به صورت شبه دائم در نقاط بالا و وسط ابرها وجود دارد. دانه تگرگ به وجود آمده ممكن است قبل از رسيدن به زمين ذوب شود يا اگر كوچك باشد در درون جريان بادي كه در ابر است آب شود. ثابت شده است كه بيشتر تگرگي كه در ابر به وجود مي آيد(40% الي 70%) قبل از رسيدن به زمين ذوب مي شود. وظيفه جريانهاي بادي كه به طرف بالاي ابرها حركت مي كنند فقط ساختن تگرگ نيست. بلكه مسئوليت پيش راندن ابرهاي متراكم به طبقه تروپوسفر را بر عهده دارند تا فضاي مناسب براي به وجود آمدن برق فراهم بشود(www.islandnet.com & www.hailstop.qc.ca & www.srh.weather.gov )
3 – 3 – 2 – انواع تگرگ
سه طبقه بندی کلی برای تگرگ وجود دارد (قربانی،1385) .
4-3-2- تگرگ نرم یا گویچه برف3
تگرگ نرم سفید، مات، معمولاً گرد و گاهی نیز مخروطی شکل بوده و ساختاری شبیه برف دارد. اغلب حدود 4/1 اینچ یا کمتر قطر دارد. بافتی ترد داشته که راحت خرد می شود و بعد از برخورد به زمین سخت، باز می گردد. تگرگ نرم بیشتر در دماهای بالای یخبندان سطح زمین واقع شده و اکثراً قبل از بارش برف و یا همراه آن اتفاق می افتد.
5-3-2- تگرگ کوچک
تگرگ کوچک به اندازه دانه تگرگ نرم ولی نیمه شفاف و مانند آن گرد و گاهی مخروطی است. این تگرگ به طور کلی از یک تگرگ نرم به عنوان هسته تشکیل شده که لایه نازکی از یخ دور آن را گرفته و همین لایه یخ به آن حالتی شفاف می دهد. این نوع تگرگ، تر بوده زیرا در دماهای بالای یخبندان واقع شده و اغلب همراه باران هستند.
6-3-2- تگرگ واقعی
تگرگ واقعی اکثراً در طوفانهای تندری شدید تشکیل می شوند و هیچگاه دمای سطح زمین زیر یخبندان نیست. اندازه این نوع تگرگ بسیار متفاوت بوده و تا قطر5 اینچ نیز رسیده و می تواند بسیار مخرب باشد.
7-3-2- طوفان تگرگ
طوفان تگرگ اصولاً به عنوان یک پدیده مجزای اقلیمی در نظر گرفته نمی شود بلکه به شرایط اقلیمی از رخداد طوفان تندری که همراه با بارش تگرگ نیز می باشد، اطلاق می گردد.
4-2- پیشینه تحقیق
توفان تندری و پدیدههای ناشی از آن مانند تگرگ، بارش سنگین و سیلآسا، صاعقه و باد شدید از مهمترین مخاطرات اقلیمشناختی هستند که بخش وسیعی از تحقیقات اقلیمی دنیا را به خود اختصاص دادهاند( قویدل رحیمی، 1389).
در زمینۀ بارش تگرگ تاکنون پژوهش‌های نسبتاً زیادی با رویکردهای متفاوت در دنیا انجام شده است. در اینجا به مطالعاتی که بیشتر به بررسیهای سینوپتیکی و یا مرتبط با آن هستند اشاره میشود.
