جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه "principal component analysis" در نشریات گروه "جغرافیا"
تکرار جستجوی کلیدواژه «principal component analysis» در نشریات گروه «علوم انسانی»-
This research was carried out to provide a suitable method to evaluate the environmental quality of semi-arid areas through the amendment of the Remote Sensing Ecological Index (RSEI). To determine the environmental quality of Isfahan City, Landsat images from 2002, 2011, and 2020 were used to extract five indicators of vegetation, humidity, dryness, heat, and salinity. Then, the Improved Remote Sensing Ecological Index (IRSEI) was obtained by Principal Component Analysis (PCA). The findings showed that the inhibiting effect of heat, dryness, and salinity indicators is significantly more than the promoting effect of vegetation and humidity indicators on the environmental quality of the study area. The average values of IRSEI indicated a decrease in the environmental quality of Isfahan City. The area with poor and moderate environmental quality increased from 19372.77 and 14363.46 hectares in 2002 to 16527.51 and 12141.63 hectares in 2020, respectively. Excellent and good qualities were observed mainly throughout the vegetation around the Zayandeh-Rud River. Based on the results of comparing the land use map to IRSEI; Land use changes were identified as one of the main factors in reducing the environmental quality of Isfahan City. Moreover, vegetation increase, climate regulation, and human activities significantly improve the environment, although soil salinization has a negative effect that should not be ignored. It is suggested that factors such as meteorological conditions, biodiversity, airborne particles, and other human activities that may affect the environmental quality in semi-arid regions should be applied in future studies.
Keywords: Dryness, Heat, Land Use, Principal Component Analysis, Salinity Index -
شکل گیری و رشد سکونتگاه های غیر رسمی، یکی از مهمترین دغدغه های مدیریت شهری در ایران و کشورهای در حال توسعه است. کلان شهر مشهد، بزرگترین مرکز جمعیتی و مقصد بسیاری از مهاجرت ها در نیمه شرقی کشور می باشد. این پژوهش به شناخت عوامل تاثیرگذار بر شکل گیری و رشد سکونتگاه های غیر رسمی در کلان شهر مشهد پرداخته است. بدین منظور چهار پهنه: سیدی، جاده قدیم قوچان، خواجه ربیع و قلعه ساختمان انتخاب شد و مورد مطالعه قرارگرفت. نتایج پژوهش نشان داد که عامل مدیریت کلان و محلی با 9/20 درصد از واریانس کل، بیشترین سهم را در شکل گیری و رشد سکونتگاه های غیر رسمی مشهد به خود اختصاص داده است. دسترسی به خدمات رفاهی و اشتغال با 9/15 درصد، شرایط محیط طبیعی و مسکونی محل سکونت قبلی با 13 درصد، عامل ارتباطات فضایی و کالبدی با 9/10 درصد و روابط قومی و اجتماعی با 8/9 درصد، از دیگر عوامل مهم موثر بر شکل گیری و رشد سکونتگاه های غیر رسمی مشهد می باشند و این 5 عامل در مجموع، 6/70 درصد از واریانس کل را تشکیل می دهند. علاوه بر این؛ میانگین وزنی شاخص های رشد سریع تر محدوده ها از برنامه (69/4)، ضعف مدیریت شهری (55/4)، ناکارآمدی برنامه های دولت (41/4)، بیکاری (38/4)، دستیابی به درآمد بیشتر (32/4) و ارزانی زمین و اجاره بها (25/4)، به عنوان مهم ترین شاخص های تاثیرگذار در ذیل عوامل شکل گیری و رشد سکونتگاه های غیر رسمی مشهد شناسایی شده اند. لزوم توجه همزمان به مسائل در مبدا و مقصد مهاجرت، با تاکید بر دو عامل مدیریت و اقتصاد در کنترل رشد سکونتگاه های غیر رسمی بیار کلیدی است. ایجاد پایداری اقتصادی از طریق فرصت های شغلی برای کاهش تحرک نیروی کار در مبدا، ترویج کشاورزی بهره ور در جهت کاهش فقر و بیکاری، بهبود زیرساخت های ارتباطی، امنیت و تسهیلات اعتباری و سیاست های مناسب توسعه مسکونی ازجمله راهکارهای عملیاتی در مبدا مهاجرت می باشند. همچنین مدیریت یکپارچه شهری، حفظ اراضی کشاورزی، کنترل قیمت زمین و تامین مسکن و توسعه مردم پایه در محلات نیز می تواند به کنترل رشد شهرها و سکونتگاه های غیر رسمی کمک نماید.
کلید واژگان: سکونتگاه غیر رسمی, عوامل شکل گیری و رشد, تجزیه و تحلیل مولفه های اصلی, کلان شهر مشهد.This research examines the influencing factors in the formation and growth of informal settlements in Mashhad metropolis. The results of the factor analysis model showed that macro and local management factor with 20.9% of the total variance was the first determining factor in the formation and growth of informal settlements in Mashhad,. The results of the t-test showed that the indicators of the faster growth of the areas from the plan and plan, the weakness of urban management, the inefficiency of the government's plans and policies, unemployment and not having a suitable job (at the origin), obtaining job opportunities and more income (at the destination) and the cheapness of land and the low price of rent (at the destination) have been the most important influencing indicators in the formation and growth of informal settlements in Mashhad. In addition, the ownership sub-indices of Astan Quds Razavi and the lack of proper monitoring of land acquisition and occupation, proximity to workplaces and activities, the presence of villages with a high population and the possibility of integration and absorption in the region and the city, the presence of elements and projects that drive development, better access to Welfare facilities, religious and cultural attraction of Mashhad, migration of foreign nationals especially from Afghanistan, closeness to relatives and ethnic and cultural similarities and lack of suitable background for growth and development at the origin of residence were also identified as differentiating indicators in the formation and growth of informal study areas.
Keywords: Informal Settlement, Factors Of Formation, Growth, Principal Component Analysis, Mashhad Metropolis -
ژرفای نوری هواویزی کمیتی بی بعد است که میزان گذر پرتو نور در جو را نشان می دهد و بیان گر میزان جذب و پراکنش ناشی از هواویزها در مسیر عبور نور است. شناخت آن برای درک تاثیرات آن بر کیفیت هوا و ارائه راهکارهای مقابله با آن ضروری است. حوضه بلوچستان جنوبی به دلیل موقعیت جغرافیایی خود، تحت تاثیر گرد و غبار و غلظت بالای هواویزی قرار دارد. از این رو در این پژوهش تغییرات زمانی-مکانی ژرفای نوری هواویزی، در این حوضه مورد واکاوی قرار گرفته است. برای دستیابی به این هدف از داده-های فرآورده ژرفای نوری هواویزی MOD 04 L2 ، الگوریتم Deep Blue سنجنده مودیس ماهواره تررا با دقت مکانی 10×10 کیلومتر طی دوره آماری 2002-2019 بهره گرفته شد. سپس با استفاده از تحلیل مولفه های اصلی الگوهای زمانی و مکانی آن تفکیک شد. به کمک تحلیل خوشه ای الگوهای زمانی دسته بندی و الگوهای مکانی پهنه بندی گردید. نتایج واکاوی با روش تحلیل مولفه های اصلی بر روی آرایه میانگین بلند مدت داده ها (365×55458) نشان داد، سه مولفه ی اصلی در مجموع حدود90 درصد از پراش داده ها را تبیین می کنند که سهم مولفه اول 84 درصد است. این مولفه الگوی کلی پراکندگی مکانی ژرفای نوری هواویزی حوضه را تبیین می کند و بسیار به الگوی مکانی میانگین بلندمدت، شبیه است. الگوی تغییرات زمانی نشان می دهد که این مولفه در تمام سال موجودیت دارد اما در دوره سرد کاهش و در دوره گرم سال افزایش می یابد. بر اساس تغییرات زمانی ژرفای نوری هواویزی، حوضه به چهار دوره زمانی زمستانه، بهاره-پاییزه، گذار و تابستانه، قابل تفکیک است. میانگین ژرفای نوری هواویزی در الگوی تابستانه به 69/0 می رسد. این به مفهوم آنست که حوضه در دوره تابستان از هوای نسبتا غبارآلودی برخوردار است. به لحاظ پراکندگی مکانی نیز حوضه به سه پهنه با بار غباری کم (کوهستانی)، بار غباری متوسط (پایکوهی) و بار غباری زیاد (پست جلگه ای) قابل پهنه بندی است. میانگین ژرفای نوری هواویزی در حوضه حدود 38/0 است که در پهنه جلگه ای به 62/0 می رسد. رژیم ژرفای نوری هواویزی در هر سه پهنه یکسان است اما پهنه جلگه ای به لحاظ مقدار، با دو پهنه دیگر اختلاف چشمگیر دارد. بالا بودن مقدار ژرفای نوری هواویزی در این حوضه علاوه بر مولفه های محلی، به عوامل منطقه ای که در دوره گرم سال فعال می شود(موسمی هند)، مرتبط است.
کلید واژگان: ژرفای نوری هواویزی, سنجنده مودیس تررا, تحلیل مولفه اصلی, تحلیل خوشه ای, حوضه بلوچستان جنوبیAerosol optical depth (AOD) is a dimensionless quantity that shows the amount of light passing through the atmosphere and expresses the amount of absorption and scattering caused by aerosols in the path of light passage. Knowing AOD is necessary to understand its effects on air quality and provide a strategy of confrontation with it. South Baluchistan basin is affected by dust and high concentrations of aerosol due to its geographical location. Therefore, in this study, the tempo-spatial changes of AOD in this basin have been analyzed. In this research, the data of the AOD product (MOD 04 L2) and, the Deep Blue algorithm of MODIS sensor of Terra satellite during the period of 2002-2019 were used. Principal component analysis (PCA) and cluster analysis were used for data processing. The results showed that the first component alone explains 84% of the variance of the data. The pattern of temporal changes shows that this component exists throughout the year, but it decreases in the cold period and increases in the warm period of the year. Based on the temporal changes of the AOD, the basin can be divided into four temporal periods: winter, spring-autumn, transitional, and summer. The mean AOD reaches 0.69 in the summer pattern. This means that the basin has relatively dusty weather during the summer. Based on spatial distribution, the basin can be divided into three areas: mountainous, piedmont, and plains. The average AOD in the basin is 0.38, which reaches 0.62 in the plain zone. The AOD regime is the same in all three zones, but the plain zone is significantly different from the other two zones in terms of quantity. The high deal of AOD in this basin is related to regional factors that are active in the warm period of the year (Indian monsoon) in addition to local factors.
Keywords: Aerosol Optical Depth, Modis Terra Sensor, Principal Component Analysis, Cluster Analysis, South Baluchestan Basin -
مجله جغرافیا و توسعه، پیاپی 75 (تابستان 1403)، صص 139 -162
باد شمال یکی از رویدادهای جوی مهم منطقه خاورمیانه و عراق است که در دوره گرم سال فعال شده و موجب رخداد توفان های گرد و غبار در منطقه می شود. هدف از این پژوهش، بررسی اقلیم شناسی باد شمال با استفاده از داده های بلندمدت است. برای دستیابی به این هدف، داده های ساعتی فشار تراز دریا، ارتفاع ژئوپتانسیل، باد مداری و باد نصف النهاری برای 4 تراز 1000، 850، 700 و 500 هکتو پاسکال و دوره 44 ساله و در تفکیک مکانی 25/0 درجه قوسی از پایگاه داده کوپرنیکوس برداشت شد. برای هر متغیر و هر تراز با توجه به محدوده مورد مطالعه، ماتریسی به ابعاد 365×17061 مهیا شد و درنهایت داده های بلندمدت فشار تراز دریا، مبنای کار قرار گرفت. تحلیل مولفه اصلی فشار تراز دریا نشان داد که مولفه اول معرف سازوکار باد شمال تابستانه است. پراکنش مکانی این مولفه استقرار الگوی کم فشار در منطقه خلیج فارس و حاکمیت الگوهای پرفشار در ارتفاعات زاگرس، کوه های قفقاز و اروپای شرقی است. بازه زمانی حاکمیت باد شمال تابستانه از ماه می تا اواخر سپتامبر است. مولفه دوم تبیین کننده باد شمال زمستانه است. پراکنش مکانی این مولفه، استقرار الگوی کم فشار بر دریای سرخ و الگوی پرفشار بر کوه های زاگرس و قفقاز را نشان می دهد. پهنه بندی مکانی فشار تراز دریا، الگوی کلی استقرار سامانه های فشار شامل کم فشار خلیج فارس، منطقه پرفشار که بیشتر بخش های شمالی و غربی منطقه و بخش حایل که بین منطقه کم فشار و پرفشار رد و بدل می شود را شامل می شود. این نقشه نشان می دهد که وزش باد شمال تحت تاثیر شیو فشار کانون های فشار شمالی (ترکیه دریای سیاه) و غربی (مدیترانه، شمال آفریقا-عربستان) قرار دارد که باعث می شود شار هوا از سمت شمال غرب به سمت جنوب شرق و در امتداد زاگرس به حرکت درآید. باد شمال تابستانه در تراز 1000 هکتوپاسکال در امتداد جلگه بین النهرین از شمال غرب به سمت جنوب شرق می وزد و در ماه ژوئیه به اوج فعالیت خود می رسد. در نقشه تراز 1000 هکتوپاسکال، باد شمال در مرز سوریه غربی است اما در جنوب مدار 35 درجه تغییر جهت داده و به سمت جنوب شرق متمایل می شود. باد شمال در ترازهای پایین حرکت می کند و دیواره بلند رشته کوه زاگرس مانع گسترش باد شمال به بخش های داخلی ایران شده و آن را به سمت شمال خلیج فارس هدایت می کند. شدت باد شمال تابستانه در تراز 850 نسبت به تراز 1000 هکتوپاسکال بیشتر بوده و جهت شمال غربی دارد.
