Probability Distributions and Return Periods of Extreme Rainfall Events in the Zagros Mountains: Karkheh Basin Floods
تحلل هذه الدراسة الخصائص الإحصائية وفترات العودة لهطول الأمطار المتطرفة في حوض نهر קרخه في إيران، كاشفةً عن اتجاه متزايد في الحد الأقصى لهطول الأمطار اليومية، ومقدرةً أن فيضانات مارس ٢٠١٩ الشديدة في محطتي بولدوختر ونور آباد كانت ذات فترات عودة تتراوح بين ٧٠ إلى ٢٠٠ عام بناءً على توزيعي غامبل وإنفيرس غاما.
البحث الأصلي مرخَّص بموجب CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). هذا شرح مولَّده بالذكاء الاصطناعي للبحث أدناه. لم يكتبه المؤلفون ولم يصادقوا عليه. وللتحقق من الدقة التقنية، يرجى الرجوع إلى البحث الأصلي. اقرأ إخلاء المسؤولية الكامل
يعد المطر جزءاً أساسياً من الحياة، ولكن عندما يهطل بغزارة أو بسرعة كبيرة، فإنه يتحول من مورد واهب للحياة إلى قوة تدميرية. في عالم الهيدرولوجيا (علم المياه)، وهو علم حركة المياه، لا يكتفي الباحثون فقط بعدّ كمية الأمطار التي تسقط؛ بل يحاولون فهم مدى تكرار حدوث العواصف الأكثر تطرفاً. هذا هو مجال دراسة "فترات العودة"، وهو مفهوم يقدر عدد السنوات التي قد تمر قبل وقوع حدث مطري بحجم معين مرة أخرى. ويعد هذا حساباً حاسماً للمهندسين الذين يصممون الجسور والسدود، وللمجتمعات التي تخطط لأماكن بناء المنازل. ومع تغير المناخ، يمكن أن تتغير هذه الأنماط، مما يجعل خرائط المخاطر القديمة غير موثوقة. إن فهم ما إذا كان الفيضان شذوذاً نادراً أم علامة على "وضع طبيعي جديد" أمر ضروري لحماية الأرواح والبنية التحتية في عالم تزداد حرارته.
في جبال زاغروس الوعرة في غرب إيران، وجه فريق من العلماء اهتمامهم مؤخراً إلى حوض نهر كركه، وهي منطقة واجهت فيضانات مدمرة في ربيع عام 2019. وقد سعى الباحثون إلى تحليل بيانات هطول الأمطار في هذه المنطقة لتحديد مدى تطرف تلك العواصف، ولتحديد أفضل طريقة للتنبؤ بالكوارث المستقبلية. ركزوا على أثقل كمية أمطار سُجلت في يوم واحد في عدة محطات أرصاد جوية منتشرة عبر الحوض. ومن خلال النظر في عقود من البيانات التاريخية، سعوا لإيجال النمط الرياضي الذي يصف بشكل أفضل هذه الأحداث النادرة وعالية الكثافة. كان هدفهم هو تجاوز المتوسطات البسيطة وفهم الطبيعة الحقيقية للعواصف الأكثر خطورة، والتي غالباً لا تتبع نفس قواعد الطقس المعتاد.
كشفت الدراسة أنه بينما لم يتغير إجمالي كمية الأمطار الساقطة في المنطقة على مدار عام كامل بشكل ملحوظ، فإن شدة الزخات اليومية الأكثر غزارة في تزايد مستمر. يشير هذا إلى أن المنطقة تشهد أحداثاً متطرفة أكثر تكراراً، حتى لو ظل إجمالي الرطوبة السنوية ثابتاً. فحص الباحثون بيانات من سبع محطات رصد، لكنهم ركزوا تحليلهم التفصيلي على أربعة مواقع تمتلك سجلات طويلة بما يكفي لتكون موثوقة إحصائياً. وفي هذه المواقع، وجدوا أن بيانات هطول الأمطار لم تتبع منحنى طبيعياً (على شكل جرس)؛ بل كانت البيانات "ملتوية"، مما يعني أن القيم المتطرفة كانت أكثر شيوعاً مما قد يتنبأ به المتوسط البسيط. يشير هذا الالتواء إلى أن المنطقة عرضة لهبات مطرية مفاجئة وعنيفة يمكن أن تغمر التضاريس.
