Title:
Climate change impacts on rainfall amounts and trends using statistical analysis and machine learning (ML) : case study Amman Zarqa Basin / by Tasneem Omar Salameh ; supervised by Prof. Dr. Mustafa al Kuisi. أثر التغير المناخي على كميات الأمطار واتجاهاتها باستخدام التحليل الاحصائي والتعلم الآلي دراسة حالة: حوض عمان الزرقاء
أثر التغير المناخي على كميات الأمطار واتجاهاتها باستخدام التحليل الاحصائي والتعلم الآلي دراسة حالة: حوض عمان الزرقاء أثر التغير المناخي على كميات الأمطار واتجاهاتها باستخدام التحليل الاحصائي والتعلم الآلي دراسة حالة: حوض عمان الزرقاء
Author:
Salameh, Tasneem Omar, author.
al-Kuisi, Mustafa, supervisor.
The University of Jordan (Amman, Jordan). School of Science. Department of Geology.
General Notes:
Thesis (M. Sc. in Environmental Sciences and Management)--The University of Jordan (Amman, Jordan), School of Science, Department of Geology, 2023.
Includes bibliographical references and index.
Jordan heavily relies on rainfall for water, but fluctuations and droughts pose significant challenges. Climate change exacerbates the situation. This study aims to evaluate the effects of climate change in the Amman-Zarqa Basin by analyzing the rainfall and temperature trends from past years, in addition to predicting future rainfall using machine learning.
To study rainfall trends, an analysis was conducted on daily rainfall records from 19 stations. The analysis used Mann-Kendall, Simple Linear Regression, and t-test methods to explain rainfall characteristics such as annual and monthly rainfall, the number of rainy days, maximum daily rainfall, and its frequency and intensity. Annual and monthly temperature trends were also analyzed and studied using records available from three stations. The analysis shows a decrease in annual rainfall, and the number of rainy days and showed an increase in the frequency of maximum daily rainfall in most stations. The rainy season has become more intense and concentrated in a shorter period, specifically in December, January, and February. The spatial trend of annual rainfall shows a decrease during 1960-2020. However, the variation was more noticeable in the western region of AZB, especially for 2011-2020.
The study also found that the mean minimum temperatures increased by 0.04-0.15°C/year. Meanwhile, maximum temperatures increased in Khirbet al-Samra and Jubiha but decreased in Um Al-Jumal. According to the Decision Tree Model, the impact of climate change is expected to worsen and rainfall patterns until 2030 will be affected. The western region will experience a significant reduction in rainfall, while the Middle regions may see a slight decrease. However, some regions in the East, such as Mafraq, which have a dry climate, may experience increased rainfall. Based on machine learning, there will be decreased precipitation at Ajlun and Amman Airport, an increase at Mafraq, and no clear trend at Jubiha.
The study recommends increasing research efforts to understand better the current and future impacts of climate change on rainfall in the basin. Formulating robust water resource management strategies that can adapt to potential future changes is imperative. In addition, the study suggests that increasing the number of meteorological stations that measure key parameters like relative humidity, temperature, and wind speed can greatly improve the quality of collected data. This, in turn, is seen as a crucial step towards developing advanced forecasting models. With enhanced predictive capabilities, policymakers and communities can proactively devise strategies for effective water resource management and future planning.
يعتمد الأردن بشكل كبير على الأمطار مصدرا رئيسياً للمياه، لكن تأثر المنطقة بالتغير المناخي يؤدي الى تفاقم مشكلة المياه التي تتعرض لها المنطقة نتيجة تقلبات الهطول المطري وظاهرة الجفاف. لذا تهدف هذه الدراسة إلى تقييم تأثير تغير المناخ في حوض عمان-الزرقاء من خلال تحليل اتجاهات هطول الأمطار السنوي ودراسة خصائص هطول الأمطار مثل هطول الأمطار الشهري، وعدد الأيام الممطرة، والحد الأقصى لهطول الأمطار اليومي، وتواترها وكثافتها.
ولدراسة اتجاهات هطول الأمطار، تم إجراء تحليل على سجلات هطول الأمطار اليومية من 19 محطة. استخدم التحليل طرق
Simple Linear Regression,t-test Mann-Kendall, لشرح خصائص هطول الأمطار مثل هطول الأمطار السنوي والشهري وعدد الأيام الممطرة والحد الأقصى لهطول الأمطار اليومي وتواترها وكثافتها. كما تم تحليل ودراسة اتجاهات درجات الحرارة السنوية والشهرية باستخدام السجلات المتاحة من ثلاث محطات. ويبين التحليل انخفاضا في هطول الأمطار السنوي وعدد الأيام الممطرة وأظهر زيادة في وتيرة الحد الأقصى للأمطار اليومية في معظم المحطات. أصبح موسم الأمطار أكثر كثافة وتركيزا في فترة أقصر، وتحديدا في ديسمبر ويناير وفبراير. يظهر الاتجاه المكاني لهطول الأمطار السنوي انخفاضا خلال الفترة 1960-2020. ومع ذلك، كان التباين أكثر وضوحا في المنطقة الغربية من AZB، وخاصة للفترة 2011-2020.ووجدت الدراسة أيضًا أن متوسط درجات الحرارة الدنيا ارتفع بمقدار 0.04-0.15 درجة مئوية / سنة. في حين ترتفع درجات الحرارة العظمى في خربة السمرا والجبيهة وتنخفض في أم الجمال.
وفقًا لنموذج شجرة القرار، من المتوقع أن يتفاقم تأثير تغير المناخ وستتأثر أنماط هطول الأمطار حتى عام 2030. وستشهد المنطقة الغربية انخفاضا كبيرا في هطول الأمطار، في حين قد تشهد المناطق الوسطى انخفاضا طفيفا. ومع ذلك، فإن بعض المناطق الشرقية، مثل المفرق، التي تتمتع بمناخ جاف، قد تشهد زيادة في هطول الأمطار. بناءً على التعلم الآلي، سيكون هناك انخفاض في هطول الأمطار في عجلون ومطار عمان، وزيادة في المفرق، ولا يوجد اتجاه واضح في الجبيهة.
وتوصي الدراسة بزيادة الجهود البحثية لفهم التأثيرات الحالية والمستقبلية لتغير المناخ على هطول الأمطار في الحوض بشكل أفضل. ومن الضروري صياغة استراتيجيات قوية لإدارة الموارد المائية يمكنها التكيف مع التغيرات المستقبلية المحتملة.
بالإضافة إلى ذلك، تشير الدراسة إلى ضرورة زيادة عدد محطات الأرصاد الجوية التي تقيس المعلمات الرئيسية مثل الرطوبة النسبية ودرجة الحرارة وسرعة الرياح , بالاضافة إلى تحسن جودة البيانات المجمعة. وهذا بدوره يعتبر خطوة حاسمة نحو تطوير نماذج التنبؤ المتقدمة. ومن خلال القدرات التنبؤية المحسنة، يمكن لواضعي السياسات والمجتمعات وضع استراتيجيات استباقية لإدارة الموارد المائية بشكل فعال والتخطيط المستقبلي.
The electronic version is available in theses database \\ University of Jordan.
Includes abstracts in Arabic and English.
Subject:
Water supply
Water vapor, Atmospheric -- Environmental aspect
Stratosphere.
Rain -- water (Water-supply) -- Jordan.
Evapotranspiration.
Dissertation Note:
Thesis (M. Sc. in Environmental Sciences and Management)--The University of Jordan (Amman, Jordan), School of Science, Department of Geology, 2023.
Physical Description:
1CD-ROM : PDF.
Publication Date:
2023.
Log in
Help
