الإحصاءات الهيدرولوجية وتحليل التكرار
تطبق الإحصاءات الهيدرولوجية أساليب الاحتمالات والأساليب العشوائية على البيانات الهيدرولوجية لتوصيف التباين وتقدير تكرار الظواهر المتطرفة مثل الفيضانات والجفاف.
Definition
الإحصاءات الهيدرولوجية وتحليل التكرار هو تطبيق نظرية الاحتمالات والإحصاءات على البيانات الهيدرولوجية لوصف تباينها وتقدير حجم واحتمالية الأحداث، وخاصة الظواهر المتطرفة، لأغراض التصميم وتقييم المخاطر.
Scope
يغطي هذا الموضوع التوزيعات الاحتمالية للمتغيرات الهيدرولوجية، وتقدير المعلمات بما في ذلك العزوم-L (L-moments)، وتحليل التكرار وتحليل التكرار الإقليمي للظواهر المتطرفة، وافتراض الثباتية (stationarity). ويوفر هذا الموضوع الأساس الإحصائي لقيم التصميم المستخدمة في جميع مجالات الهيدرولوجيا، بما في ذلك تقدير الفيضانات والجفاف.
Core questions
- كيف توصف المتغيرات الهيدرولوجية بواسطة التوزيعات الاحتمالية؟
- كيف تُقدر معلمات التوزيع بشكل موثوق من السجلات القصيرة؟
- كيف يمتد تحليل التكرار إقليمياً وإلى المواقع غير المقاسة؟
- هل افتراض الثباتية صالح في ظل التغير؟
Key concepts
- التوزيعات الاحتمالية في الهيدرولوجيا
- فترة العودة والكميات (quantiles)
- تقدير المعلمات والعزوم-L
- تحليل التكرار الإقليمي
- الثباتية وعدم الثباتية
- الهيدرولوجيا العشوائية
Key theories
- تحليل تكرار الظواهر المتطرفة
- تُنمذج الظواهر الهيدرولوجية المتطرفة بتوزيعات احتمالية تعطي كمياتها قيم التصميم؛ وتتناول الممارسة السليمة اختيار التوزيع، وتقدير المعلمات، ومعالجة القيم الشاذة والسجلات القصيرة.
- تحليل التكرار الإقليمي باستخدام العزوم-L
- يؤدي تجميع البيانات من عدة مواقع واستخدام العزوم-L إلى تقديرات أكثر قوة للكميات المتطرفة مقارنة بالتحليل في الموقع، مما يحسن التقدير في المواقع ذات السجلات القصيرة أو التي لا توجد بها سجلات.
- عدم الثباتية
- يمكن أن يؤدي تغير المناخ واستخدام الأراضي إلى انتهاك افتراض الثباتية الذي يقوم عليه تحليل التكرار التقليدي، مما يدفع إلى تطوير طرق تأخذ في الاعتبار الاتجاهات وتغير المخاطر.
Clinical relevance
توفر الإحصاءات الهيدرولوجية قيم الفيضانات التصميمية، والتدفقات المنخفضة، وقيم الأمطار المستخدمة لتحديد حجم البنية التحتية وتنظيمها، وتسعير التأمين ضد الفيضانات، وتخطيط الموارد المائية؛ ويؤثر الجدل حول الثباتية بشكل مباشر على كيفية تقدير قيم التصميم هذه في ظل المناخ المتغير.
History
تطورت الهيدرولوجيا الإحصائية مع نظرية القيم المتطرفة وتزايد سجلات البيانات طوال القرن العشرين؛ وقد حسنت الطرق الإقليمية للعزوم-L التقدير في التسعينيات، وأدت حجة عام 2008 بأن 'الثباتية قد ماتت' إلى تبلور القلق من أن تغير المناخ يقوض افتراضًا أساسيًا لتحليل التكرار.
Debates
- الثباتية في ظل تغير المناخ
- يتمثل أحد النقاشات المحورية في ما إذا كان افتراض الثباتية طويل الأمد لا يزال قابلاً للتطبيق للتصميم، وإذا لم يكن كذلك، فكيف يمكن دمج عدم الثباتية وعدم اليقين العميق في تحليل التكرار وإدارة المياه.
Key figures
- Jery R. Stedinger
- Jonathan R. M. Hosking
- P. C. D. Milly
Related topics
Seminal works
- stedinger1993
- hosking1997
- milly2008
Frequently asked questions
- لماذا نستخدم تحليل التكرار الإقليمي؟
- غالبًا ما تحتوي المواقع الفردية على سجلات قصيرة، مما يجعل تقديرات الأحداث النادرة غير موثوقة؛ ويؤدي تجميع البيانات من مواقع متشابهة هيدرولوجيًا، على سبيل المثال باستخدام العزوم-L، إلى استعارة المعلومات عبر المنطقة لإنتاج تقديرات أكثر استقرارًا للكميات المتطرفة.
- ماذا يعني مصطلح 'الثباتية قد ماتت' بالنسبة للهيدرولوجيا؟
- يعبر هذا المصطلح عن القلق من أن تغير المناخ واستخدام الأراضي يجعلان الماضي لم يعد دليلاً موثوقًا للمستقبل، وبالتالي فإن تحليلات التكرار التي تفترض توزيعًا احتماليًا غير متغير قد تسيء تقدير المخاطر، مما يحفز الأساليب غير الثابتة والقائمة على السيناريوهات.