التغيرات المناخية لأمطار السواحل المصرية
دراسة في الجعرافيا المناخية
رسالة مقدمة لنيل درجة الدكتوراه في الآداب من قسم الجغرافيا
كلية الآداب - جامعة المنصورة
مقدمة من الطالب
محمد محمد عبد العال إبراهيم
المدرس المساعد - قسم المواد الاجتماعية
كلية التربية - جامعة المنصورة
إشراف
أ.د. شحاتة سيد أحمد طلبة
أستاذ الجغرافيا الطبيعية
كلية الآداب - جامعة القاهرة
أ.د. محمد محمود عيسى
رئيس مجلس إدارة الهيئة العامة
للأرصاد الجوية السابق - القاهرة
د. حسين سعد حسين الـديب
مدرس الجغرافيا الطبيعية
بكلية الآداب - جامعة المنصورة
المنصورة
1433هـ - 2012م
الملخص
اشتملت الدراسة على سبعة فصول تسبقھا مقدمة عامة للدراسة، وتلیھا الخاتمة التي تشمل النتائج والتوصیات، وقائمة المصادر والمراجع، وملخص الرسالة. وكانت ترتیبھا كالتالي:
مقدمة الدراسة: تحوي على تقدمة لموضوع الدراسة، وتحدید منطقة الدراسة والمحطات المناخیة المستخدمة وفترات بیاناتھا المستخدمة في الدراسة، وأسباب اختیار الموضوع، وأھداف الدراسة وفروضھا، والمناھج والأسالیب المتبعة، ومصادر بیانات الدراسة، ومصطلحات الدراسة، واختبار مدى الدقة والتجانس لبیانات الأمطار الشھریة؛ للتحقق من مدى تمثیل البیانات للواقع مع استبعاد القیم الشاذة Outliers منھا، واستكمال البیانات المفقودة Reconstruction في بعض السلاسل؛ اعتماداً على الارتباط الإحصائي والجوار المكاني بین المحطات، ومحاولة اكتشاف سلاسل البیانات غیر المتجانسة Inhomogenity وجعلھا متجانسة، بحیث تنتج سلاسل بیانات للمطر معبرة عن واقع المناخ الفعلي وغیر متأثرة بظروف اصطناعیة غیر طبیعیة، ثم الصعوبات التي واجھت الطالب أثناء الدراسة.
وجاءت فصول الدراسة على النحو التالي:
◄ الفصل الأول: یشمل إلقاء الضوء على الدراسات السابقة التي تخص منطقة الدراسة على المستوى المحلي ، وكذلك الدراسات الإقلیمیة التي اختصت بذات الموضوع، وذلك على مستوى إقلیم البحر المتوسط وبعض البلدان الأفریقیة، وكذلك على المستوى العالمي من حیث التغییرات التي تعرض لھا مناخ الیابس العالمي - بخاصة فیما یتعلق بتغیرات واتجاھات التساقط للأمطار.
◄ الفصل الثاني: یتضمن توضیح الجغرافي للأمطار على مستوى محطات السواحل ال مصریة و متوسطات السواحل المصریة (الساحل الشمالي ككل ، والسواحل الشرقیة ككل) خلال الفترة 1995 - 2006، وذلك باستخدام مؤشرات التباین : وھي الانحراف المعیاري ومعامل الاختلاف. كذلك التعرف على التركز المطري الزمني والمكاني خلال الفترة 1995 - 2006، وذلك من خلال تطبیق مؤشر الموسمیة النسبي Index Seasonality Relative، ومؤشر التركز المطري Precipitation Index Concentration وذلك لكمیة المطر الشھریة وأعلى كمیة مطر یومي خلال (نصف السنة الممطر، نصف السنة الجاف، الشتاء، الربیع، الخریف، على المستوى السنوي).