کلید واژگان: باد شمال, ناوه خلیج فارس, تحلیل مولفه ی اصلی, تحلیل خوشه ای, خاورمیانهShamal wind is one of the local winds with high continuity and diversity in the Middle East and the Persian Gulf region, which often causes dust storms during the summer. In this research, the hourly data of sea level pressure, geopotential height, U and V winds were collected for a period of 44 years from the Copernicus database. First, these data were arranged as a long-term mean, secondly. In order to process the data, principal component analysis and cluster analysis were used. Applying the PCA showed that more than 97% of the variation of the data is explained by three components. The score map of the first component revealed the spatial mechanism of the Shamal summer wind and the eigenvector diagram of the first component of the time period of the Shamal summer wind activity. In addition, the hierarchical cluster analysis on the time-space matrix of SLP showed three-time clusters that represent the time period of the north wind in summer and winter. The analysis of the maps of the monthly pressure distribution pattern showed that the most important active and influential system in the region is the low pressure of the Persian Gulf in the summer season, and the low pressure of the Red Sea in the winter season. The results suggest that the changes in the patterns of the earth's surface at the levels of 500 and 700 hPa are not much significant while it shows a better existence in the 850 and 1000 hPa maps.
Keywords: Shamal wind, Persian Gulf Trough, Principal component analysis, Cluster analysis, Middle East -
حساسیت دمایی تنفس خاک (Q10)، مولفه ای کلیدی برای تخمین بازخورد تنفس خاک به گرمایش جهانی است. هدف از پژوهش حاضر، بررسی پاسخ تنفس خاک به تغییرات دما با Q10 در خاک زیر کشت چای است. به همین منظور از دویست نقطه باغ های چای در شرق و غرب استان گیلان در عمق صفر تا چهل سانتی متری نمونه برداری شد و آزمایش های تعیین کربن آلی، کربن فعال،pH ، جرم مخصوص ظاهری، ظرفیت تبادل کاتیونی، زیست توده میکروبی و تنفس میکروبی خاک انجام شد. همچنین برخی شاخص های توپوگرافی مانند ارتفاع، شیب و جهت شیب با استفاده از نقشه DEM در محیط نرم افزارArcGIS 10.5 به دست آمد و سایر شاخص ها مانند شاخص خیسی، طول شیب، موقعیت نسبی شیب، سطح ویژه حوضه، شبکه آبراهه اصلی، فاصله عمودی تا شبکه آبراهه، شاخص همگرایی، انحنای نیمرخ و انحنای سطح، از نقشه DEM در محیط نرم افزار 2.1.0 Saga GIS استخراج شد. برای اندازه گیری Q10 نیز از دو تیمار دمایی 25 و 35 درجه سانتی گراد استفاده شد. نتایج نشان داد که Q10 با کربن بیوماس میکروبی، کربن آلی و کربن فعال خاک بیشترین همبستگی منفی را دارد؛ به عبارتی، هر چه کربن آلی خاک و بیوماس میکروبی آن بیشتر باشد، مقدار Q10 کاهش می یابد. همچنین نتایج حاصل از اجرای تجزیه به مولفه های اصلی (PCA)، شش مولفه را با مقادیر ویژه 93/3، 20/2، 1/2، 8/1، 6/1 و 4/1 نشان داد که به ترتیب 1/23، 9/12، 2/12، 4/10، 41/9 و 99/7 درصد از تغییرات همبستگی بین مقادیر را توجیه می کند. تاثیرگذارترین مولفه با بار عاملی 981/0 و واریانس 125/23 مربوط به کربن آلی خاک است؛ به عبارتی، می توان انتظار داشت در مناطقی که خاک زیر کشت چای، کربن آلی و فعالیت میکروبی بیشتری دارد، در زمان افزایش دما به دلیل داشتن حساسیت دمایی (Q10) کمتر، نسبت به افزایش دما آسیب پذیری کمتری دارد.
کلید واژگان: تجزیه به مولفه های اصلی, تنفس میکروبی (هتروتروفیک), شاخص های توپوگرافی, کربن آلی خاکIntroductionCarbon dioxide is one of the main greenhouse gases that affect the world's air temperature. Small changes in the amount of carbon dioxide emissions from the soil have a significant effect on the concentration of this gas in the atmosphere. Soil respiration, the process that emits carbon dioxide from the soil to the atmosphere, is one of the most important carbon flows in the ecosystem and includes two components of heterotrophic respiration (microbial respiration) and autotrophic respiration (root respiration). Researchers measure the rate of soil respiration for every 10 degrees Celsius of temperature change with an index called temperature sensitivity of soil respiration (Q10). The evidence shows that the Q10 value of the soil is not constant and has a negative correlation with temperature and a positive correlation with soil moisture. Also, the amount of soil organic carbon, incubation temperature and the interaction of these two have a significant effect on soil organic carbon decomposition. Accordingly, this research measures the temperature sensitivity (Q10) in soil under tea cultivation and investigates its relationship with some soil chemical characteristics and topographic indices.
MethodologyAfter surveying the east and west tea gardens in Guilan province in the north of Iran, 200 samples were taken at a depth of 0 to 40 cm. The experiments were conducted to determine Organic Carbon, Labile carbon, Bulk density, PH, Cation Exchange Capacity, Microbial Biomass and soil microbial respiration. To measure Q10, two temperature treatments of 25 and 35 °C were used. Elevation, slope and aspect were obtained using a DEM map in ArcGIS 10.5 and other topographical indicators such as wetness index, slope length, relative slope position, catchment area, channel network base level, vertical distance to channel network, convergence index, profile curvature and plan curvature were extracted from DEM map in Saga GIS 2.1.0. Pearson correlation was used to investigate whether there is any relationship between soil temperature sensitivity with other soil properties. Then, principal component analysis (PCA) was performed to determine a minimal data set. All the statistical analyses were done with SPSS 24. Regression charts were also drawn using Excel software.
ResultsThe Q10 values varied from 1.19 to 1.58. This index has the most negative correlation with organic carbon (-0.863), Labile carbon (-0.863), microbial biomass (-0.837), respiration at 25 °C (-0.831) and 35 °C (-0.8) at 1% level and negative correlation with elevation at 5% (-0.159). The principal component analysis showed that the first six components (PC1, PC2, PC3, PC4, PC5 and PC6) have special values of more than one and were able to describe 73% of the total variance. The first main component (PC1) describes 23.125% of the total variance and includes soil organic carbon, labile carbon, microbial biomass and Q10 which have the highest factor loading in this component. The second one (PC2), which explains about 12.99% of the total variance, has the highest factor loading with the vertical distance to the channel network (0.880). The third component (PC3) explains about 12.22% of the total variance. In PC3, clay has the highest factor loading. In the fourth component catchment area, convergence profile and slope length have the highest factor loading, respectively. Finally, the fifth and the sixth components are related to the elevation, slope and plan curvature.
Discussion & ConclusionsThe highest positive factor loading is related to soil organic carbon (0.981). Therefore, the first main component can be "part of the role of organic carbon in microbial biomass, labile carbon and temperature sensitivity". The results showed that Q10 has the highest negative correlation with soil microbial biomass and organic and labile carbon. In other words, the higher the soil organic and microbial biomass carbon, the lower the amount of Q10. Also, the second component can be considered as topographic indicators related to the channel network. Topographic indices can be used very strongly to model making soil organic carbon. The third component is related to clay properties. Several studies have indicated that the amount of clay has a high relationship with cation exchange capacity and it is a good indicator to determine the quality of soil. According to the results, although the correlation between some characteristics obtained from soil topographical analysis can prove the possibility of using them as auxiliary variables in predicting soil organic carbon, this point should be taken into account that other factors also play a role in the process of soil formation and development.
Keywords: Microbial Respiration (Heterotrophic), Principal Component Analysis, Soil Organic Carbon, Topographic Indices -
ارزیابی کیفیت خاک، یکی از مسایل قابل توجه در مدیریت پایدار خاک ها به منظور تولید بهینه کشاورزی و حفظ منابع طبیعی است. استفاده از شاخص های کیفیت خاک نیز ابزار مفیدی برای تعیین و مقایسه کیفیت خاک ها به شمار می رود. هدف از این تحقیق، کمی کردن این شاخص با استفاده از تحلیل های چند متغیره در تیپ های مختلف خاک دشت ارومیه است. در این پژوهش با استفاده از روش تجزیه به مولفه های اصلی (PCA)، از میان 22 ویژگی موثر بر کیفیت خاک (TDS) شش ویژگی به عنوان حداقل ویژگی های موثر بر کیفیت خاک (MDS) تعیین شد. سپس این کیفیت با استفاده از دو شاخص تجمعی کیفیت خاک (IQI) و شاخص کیفیت نمورو (NQI) و هر کدام در دو مجموعه ویژگی های خاک TDS و MDS ارزیابی شد. از بین پارامترهای اندازه گیری شده، پ هاش (pH) کمترین ضریب تغییرات (5/2 درصد) و شوری (EC) بیشترین ضریب تغییرات (6/154 درصد) را در منطقه داشت. نتایج نشان داد که به طور کلی، خاک های منطقه از نظر شاخص های مورد مطالعه در بخش های منتهی به دریاچه، دارای محدودیت است و بین IQIa TDS و IQIa MDS و بین NQI TDS و NQI MDS همبستگی معنی دار وجود دارد. این امر نشان می دهد که مجموعه MDS تعیین شده، به خوبی می تواند نماینده مناسبی از TDS باشد. بررسی شاخص کیفیت خاک نشان داد که خاک های این منطقه عمدتا دارای درجه کیفیت II (57 درصد) است. بیشترین مقدار میانگین شاخص کیفیت خاک انتخاب شده نیز مربوط به حالت MDS در مدل IQI با مقدار 79/0 در تیپ خاک Fluventic Haploxerepts و کمترین مقدار آن، مربوط به حالت TDS در مدل NQI با مقدار 28/0 در تیپ خاک Typic Halaquepts محاسبه شد. بررسی ضریب همبستگی بین شاخص کیفیت خاک با دسته کل و حداقل داده ها نشان داد که ضریب همبستگی هر دو مدل IQI و NQI برابر با (48/0R2=) است. در نهایت، شاخص IQI در مجموعه حداقل داده ها (MDS)، دقت و حساسیت بیشتری برای ارزیابی کیفیت خاک دارد. در مجموعه حداقل داده ها نیز به ترتیب ویژگی های درصد شن، نسبت جذب سدیم، ظرفیت تبادل کاتیونی، فسفر قابل جذب، کربنات کلسیم فعال و غلظت نیکل، وزن بالاتری دارد. استفاده از موثرترین ویژگی های خاک در مطالعات ارزیابی کیفیت آن، ضمن کاهش زمان مطالعات خاک شناسی زمینه صرفه جویی اقتصادی را در بحث پایش و بهره برداری پایدار از اراضی کشاورزی فراهم می کند.
کلید واژگان: تجزیه به مولفه اصلی, حداقل مجموعه داده ها, شاخص کیفیت تجمعی, شاخص کیفیت نمروIntroductionOne of the important issues in the sustainable management of soils in order to optimize the agricultural production and preserve natural resources is the assessment of soil quality. Soil quality is the capacity of a specific kind of soil to function to sustain plant and animal productivity, maintain or enhance water and air quality, and support human health and habitation. It is also considered one of the most important factors investigated in the assessment of soil management. Knowledge of quality changes is necessary for sustainable soil management. Since soil quality cannot be measured directly, it must be obtained from the relevant characteristics. Soil quality characteristics are sets of measurable soil characteristics that are sensitive to land use change, management, or conservation operations. Using soil quality indicators is a useful tool to determine and compare soil quality. The purpose of this research is to quantify the soil quality index using multivariate analysis in different soil types in Urmia Plain.
