داده‌های بارش و دیگر پدیده‌های اقلیمی با توان جدا سازی گوناگون در چند بازه زمانی و مکانی

Various Temporal and Spatial Resolutions

در پایگاه داده پایش‌گران در دسترس است. برخی از داده‌های اقلیمی مانند بارش و دما برای دوره 1981 به بعد هستند. بنابراین برای هر روز از سال، نزدیک به 40 سال داده آماری در دسترس است.

اندازه یاخته‌ها یا (Spatial Resolution) در شبکه‌ای که داده‌های بارش یا باد و دما را فراهم می‌سازد گوناگون است. نرم افزار این توانایی به کاربر را می‌دهد که اندازه یاخته‌ها را خود برگزیند.

داده‌های بارش که در این‌جا بعنوان مرجع به کار گرفته می‌شود، برگرفته از وبگاه مراکز اصلی تولید داده‌های اقلیمی جهان است. داده‌های روزانه بارش مدل CHRIPS دو رزولوشن با توانایی آشکار سازی °0/05 × °0/05 و °0/25 × °0/25 و درجه طولی و عرضی جغرافیایی در دسترس کاربران این سایت است.

CHIRPS: Climate Hazards Group InfraRed Precipitation with Station data

افزون بر این کاربران می‌توانند از داده‌های تولیدی سازمان NOAA با توانایی آشکارسازی °0/5 × °0/5 هم بهره‌مند شوند.

NOAA: National Oceanic and Atmospheric Administration

بنابراین کاربران از گردآوری داده بی‌نیاز هستند. کاربران می‌توانند گزینش کنند که با کدامیک از منابع داده پردازش را به انجام می‌رسانند. کوشش خواهد شد تا در گام‌های بعدی داده‎‌های بارش تولید بومی نیز بر روی سایت گذاشته شود. داده‌هایی که بر روی سایت قرار دارند از ژانویه 1981 تا آپریل 2019 را پوشش می‌دهند. بنابراین برای هر روز از سال، نزدیک به 40 سال داده آماری در دسترس است.

خدمات به دارندگان داده که می‌خواهند داده‌های خود آنان پردازش گردد

1. این سایت توانایی آن را دارد تا برای کاربرانی که خودشان دارای داده یا مدل ویژه هستند و می‌خواهند تنها از توانایی پردازش داده و نمایش نتایج بهره مند شوند نیز خدمت رسانی کند. نیاز است تا چنین کاربرانی هماهنگی کرده تا مدیریت سایت این امکان را فراهم نماید تا داده‌های چنین کاربرانی را بر روی سامانه نرم افزاری ریخته و سپس پردازش شود.
2. دارندگان داده یا مدل می‌توانند با هماهنگی مدیریت سایت، داده‌ها یا مدل خود را بر روی این سیستم قرار دهند و از دانشجویان یا کسانی که در ایران یا هر بخش جهان می‌خواهند از داده‌ها و یا مدل آنان بهره مند شوند بخواهند که از سامانه پردازش‌گران خدمات خود را دریافت نمایند.

نمایشی DEMO)) از توانایی‌ها آسانی در گزینش دامنه جغرافیایی

برای آشنایی بیشتر با سایت پایش‌گران زمین و نرم افزارهای وابسته به آن، نمایشی از توانایی‌ها بر روی سایت گذاشته شد. در راستای درک بهتر توانایی‌ها، کار را با داده‌های بارش و پردازش آن آغاز کنید. یادتان باشد که داده‌های بارش بر روی سیستم بارگذاری شده است و دیدار کنندگان سایت برای پردازش بارش یا هر پراسنج دیگر، نیازی به داده ندارند. پس از کلیک کردن فراورده‌ها و پردازش‌ها ابتدا گزینه نخست یعنی بارش را انتخاب کنید.

