- مقدمه و هدف

اولين قدم در بررسيهاي علمي- مهندسي  مربوط به محيط نظير پروژه هاي آبي،تحقيقات منطقه اي هواشناسي كشاورزي و نظاير آن ،  مطالعات هواشناسي است، به طوريكه مطالعات ساير بخشها، مانند هيدرولوژي، سيلخيزي، فرسايش و رسوب ، و پهنه بندي هاي آگروكليمايي وغيره بر آن متكي است.

بديهي است دسترسي به داده‌هاي كافي و دقيق شبكه ايستگاه‌هاي هواشناسي از يك طرف موجب كوتاهتر شدن مدت مطالعات گرديده و از طرف ديگر موجب  بر آورد دقيقتر پارامترهاي هدف و تقليل هزينه هاي اجرايي طرحها مي گردد.  

از آنجا كه آمار هواشناسي و به ويژه بارندگي در ايران با خلاء‌هاي گسترده ناشي از عدم ديده‌باني يا مشكوك بودن ارقام مواجه است، لذا دستيابي به يك روش صحيح بازسازي خلاء‌هاي آماري ضروري به نظر مي‌رسد.

آنچه در اين پژوهش دنبال مي‌شود انتخاب روشي مناسب جهت بازسازي خلاء‌هاي آماري بارندگي مي‌باشد به طوريكه آمار بازسازي شده با آنچه واقعيت داشته ولي به دلايلي ثبت نگرديده حتي الامكان نزديك باشد.

1-2- فرايند بارش و ويژگي‌هاي آن

1-2-1- بارش

بارش شامل كليه نزولات جوي مانند باران، برف و تگرگ مي‌باشد كه در اقليم هاي مختلف باران و يا برف قسمت عمده از آن را تشكيل مي‌دهد. بارش يكي از ورودي هاي اصلي سيكل هيدرولوژي مي‌باشد. بارندگي در مناطق مرطوب با پراكنش منظم و در تمام طول سال اتفاق مي‌افتد، در حاليكه در مناطق خشك و نيمه خشك پراكنش نامنظم است و حتي گاهي در يك بارندگي كوتاه مدت بيش از 50% بارندگي سالانه بوقوع مي‌پيوندد.

1-2-2- فرايند بارش

به طور كلي مكانيسم بارندگي ناشي از افزايش رطوبت نسبي هوا تا حد معيني است كه اين پديده يا در اثر تبخير از سطح آب يا سطوح نمناك يا در اثر كاهش دماي هوا حاصل مي‌شود و يا ممكن است تلفيقي از اين دو باشد.

سرد شدن هوا در طبيعت عمدتاً معلول صعود هواست. در اين عمل كه تقريباً به حالت آدياباتيك مي‌باشد. هوا ضمن صعود به علت كاهش فشار سرد مي‌شود. مكانيسم‌هاي اصلي صعود هوا عبارتند از صعود جبهه‌اي، صعود كوهستاني، صعود جابجايي و صعود سيكلوني.

چرخه آبي در اتمسفر سه مرحله مجزا از هم تشكيل مي‌دهد كه عمدتاً عبارت از تبخير، تراكم و بارندگي هستند. تفاوت تبخير و تراكم امري واضح و روشن است ولي تفاوت تراكم و بارندگي توضيح بيشتري نياز دارد.

به طور كلي فرايند تراكم شامل يك انباشتگي حداكثر از مولكولهاي بخارآب تا رسيدن به حد ذرات ريز است در صورتيكه فرايند بارندگي، مرحله‌اي از پيوستن ذرات ريز يا قطركها و سيكل قطرات مايع و يا تراكمي از بلورهاي يخ مي‌باشد.

عمل تراكم احتياج به يك هسته[1] كه هسته تراكم[2] ناميده شده دارد تا مولكولهاي آب در اطراف آن جمع شوند. ذرات گرد و خاك معلق در هوا مي‌توانند به عنوان هسته‌هاي تراكم عمل كند. ذرات داراي يون روي هسته‌ها اثر مي‌كنند، زيرا يونها با داشتن الكتريسيته ساكن مولكولهاي آب را در باندهاي قطبي خود جذب مي‌كند. يونها در اتمسفر شامل ذرات نمك ناشي از تبخير از سطح دريا و يا تركيبات سلفور و نيتروژن ناشي از احتراق مي‌باشند. قطر اين ذرات از 3-10 تا 10 ميكرون تغيير مي‌كند كه اين ذرات به عنوان هواويز[3] شناخته مي‌شوند. براي مقايسه بايد متذكر شد كه اندازه يك اتم حدود 4-10 ميكرون است، بنابراين كوچكترين هواويز ممكن است فقط از چند اتم تشكيل شده باشد.

قطرات ريز كه در اثر حركت تلاطمي حمل مي‌شوند بوسيله تراكم و برخورد با ذرات مجاور خود رشد مي‌كند تا اينكه به اندازه كافي بزرگ شوند، اين عمل تا آنجا ادامه مي يابدكه نيروي جاذبه زمين بر اصطكاك غالب شود و شروع به ريزش كنند. افزايش بيشتر اندازه قطرات در نتيجه برخورد آنها با قطرات ديگر در مسير ريزش صورت مي‌گيرد. گاهي وقتيكه قطره به سمت پائين حركت مي‌كند هنگام عبور از لايه‌هاي گرمتر تبخير مي‌شود و اندازه قطره كاهش يافته و بنابراين ممكن است قطره باز به اندازه يك هواويز تبديل شود و به واسطه حركت تلاطمي هوا به سمت بالا حركت كند در حركت به سمت بالا فقط يك سرعت 5/0 سانتيمتر بر ثانيه كافي است تا يك قطر 100 ميكروني را حركت دهد. (محمدپور، 1373)

چرخه تراكم، ريزش، تبخير و صعود به طور متوسط حدود 10 بار قبل از اينكه قطره به اندازه بحراني حدود 1/0 ميليمتر برسد اتفاق مي‌افتد.

1-2-3- انواع بارندگي

هواي مرطوب در اثر صعود و سرد شدن به مرحله‌اي مي‌رسد كه ديگر قادر به نگهداري رطوبت خود نيست ،در نتيجه توليد بارندگي نموده كه بر مبناي نحوه صعود هواي مرطوب، بارندگيها را به صورت زير تقسيم‌بندي مي‌كنند:

الف- بارندگيهاي همرفتي[4]