1-4-2- مطالعات خارج از کشور
(Stanley A. And Changnon, 1962) در مطالعه ای با عنوان: فراوانی‌های منطقه ای روزهای همراه با تگرگ و طوفان رعد و برق در ایلی نویز آمریکا انجام داده‌اند. این تحقیق بر روی سال‌های آماری 1951 – 1960 صورت پذیرفته و نتایج این تحقیق نشان می‌دهد که در طول ماه های مارس و اکتبر که به عنوان فصل طوفان‌های رعد و برق محسوب می‌شود، به طور متوسط نصف روزهای مورد نظر را طوفان‌های رعد و برق در بر می‌گیرد و یک سوم آن را طوفان‌های تگرگ شامل می‌شود. (Huff, 1963 ) در مطالعهای با عنوان: همبستگی بین الگوهای تگرگ تابستان در ایلی نویز و وقایع آب و هواشناسی مرتبط با آن را بررسی کرد.برای توزیع تگرگ از توزیع طوفان‌های تندری، بارش، حداکثر درجۀ حرارت، دمای نقطۀ شبنم، و جبهه های سینوپتیک هوایی استفاده کرد.نتایج او نشان داد که تأثیرات توپوگرافیکی کوچک یک منطقه، همچون ایلی نویز و نیز شرایط اتمسفری بالا ، توسعۀ تگرگ را فراهم ساخته اند. (Baughman, 1969) در بررسی خود با عنوان : وقوع رعد و برق و تگرگ در توفان‌های تندری اوروگرافیکی؛ خصوصیات توفان‌های تندری کوه های راکی شمالی ، با و یا بدون تگرگ را در ایستگاه های سطح زمین بررسی کردند. (Morgan and Nill, 1974) با بررسی تغییرپذیری کوچک مقیاس تگرگ و اهمیت آن برای آزمایش‌های پیشگیری تگرگ، نشان دادند که تغییرپذیری زیادی از پارامترهای تگرگ روی فاصله های کوتاه وجود دارد. (Billet et al, 1995) در بررسی ای با عنوان: استفاده از تکنیک‌های رگرسیونی برای پیش بینی اندازۀ تگرگ و احتمال تگرگ بزرگ پرداختند.آن‌ها از معادلات رگرسیونی منطقی و رگرسیون چندگانه برای پیش بینی اندازۀ تگرگ از داده های مابین سال های 1992 تا 1994 استفاده کردند.آن‌ها پارامترهای زیادی را مورد آزمایش قرار دادند اما تنها درصد رطوبت مایع، دمای سطح 850 کیلو پاسکال، سطح انجماد، و نسبت میانگین جریان در 2 کیلومتر پایین برای معادلۀ رگرسیونی چندگانه حفظ شدند.آن‌ها دریافتند که استفاده از معادلۀ رگرسیونی چندگانه برای پیش بینی قطر تگرگ ، محدود است و معادلۀ رگرسیونی منطقی برای پیش بینی اندازه های بزرگ‌تر تگرگ یا مساوی 1.9 سانتی متر،بهتر است. (Amburan and Wolf, 1996) با بررسی چگالی درصد رطوبت مایع به عنوان شاخص تگرگ، بیان می‌کنندکه درصد رطوبت مایع چون مستقل از فصل و مکان جغرافیایی است، برای عملیات هشداری مفید است.آن‌ها مشاهده کردند که همیشه رعد و برق‌های با درصد رطوبت مایع زیاد نمی‌توانند تگرگ‌های بزرگ را تولید کنند و برعکس.برای آزمون فرضیه، درصد رطوبت طوفان‌های تندری و انعکاس‌های بالا ، ثبت و روی یک دامنۀ وسیع خصوصیات تودۀ هوا و چگالی درصد رطوبت مایع محاسبه شدند.داده‌ها با گزارش‌های پایۀ سطح زمین از تگرگ همبستگی نشان دادند.نتایج ، یک افزایش اساسی در شدت تگرگ را نشان دادند. (Stanley and Changnon, 1998) در بررسی خود با عنوان: داده‌ها و روش برای تعیین خطر ریسک تگرگ در ایالات متحده ، برای تعیین خطر تگرگ برای سطوح مختلف ساختاری و مواد بام که بیشترین خسارت را می‌بینند ، انجام پذیرفته است.افزایش وقوع تگرگ در دشت‌های شمالی و جنوب شرقی و به طرف میانۀ غربی و