پيش بيني ساعتي سرعت و جهت بادهاي فرساينده با استفاده از داده هاي سه ساعته (مطالعه موردي: منطقه زابل)

در حال حاضر، سطح بيابان‌‏ها، كويرها و شن‌‏زارهاي كشور ?? ميليون هكتار برآورد مي‌‏شود كه ?? و 15 درصد آن به ترتيب شن‌‏زار و تپه‌‏هاي شني است. يكي از مناطقي كه در معرض فرسايش شديد بادي مي باشد، منطقه زابل بوده كه در جنوب شرقي ايران واقع مي باشد. مسطح بودن منطقه و وزش بادهاي شديد در طول تابستان كه گاه سرعت آنها به 120 كيلومتر بر ساعت مي رسد، از دلايل عمده وجود فرسايش بادي در اين منطقه مي باشند. از آنجايي كه قدرت باد رابطه مستقيمي با توان سوم سرعت باد داشته و جهت باد نيز بيانگر جهت فرسايش مي باشد، دانستن سرعت و جهت باد به صورت ساعتي، به منظور پيش بيني و كنترل فرسايش بادي و آلودگي هوا ضروري است. مدل هاي متعددي نظير نرمال، گاما، ريله و نمايي به منظور بيان توزيع سرعت باد توسط پژوهشگران پيشنهاد شده است، اما توزيع فراواني ويبل به دلايلي نظير انعطاف پذيري بيشتر و نياز به تخمين تنها دو پارامتر مقياس و شكل (c و k)، در اين پژوهش به كار گرفته شد. پيش بيني ساعتي سرعت و جهت باد در زابل با استفاده از زير مدل وضعيت هوا در مدل WEPS انجام گرفت. به دليل فقدان برخي داده هاي سرعت و جهت باد (پنج مشاهده بجاي هشت) در ايستگاههاي هواشناسي نظير ايستگاه سينوپتيك زابل، تاثير اين كمبود بر روي پيش بيني سرعت و جهت باد مورد بررسي قرار گرفت. از اين رو اين پژوهش با هدف تعيين كمينه تعداد سال آماري مورد نياز جهت پيش بيني ساعتي سرعت و جهت باد، پيش بيني ساعتي سرعت و جهت باد، اعتبار سنجي مدل ويبل در پيش بيني ساعتي سرعت و جهت باد و تجزيه و تحليل بادهاي فرساينده منطقه زابل انجام شد. در اين مطالعه، ضرايب همبستگي احتمال وقوع باد با سرعتهاي مختلف در هر كدام از 16 جهت بين دو دوره آماري پنج ساله (1990-1986) و ده ساله (1995-1986) محاسبه و با مقادير موجود در جدول معني داري ضرايب همبستگي مقايسه شدند. به منظور پيش بيني سرعت و جهت باد، ابتدا پارامترهاي مقياس و شكل توزيع ويبل با استفاده از روش حداقل مربعات محاسبه شدند. سپس توزيع جهت باد، نسبت بيشينه به كمينه سرعت باد و ساعتهاي داراي بيشينه سرعت باد در هر ماه تعيين و با انتخاب اعداد تصادفي، سرعت و جهت باد به صورت ساعتي شبيه سازي گرديد. نتايج حاصل از اين پژوهش نشان داد كه، با اطمينان 99% مي توان از آمار خام دوره 5 ساله به جاي 10 ساله در پيش بيني سرعت و جهت باد استفاده نمود. بيشترين تطابق داده هاي سرعت باد با توزيع فراواني ويبل در ماههايي مشاهده شد كه احتمال وقوع باد آرام يا انحراف معيار احتمال وقوع باد از جهتهاي مختلف كمتر از ساير ماهها بود. بيشينه و كمينه سرعت باد به ترتيب در حدود ساعت 6 صبح و 6 بعد ازظهر اتفاق افتاد. ماههاي خرداد، تير، مرداد و شهريور بيشترين احتمال وقوع بادهاي فرساينده (با سرعت مساوي يا بزرگتر از 8 متر بر ثانيه) را دارا بودند. تجزيه و تحليل دادهاي سرعت و جهت باد نشان داد كه بيشترين درصد بادهاي فرساينده متعلق به جهت هاي غالب باد منطقه، يعني شمال شمال غربي (NNW)، شمال غربي (NW)، و شمال (N) بود. با اطمينان 99% ، توزيع فراواني ويبل مدلي قابل قبول براي پيش بيني سرعت و جهت باد در منطقه زابل بود. نتايج اين پژوهش، به پژوهشگران و متخصصان حفاظت خاك در پيش بيني و كنترل فرسايش بادي كمك مي نمايد.

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.