◄ الفصل الثالث: تُدرس خلال ھذا الفصل علاقة الارتباط الكمية بین المطر والعوامل الأرضیة والجغرافیة كدوائر العرض والطول، الارتفاع عن مستوى سطح البحر، والانحدار بالنسبة لمستوى سطح البحر، المظھر التضاریسي، تعرج خط الساحل وزاویة اتجاه خط الساحل. وكانت أھم النتائج أن بینت الدراسة ً عدم وجود علاقة ارتباط دالة معنویاً بین المطر وغالبیة ھذه المتغیرات على مستوى شھور نصف السنة الممطر (أكتوبر، نوفمبر، دیسمبر، ینایر، فبرایر، مارس) ثم على المستوى الفصلي والسنوي، وذلك لكل ساحل على حده، بینما لوحظ أنه بالنسبة للسواحل مجتمعة؛ جاء الارتباط مرتفعاً وأكثر دلالة معنویة خلال المستویات سابقة الذكر بین كمیة المطر ودوائر العرض (ارتباط قوي إیجابي) وخطوط الطول (ارتباط قوي عكسي). وكان الارتباط متوسطاً بین المطر وتعرج خط الساحل والانحدار بقیاسات مختلفة لكل منھما (ارتباط متوسط عكسي). كذلك تناولت الدراسة مدى تأثیر بعض العوامل المناخیة المحلیة كالحرارة، الضغط الجوي، الرطوبة، الاشعاع الشمسي وسرعة الریاح؛ على الأمطار وذلك على المستوى المكاني والزماني (من حیث مدى ارتباط التغیر الزمني للمطر بما یحدث من تغیر زمني لعناصر المناخ) خلال النصف الثاني من القرن العشرین، وكانت غالبیة علاقات الارتباط بین المطر وھذه المتغیرات المناخیة مرتفعة وذات دلالة معنویة ، وظھرت ھذه ً العلاقة غالباً في شكل غیر خطي فكانت تكبیعیة أو تكعیبیة أو أسیة وغیرھا.
◄ الفصل الرابع: خلال ذلك الفصل اتم تقییم تجاھات تساقط مجموع كمیة المطر الشھري في السواحل المصریة على المستوى الشھري والفصلي والسنوي خلال الفترة 1995 - 2006 باستخدام أحد الأسالیب اللابارامتریة شائعة الاستخدام في تحلیل الاتجاه لعناصر المناخ، ومقارنة النتائج باتجھات التساقط لأمطار الدلتا المصریة، وكذلك مع نتائج الدراسات السابقة التي تناولت اتجاھات الأمطار - بخاصة في منطقة حوض البحر المتوسط، وكانت أھم النتائج أن عدم وجود دلالة معنویة لاتجاھات الأمطار كان ھو السائد في غالبیة محطات السواحل ولمتوسط السواحل في أغلب الشھور، فیما عدا شھر فبرایر الذي وضحت فیه الدلالة المعنویة للاتجاه الایجابي في معظم محطات الساحل الشمالي، وبلغ معدل التغیرلمتوسط الساحل الشمالي 0.05 ملم لكل عقد سنوي، أما على المستوى الفصلي فلوحظ الاتجاه نحو النقصان في غالبیة محطات السواحل المصریة - وإن ظھرت الدلالة المعنویة للاتجاه في عدد قلیل من محطات الساحل الشمالي، ولمتوسط الساحل الشمالي ككل. وقد ظھرالتباین في مدى اتفاق ھذ النتائج مع نتائج الدراسات السابقة. وتوافقت نتائج تقییم الاتجاه والذي كان في أغلبه غیر دال معنویاً خلال الفترة 1961 - 1997 أثناء المقارنة بین السواحل المصریة والدلتا المصریة - خصوصاً الساحل الشمالي، حیث لوحظ وجود اتجاه نحو النقصان للمطر السنوي بدون دالة معنویة.
كذلك تم التعرف على دوریة الحدوث للأمطار الشھریة في السواحل المصریة باستخدام تحلیل المویجات Analysis Wavelet، وقد تبین أن فترة التركز الرئیسیة وذات الدلالة المعنویة كانت بین 8 - 16 شھر، مما یعني ذلك قوة الإشارة السنویة للأمطار الشھریة للساحل الشمالي ومحطاته عن محطات السواحل الشرقیة ذات التقلبیة العالیة خلال عبر السنین والتي زادت بھا الفترة أحیاناً إلى 32 شھر، وكانت متقطعة باستمرار خلال الفترة 1995 - 2006.