پس از برگزیدن گزینه‌های روی صفحه، برای دیدن نتایج بایستی بر روی دکمه پردازش که در بخش انتهایی صفحه جای دارد کلیک شود. با فشار دادن این صفحه کار پردازش به پایان می‌رسد. اگر دکمه پردازش فشار داده شد و کاری به انجام نرسید به معنی آن است که تمام گزینه‌ها تیک زده نشده اند. باز هم به یاد داشته باشید که این یک نمایش از توانایی‌هاست و آن‌چه پردازش می‌شود نمایش است و برای دسترسی کامل به سایت بایستی دارای حساب کاربری باشید.

اگر گزینه پردازش بارش را انتخاب کرده اید، توانایی انجام کارهای زیر را دارید:

در این سایت ویژگی‌های بنیادین بارش در هر پهنه کوچک و بزرگ از ایران، به در خواست کاربر و به صورت آنلاین، بدون نیاز به داده، بدون نیاز به توانایی بالای پردازشگری، با کلیک کردن چند دکمه بر روی صفحه کامپیوتر، در پیکر نقشه، نمودار و فایل‌های اکسل در دسترس کاربران اینترنت در سراسر جهان قرار می‌گیرد. برخی از ویژگی‌ها عبارتند از:

1. تهیه نقشه و نمودار و جدول از اندازه بارش روزانه (Total daily precipitation) برای هر تک روز یا چند روز پشت سرهم و یا برای هر شمار از روزهای پراکنده در گذر سال‌های 1981 تا 2019 میلادی. یادآور می‌شود که سری‌های زمانی باید دست کم 5 داده داشته باشند.
2. تهیه نقشه، نمودار و جدول از ناهنجاری بارش (Precipitation anomaly) برای هر تک روز یا چند روز پشت سرهم و یا برای هر شمار از روزهای پراکنده در گذر سالهای 1981 تا 2019.
3. تهیه نقشه، نمودار و جدول از بارش انباشتی (تجمعی) (Cumulative precipitation) برای هر چند روز پشت سرهم و یا برای هر شمار از روزهای پراکنده در گذر سال‌های 1981 تا 2019.
4. تهیه نقشه، نمودار و جدول از نسبت بارش به میانگین اقلیمی (Ratio of precipitation to mean climatological precipitation) برای هر تک روز یا چند روز پشت سرهم و یا برای هر شمار از روزهای پراکنده در گذر سال‌های 1981 تا 2019.
5. تهیه نقشه و نمودار از احتمال رخداد بارش برابر یا بیشتر (Exceedance Probability, EP) برای هر روز دلخواه از دوره زمانی 1981 تا 2019. این احتمال روشن می‌کند که بارش در روز گزینش شده از سوی کاربر دارای چه EP است و در چندمین رنک از دوره 39 ساله اقلیمی قرار می‌گیرد و یا دوره بازگشت چند ساله دارد. برای نمونه روشن می‌کند که بارش 5 فروردین سال 1398 در سنجش با دوره چهل ساله این روز در رنک چندم قرار می‌گیرد. شماره رنک با اندازه احتمال در دسترس قرار می‌گیرد.
6. تهیه نقشه و نمودار از میانگین انباشتی (Cumulative precipitation)
7. تهیه نقشه و نمودار از کم کردن بارش هر تعداد روز به هر تعداد روز انتخابی. برای نمونه تفریق بارش هر چند روز از فروردین 1398 به بارش هر چند روز از دوره 1981 تا 2019.
8. ایجاد صفحه مختصات برای نشان دادن روند در سری زمانی. در این صفحه داده ها در برابر زمان قرار می‌گیرند و برای پراکنش داده‌ها (scatter plot)، تولید خط روند (trend line) معادله خط روند و آزمون آماری روند.