MethodologyIn this research, according to the semi-detailed soil studies of Urmia plain, 24 soil profiles from different soil units of this area, which are mostly under garden and agricultural use, were excavated, described, sampled, and classified, and 96 samples were also collected from soil solum. 2 profiles in Typic Haploxerepts (TH1) soil type, 4 profiles in Fluvaquentic Endoaquepts (FE) soil type, 6 profiles in Typic Calcixerepts (TC) soil type, 2 profiles in Typic Endoaquepts (TE) soil type, 5 profiles in Fluventic soil type Haploxerepts (FH) and 2 profiles were located in Typic Halaquept (TH2) soil type. At a certain distance from the excavation site of the profiles, four soil samples were taken from four directions of the profile. Using principal component analysis (PCA), among 22 characteristics affecting soil quality (TDS), the minimum characteristics affecting soil quality (MDS) were determined. Then the soil quality in different soil types of region was evaluated using two cumulative soil quality indices (IQI) and Nemuro Quality Index (NQI) and each of them was evaluated in two sets of TDS and MDS in different soil types.
ResultsAmong the measured parameters, pH had the lowest (2.5%) and salinity (EC) had the highest coefficient of variation (154.6%) in the region. Among the 22 measured soil properties, sodium absorption ratio (SAR) in the first component, nickel element (Ni) in the second component, cation exchange capacity (CEC) in the third component, sand percentage in the fourth component, active lime (ACCE) in the fifth component and absorbable phosphorus (PAW) in the sixth component were selected as MDS. The examination of the soil quality index showed that the soils of this region mainly have quality grade II (57%). The highest average value of selected soil quality index related to MDS mode in IQI model was calculated with a value of 0.79 in Fluventic Haploxerepts soil type and the lowest average value related to TDS mode in NQI model was calculated with 0.28 value in Typic Halaquepts soil type. The correlation coefficient between the soil quality index with the total category and minimum data in both IQI and NQI models was equal (R2=0.48).
Discussion & ConclusionsThe sequence order of both soil quality indices (IQIa, NQI) in both TDS and MDS conditions in the types of the studied area was as FE>TE>TH1>TC>FH>TH2. Therefore, the highest soil quality was observed in the Fluventic Endoaquepts type and the lowest soil quality was observed in the Typic Halaquepts type. Based on the results, both indicators were classified in three classes (good, medium and poor) in TDS and MDS sets. In the case of TDS, 57.83% of land (equivalent to 19731 hectares) had good class (II), 30.48% of land (equivalent to 10400 hectares) had medium class (III) and 11.69% of land (equivalent to 3990 hectares) they had poor class (IV); (very good (I) and very poor (V) class were not observed). In MDS mode, 18.56% of lands (equivalent to 6333 hectares) had very good class (I), 27.15% of lands (equivalent to 9264 hectares) had good class (II) and 54.29% of lands (equivalent to 18524 hectares) They had medium class (III); (weak class (IV) and very weak (V) were not observed). The degrees of IQIa and NQI indices were similar and were divided into three classes (good, medium and poor). As a result, 39.3% of land (equivalent to 13412 hectares) was in good class (II), 24.59% of land (equivalent to 8392 hectares) was in medium class (III) and 1.36% of land (equivalent to 12317 hectares) was placed in poor class (IV); (very good (I) and very poor (V) classes were not observed). In general, the soils of the region were limited in terms of the studied indicators in the parts leading to the lake, and there was a significant correlation between IQITDS and IQIMDS, and between NQITDS and NQIMDS. This shows that the determined MDS set can be a good representative of TDS in soil quality assessment in Urmia Plain.
Keywords: Principal Component Analysis, Minimum Data Set, Integrated Quality Index, Nemoro Quality Index, Soil Quality -
با توجه به اینکه استان اردبیل یکی از قطب های مهم کشت گندم می باشد، تعیین سطح زیرکشت آن در برنامه ریزی های اقتصادی و سیاسی از اهمیت ویژه ای برخوردار خواهد بود و می تواند امنیت غذایی کشور را تامین نماید، اما در گذشته بیشتر از روش های سنتی مانند اندازه گیری میدانی و غیره، برای تعیین سطح زیرکشت محصول استفاده می کردند که دارای خطاهای فراوانی بود. لذا در این پژوهش سعی شد تا با استفاده از تصاویر ماهواره لندست 8 و استفاده از شاخص های پوشش گیاهی (NDVI, SAVI, DVI, GVI, IPVI, RVI)، تحلیل مولفه های اصلی (PCI)، شاخص فاکتور بهینه (OIF) به همراه طبقه بندی الگوریتم حداکثر احتمال میزان سطح زیرکشت گندم در منطقه مورد مطالعه برآورد گردد. بر اساس نتایج بدست آمده از تحلیل مولفه های اصلی، بیش از 99 درصد واریانس داده ها در سه مولفه اصلی تبیین و بهترین ترکیب رنگی مستخرج از شاخص OIF نیز باندهای 5، 6 و 7 با مقدار عددی 73/8383 تعیین گردید. همچنین نتایج نشان داد که میزان سطح زیرکشت گندم در سال زراعی 94-95 در محدوده مورد مطالعه به ترتیب با ضریب کاپا و دقت کلی 87/0 و 2/95 درصد، حدود 07/59203 هکتار است و با آمار جهاد کشاورزی استان اردبیل که حدود 21/62480 هکتار می باشد 24/5 درصد یا به عبارتی حدود 14/3277 هکتار اختلاف دارد که به نظر قابل قبول می رسد. لذا به طورکلی می توان نتیجه گرفت که تصاویر لندست 8، تحلیل مولفه های اصلی و شاخص فاکتور بهینه را در تعیین سطح زیر کشت گندم از قابلیت بالایی برخوردارند.
کلید واژگان: گندم, سطح زیرکشت, تحلیل مولفه های اصلی, لندست, اردبیلAttention to Ardabil province is one of the important centers of wheat cultivation, determining the level of cultivation will be of particular importance in economic and political planning and can ensure the country's food security, but in the past, most traditional methods, such as field measurement, etc., have been used to determine the level of crop cultivation, which has many errors, In this study, we tried to use Landsat 8 satellite imagery, Vegetation Indices (NDVI, SAVI, DVI, GVI, IPVI, RVI), Principal components analysis (PCI), Optimum Index Factor (OIF), and classification algorithm to estimate the maximum probability of wheat cultivation area in the study area. Based on the results of main components analysis, more than 99% of data variances were explained in three main components and the best color combination of the OIF index was determined by bands 5, 6, and 7 with a numerical value of 8383.73. Also, the results showed that wheat cultivars under cultivar 94-95 in the studied area with kappa coefficient is 0.87 and the general accuracy of 95.2% were 59203.07 hectares and According to the statistics of agricultural Jahad official in Ardebil province, which is about 62480.21 hectares, In other words, the difference is 5.24% or about 3277.14 hectares which seem to be acceptable. Therefore, it can generally be concluded that Landsat 8 images, Principal components analysis, and Optimum Index Factor are highly effective in determining the level of wheat cultivation.
Keywords: Wheat, Cultivation, Principal component analysis, Landsat, Ardabil -
در این پژوهش از داده های روزانه ارتفاع ژیوپتانسیل تراز 500 هکتوپاسکال با تفکیک مکانی 1 درجه از پایگاه داده ECMWF برای جنوب غرب آسیا و داده های ایستگاهی بارش از سازمان هواشناسی کشور (1979 تا 2018) بهره جویی شده است. تکنیک بکار رفته تحلیل مولفه اصلی و تحلیل خوشه ای است. با این تحلیل ها 9 الگوی گردشی شناسایی شدند. تغییرات الگوها در سطح 95 درصد معناداری، بوسیله آزمون ناپارامتری من کندال آزموده و برای برآورد میزان تغییرات از تخمین گر شیب سن بهره گرفته شد. آزمون معناداری روند برای الگوهای زمستانی در فصل بارش های ایران، روند معنادار افزایش ارتفاع ژیوپتانسیل؛ که منجر به کاهش شیو فشار و کاهش ناپایداری و نهایتا تضعیف الگوهای بارشی زمستانی گردیده است را آشکار ساخت. روندهای معنادار مثبت ارتفاع ژیوپتانسیل، تداوم این شرایط را برای الگوهای تابستانی (افزایش پایداری، کاهش چرخندگی و کاهش بارش) نشان دادند. از 9 الگوی شناخته شده تنها برای یک الگوی فصل گذار روند معنادار منفی بر روی کشور مشاهده شد. این الگو با اندکی افزایش بارندگی بیانگر شکل گیری شرایط ناپایدار است که در صورت مهیا بودن رطوبت می تواند منجر به بارش های فصل معتدل گردد. یافته ها نشان دادند که یک الگوی زمستانی بارش زا در دو دهه اخیر حذف شده و بجای آن یک الگوی تابستانی ظاهر گردیده است.
کلید واژگان: آزمون من کندال, الگوی گردشی, ارتفاع ژئوپتانسیل, تحلیل مولفه اصلی, تخمین گر شیب سنIn this research, the daily data of geopotential height of 500 hectopascals (hPa) with a spatial resolution of 1 degree from the ECMWF database for Southwest Asia and rainfall station data from the National Meteorological Organization (1979 to 2018) have been exerted. The technique used the principal component analysis and cluster analysis. With these analyses, nine circulation patterns were identified. The changes in the patterns were tested at the 95% significance level by the non-parametric Mann-Kendall test, and Sen's slope estimator was exerted to estimate the number of changes. The significance test of the trend for the winter patterns in Iran's rainy season revealed the significant trend of increasing the height of the geopotential, which has led to a decrease in the pressure gradient and a decrease in instability, and finally, a weakening of the winter precipitation patterns. Significant positive trends of geopotential height showed the continuation of these conditions for summer patterns (increasing stability, decreasing rotation, and decreasing precipitation). Of the nine known patterns, only one seasonal pattern showed a significant negative trend in the country. This pattern, with a slight increase in rainfall, indicates the formation of unstable conditions, which can lead to moderate-season rains if moisture is available. The findings showed that a rainy winter pattern had been eliminated in the last two decades, and a summer pattern had appeared instead.
Keywords: Mann-Kendall Test, circulation pattern, geopotential height, Principal component analysis, Sen Slope estimator -
براثر فعالیت های انسانی، چهره زمین همواره دست خوش تغییر می شود. از این رو برای مدیریت بهینه مناطق طبیعی، آگاهی از روند و میزان تغییرات پوشش گیاهی/کاربری اراضی ضروری است و برآورد این تغییرات اهمیت به سزایی دارد .هدف از انجام این پژوهش، پایش تغییرات پوشش اراضی با استفاده از تصاویر ماهواره ای در حوضه آبخیز گرگانرود در استان گلستان است. در این تحقیق، تصاویر سنجنده TM سال 1366، سنجنده ETM+ سال 1379 و سنجنده OLI سال 1398 مورد پردازش و تجزیه و تحلیل قرار گرفت. بدین منظور، بعد از انجام تصحیحات هندسی و اتمسفریک، پایش و طبقه بندی تصاویر با استفاده از شش تکنیک پایش تغییر در حوضه گرگانرود با مساحت 8020 کیلومتر مربع آنالیز شده و تغییرات رخ داده در این حوضه در دو دوره زمانی، از سال 1366 تا 1379 و 1379 تا 1398 بررسی شد. تکنیک های پایش تغییر مورد استفاده در این مطالعه شامل تفاضل باند قرمز، تفاضل باند مادون قرمز، تفاضل PCA و تفاضل PCA استاندارد شده، آنالیز برداری تغییر و مقایسه پس از طبقه بندی بوده اند. جهت تعیین آستانه از روش های آماری استفاده شده است. پس از تعیین آستانه تغییر، مناطق دارای تغییرات کاهشی، افزایشی و بدون تغییر مشخص شده است. جهت ارزیابی دقت تکنیک های پایش تغییر، پس از برداشت های زمینی که از طریق بازدید میدانی، تصاویر ماهواره ای گوگل ارث و عکس های هوایی به دست آمد، از دقت تولیدکننده، دقت استفاده کننده، دقت کل و ضریب کاپا استفاده شد. بر اساس نتایج به دست آمده، مشخص شد روش PCA1 استاندارد شده در هر دو دوره بیشترین دقت کل و ضریب کاپا را داشته است. مقادیر این دو پارامتر به ترتیب برای دوره اول برابر با 5/96 درصد و 94 درصد و برای دوره دوم برابر با 5/91 درصد و 86 درصدبه دست آمده است. روش PCA1با دقت کلی و ضریب کاپا برابر با 5/84 درصد و 74 درصد برای دوره اول و 89 درصد و82 درصد برای دوره دوم بعد از روش PCA1 استاندارد شده، بیشترین میزان دقت را بین سایر روش ها داشته است. در حالی که روش تفاضل باند مادون قرمز نزدیک، در هر دو دوره از کمترین دقت کل و ضریب کاپا نسبت به سایر روش ها برخوردار بوده است. بررسی نتایج به دست آمده در این مطالعه به خوبی نشان می دهد که در فاصله زمانی سال های 1366 تا 1398، اراضی کشاورزی (دیم) بیشترین تغییرات مثبت را داشته اند. اضافه شدن این اراضی اکثرا به قیمت از دست رفتن مراتع بوده است (به دلیل حاصلخیزی بالاتر). همچنین، در این فاصله زمانی 32 ساله، مرتع نیز دچار تغییر و تحول شده اند که تغییرات کاهشی در آن ها را می توان به دلیل شخم مراتع و اختصاص آن ها به کشاورزی دانست.