تعلق أحد أهم النتائج بالخوارب المحددة التي ضربت المنطقة في مارس وأبريل 2019. ففي محطة "بولادختر"، الواقعة في أعالي النهر بالقرب من مصدره، شهد يوم واحد في شهر مارس هطول 139.4 ملم من الأمطار. وفي محطة "نور آباد"، وهي موقع آخر في الحوض، سقط 101 ملم في أبريل. لم تكن هذه مجرد أيام ممطرة؛ بل كانت قيمًا إحصائية شاذة. وعندما حسب الباحثون عدد المرات التي ينبغي أن تحدث فيها مثل هذه الأحداث، وجدوا أن هذه العواصف من المرجح أن تحدث مرة واحدة كل 70 إلى 200 عام. وهذا يضع فيضانات عام 2019 بوضوح ضمن فئة الكوارث النادرة والمتطرفة. وأظهر التحليل أن تصريف النهر، أو حجم المياه المتدفقة عبر النهر، ارتفع إلى ما يقرب من 4,700 متر مكعب في الثانية خلال ذروة الحدث، وهو مستوى تسبب في فيضانات واسعة النطاق وأضرار في عدة محافظات.
ولإجراء هذه التنبؤات، اختبر الفريق نماذج رياضية مختلفة، وهي في الأساس طرق مختلفة لملاءمة منحنى مع بيانات هطول الأمطار. ووجدوا أنه لا يوجد نموذج واحد يعمل بشكل مثالي لكل موقع. فبالنسبة للمحطة ذات السجل الأطول، والذي يمتد لـ 72 عاماً، قدم نموذج يُعرف باسم "توزيع غومبل" (Gumbel distribution) أفضل ملاءمة. ومع ذلك، بالنسبة للمحطات ذات السجلات الأقصر، ثبت أن نموذجاً آخر يسمى "توزيع غاما العكسي" (Inverse Gamma distribution) أكثر دقة. هذا التمييز حيوي لأن استخدام النموذج الخاطئ قد يؤدي إلى التقليل من تقدير مخاطر الفيضانات. كما حسب الباحثون "الحد الأقصى المحتمل لهطول الأمطار"، وهو تقدير لأقصى كمية مطر يمكن أن تسقط فعلياً في المنطقة تحت أكثر الظروف تطرفاً. وباستخدام طريقة منقحة، قدروا أن بولادختر يمكن أن تشهد ما يصل إلى 161 ملم من الأمطار في اليوم الواحد، وهو رقم أعلى قليلاً مما تم تسجيله بالفعل في عام 2019.
تناولت الدراسة أيضاً أسباب الدمار الذي حدث في عام 2019. وبينما أدى التغيير في استخدام الأراضي والبناء على ضفاف الأنهار بالتأكيد إلى تفاقم الأضرار، إلا أن المحفز الرئيسي كان الحجم الهائل للأمطار. وأشار الباحثون إلى أن العواصف كانت جزءاً من ظاهرة جوية أكبر جلبت رطوبة قياسية إلى الجبال. وكان التوقيت قاسياً بشكل خاص؛ حيث سقطت الأمطار الغزيرة في الربيع عندما كانت الأرض مشبعة بالفعل من ذوبان الثلوج الشتوية، مما جعل التربة غير قادرة على امتصاص أي مياه إضافية. هذا المزيج من الأمطار الغزيرة والمناظر الطبيعية المشبعة حول حوض كركه إلى منطقة فيضانات خاطفة. وتشير البيانات إلى أنه بينما لم يتغير إجمالي هطول الأمطار السنوي بشكل كبير، فإن وتيرة هذه العواصف عالية الكثافة وقصيرة المدة في تزايد، وهو نمط يتماشى مع المخاوف الأوسع بشأن تغير المناخ الذي يزيد من حدة الطقس المتطرف.
في الختមាន، توفر هذه الأبحاث صورة أوضح لمخاطر الفيضانات التي تواجه جبال زاغروس. ومن خلال تحديد أن "توزيع غاما العكسي" هو الأداة الأكثر موثوقية لتحليل مجموعات البيانات الأقصر في هذه المنطقة، تقدم الدراسة منهجاً أفضل لتقييمات المخاطر المستقبلية. وتؤكد النتائج أن فيضانات عام 2019 كانت بالفعل أحداثاً نادرة (تحدث كل 70 إلى 200 عام)، لكنها تسلط الضوء أيضاً على اتجاه مقلق: وهو أن الحد الأقصى لهطول الأمطار اليومي في تزايد. وهذا يعني أن ما كان يعتبر في السابق عاصفة تحدث مرة واحدة في القرن، قد يصبح أكثر شيوعاً. وبالنسبة للمجتمعات التي تعيش في الحوض، فإن هذه المعرفة ليست مجرد مسألة أكاديمية؛ بل هي أداة حاسمة للتخطيط والنجاة، تذكرهم بأن التضاريس تتغير وأن قواعد الماضي قد لا تنطبق على عواصف المستقبل.
غارق في أبحاث مجالك؟
تصلك نشرة يومية بأحدث الأبحاث المطابقة لكلماتك البحثية المفتاحية — مع ملخصات تقنية، بلغتك.