سامانه پایش‌گران این توانایی را به کاربران می‌دهند که دامنه جغرافیایی برای انجام پردازش‌ها را خودشان گزینش نمایند. در این راستا، کاربران دارای سه گزینه به شرح زیرهستند

1- گزینش دامنه جغرافیایی با راست کلیک کردن و کشیدن ماوس بر روی نقشه ایران

در نخستین گام در بهره برداری از سایت پایش‌گران دانسته‌های زمین یک نقشه از ایران در صفحه کامپیوتر باز می‌شود. این بخشی از یک نقشه جهانی با توانایی بزرگ نمایی بالا است که با نقشه Google Earth متفاوت است. کارهای هوشمند‌ سازی نقشه از سوی شرکت پایش‌گران دانسته‌های زمین به انجام رسیده است به گونه‌ای که با راست کلیک کردن و کشیدن مرورگر بر روی نقشه یک مربع یا مستطیل پدیدار خواهد شد. با برداشتن دست از روی ماوس طول و عرض جغرافیایی مربع یا مستطیل گزینش شده بر روی جایگاه ویژه‌ای که برای این منظور پیش بینی شده است، نوشته می‌شود.

با این گزینش محل، کاربر برای به نرم افزارهای جستجوگر روشن می‌نماید که داده‌های کدام بخش از ایران را می‌خواهد. از این پس همه پردازش‌ها بر روی همه پیکسل‌ها یا یاخته‌هایی که درون این چهار گوشه قرار می‌گیرند به انجام می‌رسد. به دیگر سخن، با این گزینش، سامانه جستجوگر، از میان میلیاردها عدد درون پایگاه، داده‌های بارش این مربع یا مستطیل را بیرون می‌کشد و آماده دستور بعدی کاربر می‌گردد. در گزینش‌های بعدی کاربر به نرم افزار فرمان می‌دهد که چه پردازه‌هایی باید بر روی مکان برگزیده شده به انجام برساند.

2- گزینش دامنه جغرافیایی برپایه حوزه آبخیز

کاربراین گزینه را دارد که بجای راست کلیک کردن و گزینش یک مستطیل یا مربع بر روی نقشه ایران، با کلیک بر روی نام حوضه‌های آبخیز کشور، یکی از آن‌ها را برگزیند. در این‌جا داده‌های پراسنج (متغیر) مورد نظر برای یاخته‌های سراسر حوزه آبریز که دارای شکلی نامنظم است از پایگاه داده‌ها بیرون کشیده می‌شود. در این‌جا کاربر برای نرم افزار روشن می‌کند که می‌خواهد پردازش‌های درخواستی را بر روی همه پیکسل‌های درون حوضه به انجام برساند. نرم افزار حوضه‌های آبریز ایران را می‌شناسد و پردازها را بر روی آن انجام می‌دهد.

3- گزینش دامنه جغرافیایی بر پایه استانی و شهرستانی

دراین گزینه بجای کلیک بر روی نام حوضه آبخیز کاربر بر روی نام استان دلخواه کلیک می‌کند. با این گزینش همه فرمان‌های بعدی برای پردازش بارش بر روی نقشه استان انجام می‌شود.

توانایی پردازش در زمان

این نرم افزار توانایی آن را دارد که داده‌های اقلیمی را برای موارد زیر پردازش نماید:

1. برای یک یا چند روز پشت سر هم از یک تا چند سال
2. یک یا چند ماه پشت سر هم از یک تا چند سال
3. روزهای فراوان و گسسته از هم در گذر سال‌های گوناگون
4. چند ماه گسسته از هم در گذر سال‌های گوناگون

چگونگی گزینش تاریخ

کاربر می‌تواند به چند روش روشن نماید که برای چه تاریخ‌هایی داده‌ها یا نقشه‌های خود را می‌خواهد.

1. انتخاب یک یا چند روز یا ماه پشت سر هم بر پایه تقویمی که در دسترس کاربر قرار داده شده است.
2. بارگذاری تاریخ‌های گسسته یا پیوسته برای روزها یا ماه‌های مورد نیاز. در این حالت تاریخ‌های درخواستی بایستی بر روی یک فایل txt.* نوشته شوند و با کلیک نمودن دکمه‌های مربوطه روی سایت بارگذاری شوند.