◄ الفصل الخامس: اختُص خلال ذلك الفصل تقییم اتجاھات التطرف المطري في السواحل المصریة اعتماداً على عدد من مؤشرات التطرف الیومي منھا مایستخدم على نطاق عالمي ومنھا ما یتناسب مع الظروف المحلیة وھي ( أعلى كمیة مطر یومي، عدد الأیام ذات المطر ≥ 1 ملم ، عدد الأیام ذات المطر≥ ملم ، عدد الأیام ذات المطر ≥ 10 ملم)، وقد تبین من خلال نتائج تقییم الاتجاه لمؤشرات التطرف المطري لمتوسط الساحل الشمالي أن ھناك علاقة ارتباط طردیة مرتفعة بین اتجاھات التغیر لتلك المؤشرات بینھا وبین بعضھا، وبینھا و بین اتجاھات المطر الشھریة خلال النصف الثاني من القرن العشرین، وھو ما یُبفسر بأن اتجاه التغیر في كمیة المـطر الشھریة یسیــر جنباً إلى جنب أو ما یطلق علیه Hand In Hand Goes مع الاتجاه بالنسبة لمؤشرات التطرف، وذلك بشكل واضح في غالبیة شھور نصف السنة المطیر، وفصول السنة.
كما تم تناول تحلیل الفترات الرطبة والجافة باستخدام مؤشر المطر القیاسي SPI على مستویین (شھر - 3شھور) بالنسبة لسلسلة بیانات مجموع المطر الشھري خــلال النصف الثاني من القرن العشریـن. وكانت أھم النتائج أن عدد الشھور الرطبة تونسب ھا أكبر من عدد الشھور الجافة ونسبتھا التي مرت بھا محطات السواحل المصریة خلال النصف الثاني من القرن العشرین، فعلى سبیل المثال بلغ متوسط نسبة الشھور الرطبة 56.1%، والجافة 43.9% للساحل الشمالي (على مستوى شھر) لمؤشر المطر القیاسي، كما یزداد تكرار الشھور متوسطة الرطوبة عن الشھور متوسطة الجفاف، ویتضح الفرق بشكل أكبر من خلال زیادة تكرار الشھور شدیدة الرطوبة، ومتطرفة الرطوبة عن الشھور شدیدة الجفاف ومتطرفة الجفاف، مما یعني تأثر المنطقة بالأحداث المتطرفة الرطبة بشكل أوضح خلال النصف الثاني من القرن العشرین.
◄ الفصل السادس: استُھدف خلال ذلك الفصل دراسة أثر الظواھر الجویة غیر العادیة المرتبطة بدوران الغلاف الجوي - بخاصة في نصف الكرة الشمالي؛ على تغیرات المطر في السواحل المصریة خلال الفترة 1995 - 2006، بھدف إیضاح قوة التأثیرات البعیدة Effects Remote أو Telconnections لتلك الأنماط على المطر. ومن أھمھا ظاھرة النینو أو التذبذب الجنوبي، وظاھرة الناو أو التذبذب شمال المحیط الأطلنطي، ظاھرة التذبذب القطبي في نصف الكرة الشمالي وظاھرة التذبذب للبحر المتوسط و ظاھرة التذبذب بین بحر الشمال- وبحر قزوین. فعلى سبیل المثال تبین وجود علاقة ارتباط متوسطة وضعیفة (بین0.3 إلى 0.5) بین النینو والمطر في السواحل المصریة (ارتباط سالب بمؤشرالتذبذب الجنوبي، وموجب بالشذوذ الحراري لمیاه سطح المحیط) وبدلالة معنویة واضحة خلال فصلي الربیع والخریف - خصوصاً لمحطات الساحل الدلتاوي والساحل الشمالي الشرقي لمصر. مما یعني زیادة كمیة الأمطار خلال سنوات النینو، حیث تبین أن نسب مجموع كمیات الأمطار خلال سنوات النینو (القیم السالبة لمؤشر التذبذب الجنوبي) تزداد عنھا خلال سنوات اللانینا (القیم الموجبة لمؤشر التذبذب الجنوبي) وذلك بالنسبة للمجموع الكلي لكل سلسلة زمنیة.