کلید واژگان: کاربری اراضی, پوشش گیاهی, پایش تغییر, آنالیز مولفه اصلی, آنالیز برداری تغییر, گرگانرودDue to human activities, the face of the earth is always changing. For the optimal management of natural areas, it is necessary to know the trend and amount of changes in vegetation/land use. Estimating these changes is very important. The purpose of the present research is to monitor land cover changes using satellite images in the Gorganrood watershed in Golestan province. The images of TM sensor in 1987, ETM+ sensor in 2000 and OLI sensor in 2019 were processed and analyzed. After performing geometric and atmospheric corrections, monitoring and classification of images using six change monitoring techniques in Gorganrood basin with an area of 8020 square kilometers were analyzed and the changes occurred in this basin in two time periods, from 1987 to 2000 and 2000 to 2019 was investigated. Change monitoring techniques include red band difference, infrared band difference, PCA difference and standardized PCA difference, change vector analysis and comparison after classification. Statistical methods have been used to determine the threshold. After determining the change threshold, the areas with decreasing, increasing and unaffected changes have been identified. In order to evaluate the accuracy of change monitoring techniques, after the ground impressions obtained through field visits, Google Earth satellite images and aerial photos, the manufacturer's accuracy, the user's accuracy, the total accuracy and the Kappa coefficient were used. The results showed that the standardized PCA1 method had the highest total accuracy and kappa coefficient in both periods. The values of these two parameters are equal to 96.5% and 94% for the first period and 91.5% and 86% for the second period respectively. PCA1 method with overall accuracy and Kappa coefficient equal to 84.5% and 74% for the first period and 89% and 82% for the second period after standardized PCA1 method has the highest level of accuracy among other methods. On the other hand, the near-infrared band difference method had the lowest total accuracy and kappa coefficient in both periods compared to other methods. The results also show that between 1987 and 2019, agricultural lands (rainfed) had the most positive changes. The extension of these lands has mostly been at the price of loss of pastures (due to higher fertility). In the space of 32 years, pastures have also undergone changes and transformations, and the decreasing changes in them can be attributed to the plowing of pastures and their allocation to agriculture.
Keywords: Land Use, Vegetation, Change Monitoring, principal component analysis, Change Vector Analysis, Gorganrood -
خشکسالی یک رویداد پیچیده است که در اثر به هم خوردن تعادل آب ایجاد شده و همواره بر بخش های کشاورزی، اکولوژیکی و اجتماعی-اقتصادی تاثیر گذار می باشد. اگرچه تا کنون، شاخص های خشکسالی به دست آمده از داده های سنجش از دور برای پایش خشکسالی کشاورزی یا هواشناسی مورد استفاده قرار گرفته اند، ولی شاخصی که بتواند به طور مناسبی بازتاب کننده اطلاعات جامع از خشکسالی از جنبه هواشناسی تا کشاورزی باشد، کمتر مورد استفاده قرار گرفته است. در تحقیق حاضر، به منظور پایش جامع خشکسالی حوضه آبریز دریاچه ارومیه از شاخص خشکسالی تلفیقی (SDI) به عنوان شاخص سنتز شده از شاخص وضعیت پوشش گیاهی (VCI)، شاخص وضعیت دمایی (TCI) و شاخص وضعیت بارش (PCI) بر اساس روش آنالیز مولفه اصلی (PCA) استفاده شده است. بدین منظور، ابتدا سری داده های ماهواره ای MOD13A3، MOD11A2 و TRMM3B43 طی دوره ی آماری 2001 تا 2012 دانلود شد. پس از پردازش اولیه، شاخص های خشکسالی با استفاده از داده های LST، NDVI و TRMM محاسبه و نقشه های شدت خشکسالی ماهانه تهیه شدند. به منظور اعتبارسنجی شاخص SDI، رابطه همبستگی این شاخص با شاخص SPI در بازه زمانی 3 ماهه طی فصل رشد بدست آمد. همچنین روابط همبستگی SDI با میزان عملکرد دیم دو گیاه گندم و جو بررسی شد. نتایج حاکی از وقوع خشکسالی در سال های 2008 و 2001 در حوضه آبریز دریاچه ارومیه می باشد. نتایج بررسی اعتبارسنجی بیانگر وجود همبستگی 80% میان دو شاخص SDI و SPI می باشد. همچنین نتایج این تحقیق نشان داد که شاخص SDI، به عنوان شاخص جامع پایش خشکسالی، بازتاب کننده اثرات خشکسالی بر کشاورزی می باشد.
کلید واژگان: پایش خشکسالی, MODIS, تحلیل مولفه های اصلی, SDI, TRMMDrought is a complex phenomenon caused by the breaking of water balance and it has always an impact on agricultural, ecological and socio-economic spheres. Although the drought indices deriving from remote sensing data have been used to monitor meteorological or agricultural drought, there are no indices that can suitably reflect the comprehensive information of drought from meteorological to agricultural aspects. In this study, the synthesized drought index (SDI) as a synthesized index from the vegetation condition index (VCI), temperature condition index (TCI) and precipitation condition index (PCI) were used for comprehensive drought monitoring in the Urmia Lake Basin (ULB) based on the Principal Component Analysis (PCA). For this purpose, MOD13A3, MOD11A2 and TRMM 3B43 data series were downloaded y for the period of 2001–2012. After initial processing, drought indicators were calculated using LST NDVI and TRMM data, and monthly drought severity maps were prepared. In order to validate SDI index, the Correlation relationship between SDI and SPI indices was obtained in the 3 month period during the growing season. As well as, SDI correlation relationships were investigated with wheat and barley crop yields. The results indicate that drought occurred in 2008 and 2001 in the ULB. The results of validation show that there is a correlation of 80% between the two SDI and SPI indicators. Also, the results of this study showed that the SDI index, as a comprehensive index of drought monitoring, reflects the effects of drought on agriculture.
Keywords: Drought Monitoring, MODIS, Principal Component Analysis, SDI, TRMM -
یکی از عوامل موثر در ایجاد فرسایش خاک، ویژگی ذاتی خاک یا همان فرسایش پذیری است. در این پژوهش، مقدار فرسایش پذیری خاک (K) در مقطعی از دشت یزد اردکان تعیین و ویژگی های فیزیکوشیمیایی موثر بر آن شناسایی شد. همچنین با استفاده از آنالیز مولفه های اصلی (PCA) و رگرسیون چند متغیره خطی، رابطه ای برای پیش بینی مقدار فرسایش پذیری خاک ارایه شد. نتایج تجزیه ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاک نشان داد که خاک ها عمدتا بافت سبک شنی تا لوم شنی با ماده آلی کم و آهکی دارد. خاک های مورد بررسی از نظر شکل ساختمانی، دانه ای و اسفنجی خیلی ریز تا ریز و کد ساختمانی آنها بر اساس USLE، 2 و 1 بود. نفوذپذیری نیمرخ خاک، زیاد تا خیلی زیاد (4/18 سانتی متر در ساعت) بود و بر اساس USLE، غالبا در کلاس 1 و 2 و در برخی موارد در کلاس 3 قرار داشت. مقدار فرسایش پذیری برآوردی بر اساس رابطه رگرسیونی ویشمایر اسمیت به طور میانگین در سه دشت سر لخت، اپانداژ و پوشیده به ترتیب 0385/0، 03/0 و 019/0 تن ساعت بر مگاژول میلی متر بود. نتایج حاصل از بررسی مولفه های اصلی نشان داد که می توان سه مولفه اول را با توجه به مقادیر ویژه حاصل از پارامترها و درصد واریانس، به عنوان مولفه اصلی انتخاب کرد. ضریب همبستگی مولفه های اول، دوم و سوم با شاخص فرسایش پذیری خاک به ترتیب 88/0، 04/0- و 41/0 به دست آمد. بررسی رابطه بین فرسایش پذیری خاک (K) و مقادیر مولفه های اصلی به دست آمده از PC1، PC2 و PC3 با استفاده از مدل رگرسیونی چندمتغیره خطی نشان داد که اثر ویژگی های فیزیکوشیمیایی بر فرسایش پذیری خاک، معنی دار (001/0> p) و ضریب تبیین آن (R2) به میزان 88/0 درصد به دست آمد. برای ارایه رابطه ای دقیق تر برای پیش بینی فرسایش پذیری در خاک های مناطق نیمه خشک و خشک، باید پژوهش هایی مشابه در سایر خاک های نواحی نیمه خشک و خشک ایران انجام شود.
کلید واژگان: آنالیز مولفه های اصلی, رگرسیون چند متغیره خطی, فرسایش پذیری خاک, معادله تلفات جهانی خاک (USLE)IntroductionErodibility, which is determined by the soil's intrinsic features, is one of the most important elements in soil erosion. This factor reflects how sensitive the particles of a particular soil are to separation and transmission by erosion causes, both quantitatively and qualitatively. For measuring soil loss, the Universal Soil Loss Equation (USLE) is very useful. Sources reveal that erodibility is influenced by a variety of physical and chemical features of soil. In several soil erosion and sedimentation models, such as USLE, RUSLE, and MUSLE, one of the essential parameters is erodibility, which is represented as K. Particle size distribution, organic matter, structure, and permeability all have a role. The goal of this research was to quantify the amount of erodibility (K) in dry and semi-arid soils, as well as the physicochemical parameters that influence it. Another purpose of this research is to develop a connection that uses principal component analysis (PCA) and linear multivariate regression to estimate the quantity of soil erodibility based on effective physicochemical parameters.
MethodologyThe research location is 20 kilometers from Yazd city, along the Yazd-Ardakan road, on the edge of the dunes facies, which includes bare, mantled, and covered pediments. Using the stratified random sampling approach, soil samples were gathered to a depth of 10 cm within the facies in this study. The size and form of aggregates, as well as water penetration in the soil, were used to calculate soil structure codes using Wischmeier and Smith's tables. In the desert, soil permeability was assessed using double cylinders based on the ultimate infiltration rate. The hydrometer technique was used to determine the spread of soil granulation. Wet sieving and the Walkley and black methods were used to assess the proportion of extremely fine sand and organic matter, respectively. Lime was calculated by multiplying the volume of the hydrochloric acid neutralization reaction by the quantity of neutralizing agents. Statistical indicators such as mean, minimum, maximum, and standard deviation were derived at this step after computing the soil erodibility index. Principal component analysis was performed using SPSS17.0 software, and the linear multivariate regression model was utilized to predict soil erodibility index. After selecting significant components, linear multivariate regression between these components and soil erodibility was conducted concurrently. The coefficient of determination was used to assess the equation's accuracy in this investigation (R2).
ResultsThe findings of the physical and chemical features of soil study revealed that the texture of the soil is mostly light sandy to loamy, with low organic content and calcareous. In terms of structural form, the analyzed soils were extremely fine granular and spongy, and their structural code was based on USLE (2 and 1). The permeability of the soil profile was high to extremely high (18.4 cm/h), and it was often in Class 1, 2, and in some instances Class 3 according to USLE. In the three naked, mantled, and covered pediments, the estimated erodibility indexes based on Wischmeier and Smith regression relationships were 0.0385, 0.03, and 0.0199 ton.hr/MJ.mm, respectively. According to the particular values acquired from the parameters and the percentage of variance, the top three components may be picked as the major component using principal component analysis. The first, second, and third components have correlation values of 0.88, -0.04, and 0.41, respectively, with the soil erodibility index. As a result, the first component has a stronger relationship with the soil erodibility index than the second and third ones. The percentage of sand and silt, soil permeability, and percentage of clay have a higher correlation with the soil erodibility index, respectively, and the correlation of other factors (organic matter, gravel, fine sand, and lime) is low in this component, according to the values for the given loading period. The amount of sand in the soil and its permeability are negatively correlated; whereas, the percentage of silt and clay in the soil is positively correlated. The maximum load is connected to the variables of gravel and lime in the second component, and it is related to organic matter and extremely fine sand in the third component. The effect of characteristics on soil erodibility is significant (0.001>p) and its coefficient of determination (R2) is 0.88 percent, according to an investigation of the relationship between soil erodibility and principal component values obtained from PC1, PC2, and PC3 using a linear multivariate regression model.