پردازش در زمان و مکان

1. چه تاریخ‌ها به کمک تقویم برگزیده شوند و چه آن‌که در پیکر یک فایل بر روی سایت بارگذاری گردند، پردازش‌ها بر روی میانگین داده‌ها برای دوره‌های درخواستی انجام می‌شود. خود نرم افزار با شیوه‌های پیچیده محاسباتی میانگین داده‌ها برای زمان‌های برگزیده را بدست می‌آورد و پردازش‌ها را بر روی آن‌ها به انجام می‌رساند.
   برای نمونه، کاربر با کلیک نمودن دکمه «سری زمانی» و پس از آن پردازش، میانگین بارش برای پهنه جغرافیایی گزینش شده بدست می‌آید. افزون براین میانگین بارش در همه روزهای انتخابی، اندازه بارش در تک تک روزها نیز بدست خواهد آمد. دستاوردها در پیکر نقشه‌های رنگی، خطوط سیاه و سفید کنتور یا نمودارهای گوناگون در دسترس قرار می‌گیرد.
2. افزون بر میانگین گیری در زمان، میانگین گیری در مکان نیز انجام خواهد شد. کاربر می‌تواند میانگین روزانه بارش یک گستره جغرافیایی که خودش بر می‌گزیند (مانند حوضه رودخانه کرخه) را در پیکر نقشه یا سری زمانی دریافت نماید.
3. به‌ جای روزهای پیوسته و پشت سر هم، کاربر می‌تواند روزهای پراکنده بارش در روزهای پراکنه را هم پردازش نماید. برای این کار تاریخ‌های دلخواه در یک فایل txt.* انباشت می‌شود. هر روز در یک خط نوشته می‌شود. برای نمونه اگر بخواهیم روزهای بیستم ماه مارچ 2019 و هفدهم نوامبر 2014 را در درون فایل بنویسیم، در دو خط زیر هم نوشته می‌شود:
   20190320
   20141117

در صفحه کامپیوتر با کلیک نمودن با این توانایی می‌توان اندازه بارش ایران یا هر بخش از آن را برای روزهایی که دریاها یا اقیانوس‌های جهان در یک حالت ویژه بوده‌اند را بدست آورد. برای نمونه، می‌توان میانگین بارش برای روزهای از هم گسسته‌ای که خلیج فارس در یک شرایط ویژه بوده است را بدست آورد تا پیوند میان این شرایط در خلیج فارس و بارش در یک پهنه جغرافیایی را آزمون نمود. افزون بر میانگین آنومالی پدیده‌های اقلیمی برای یک یک روز یا چند روز به هم پیوسته یا گسسته را می‌توان با کلیک نمودن چند دکمه بدست آورد.

یکی از پرسش‌های پیش رو برای بارش‌های سیل آسا احتمال رخداد برابر یا بیشتر آن‌ها (Exceedance probability, EP) است. هر چه بارش شدیدتر باشد، احتمال رخداد آن بارش و بارش‌های بزرگتر از آن کمتر می‌شود. به دیگر سخن، هر چه اندازه بارش در یک دوره زمانی بیشتر باشد، EP آن کمتر است.

دارندگان حساب کاربری در سایت EIOC.ir خواهند توانست به سادگی و با کلیک چند دکمه چنین ارزیابی را برای هر روز دلخواه در دوران 2019-1981 میلادی انجام دهند.

برای یک سری زمانی که از بزرگ به کوچک آراسته شده است، اندازه EP برای رخدادی با رتبه (رنک) m اینگونه به دست آمد:

EP = m/(n+1)

از آنجا که سری زمانی بارش برای هر روز دارای 39 داده می‌باشد، بنابراین کمترین اندازه EP برابر 0/025 است. به دیگر سخن، بارشی با EP = 0/025 بزرگترین بارش روزانه‌ای است که در گذر 39 سال گذشته دیده بانی شده است. هر چه این احتمال بزرگتر شود، ژرفای بارش روزانه کمتر می‌شود. بارشی باEP = 0/05 ، EP = 0/10 ، یا EP = 0/50 به ترتیب در رنک‌های2، 4 و 19/5 جای دارد.