◄ الفصل السابع: استُشرف خلاله التنبؤ المستقبلي بالأمطار في منطقة الدراسة اعتماداً على مؤشرات فترات الرجوع، احتمالیة التجاوز؛ بھدف الاستفادة من التعرف على تكرار كمیات الأمطار للمستویات المختلفة (كمیة المطر السنویة، أعلى كمیة مطر فصلیة، أعلى كمیة مطر شھریة، أعلى كمیة مطر یومیة) وتقدیر فترات الرجوع المختلفة لھا لبعض المحطات المناخیة. وقد أوضحت الدراسة أن احتمالیة ما متوقع تكرار سقوطه على المستوى السنوي، أعلى كمیة مطر فصلیة، أعلى كمیة مطر شھریة، أعلى كمیة مطر یومیة؛ تزداد في محطات الساحل الشمالي - بخاصة محطات الساحل الشمالي الغربي، وذلك للفئات المطریة الأكبر، وخلال فترات رجوع قریبة بتقدر وسنتان خمس سنوات، وذلك بما قد یفید عند التخطیط لتنمیة الموارد المائیة وإدارتھا في منطقة الدراسة. كذلك محاولة الربط بین تلك النظرة المستقبلیة وبعض الأنشطة البشریة الموجودة و أھمها الزراعة المطریة في الساحل الشمالي الغربي وسیناء، وذلك من خلال تطبیق أداة الاستشعار عن بعد ومؤشر اختلاف الغطاء النباتي NDVI؛ لإیضاح مدى التغیر الذي قد یحدث في الغطاء النباتي والزراعة المطیرة في الساحل الشمالي الغربي؛ نتیجة التغیر في كمیة الأمطار - خصوصاً مع اعتماد الساحل الشمالي الغربي وشمال سیناء بشكل كبیر على میاه الأمطار. كما تتطرق الدراسة للسیول وآثارھا على الطرق والمواصلات - بخاصة في السواحل الشرقیة، وبعض أشكال سطح الأرض الناتجة من فعل میاه الأمطارالجاریة والسیول، وذلك مع الاستعانة ببعض الصور الفوتوغرافیة لھذه الظاھرات في منطقة الدراسة.
التغيرات المناخية لأمطار السواحل المصرية
دراسة في الجعرافيا المناخية
المستخلص
اشتملت الدراسة على سبعة فصول تسبقها مقدمة عامة للدراسة، وتليها الخاتمة التي تـشمل النتـائج والتوصيات، وقائمة المصادر والمراجع، وملخص الرسالة. وتعرضت الدراسة في المقدمة إلى إجراء اختبـار مدى الدقة والتجانس لبيانات الأمطار الشهرية؛ وذلك للتحقق من مدى تمثيل البيانات للواقع المناخي الفعلـي وليس لظروف غير طبيعية. وشمل الفصل الأول إلقاء الضوء على الدراسات السابقة التـي تخـص منطقـة الدراسة على المستوى المحلي والإقليمي و العالمي فيما يخص موضوع الدراسة. أما الفصل الثاني فخلالـه تم التركيز على توضيح التباين لجغرافي (الزمني والمكاني) للأمطار في السواحل المصرية خلال الفتـرة ١٩٥١-٢٠٠٦، وكذلك التعرف على التركز المطري الزمني والمكاني خلال الفترة ١٩٥١-٢٠٠٦، وذلك من خلال تطبيق مؤشر الموسمية النـسبي Index Seasonality Relative، ومؤشـر التركـز المطـري.Precipitation Concentration Index .
أما خلال الفصل الثالث فتم التطرق إلى دراسة علاقة الارتباط الكمية بين المطر والعوامـل الأرضـية والجغرافية والعناصر المناخية المحلية . وقد أظهرت الدراسة عدم وجود علاقة ارتباط دالة معنوياً بين المطـر وغالبية المتغيرات الأرضية وذلك لكل ساحل على حده. وفي الفصل الرابع قيمت اتجاهات تساقط مجمـوع كمية المطر الشهري في السواحل المصرية على المستوى الشهري والفصلي والسنوي خلال الفتـرة ١٩٥١- ٢٠٠٦، مع المقارنة بين السواحل المصرية والدلتا المصرية. وكانت أهم النتائج أن عدم وجود دلالة معنويـة لاتجاهات الأمطار كان هو السائد في غالبية محطات السواحل فيما عدا شهر فبراير وفصل الخريف. أيـضاً خلال الفصل الخـامس قُيمت اتجاهات التطرف المطري في السواحل المصرية اعتماداً على عـدد مـن قـيم مؤشرات التطرف اليومي، وتناول تحليل الفترات الرطبة والجافة باستخدام مؤشرالمطر القياسـي SPI علـى مستوى شهر وثلاثة شهور. وأوضحت نتائجه أن هنـاك علاقة ارتباط طردية مرتفعة اتجاهات التغير لتلك المؤشرات بينهـــا وبين بعضها وبينها وبين اتجاهات المطر المطر الشهرية خلال النـصف الثـاني من القرن العشرين.