Discussion & ConclusionsThe quantity of erodibility in dry and semi-arid soils, as well as the physicochemical parameters that impact it, were investigated in this research. Using principal component analysis and linear multivariate regression, a link was found to estimate the quantity of soil erodibility based on the effective physicochemical parameters. Because of the high amount of sand in the region's soils, these soils are readily separated due to poor adhesion, but because they contain bigger particles, they resist runoff and hence create less sediment. This barrier to transfer reduces as the quantity of clay and silt in the soil increases, and consequently more sediment is transported. Furthermore, a considerable quantity of sand improves soil permeability and reduces runoff. However, when the amount of silt and clay in the soil increases as a result of surface sealing, permeability reduces and greater runoff occurs. Soil erodibility is additionally influenced by organic content, lime, gravel, and permeability. Lime has a negligible influence on soil erodibility since it contains calcium cation, which increases particle homogeneity and hence increases soil resilience to rain drops. Organic matter has a negative relationship with soil erodibility as well. The breakdown of aggregates is slowed by increasing the quantity of organic matter in the soil. As a result, as organic matter levels rise, the rate of aggregate decomposition in a particular soil falls by one-third. Similar research studies in other semi-arid and arid soils in Iran are required to provide a more reliable connection for forecasting erodibility of soils in semi-arid and arid locations.
Keywords: Principal component analysis, Linear multivariate regression, Soil erodibility, The Universal Soil Loss Equation (USLE) -
مجله مخاطرات محیط طبیعی، پیاپی 29 (پاییز 1400)، صص 107 -124آلودگی آب همواره یکی از مسایل و مشکلات محیط زیستی در سراسر کره زمین محسوب می شود. در بین آب های موجود در سطح و زیر زمین، آب های جاری و رودخانه ها به دلیل عبور از مناطق مختلف، همواره در معرض آلودگی بیشتری قرار دارند. هدف از این مطالعه بررسی کیفیت آب رودخانه کر در جنوب ایران و تعیین منشا آلودگی آن توسط کارخانجات مختلف مجاور آن می باشد. نمونه بردار ی در سال 2016 بر روی 14 پارامتر فیزیکی و شیمیایی در 3 ماه دسامبر، آپریل و سپتامبر در 29 ایستگاه انجام شد. به کمک تجزیه مولفه های اصلی (PCA) مهمترین پارامترهای تاثیر گذار بر روی آلودگی آب، و به کمک شاخص کیفیت آب (WQI) و شاخص ارزیابی فلزات سنگین (HEI) وضعیت آلودگی هر یک ایستگاه ها با توجه به حدود مجاز عناصر در آب رودخانه مشخص شد و در نهایت با استفاده از روش کریجینیگ وضعیت پراکنش مکانی عناصر در کارخانجات مجاور بررسی شد. نتایج حاصل از اندازه گیر ی ها با استفاده از تجزیه مولفه های اصلی (PCA) نشان داد که PCA 13 مولفه را معرفی می کند. نتایج شاخص WQI نشان داد که میانگین کمترین مقدار این شاخص در ایستگاه 17 با متوسط 5±9/. با وضعیت غیر قابل آشامیدن از نظر کیفیت و بالاترین مقدار شاخص در ایستگاه 6 با متوسط 2±3/87 با وضعیت خوب برای آشامیدن مشاهده شد. نتایج حاصل از HEI نشان داد که ایستگاه 16 و 17 دارای بیشترین مقادیر شاخص HEI هستند که نشان دهنده آلوده ترین ایستگاه ها می باشند. نتایج حاصل از شاخص HEI نشان داد که مقادیر کادمیوم و آرسنیک، نسبت به دیگر عناصر دارای مقادیر خیلی بیشتری نسبت به حد مجاز در آب آشامیدنی است. در نهایت نتایج حاصل از نقشه های پهنه بندی فلزات سنگین با استفاده از روش کریجینگ نشان دادکه بیشترین تجمع غلظت مربوط به قسمت های مرکز و جنوب در مجاورت کارخانجات منطقه مورد مطالعه می باشد.کلید واژگان: آلودگی آب, تجزیه مولفه های اصلی, شاخص WQI, شاخص HEI, کیفیت آب و عناصر سنگینWater pollution has always been one of the environmental issues around the globe. Among the surface and underground waters, running water and rivers are constantly exposed to more pollution due to the crossing of different areas. The purpose of this study was to evaluate the water quality of Kor River in south of Iran and determine the source of contamination by different factories located nearby. Maternal sample in 2016 on 14 physical and chemical parameters, December 3, April and September). 29 stations completed. Principal Component Analysis (PCA) determined the most important parameters affecting water pollution, and WQI and HEI indices determined the contamination status of each site according to the permissible limits in the river water, and finally, using Karjing method. The spatial distribution of elements in adjacent factories was investigated. The results of the measurements using Principal Component Analysis (PCA) showed that PCA introduces 13 components. The average of the lowest WQI index at station 17 was 0.9 ± 5.0 with non-food quality and highest value at station 6 with mean 87.3 ± 2.0 with good drinking status. Results from HEI showed that stations 16 and 17 had the highest values of HEI index indicating the most polluted stations. The results of the HEI showed that the values of As, Cd were much higher than the permissible limit in drinking water. Finally, the results of heavy metal zoning maps using Kriging method showed that the highest concentration accumulation was related to the central and southern parts adjacent to the factories in the study area.Keywords: Water Pollution, Principal component analysis, WQI index, HEI index, water quality, heavy elements
-
پدیده خشک سالی با تاثیر بر مسایل اقتصادی، اجتماعی و زیست محیطی، منجر به آسیب پذیری جوامع انسانی می شود. در مناطق خشک نظیر استان یزد، اثرات خشکسالی با پدیده خشکی ادغام می شود و فشارهای شدیدی بر جوامع وارد می کند.در این مطالعه به تحلیل آسیب پذیری و تاب آوری جوامع انسانی با خشکسالی به استناد داده های هواشناسی و پایگاه داده های واقعی سرشماری عمومی در طول دوره آماری 20ساله پرداخته شده است.از متغیرهای اقتصادی،اجتماعی وزیست محیطی به عنوان شاخص های تاب آوری وآسیب پذیری استفاده شد. با تحلیل مولفه های اصلی چند عامل، به عنوان مولفه های اصلی انتخاب گردید.با محاسبه شاخص SPI در منطقه خشک ترین سال مشخص گردید و با محاسبه میانگین وزنی شاخص همبستگی آن با مولفه های اصلی منتخب براساس استنباط آماری مناسب بررسی گردید. سپس با استفاده از تحلیل رگرسیون تاثیر خشک سالی بر ابعاد مختلف تابآوری جوامع انسانی بررسی شد.نتایج، وقوع خشکسالی های مکرر در سال های اخیر در منطقه را بیان می کند.تحلیل ارتباطات خشکسالی با عوامل جوامع انسانی از بین عوامل متعدد اقتصادی،مهم ترین عامل موثر در تابآوری جوامع، سطح درامد می باشد.تحلیل عوامل اجتماعی بیانگر ،تاثیر خشکسالی بر تعداد شرکت تعاونی کشاورزی و نرخ بیکاری میباشد.نتایج عوامل زیست محیطی نشان میدهد، که مساحت جنگل کاری ،بیشترین تاثیر دربرابر خشکسالی را دارد.بطور کلی در این استان ارتباط تنگاتنگی بین خشکسالی آسیب پذیری و تاب آوری جوامع انسانی حاکم است.بنابراین هر میزان آسیب پذیری کاهش یابد میزان تاب آوری جوامع بیشتر می شود.میزان وابستگی به طبیعت بر آسیب پذیری و تابآوری تاثیر گذار است بنابراین در مدیریت بلند مدت این مناطق بایستی وابستگی جوامع انسانی به خشکسالی کاسته شود تا نوسانات آن منجر به تخریب تاب آوری این جوامع نگردد.برای این منظور بهترین راهکار تنظیم تقاضای جوامع انسانی متناسب با زنجیره تولید،صنایع تبدیلی و بازیافت در این مناطق است
کلید واژگان: خشکسالی, تاب آوری جوامع انسانی, تحلیل رگرسیون, شاخص بارش استاندارد, تحلیل مولفه های اصلیExplanation of the subject: The annual drought phenomenon, by affecting economic, social and environmental issues, leads to the vulnerability of urban and rural households and the instability of their livelihoods. Yazd is one of the provinces with drought. Consecutive droughts in the province necessitate integrated management and community adaptation in times of drought.
MethodTaking into account the length of the statistical period of 20 years and to obtain the results with a high level of confidence, the main data of the census documents that have been compiled for the development of cities and villages have been used. By analyzing the main components of several factors, it was selected as the main components. By calculating the standard precipitation index in the arid region, the driest year was determined and by calculating the weighted average of their correlation index with the main components of socio-economic and ecological environment based on appropriate statistical inference. At the end of the year, the effect of drought on different dimensions was presented by step-by-step linear regression, analysis and communication between them to adapt and resilience of individuals in society.
According to the general results, one of the most important economic and dry economic losses is the annual income of the villagers, which can be due to the decrease in the area under cultivation and production of the main agricultural products. In the social sector, people with knowledge and awareness should increase their adaptive capacity to the occurrence of drought, in order to reduce the vulnerability of social issues to the phenomenon of drought. The results show that unemployment insurance has increased following the drought. The main reason for this is the unemployment of farmers affected by drought, so changing jobs along with temporary migration or the production of handicrafts, etc. can increase the relative income of households at the time of occurrence and prevent unemployment in these conditions. Increasing unemployment will cause other social harms such as poverty, declining health, increasing disease, and reducing judicial and social security. According to the results, one of the components that has established a high standard of rainfall during the drought year is the theft of livestock, which shows a decrease in the social security of the community. People in the study community increase their adaptability to the annual drought by increasing breeding work, such as rangeland improvement, rainfall collection, biological improvement, afforestation, and irrigation reform.Keywords: Drought, resilience of human societies, regression analysis, standard precipitation index, principal component analysis -
هدف از پژوهش حاضر واکاوی رفتار زمانی- مکانی سپیدایی روشن در ایران است. سنجنده مودیس سپیدایی تیره را برای تابش مستقیم و سپیدایی روشن برای تابش پراکنده همسانگرد در ظهر محلی ارایه میدهد. برای این منظور، داده های ترکیبی سپیدایی سنجنده مودیس تررا- آکوا (MCD43A3v006) برای بازه زمانی 1378-1398 به صورت روزانه و در تفکیک مکانی 500×500 متر بهکار گرفته شد. تغییرات زمانی- مکانی مقادیر سپیدایی روشن با استفاده از تحلیل مولفه اصلی واکاوی شد. نتایج نشان داد سه مولفه اصلی قادر به تبیین 7/97 درصد از پراش داده هاست. واکاوی مکانی سپیدایی روشن حاکی از آن است که سپیدایی های بالاتر از میانگین در نواحی مرتفع و کوهستانی ایران، همچون رشته کوههای زاگرس و البرز، ارتفاعات شمال غرب کشور مانند قله های سبلان و سهند وجود دارد که در ارتباط با پوشش برفی است. بنابراین، مولفه اول پوشش برفی نامگذاری شد. در مولفه دوم سپیدایی در سه فصل بهار، تابستان، و پاییز برابر است. واکاوی مکانی مولفه دوم نشان داد سپیداییهای بالاتر از میانگین در ارتباط با پوشش نمکی است. بنابراین، مولفه دوم پوشش نمکی نامگذاری شد. واکاوی تغییرات زمانی سپیدایی در مولفه سوم حاکی از آن است که سپیداییهای بالاتر از میانگین در برف خوان هاست. درنتیجه، مولفه سوم برفخوان نامگذاری شد.
کلید واژگان: پوشش برفی, تحلیل مولفه اصلی, سپیدایی روشن, مودیسIntroductionThe main sources of albedo change are variations in snow cover, variations in soil moisture, droughts, and variations in vegetation phenology, forest fires, and land use/ cover changes directly related to human activities, such as deforestation, irrigation, and urbanization. Forests obtain lower albedo values than shrubs, dry crops, grasslands, and bare soils. As a result, the conversion of forests to these land cover types leads to increases in surface albedo. This potentially has local and regional feedback, since an increase in surface albedo leads to a reduction in net radiation, turbulent heat fluxes, convective clouds, and precipitation, leading to a drier atmosphere Furthermore, black carbon decreases the surface albedo when deposited on snow and glaciers because it is incorporated in snowflakes, darkening snow and ice surfaces and increasing surface melt. Aerosols like dust transferred into the atmosphere and transported by the wind into the mountains where it settles on snow and glaciers, reducing albedo and leading to enhanced warming at higher elevations. It is noted that even though precipitation is the main driver of variations in soil moisture, its impact on albedo is controlled by evaporation, soil type, irradiation, vegetation, and topography. The present paper aims to evaluate the spatiotemporal variations of white sky albedo in Iran. For this, daily Albedo datasets from Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) from onboard Aqua and Terra (MCD43A3v006) were applied from 2000 to 2019 with a spatial resolution of 500 × 500 m. MODIS provides black-sky albedo for direct and white-sky albedo for isotropic diffuse radiation at local solar noontime. For this, daily white sky albedo datasets from Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) from onboard Aqua and Terra (MCD43A3v006) were applied. One of the main applications of the principal component analysis (PCA) is climatic zoning which is a method of determining environmental changes in temporal dimensions. A plethora of studies have been conducted using principal component analysis in the field of climatology but little has been done in relation to the albedo variation. To the best of the authors’ knowledge, this study uses a technique that has not been applied in scientific texts related to Modis albedo data. The questions that we will address in this study include: what is the temporal-spatial behavior of white sky albedo in Iran? How many components explain the variation of white Sky Albedo? What factors will distinguish white sky albedo in Iran?
