نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• ناصر میرزا مصطفی ¹
• داور خلیلی ²
• محمد جعفر ناظم السادات ³
• غلامرضا هادربادی ⁴

¹ استادیار بخش خاک‌شناسی دانشکده کشاورزی دانشگاه شیراز

² 2- استادیار بخش آبیاری، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شیراز

³ استادیار بخش آبیاری دانشکده کشاورزی دانشگاه شیراز

⁴ عضو هیئت علمی مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی خراسان جنوبی

چکیده

در حال حاضر، سطح بیابان‌‏ها، کویرها و شن‌‏زارهای کشور ۳۴ میلیون هکتار برآورد می‌‏شود که ۲۴ و 15 درصد آن به ترتیب شن‌‏زار و تپه‌‏های شنی است.  یکی از مناطقی که در معرض فرسایش شدید بادی   می باشد، منطقه زابل بوده که در جنوب شرقی ایران واقع می باشد. مسطح بودن منطقه و وزش بادهای شدید در طول تابستان که گاه سرعت آنها به 120 کیلومتر بر ساعت می رسد، از دلایل عمده وجود فرسایش بادی در این منطقه  می باشند. از آنجایی که قدرت باد رابطه مستقیمی با توان سوم سرعت باد داشته و جهت باد نیز بیانگر جهت فرسایش می باشد، دانستن سرعت و جهت باد به صورت ساعتی، به منظور پیش بینی و کنترل فرسایش بادی و آلودگی هوا ضروری است. مدل های متعددی نظیر نرمال، گاما، ریله و نمایی به منظور بیان توزیع سرعت باد توسط پژوهشگران پیشنهاد شده است، اما توزیع فراوانی ویبل به دلایلی نظیر انعطاف پذیری بیشتر و نیاز به تخمین تنها دو پارامتر مقیاس و شکل (c و k)، در این پژوهش به کار گرفته شد.  پیش بینی ساعتی سرعت و جهت باد در زابل با استفاده از زیر مدل وضعیت هوا در مدل WEPS انجام گرفت. به دلیل فقدان برخی داده­های سرعت و جهت باد (پنج مشاهده بجای هشت) در ایستگاههای هواشناسی نظیر ایستگاه سینوپتیک زابل، تاثیر این کمبود بر روی پیش بینی سرعت و جهت باد مورد بررسی قرار گرفت. از این رو این پژوهش  با هدف تعیین کمینه تعداد سال آماری مورد نیاز جهت پیش بینی ساعتی سرعت و جهت باد، پیش بینی ساعتی سرعت و جهت باد، اعتبار سنجی مدل ویبل در پیش بینی ساعتی سرعت و جهت باد و تجزیه و تحلیل بادهای فرساینده منطقه زابل انجام شد. در این مطالعه، ضرایب همبستگی احتمال وقوع باد با سرعتهای مختلف در هر کدام از 16 جهت بین دو دوره آماری پنج ساله (1990-1986) و ده ساله (1995-1986) محاسبه و با مقادیر موجود در جدول معنی داری ضرایب همبستگی مقایسه شدند. به منظور پیش بینی سرعت و جهت باد، ابتدا پارامترهای مقیاس و شکل توزیع ویبل با استفاده از روش حداقل مربعات محاسبه شدند. سپس توزیع جهت باد، نسبت بیشینه به کمینه سرعت باد و ساعتهای دارای بیشینه سرعت باد در هر ماه تعیین و با انتخاب اعداد تصادفی، سرعت و جهت باد به صورت ساعتی شبیه سازی گردید. نتایج حاصل از این پژوهش نشان داد که، با اطمینان 99% می توان از آمار خام دوره 5 ساله به جای 10 ساله در پیش بینی سرعت و جهت باد استفاده نمود. بیشترین تطابق داده های سرعت باد با توزیع فراوانی ویبل در ماههایی مشاهده شد که احتمال وقوع باد آرام یا انحراف معیار احتمال وقوع باد از جهتهای مختلف کمتر از سایر ماهها بود. بیشینه و کمینه سرعت باد به ترتیب در حدود ساعت 6 صبح و 6 بعد ازظهر اتفاق افتاد. ماههای خرداد، تیر، مرداد و شهریور بیشترین احتمال وقوع بادهای فرساینده (با سرعت مساوی یا بزرگتر از 8 متر بر ثانیه) را دارا بودند. تجزیه و تحلیل دادهای سرعت و جهت باد نشان داد که بیشترین درصد بادهای فرساینده متعلق به جهت­های غالب باد منطقه، یعنی  شمال شمال غربی (NNW)، شمال غربی (NW)، و شمال (N) بود. با اطمینان 99% ، توزیع فراوانی ویبل مدلی قابل قبول برای پیش بینی سرعت و جهت باد در منطقه زابل بود. نتایج این پژوهش، به پژوهشگران و متخصصان حفاظت خاک در پیش بینی و کنترل فرسایش بادی کمک می­نماید.
 

کلیدواژه‌ها

• پیش بینی سرعت باد
• جهت باد
• فرسایش بادی
• توزیع فراوانی ویبول
• زابل

عنوان مقاله [English]

Hourly prediction of speed and direction of erodible winds using three hourly data (A case study: Zabol region)

نویسندگان [English]

• Naser Mirzamostafa ¹
• Davar Khalili ²
• Mohammad jafar Nazemossadat ³
• Gholam reza Hadarbadi ⁴

چکیده [English]

Zabol region is one of the places that is exposed to severe wind erosion, which is located in southeast Iran Due to the fact that, some stations like Zabol suffers from missing data (having five observations instead of eight), thus, the effects of missing data on prediction of wind speed and direction also needed to be considered. This study aim to determine the minimum years of data required in predicting hourly wind speed and direction, and predicts hourly wind speed and direction, also to verify suitability of Weibull distribution in predicting hourly wind speed and direction and finally to analyze the erosive winds in Zabol region. In this study, the regression coefficients (r) of probability of wind occurrence in various speeds for 16 cardinal directions in two different periods (1986- 1990 and 1986-1995) were separately calculated and compared. To predict hourly wind speed and direction by Weibull distribution, at first its scale and shape parameters (c and k) were determined using the least square method. Then, wind direction distribution, the ratio of maximum to minimum of wind speed, and the hours with maximum wind speed during any month were determined.  Using these parameters along with generation of random numbers, the hourly wind speed and direction were simulated. The results indicated five years instead of ten years of data can be used to predict wind speed and direction with a confidence level at 99%.  Weibull distribution provided best fit during the months that both the probability of calm periods or standard deviation of probability of wind occurrence in different directions were low.  The maximum and minimum wind speed occurred at about 6:00 AM and 6:00 PM, respectively.  The probability of occurrence of erosive winds (V≥8m/s) were maximum in June, July, August, and September. The analyses of wind data indicated that the most erosive winds were from North-Northwest, Northwest, and North. The wind speed and direction were predicted by Weibull distribution in the region with 99% accuracy. The results obtained from this research can help researchers and soil conservationists to predict and control wind erosion.

کلیدواژه‌ها [English]

• Wind speed prediction
• Wind direction
• Wind erosion
• Weibull distribution
• Zabol