وتم خلال الفصل السادس دراسة أثر الظواهر الجو ية غير العادية المرتبطة بدوران الغلاف الجـوي - بخاصة في نصف الكرة الشمالي؛ على تغيرات المطــر في السواحل المـصرية خـلال الفتـرة ١٩٥١ -٢٠٠٦، بهدف إيضاح قوة التـأثيرات البعيـدة Effects Remote أو Telconnections لتلك الأنماط على المطر. ومن أهمها ظاهرة النينو وظاهرة الناو أو التذبذب شمال المحيط الأطلنطي . أما في الفصل السابع فقد استُشرف خلاله التنبؤ المستقبلي بالأمطار في منطقة الدراسة اعتماداً على مؤشرات فتـرات الرجوع، احتمالية التجاوز. وإيضاح بعض الآثار الجغرافية لتغيرات الأمطـار باسـتخدام نظـم المعلومـات الجغرافية والاستشعار عن بعد بتطبيق مؤشر الغطاء النباتي (NDVI) في الساحل الشمالي الغربي لمصر.
Abstract
The structure of this study includes seven chapters, preceded by a general introduction and completed with a conclusion, which gives an indication on the key results and suggestions derived from this work. The conclusion also includes a list of the references used in this work.
Introduction: It gives an insight on the theoretical background of the study topic. A description of the study area and the main characteristics of the observatories used in this work are also provided. This chapter also indicates the motivation behind this work, listing the main objectives. A detailed description of the methodology employed in this work is also given, with a main focus on the techniques used to quality control, reconstruct and test homogeneity of the monthly and seasonal time series used in this work. To accomplish this task, we simply employed the correlation analysis that considers both the temporal evolution and spatial consistency among the series. The main objective of this procedure was to guarantee that the temporal variations of climate in the study domain are mainly driven by climate processes and not due to artificial factors, such as changes in the instruments, observers or surrounding environments. This chapter also gives a list of the main challenges that constrained this research.
The First Chapter: This chapter examined the literature review related to both previous climate studies that covered the study area and other regional, continental and global works that mainly paid attention to examine climate changes in terms of their driving forces and spatial and temporal variability, but with a more and particular focus on changes in rainfall on scales varying from local to global.
The Second Chapter: The main focus of this chapter was to assess (geographical variability) spatial and temporal variability and changes of rainfall across the study domain during the period 1951- 2006. In order to meet this aim, we employed a suite of statistical methods that included, for example, standard deviation, coefficient of variance, relative seasonality index and rainfall concentration index. Unless mentioned, all these measures were computed on monthly, seasonal and annual time scales.
The Third Chapter: This chapter markedly gave a special attention to assess the contribution of the geographical and terrain factors (e.g. latitude, longitude, altitude, slope, aspect and direction and angel of the coastlines) to rainfall variations across the study area. Our results suggest a statistically insignificant (p<0.05) connection between rainfall variations and the majority of these factors on monthly, seasonal and annual timescales. Nonetheless, this relationship becomes much stronger when we consider the entire range of observatories distributed along the Mediterranean and the Red Sea. This is clearly evident for the latitude (with a strong positive correlation and longitude (with a strong negative correlation). The possible impact of other climatic factors (e.g. temperature, air pressure, relative humidity, solar radiation and wind velocity) was also assessed. This dependency was evaluated for the second half of the 20th century by means of the correlation analysis. The findings indicate strong and statistically significant (p<0.05) association between rainfall spatio-temporal variability and these drivers. The bestfitted model curves for most of these relationships do not follow the linear regression relationship, implying other distributions such as cubic and quadratic fits.
The Fourth Chapter: In this chapter, an assessment of the presence of linear trends in the monthly, seasonal and annual rainfall time series was conducted. Recalling the non-normal distribution of rainfall, a preference was given to the non-parametric methods to assess the statistical significance of the trends, relative to the common parametric statistics. The results on spatial and temporal changes of the rainfall were discussed in the context of other regional and global studies. The results suggest a statistically insignificant trend (p<0.05) in rainfall for most of the observatories and in majority of the months. The only exception corresponded to rainfall changes during February, which exhibited a statistically significant negative trend along the Mediterranean observatories, with a magnitude of 0.05 mm/decade. On the seasonal scale, a downward tendency was experienced in most of the observatories, though being statistically significant in some Mediterranean observatories.