Materials and methodsIn this investigation, daily white sky albedo datasets from Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) from onboard Aqua and Terra (MCD43A3v006) were applied for the period of 2000-02-24 to 2019-06-03 (7040 days) with a spatial resolution of 500 × 500 m. Among the various MODIS datasets, white sky albedo datasets were extracted. The daily white sky albedo was averaged over the 19-year period for each pixel inside the border of Iran. The size of this array was 7541502 pixel *12month. Long-term monthly and seasonal means were also calculated by the available time series data. In the next step, the PCA method was applied to analyze the spatio-temporal variations of albedo in Iran. PCA is a method to reduce the number of the data and convert them into several finite components so that these few components explain the largest amount of the variance. This procedure is searching for the variable with the largest amount of the variance in space (PCA was invented in 1901 by Karl Pearson , and it was later developed by Harold Hotelling in the 1930s. In this method, initial variables are converted into n principal components each being a linear combination of the variables. In this way, the first principal component has the largest possible variance, and the components afterward explain a smaller percentage of the variance. Principal component analysis leads to the analysis of space-time array into two time-array and space-array. In this case, it is possible to identify what important spatial patterns the primary data have and at what time periods each of these patterns has been active or inactive. Because the principal components are finite, the temporal and spatial patterns introduced by the first component are more important than the temporal and spatial patterns of subsequent components.
Results and discussionThe long-term average of Iran's white sky albedo was calculated; The results showed that the average albedo of spring, summer, autumn and winter in Iran 14.99%, 16.06% , 15.53%, and 19.58%, respectively. The evaluated long-term mean white sky albedo for each season showed that the highest value had occurred in winter. The dramatic increase in this value was placed along the Zagros, Alborz, Sahand, and Sabalan Mountains which exceeds 90 to 100 percent in some places. In the next step, the temporal-spatial variations of white sky albedo values in Iran were analyzed using principal component analysis, and the results showed that the three main components are able to explain 97.7% of the data variation. The first component explains more than 73%, of the total changes, the second component more than 20.8% and finally the third component explains more than 3.9% of the changes.
ConclusionSpatial analysis revealed that the values which are higher than the mean are places in highlands and mountainous regions of Iran, such as the Zagros and Alborz Mountains, Sabalan, Sahand mountains and Zard Kuh-e Bakhtiari, which are associated with snow cover Therefore, the first component was named as snow cover as the maximum variance of albedo was explained by snow cover. The spatial analysis of the second component revealed that higher values were placed in small areas across Iran including, Hajaligholi desert Gavkhuni wetland, Qom salt lake, Sirjan salt lake parts of Loot desert. In the second component, most of the cell's scores upper of average in Iran corresponded to areas covered with salt. As the maximum variance is explained with salt cover, therefore, it can be named as the salt land. Spatial analysis indicated that in very limited parts of Alborz, Zagros, Alam-Kuh Mountain , Sahand, and Sabalan mountains Kino Mountain values are mostly positive which is related to the glaciers (regions with appropriate conditions to keep the snow cover in most of the year) and is the origin of the seasonal or permanent rivers Therefore, according to the cell scores (upper of average in Iran) in the third component, it was found that these cells corresponded to the , so it was named as the glacier component.
Keywords: MODIS, White Sky Albedo, Principal component analysis, Snow Cover -
اهداف
امروزه چالش های اقتصادی از مهم ترین موانع دستیابی به پایداری اقتصاد شهری در کشورهای در حال توسعه محسوب می شوند. این پژوهش با هدف ارزیابی و تحلیل جغرافیایی مولفه های موثر بر پایداری اقتصادی شهرهای استان چهارمحال بختیاری انجام شد.
روش شناسیاین پژوهش پیمایشی با استفاده از داده های ثانویه سرشماری عمومی نفوس و مسکن سال 1395و آمارهای موضوعی دستگاه های دولتی استان چهارمحال و بختیاری در 40 سکونتگاه شهری انجام شد. برای ارزیابی پایداری اقتصادی شهرها، 17 شاخص عینی پایداری اقتصادی گزینش و با استفاده از روش های تحلیل مولفه های اصلی، شاخص خودهمبستگی فضایی موران و روش درونیابی و زندهی معکوس فاصله مورد تحلیل قرار گرفت.
یافته ها3 مولفه اصلی (رفاه اقتصادی، پویایی اقتصادی و تنوع اقتصادی) با مجموع واریانس60/7% تبیین کننده همبستگی بین متغیرهای پژوهش برای سنجش و ارزیابی پایداری اقتصاد شهری استان بود. خودهمبستگی فضایی موران با مقدار 0/031 بیانگر الگوی فضایی تصادفی پایداری اقتصاد شهری در سطح استان و معنی دار ی روابط فضایی 6 کانون شهری در مولفه رفاه اقتصادی، 8 کانون شهری در مولفه پویایی اقتصادی، 6 کانون شهری در مولفه تنوع اقتصادی و 9 کانون شهری در شاخص ترکیبی پایداری اقتصادی بود.
نتیجه گیریشهرهای استان چهارمحال و بختیاری در مولفه رفاه اقتصادی وضعیت نامناسبی دارند. وضعیت مناسبتر در هر سه مولفه اصلی و شاخص ترکیبی پایداری اقتصادی در شهرهای واقع در نیمه شرقی باالخص شهرهای واقع در شهرستان های سامان، بروجن و شهرکرد متمرکز است.
کلید واژگان: پایداری اقتصادی, شهرهای استان چهارمحال و بختیاری, تحلیل جغرافیایی, تحلیل مولفه های اصلیAimsToday, economic challenges is the most important obstacles to achieving sustainability in the cities of developing countries. Therefore, recognition and geographical analysis of the factors affecting the economic sustainability of cities are among the important goals and priorities of urban and regional planning.
MethodologyThis research has been done by quantitative and survey method and using secondary data. In this study, with using the content validity index and content validity ratio, 17 objective indicators of economic sustainability were selected and economic sustainability of Chaharmahal and Bakhtiari cities measured and analyzed by using principal component analysis, spatial autocorrelation (Morans I) and inverse distance weighting interpolation methods.
FindingsFindings of the research in the principal component analysis show that the three principal components (economic welfare, economic dynamism and economic diversity) with a total variance of 60.7%, explain the correlation between research variables to measure and evaluate the urban economic sustainability of the province. Also, spatial autocorrelation Moranchr('39')s Index with a value of 0.031 indicates the random spatial pattern of urban economic sustainability in the province and the significance of spatial relationships of 7 urban centers in economic welfare, 8 urban centers in economic dynamism, 6 urban centers in economic diversity and 9 urban centers in the composite index of economic sustainability.
ConclusionThe results of the study, while showing the unfavorable situation of the cities of the province in the economic welfare component, show the concentration of the better situation of the cities located in the eastern half, especially the cities located in Saman, Borujen and Shahrekord county compared to other regions of the province in all three principal components and combined economic sustainability index.
Keywords: Economic Sustainability, Cities of Chaharmahal, Bakhtiari Province, Geographical Analysis, Principal Component Analysis -
رطوبت جو نه تنها یک گاز گلخانه ای مهم به شمار می رود، بلکه وردش های جهانی اقلیم و چرخه آب نیز به شکل قابل توجهی تحت تاثیر این عامل قرار دارد. در این مطالعه برای بررسی الگوهای توزیع فراوانی آب بارش پذیر در ایران از فرآورده آب بارش پذیر سنجنده مودیس آکوا برای بازه زمانی 1381-1396 استفاده شد. نتایج حاصل از اجرای روش تحلیل مولفه اصلی بر روی آرایه فراوانی آب بارش پذیر در گستره ایران نشان داد چهار مولفه اول 5/95 درصد پراش کل را تبیین می کند. ارتباط هر یک از این مولفه ها با عامل ارتفاع و فاصله از دریا نیز بررسی شد. نتایج تحلیل مولفه نشان داد در بخش های داخلی، ارتفاع و در کرانه ها شرایط دمایی و فرارفت رطوبت بیشترین نقش را در توزیع فراوانی رطوبت جو ایران بازی می کنند؛ به طوری که آب بارش پذیر مناطق با ارتفاع بالاتر از 3000 متر کمتر از 6 میلی متر و سواحل دریای عمان در 60 درصد اوقات بالای 26 میلی متر است. واکاوی پیوند میان ارتفاع و فاصله از دریا با مولفه های اصلی نیز تاییدی بر یافته های فوق بود.
کلید واژگان: آب بارش پذیر, ایران, تحلیل مولفه اصلی, توزیع فراوانی, مودیسIntroductionPrecipitable water (PW) is highly variable in space and time and is one of the most important abundant greenhouse gases that play crucial role in the study of climate change, hydrological cycle, energy budget and numerical weather prediction. The knowledge about the spatial and temporal variability of PW is important in understanding climatic processes and in order to monitor drought conditions and desertification processes (Kaufman & Gao,1992). It is therefore necessary to obtain the distribution condition of water vapor in the atmosphere and to understand the effects of spatial–temporal variation of PW on regional, meso-micro scales and on global climate change (Wang, 2013). PW has a very short life cycle in atmosphere and this rapid turnover, joined to temperature variations with altitude and geography, distance to sea, evapotranspiration and moisture advection causes an irregular PW distribution in atmosphere, both horizontally and vertically. The purpose of this study was to identify the distribution patterns of PW in Iran and relationship these patterns with elevation and distance to sea.
Materials and methodsIn the present research, MODIS Aqua data (MYD05_L2. A V06) were used. The data with spatial resolution of 1 km (Near Infrared) have been selected. The selected study period covers since 2002/07/04 to 2017/07/25 (5501 days) that was exploited from NASA web site. These data are errors in the range between 5% and 10% (Kaufman & Gao,2003). The spatial resolution of the PW data are 1 km and temporal resolution is twice per day. Then using functions, these data converted from Level_2(swath data) to Level_3(grid data) and PW values interpolated on sinusoidal grid in 1800×2700 matrix with 1 km spatial resolution and daily temporal resolution. These data have been extracted for pixels within the political boundary of Iran and obtained a matrix with 1884080 rows (locations) and 200 columns (PW classes). Then on the base this matrix, calculated frequency distribution in 1 mm intervals from 0-199 mm for each of pixels (1884040×200). Finally, Principal Component Analysis (PCA) performed and frequency distribution patterns in Iran identified. The effects of altitude and distance to sea on these patterns, analyzed. The special program was developed and employed in MATLAB software for analysis the data.
Results and discussionThe spatial distribution of atmospheric humidity in Iran is controlled by the height above the sea level, distance to sea and moisture advection. Based on the results, the mean annual PW of the country is about 12 mm. PW is maximum near the southern and northern coasts of the country. The highest and lowest amount of PW near the Oman sea coast (31 mm) and the peak of Damavand (3 mm), respectively. The results of PCA showed that 95% of spatial variation of PW can be explained through 4 components. Based on the results, local factors like distance to sea and altitude are the most important in spatial distribution of PW. The study of the relationship between distance from the sea and frequency distribution patterns of PW shows the effect of distance and proximity to the sea in the frequency distribution patterns. This fact is more evident in the first and second components. Up to the distance of approximately 250 kilometers in the first component and 150 kilometers in the second component, as expected, the amount of PW will gradually decrease. From now on, the spatial pattern of PW is affected by altitude and morphology rather than by distance from sea and sealand breeze. In the third component, due to the formation of a moisture convergence belt at approximately 11 and 4 km, respectively, on the south and north coasts, the amount of atmospheric moisture is maximum. Then from 11 to 66 kilometers due to the Alborz Range, which is a short distance from the Caspian Sea, the amount of PW is minimal. Minimal atmospheric humidity on the southern coast occurs approximately at 250 kilometers away from the sea. In the South Coast, moisture penetrates the country further away from the coast, as it is smoother than the North Coast; so that sea moisture enters through the straits of Kahnouj area into the Jazmourian plain and distinguishes this area from its surrounding areas in terms of moisture. Moisture in the Caspian Sea enters the Tarom Valley through the Manjil Strait. The spatial distribution of moisture in the western, middle and eastern Persian Gulf coasts does not have a similar pattern; this difference is due to factors such as the dominance of the sea-land breeze in the eastern areas of Bushehr and the presence of small firth and bays in the area that increase the atmospheric moisture of these areas. than the environment around them. The amount of moisture in the coast of the Oman Sea is clearly different from PW of the Persian Gulf; PW MODIS is also overestimated in places such as near beaches with high temperatures and humidity.In addition to the height above the sea level and distance to sea, the role of moisture advection should not be ignored. In the coastal region the variability caused by the high temperature and moisture advection and in areas far from coastline, height above the sea level causes many spatial differences in moisture distribution.
ConclusionAlthough Iran is bounded from the north and south to the sea, atmospheric moisture is very low in the country. Based on the result, minimum and maximum difference of PW is about 27 mm, so that, in the region with more than 3000 m elevation PW is less than 6 mm, and the coast of the Oman Sea 60% of the time is above 26 mm. This result means, in spite of the great source of water in south and north, atmosphere of Iran suffers from poor moisture. Topography is a barrier to the entry of moisture north and south seas to the inland. In the inland region, altitude and in the coastal region, moisture advection and temperature, play crucial role in frequency distribution of PW. In this way, moisture advection is the important factor that well justified spatiotemporal variations of PW in Iran and through this, affected on water budget.
Keywords: Precipitable Water, Principal component analysis, Frequency distribution, MODIS, Iran -
هدف از این مطالعه بررسی و تحلیل آشفتگی، نوسانات و جهش نواحی بارشی ایران می باشد. برای این منظور داده های محیطی در دو بخش جمع آوری شده اند. در بخش اول داده ها حاصل میان یابی مشاهدات بارش روزانه 1434 ایستگاه همدیدی و اقلیمی از ابتدای سال 1340 تا 1383 از پایگاه داده های اسفزاری استفاده شده است. بعد از تشکیل پایگاه داده ای به منظور شناسایی نواحی بارشی ایران از تحلیل خوشه ای بر روی داده های میانگین و ضریب تغییرات بارش سالانه و ماهانه استفاده شده است. برای اعتبار سنجی نواحی بارشی ایران از تحلیل سیلهوته استفاده شده است. در ادامه به منظور بررسی آشفتگیها، جهش و نوسانات نواحی بارشی ایران پرداخته شده است. نتایج حاصل از تحلیل خوشه ای بیانگر این بوده است که نواحی بارشی ایران به شش طبقه قابل تقسیم بندی می باشند. در این بین نواحی خزری (ناحیه چهار) از بیشترین مقدار بارش و کمترین ضریب تغییرات برخوردار است. توزیع رژیم بارش در هر شش نواحی نشان می دهد که رژیم بارش ایران بیشتر در فصل زمستان و بهار و بعضا پاییز می باشد. بررسی و تحلیل آشفتگی بارش بیانگر این بوده است که بارش به جز در ناحیه چهار (ناحیه خزری) در سایر نواحی دیگر توزیع رخداد بارش همراه با آشفتگی بوده است. با وجود اینکه بیشترین آشفتگی ها در ناحیه زاگرسی رخ داده است اما بیشترین توالی آشفتگی ها مربوط به ناحیه بارشی پنجم می باشد. کمترین توالی آشفتگی ها در ناحیه مرکزی و شرقی کشور رخ داده است. نتایج حاصل از تحلیل جهش و نوسانات بیانگر این است که آشفتگی های بارش به جز در سالهای ابتدایی نواحی بارشی دو و پنج در سایر نواحی دیگر بارش فاقد جهش معنی دار بوده است این در حالی می باشد که نوسانات کوتاه مدت 3 تا 5 ساله بر بارش هر شش نواحی حاکم بوده است.
کلید واژگان: نواحی بارشی, نظم پذیری (TN), نمایه الکساندرسون (SNHT), تحلیل سیلهوته (SI), تجزیه مولفه های اصلیThe purpose of this study is to investigate and analyze turbulence, fluctuations and jumps of Iranian regions. For this purpose, environmental data has been gathered in two parts. In the first part of the data, the results of the interpolation of the daily precipitation observations of 1434 stations of climate and climate were used from the beginning of 1340 to 1383. After the formation of a database to identify the Iranian regions, a cluster analysis was used on average data and annual and monthly rainfall variation coefficients. Silhouette analysis has been used to validate the Iranian rainy areas. In order to investigate disturbances, mutations and fluctuations in Iranchr('39')s rainy areas, this study was carried out. The results of cluster analysis indicate that Iranchr('39')s peripheral areas are divided into six classes. In the meantime, the Caspian region (area 4) has the highest rainfall and the lowest coefficient of variation. The distribution of rainfall regime in each of the six areas shows that Iranchr('39')s precipitation regime is more frequent in winter and spring and sometimes in autumn. Investigation and analysis of rainfall turmoil has shown that rainfall, except in the 4th district (Caspian region), in other areas of distribution of rainfall occurred along with disturbance. Although most disturbances occur in the zagros area, the highest sequence of disturbances is related to the fifth load region. The least sequence of disturbances occurred in the central and eastern part of the country. The results of mutation analysis and fluctuations indicate that rainfall disturbances, except in the early years of precipitation regions two and five in other regions of the other regions, have no significant mutation, while short-term fluctuations of 3-5 years on rainfall Each of the six domains has dominated.
Keywords: Rainfall Regions(RR), Alexanderson (SNHT), Silhouette Analysis (SI), Principal Component Analysis -
تجزیه و تحلیل منطقه ای بار رسوب رودخانه ها بخصوص در مناطق خشک و نیمه خشک و ارتباط آن به خصوصیات حوضه های آبخیز در برآورد میزان فرسایش و رسوب از اهمیت بسزایی برخوردار است. لذا هدف از مطالعه حاضر مدلسازی رابطه ی بین میزان بار رسوب معلق با ویژگی های ژئومورفیکی حوضه رودخانه قرنقو است. این تحقیق با هدف استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی برای استخراج خصوصیات ژئومورفیک حوضه و ارتباط آن با رسوبدهی در 19 زیرحوضه رودخانه قرنقو انجام گرفت. به منظور تعیین ارتباط بین خصوصیات ژئومورفیک با رسوب هر زیرحوضه از تحلیل رگرسیون چند متغیره گام به گام استفاده شد. نتیجه بررسی ارتباط بین خصوصیات ژئومورفیک با رسوب زیرحوضه ها نشان داد که مقدار رسوب تولیدی با حجم جریان و ضریب فرم حوضه، همبستگی مثبت داشته و در سطح 5 درصد معنی دار بوده است. همچنین جهت شناسایی عوامل تاثیرگذار بر میزان رسوب حوضه از بین متغیرهای موجود از روش تحلیل مولفه های اصلی(PCA) استفاده شد. نتایج نشان می دهد که چهار عامل مساحت، محیط، طول و ضریب فرم حوضه به ترتیب 50، 9/20، 6/13 و 5/7 درصد از واریانس تمامی متغیرهای پزوهش را تبیین کند. در مجموع چهار عامل استخراج شده نهایی توانسته اند 2/92 درصد از واریانس تمامی متغیرهای پژوهش را تبیین کنند.
کلید واژگان: رگرسیون گام به گام, تحلیل مولفه های اصلی, ویژگی های ژئومورفیک, حوضه قرنقوIntroduction:
Soil degradation by water is the most serious form of land degradation in many parts of the world, especially in arid and semi-arid areas, where soil formation rates are usually less than soil degradation due to rapid soil erosion, the impact of human abuses And incorrect use of soils. For this reason, crushing land control strategies such as agricultural agriculture, mulch, environmental improvement or land expansion are necessary to avoid drought in agricultural land. Awareness of the process of soil erosion and sediment transport as an effective factor in reducing soil fertility and soil loss, filling dams, catching and blocking irrigation channels, polluting water from rivers, and reducing water quality have long been considered by geoscience experts. Understanding the factors affecting sediment production plays an important role in determining the amount of sediment yield of a basin and understanding the phenomenon of erosion and its consequences and can be used to prioritize sub basins in a watershed. Areal characteristics encompass morphological characteristics such as drainage density, stream frequency and watershed shape parameters. Ease access to Digital Elevation Models, remote sensing data as sediment yield predictors, simplify the calculation of the watershed geomorphic characteristics. The purpose of this study was to use the geographic information system to extract the watershed geomorphic characteristics and determine their relationship with sedimentation in the Gharanghoo basin.
Methodology:
This study was conducted in 19 subwatersheds in Gharanghoo basin. In order to select appropriate subwatersheds, the hydrometric and rainfall data for hydrometric and meteorological stations were obtained from East Azarbaijan Regional Water authority for the selected watersheds. Annual sediment load was calculated using sediment rating curve method. Physiographic and geomorphic characteristics including 25 geomorphic parameters were calculated for each sub watershed using digital elevation model with spatial resolution of 30 m. In order to determine the relationship between geomorphic characteristics and sediment yield of the subwatersheds, a multivariate regression stepwise analysis was used. In the multivariate regression, the important geomorphic characteristics which affect watershed sedimentation are identified and based on those parameters, the best annual sediment yield and geomorphic characteristics equation were presented.
Results:
The annual amount of sediment varies from 63500 tons per year in the Kalghan sub basin (Kalghan dam) to 4636762.6 tons per year in the gharanghoo area at the intersection with Ghezel Ozan. Basin sedimentation weight as dependent variable and other parameters were considered as independent variables. The variables of flow volume, area, environment, equivalent rectangular length, equivalent rectangular width, drainage density, branching index, minimum height, coefficient of elongation and roughness of the basin were compared. Other variables have higher correlation with sediment yield. The result of the study of the relationship between geomorphic characteristics and sediment of sub-basins showed that the amount of sediment produced with flow volume and basin coefficient was positively correlated and was significant at 5% level. The principal components analysis (PCA) method was used to identify the factors affecting sediment yield of the existing variables. The results show that the four factors of area, area, length and coefficient of form of basin are 50, 20.9, 13.6 and 7.7 percent of the variance of all variables, respectively. In total, the four finalized factors have been able to explain 92.2% of the variance of all research variables.The results show that the four factors of area, area, length and coefficient of form of basin are 50, 20.9, 13.6 and 7.7 percent of the variance of all variables, respectively. In total, the four finalized factors have been able to explain 92.2% of the variance of all research variables.
Discussion & Conclusions:
The results of this study indicate that there is a significant relationship between the geomorphic characteristics of the studied watersheds and annual sediment yield. Watershed Form factor is a dimensionless index for flood flow and movement, erosion severity and sediment transport capacity of watersheds. This factor is a function of watershed area and length. Run off and amount of flood peak in bigger watersheds will increase sediment yield. Many researches have reported high correlation between rainfall and sediment yield. Arid climate and poor vegetation cover in selected watersheds is the main reason for high correlation of rainfall and sediment yield. Soil erosion and sediment yield will increase due to high intensity and low duration of rainfall along with scarcity of vegetation cover and erodible soils in this region. Overall, study results indicated that with the development of new technologies and the possibility of extracting different physiographic and geomorphic parameters of watersheds from a digital elevation model, it is possible to present regional equations for prediction of sediment yield using geomorphic characteristics that can be used in sediment control and Watershed Management Programs.
Keywords: Stepwise regression, Principal component analysis, Geomorphic features, Gharanghoo basin -
جنگل های زاگرس بیشترین تاثیر را در تامین آب، حفظ خاک و تعدیل آب و هوای کشور دارد. با این وجود بخش قابل توجهی از این جنگل ها دچار پدیده ی زوال درختان بلوط شده است. مشخص نبودن پارامترهای موثر در زوال و نحوه ی ارتباط پارامترها، از جمله عواملی هستند که باعث سخت تر شدن شناخت و مدل سازی این پدیده می شود. هدف این پژوهش تعیین پارامترهای تاثیرگذار برای مدل سازی زوال درختان بلوط و مدل سازی این پدیده با استفاده از شبکه های عصبی مصنوعی در استان لرستان است. در این پژوهش، پارامترهای دما، بارش، ارتفاع، شیب، جهت، نوع خاک و میزان ریزگردها به عنوان پارامترهای اولیه انتخاب شدند. همچنین از عملگرهای ضرب، لگاریتم، تبدیلات هذلولی و آنالیز مولفه های اصلی برای ترکیب پارامترها استفاده شد. به دلیل معلوم نبودن نحوه ی ارتباط و میزان اثر هر پارامتر، از شبکه های عصبی مصنوعی برای مدل سازی پدیده زوال استفاده شد. در مجموع 385 ترکیب مختلف از پارامترهای اولیه، با استفاده از عملگرهای فوق تولید و در سه معماری پیش خور با سه لایه پنهان، احتمالاتی و معماری ماشین بردار پشتیبان در شبکه های عصبی، (در مجموع تعداد 1155 شبکه ی عصبی) ارزیابی شد. نتایج ارزیابی نشان داد معماری احتمالاتی (870=R) با ورودی های ارتفاع، جهت، شیب، ریز گرد، نوع خاک و مولفه ی اصلی (بارش و دما) بهترین عملکرد را در مدل سازی زوال درختان بلوط دارد. با توجه به نتایج، استفاده از شبکه های عصبی مصنوعی احتمالاتی در شرایط عدم قطعیت و وجود دانش جزئی از پدیده، توصیه می شود. همچنین نتایج نشان دادند که استفاده از مولفه ی اصلی پارامترهای دما و بارش، استرس ناشی از خشکی را بهتر مدل می کند. استفاده از ترکیب بهینه ی پارامترها، در مدل احتمالاتی نسبت به ترکیب عادی، باعث افزایش 0/05 ضریب همبستگی شد.
کلید واژگان: آنالیز مولفه های اصلی, بلوط, جنگل های زاگرس, زوال, شبکه عصبی مصنوعی, ماشین بردار پشتیبانIntroductionOak is a common species in Iran and the most important one in Zagros forests. Zagros forests play a crucial and effective role in water supply, soil conservation and climate modification in Iran. Unfortunately, a significant part of those forests suffer from oak decline. Oak decline (or oak mortality) is a widespread phenomenon in oak forests around the world, which has gained the attention of many researchers in forestry over the past decade. In Iran, this phenomenon was first observed in Zagros forests in 2013. Factors affecting oak decline and their mutual interactions are not clearly identified, which makes understanding and modeling of these processes challenging. Only a few studies have been performed in relation to this phenomenon in Iran. Thus, we chose to determine the most effective parameters and find the best modeling method for oak decline in Iran and especially in Lorestan province.
Materials & MethodsIn order to find effective environmental variables, related literature review was thoroughly investigated. Environmental parameters including temperature, precipitation, elevation, slope, direction, soil type, and amount of aerosols were selected as basic influencing parameters. All parameters were then interpolated to produce raster data with 30-meter cell resolution. To find the optimal combination of the parameters, four operators including multiplication, logarithm, hyperbolic transformations, and principal component analysis (PCA) were used. A total 385 different combinations of the influencing parameters were produced using the above mentioned operators. The relation and weight of each parameter are unknown, thus Artificial Neural Networks were used to model oak decline process. Three feed forward artificial neural network, including Back-propagation Neural Network (BP), Probabilistic neural network (PNN) and Support Vector Neural Network (SVNN) were selected as modeling methods. Then, 385 different combinations of the influencing parameters were used in the above mentioned models. To train and evaluate each neural network, a total number of 10000 samples were randomly selected from the study area. 70 percent of these random samples were used to train, 15 percent to evaluate and 15 percent to validate the models. Also, cross-validation method was used to avoid over fitting of neural networks. Finally, 1155 created NN models were compared using R parameter to find the best configuration for modeling oak decline and identifying the most influential environmental parameters in oak decline.
Results & DiscussionEvaluating 1155 different networks indicated that Probabilistic neural network (R=0.87) with 6 inputs, including 1) elevation, 2) slope, 3) direction, 4) aerosols, 5) soil type and 6) principal component of temperature and precipitation, performed better than SVNN and BP in modeling oak decline. Moreover, using different combinations of influencing factors improved the results and increased correlation coefficient (R) of optimal inputs by 0.05 as compared to initial inputs. Thus, it can be concluded that increased number of inputs does not necessarily guarantee a better performance. Furthermore, two principle parameters of temperature and perception have a more significant role in modelling drought stress as compared to other parameters.
ConclusionOak decline is a complicated phenomenon and different factors contribute to its occurrence. The present study investigates all environmental parameters affecting oak decline through a comprehensive literature review. Results indicate appropriate performance of probabilistic neural networks in modeling oak decline. Moreover, principal component analysis is considered to be a useful tool for modeling of drought stress in oak trees. Due to different accuracy and precision of these neural networks, it is necessary to evaluate different configurations. For further researches, it is suggested to use other parameters, such as distance from population centers, water table, age of oak trees, oak tree height and characteristics of other nearby trees.
Keywords: Artificial neural networks, oak decline, Principal Component Analysis, Support Vector Machine, Zagros forests -
اهدافهدف تحقیق، شناسایی الگوهای گردشی سطوح میانی جو بارش های رگباری در ناحیه کوهپایه داخلی ایران است.روشبه منظور فوق، داده های از 30 ساله (2014-1985) کدهای هواشناسی جهانی 80 تا 99 ایستگاه های هم دید سازمان هواشناسی کشور استفاده شد.. بارش رگباری هم دید، بارشی است که حداقل در 50 درصد ایستگاه ها حادث شود. بنابراین، 80 رگبار مشترک مبنای شناسایی الگوهای جوی است که با روش تحلیل مولفه اصلی و خوشه بندی در تراز 700 هکتوپاسکال تعیین شد.یافته ها/نتایجاز 7 الگوی گردشی به دست آمده در اثر خوشه بندی، بیشترین تعداد روزهای رگباری، از الگوی جوی اول تراز 700 هکتوپاسکال در ماه مارس، آوریل و می (فصل بهار) تبعیت می کند. بیشترین مقادیر بارش این الگو در نواحی غربی و شمال غرب منطقه پدید آمده است. این الگو حاکی از شکل گیری مرکز کم ارتفاع عمیق و قوی بسته در دریای سیاه است که باعث شیو ژئوپتانسیل در منطقه و توسعه امواج کژفشار در مناطق شرقی ناوه می شود. بسته بودن مرکز کم ارتفاع (سرد چال) باعث کندی حرکت سامانه های غربی در کوهپایه داخلی ایران و ادامه بارش ها شد. با بررسی الگوهای گردشی سطح زمین، نواحی غربی و شمال غرب منطقه مطالعه شده در این الگو، تحت تاثیر پرفشار 1025 هکتوپاسکال غرب اروپا و نواحی شرقی منطقه تحت تاثیر مرکز کم فشار قرار دارد. در این الگو وجود پشته قوی در شمال دریای مدیترانه و سرد چال در شرق دریای سیاه، باعث تقویت وضعیت کژفشار در سطح زیرین جو شده است. بنابراین، با توجه به همگرایی زیاد در تراز پایین، مهیا بودن شرایط برای صعود و تاوایی مثبت بالا و واگرایی در تراز میانی جو، بارش های رگباری مناسبی (بیش از 40 میلیمتر)، عمدتا در نواحی شمال غرب منطقه می ریزد. در این الگو، زبانه های پر فشار، رطوبت را از دریای خزر به شمال غرب و غرب منطقه منتقل کرده و نقش حرکت چرخندی سیستم جنوب غربی در تقویت رطوبت از دریای عرب و خلیج فارس به منطقه مشهود است.نتیجه گیریبارش های رگباری مرتبط با سرد چال یا مرکز کم ارتفاع عمیق در لایه های فوقانی جو است. همچنین، وجود پشته قوی غرب اروپا و ریزش هوای سرد عرض بالا باعث تقویت مرکز فرابار در تراز پایین شده و زبانه های آن، جریانات شمالی و تزریق رطوبت خزری را به نواحی غربی منطقه مطالعه شده موجب می شود. همچنین، روزهای رگباری کوهپایه داخلی مرتبط با سیستم کم فشار جنوب و جنوب غربی و همگرایی سطوح پایین است.کلید واژگان: بارش رگباری, الگوهای گردشی, تحلیل مولفه اصلی و خوشه بندی, کوهپایه داخلی ایرانJournal Of Geography and Regional Development Reseach Journal, Volume:16 Issue: 1, 2019, PP 137 -164IntroductionRainfall is the most significant phenomenon or feature of the environment. The factors causing rainfall have been the subject of numerous studies. Both the rainy or very dry years have considerable impact on the quality of humans’ living environments. Rainfall occurs when there is enough moisture as an effective factor. Both of these conditions are provided through circulation patterns of the atmosphere. The purpose of the present study is to identify the circulation patterns and factors causing rain showers in the mountainous regions of Iran (i.e. Southern Alborz and Eastern Zagros mountain range); moreover, it is attempted to explain how they are formed, during which period of the year they could evolve more significantly, and at what times they occur in the region, along with their similarities and differences.Theoretical FrameworkGiven the breadth and considerable socioeconomic significance of the region being studied (i.e., Southern Alborz and Eastern Zagros mountain range) it is necessary to identify the circulation patterns causing such damaging rain showers. To this end, the occurrence of this phenomenon could be predicted by observing the commencement of the sequences of patterns leading to torrential rain showers at least one or two days beforehand. In this case, there would be enough time to make necessary preparations.MethodologyIn this study, the circulatory synoptic approach to environment was used; in this regard, first the statistics and data on the climate codes of past and present in stations including codes 80 to 99 related to showers or heavy rainfalls accompanied by lightning were extracted from 50 synoptic stations in the region of the study during a 30-year period (1985-2014). Next, the days of occurrence (code 80-99) were identified followed by the days with rain showers among the entire statistical data which had been observed in at least 50% of the stations of the region; ultimately, 80 days of rain showers were identified. Then, clustering approach was used on data in order to identify circulation patterns causing such showers based on Euclidean distances and integrate it with Ward’s method in SPSS. It was carried out according to the elevation data at 700 hectopascal level of these days, which is the best level for demonstrating how rain showers are formed. Furthermore, data on the vertical speed (omega) and components of orbital, meridional and vorticity winds obtained from clustering patterns at 10-80 E and 10-70 N with a spatial resolution of 2.5 2.5 degrees were provided. In the end, the related maps were drawn and analyzed in Surfer and GrADS softwares.Results and DiscussionAccording to the findings obtained from principal components analysis, seven primary components constituting 80% of total data diffraction were selected so as to indicate climate circulation patterns. Given 80 days representing the entire days being studied (19333 days) in 50 synoptic stations during a 30-year period (1985-2014), 7 clusters (circulation patterns) causing rain showers were identified through the aforementioned method as well as conducting cluster analysis with Euclidean distances based on data at the level of 700 hectopascal using Ward’s integration method. Drawing conclusions on the analysis of seven clusters at the region of the study showed the presence of drought in the western part of the region as well as blocking and cut-off low at the level of 700 hectopascals, low-pressure systems in Saudi Arabia and Eastern Iran and a high-pressure system at the northern part of the region, and dominant synoptic phenomena during days of rain showers at the region.Conclusion and SuggestionsExamining the patterns of climate’s upper levels in the region studied shows that the highest volume of rainfall occurs when systems are formed as blocking, while the high-altitude subtropical center moves toward more southern latitudes. Given the analysis of drawn synoptic patterns, according to the data of level 700 hectopascals, in general, it must be pointed out that among the obtained patterns from clustering the aforementioned level data, the highest number of days with rain shower occurrences in the region follows the cut-off low pattern of the Black Sea as well as the deep drought of North-Western Iran; these patterns have been formed mainly during Spring (March, April, and May). The highest amount of rainfall in this pattern has occurred in the Western and North Western of the region. The examination of this pattern demonstrated the presence of a deep and strong closed low-altitude center on the Black Sea. While this low altitude contour gradient center in the region moves, it paves the way for the formation and expansion of baroclinic waves in the eastern regions of the trough. As the low altitude center (cut-off low) is closed, the movement of Western systems over the Iranian mountainous region is slowed down and rainfall continues. On the other hand, the western and north-eastern parts of the region under investigation are influenced by the 1025 hectopascal high pressure of Western Europe in this pattern while the eastern parts of the region are affected by the low-pressure center. The presence of a strong ridge in the Northern Mediterranean Sea as well as a deep scot-off low in the Eastern Black Sea have strengthened baroclinic waves at the lower level of the atmosphere; consequently, considering the proper convergence in low levels, suitable conditions for ascension and positive vorticity, divergence at upper levels of the atmosphere, and desirable rain showers (more than 40 mm) have been observed, particularly, in the north-eastern parts of the region. In this pattern, humidity transfer has occurred in the north-eastern and eastern parts of the region over the Caspian Sea, through high-pressure tabs. In addition, the role of the cyclonic movement of south-eastern systems in transferring and enhancing the humidity of the Arabian Sea and the Persian Gulf cannot be overlooked. According to the 7 synoptic patterns formed in this clustering, the southern and south-western low-pressure systems are of substantial importance in offering convergence among low levels and rain showers. Rainfalls occur in high volumes when systems appear as cut-off low or deep and strong low-altitude centers in the upper layers of the atmosphere. Furthermore, the presence of a strong ridge in Western Europe and the subsidence of cold weather from high latitudes have enforced pass pression center at low levels while its tabs have led to the northern streams and the injection of Caspian humidity to the western parts of the region under investigation.Keywords: Rain showers, Circulation patterns, Principal Component Analysis, Clustering, Iran’s mountainous regions
- 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.