These findings agree well with the trends for the Egyptian Delta from 1961 to 1997 although it comes in direct contrast to other previous recent works. it was applied a robust tool to analyze signal frequency, named wavelet analysis , which is appropriated to analyze , periodicity , irregular events and non-stationary series . And it was clear that there is more concentration of power between the 8–16-month band, which shows that time series has a strong significant annual signal ,especially for the Egyptian north coast observatories , which revealed the existence of an annual rainy season, which is very convenient for the water storage for further using during the dry season, and for any other uses, but for the east coast observatories there was more concentration of power between the 32-month band , and Was less a continuation across time series.
The Fifth Chapter: An assessment of changes in a set of daily rainfall extreme indices was provided in this chapter. Those indices are commonly used to assess changes in the dry and wet rainfall distributions. Some examples include number of days with rainfall exceeding a definite threshold (e.g. 0.1, 1 and 10mm).Changes in these rainfall-derived indices reveal a general agreement between the sign and magnitude of trends in these indices. This implies that changes in extreme events are broadly consistent with changes in the average rainfall conditions. This chapter also provides an examination of drought severity across the study area by means of the Standardize Precipitation Index (SPI) at 1 and 3 timescales. The results showed that the number of the rainy months was higher than those of the arid months during the second half of the 20th century. For example, for the SPI-1month, the percentage of the rainy (arid) months for the Mediterranean observatories was 56.1 ٪ (43.9 ٪).Also, there is an increase in the number of months with moderate rainy conditions compared to those of the milder arid conditions. This dependency is more pronounced for the extremely severe wet and dry months, suggesting more wet extremes in the study area during the second half of the last century.
The Sixth Chapter: This chapter aims to explore the connection between rainfall variations across the region and the large-scale atmospheric circulation. For this purpose, this study employed the ELNI—O southern Oscillation, the North Atlantic Oscillation (NAO), and the Mediterranean Oscillation (MO) indices. The results suggest weak to moderate association between rainfall changes in the study area and ELNI—O, with values varying from 0.2 to 0.5. This correlation is stronger during the spring and autumn periods, particularly in the northern observatories of the Delta and Sinai. A more inspection of this connection indicates that there is an increase in the rainfall over the study domain in the years of the negative EL-NI—O with regard to the positive years of the LA-NI—A.
The Seventh Chapter: This chapter endeavoured to provide a future projection of rainfall projections in the study area. These future projections are mainly based on the return period and exceedance rates characteristics. This kind of analysis could provide an insight on the future projections of the high-intensity rainfall on the daily, monthly, seasonal and annual scales. The results project more intense rainfall events in the Mediterranean observatories, particularly to the northwest. The expected return period lies in the range of 2-5 years. These findings can provide a solid basis for any future plans to manage water resources in the region. These results must also be considered by decision-makers and planners in order to sustainably develop the human activities in the region such as rainy agriculture in Sinai and north-western portions. Recent state-to-art techniques such as the Remote Sensing (RS) were employed in this work to link human activities with the vegetation cover changes, as revealed by the INDVI. Possible future changes in the vegetation cover as induced by changes in the rainfall were also provided. The drastic impacts of the floodings on transpiration were assessed for the eastern coasts. Similarly, the geomorphologic landmarks induced by the rainfall and flooding events were discussed, with the aerially images available for the study domain.
The Third Chapter markedly gave a special attention to assess the contribution of the geographical , terrian factors and local climatic elements (e.g. latitude, longitude, altitude, slope, aspect and direction and angel of the coastlines) to rainfall variations across the study area. Our results suggest a statistically insignificant (p<0.05) connection between rainfall variations and the majority of these factors. In The Fourth Chapter an assessment of the presence of linear trends in the monthly, seasonal and annual rainfall time series was conducted during the period 1951-2006 . The results suggest a statistically insignificant trend (p<0.05) in rainfall for most of the observatories and in majority of the months. The only exception corresponded to rainfall changes during February, autumn. An assessment of changes in a set of daily rainfall extreme indices was provided in The Fifth Chapter ,This chapter also provides an examination of drought severity across the study area by means of the Standardize Precipitation Index (SPI) at 1 and 3 timescales. The Sixth Chapter aims to explore the connection between rainfall variations across the region and the large-scale atmospheric circulation during the period 1951-2006 . For this purpose, this study employed the EL-NI—O southern Oscillation, the North Atlantic Oscillation (NAO). The Seventh Chapter endeavoured to provide a future projection of rainfall projections in the study area. These future projections are mainly based on the return period and exceedance rates characteristics. Recent state-to-art techniques such as the geographic information system and Remote Sensing (NDVI) were employed in this work to link rainfall variability and its impact on human activities in the study area ,especially in the north west coast of Egypt.
The structure of this study includes seven chapters, preceded by a general introduction and completed with a conclusion, which gives an indication on the key results and suggestions derived from this work. The conclusion also includes a list of the references used in this work.
Introduction: It gives an insight on the theoretical background of the study topic. A description of the study area and the main characteristics of the observatories used in this work are also provided. This chapter also indicates the motivation behind this work, listing the main objectives. A detailed description of the methodology employed in this work is also given, with a main focus on the techniques used to quality control, reconstruct and test homogeneity of the monthly and seasonal time series used in this work. To accomplish this task, we simply employed the correlation analysis that considers both the temporal evolution and spatial consistency among the series. The main objective of this procedure was to guarantee that the temporal variations of climate in the study domain are mainly driven by climate processes and not due to artificial factors, such as changes in the instruments, observers or surrounding environments. This chapter also gives a list of the main challenges that constrained this research.
The First Chapter: This chapter examined the literature review related to both previous climate studies that covered the study area and other regional, continental and global works that mainly paid attention to examine climate changes in terms of their driving forces and spatial and temporal variability, but with a more and particular focus on changes in rainfall on scales varying from local to global.
The Second Chapter: The main focus of this chapter was to assess (geographical variability) spatial and temporal variability and changes of rainfall across the study domain during the period 1951- 2006. In order to meet this aim, we employed a suite of statistical methods that included, for example, standard deviation, coefficient of variance, relative seasonality index and rainfall concentration index. Unless mentioned, all these measures were computed on monthly, seasonal and annual time scales.
The Third Chapter: This chapter markedly gave a special attention to assess the contribution of the geographical and terrain factors (e.g. latitude, longitude, altitude, slope, aspect and direction and angel of the coastlines) to rainfall variations across the study area. Our results suggest a statistically insignificant (p<0.05) connection between rainfall variations and the majority of these factors on monthly, seasonal and annual timescales. Nonetheless, this relationship becomes much stronger when we consider the entire range of observatories distributed along the Mediterranean and the Red Sea. This is clearly evident for the latitude (with a strong positive correlation and longitude (with a strong negative correlation). The possible impact of other climatic factors (e.g. temperature, air pressure, relative humidity, solar radiation and wind velocity) was also assessed. This dependency was evaluated for the second half of the 20th century by means of the correlation analysis. The findings indicate strong and statistically significant (p<0.05) association between rainfall spatio-temporal variability and these drivers. The bestfitted model curves for most of these relationships do not follow the linear regression relationship, implying other distributions such as cubic and quadratic fits.
The Fourth Chapter: In this chapter, an assessment of the presence of linear trends in the monthly, seasonal and annual rainfall time series was conducted. Recalling the non-normal distribution of rainfall, a preference was given to the non-parametric methods to assess the statistical significance of the trends, relative to the common parametric statistics. The results on spatial and temporal changes of the rainfall were discussed in the context of other regional and global studies. The results suggest a statistically insignificant trend (p<0.05) in rainfall for most of the observatories and in majority of the months. The only exception corresponded to rainfall changes during February, which exhibited a statistically significant negative trend along the Mediterranean observatories, with a magnitude of 0.05 mm/decade. On the seasonal scale, a downward tendency was experienced in most of the observatories, though being statistically significant in some Mediterranean observatories.
These findings agree well with the trends for the Egyptian Delta from 1961 to 1997 although it comes in direct contrast to other previous recent works. it was applied a robust tool to analyze signal frequency, named wavelet analysis , which is appropriated to analyze , periodicity , irregular events and non-stationary series . And it was clear that there is more concentration of power between the 8–16-month band, which shows that time series has a strong significant annual signal ,especially for the Egyptian north coast observatories , which revealed the existence of an annual rainy season, which is very convenient for the water storage for further using during the dry season, and for any other uses, but for the east coast observatories there was more concentration of power between the 32-month band , and Was less a continuation across time series.
The Fifth Chapter: An assessment of changes in a set of daily rainfall extreme indices was provided in this chapter. Those indices are commonly used to assess changes in the dry and wet rainfall distributions. Some examples include number of days with rainfall exceeding a definite threshold (e.g. 0.1, 1 and 10mm).Changes in these rainfall-derived indices reveal a general agreement between the sign and magnitude of trends in these indices. This implies that changes in extreme events are broadly consistent with changes in the average rainfall conditions. This chapter also provides an examination of drought severity across the study area by means of the Standardize Precipitation Index (SPI) at 1 and 3 timescales. The results showed that the number of the rainy months was higher than those of the arid months during the second half of the 20th century. For example, for the SPI-1month, the percentage of the rainy (arid) months for the Mediterranean observatories was 56.1 ٪ (43.9 ٪).Also, there is an increase in the number of months with moderate rainy conditions compared to those of the milder arid conditions. This dependency is more pronounced for the extremely severe wet and dry months, suggesting more wet extremes in the study area during the second half of the last century.
The Sixth Chapter: This chapter aims to explore the connection between rainfall variations across the region and the large-scale atmospheric circulation. For this purpose, this study employed the ELNI—O southern Oscillation, the North Atlantic Oscillation (NAO), and the Mediterranean Oscillation (MO) indices. The results suggest weak to moderate association between rainfall changes in the study area and ELNI—O, with values varying from 0.2 to 0.5. This correlation is stronger during the spring and autumn periods, particularly in the northern observatories of the Delta and Sinai. A more inspection of this connection indicates that there is an increase in the rainfall over the study domain in the years of the negative EL-NI—O with regard to the positive years of the LA-NI—A.
The Seventh Chapter: This chapter endeavoured to provide a future projection of rainfall projections in the study area. These future projections are mainly based on the return period and exceedance rates characteristics. This kind of analysis could provide an insight on the future projections of the high-intensity rainfall on the daily, monthly, seasonal and annual scales. The results project more intense rainfall events in the Mediterranean observatories, particularly to the northwest. The expected return period lies in the range of 2-5 years. These findings can provide a solid basis for any future plans to manage water resources in the region. These results must also be considered by decision-makers and planners in order to sustainably develop the human activities in the region such as rainy agriculture in Sinai and north-western portions. Recent state-to-art techniques such as the Remote Sensing (RS) were employed in this work to link human activities with the vegetation cover changes, as revealed by the INDVI. Possible future changes in the vegetation cover as induced by changes in the rainfall were also provided. The drastic impacts of the floodings on transpiration were assessed for the eastern coasts. Similarly, the geomorphologic landmarks induced by the rainfall and flooding events were discussed, with the aerially images available for the study domain.
Climatic Variability of Precipitation In the Egyptian Coasts A study In Climatology Dissertation
Dissertation Abstract
Dissertation Abstract
The structure of this study includes seven chapters, preceded by a general introduction and completed with a conclusion, which gives an indication on the key results and suggestions derived from this work. A detailed description of the methodology employed in this work is also given, with a main focus on the techniques used to quality control, reconstruct and test homogeneity of the monthly and seasonal time series used in this work. The First Chapter: examined the literature review related to both previous climate studies that covered the study area and other regional, continental and global works. The main focus of The Second Chapter was to assess spatial and temporal variability of rainfall across the study domain during the period 1951- 2006, using Relative Seasonality Index and rainfall concentration index.
The Third Chapter markedly gave a special attention to assess the contribution of the geographical , terrian factors and local climatic elements (e.g. latitude, longitude, altitude, slope, aspect and direction and angel of the coastlines) to rainfall variations across the study area. Our results suggest a statistically insignificant (p<0.05) connection between rainfall variations and the majority of these factors. In The Fourth Chapter an assessment of the presence of linear trends in the monthly, seasonal and annual rainfall time series was conducted during the period 1951-2006 . The results suggest a statistically insignificant trend (p<0.05) in rainfall for most of the observatories and in majority of the months. The only exception corresponded to rainfall changes during February, autumn. An assessment of changes in a set of daily rainfall extreme indices was provided in The Fifth Chapter ,This chapter also provides an examination of drought severity across the study area by means of the Standardize Precipitation Index (SPI) at 1 and 3 timescales. The Sixth Chapter aims to explore the connection between rainfall variations across the region and the large-scale atmospheric circulation during the period 1951-2006 . For this purpose, this study employed the EL-NI—O southern Oscillation, the North Atlantic Oscillation (NAO). The Seventh Chapter endeavoured to provide a future projection of rainfall projections in the study area. These future projections are mainly based on the return period and exceedance rates characteristics. Recent state-to-art techniques such as the geographic information system and Remote Sensing (NDVI) were employed in this work to link rainfall variability and its impact on human activities in the study area ,especially in the north west coast of Egypt.
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق