چکیده

این مطالعه الگوهای مکانی-زمانی در گردبادهای ویرجینیا را با استفاده از پایگاه داده SVRGIS (Severe Weather GIS) مرکز پیش‌بینی طوفان خدمات آب و هوا ارزیابی می‌کند. علاوه بر آمار توصیفی، تجزیه و تحلیل از تخمین چگالی هسته برای تحلیل الگوی فضایی و مکعب‌های فضا-زمان برای تجسم فراوانی مکانی – زمانی گردبادها و روندهای بالقوه استفاده می‌کند. بیشتر 726 گردباد بین سال های 1960 تا 2019 در ویرجینیای شرقی، در امتداد پیمونت و دشت ساحلی رخ داده است. مطابق با ادبیات دیگر، هم تعداد گردبادها و هم روزهای گردباد در ویرجینیا افزایش یافته است. در حالی که 80 درصد از گردبادها در طول فصل گرم رخ می دهند، گردبادها در طول هر ماه از جمله دو گردباد مرگبار در ژانویه و فوریه رخ می دهند. در طول دوره 60 ساله، در مجموع 28 نفر در کشورهای مشترک المنافع کشته شدند. بیشتر فعالیت‌های گردباد در ساعات بعدازظهر و اوایل عصر اتفاق افتاد و توجه را به تغییر زمانی خطر و آسیب‌پذیری جلب کرد. نتایج تجزیه و تحلیل فضایی، خوشه های غیر تصادفی قابل توجهی از فعالیت گردباد و افزایش فرکانس زمانی را شناسایی می کند. در حالی که این مطالعه سواد مرتبط با آب و هوا را بهبود می بخشد و به نیاز کشورهای مشترک المنافع می پردازد، تحقیقات بیشتری برای ارزیابی بیشتر مکانیسم های سینوپتیک و میان مقیاس گردبادهای ویرجینیا ضروری است.

کلید واژه ها:

ویرجینیا _ گردبادها ؛ مکعب فضا-زمان ؛ تحلیل فضایی

1. مقدمه

این مطالعه با هدف افزایش آگاهی از خطرات آب و هوای شدید و آب و هوا برای کشورهای مشترک المنافع ویرجینیا، مبتنی بر ارزیابی‌های مشابه منطقه‌ای گردباد [ 1 ] است. هدف کلی ما ارائه یک تحلیل مکانی-زمانی از گردبادها در سراسر ویرجینیا، با هدف خاص تشخیص و توصیف الگوهای فضایی گردبادها در ویرجینیا، به ویژه برای کشف خوشه‌ها یا نقاط داغ مهم است. ثانیاً، ما قصد داریم داده‌های موجود را برای هر روند، از جمله ناهنجاری‌های فضایی شدت گردباد یا الگوهای نوظهور در طول زمان، بررسی کنیم. سوال پژوهشی ما این است که، مانند شدت فعالیت گردباد در دشت ساحلی بالایی (داخلی) و پیمونت کارولینای شمالی [ 2 ]]، ممکن است ما یک خوشه قابل توجه گردبادها را در ویرجینیا در کرانه بلو ریج و در امتداد خط سقوط، جایی که دشت ساحلی و پیمونت به هم نزدیک می‌شوند، یا به طور بالقوه در دشت ساحلی بیرونی مرتبط با طوفان‌های گرمسیری یا رعد و برق شدید توده هوا پیدا کنیم. شرایط هواشناسی به طور کلی از این امر پشتیبانی می کند شامل در دسترس بودن فرورفتگی حرارتی در امتداد محدوده جبهه پیمونت، توده های شهری که از نیروی حرارتی حمایت می کنند، و جریان خشکی ناشی از نسیم های دریا و فرارفت هوای گرم پیش از پیشانی و توده های هوای گرمسیری ناپایدار در امتداد دشت ساحلی است. همراه با برآمدگی جلویی و گردابه جانبی به سمت بادبزن مرتبط با کوه‌های بلو ریج، نیمه شرقی ایالت باید از فعالیت‌های گردباد بالا همراه با طوفان‌های قوی و خطوط توفانی پشتیبانی کند [ 3 ، 4 ]].

مطالعات نشان می دهد که تجزیه و تحلیل مقیاس فضایی کوچکتر برای تحلیل روند تغییرپذیری گردباد نسبت به مطالعات سطح ملی مناسب تر است [ 1 ، 5 ]. چنین اقلیم‌شناسی‌هایی شرایط جوی مطلوب را برای طغیان‌های گردباد [ 3 ، 6 ] و نقش ارتباطات از راه دور در مقیاس بزرگ‌تر مانند ال نینو [ 7 ] در نظر می‌گیرند. اخیراً، مور (2018) گردبادهای E(F)1+ را در سراسر جنوب شرقی ایالات متحده نشان داد [ 8 ]، نتیجه ای که توسط جنسینی و بروکس (2018) [ 9 ] پشتیبانی می شود.

در حالی که تأثیر تغییر آب و هوا بر رویدادهای شدید به خوبی مستند شده است [ 10 ]، بسیاری از عوامل مرتبط با آب و هوای شدید نشان دهنده هیچ روند واضحی در مورد افزایش فراوانی یا شدت گردبادها نیست [ 11 ، 12 ، 13 ]. اخیراً السنر و همکاران. (2019) به یک روند صعودی در قدرت گردبادها به دلیل تغییرات در محیط های طوفان همرفتی اشاره کرد [ 14 ]. محققان دیگر به دنبال مستندسازی یک تغییر شرق به جنوب شرقی کوچه گردباد که به طور سنتی تصور می شد، بحثی را در مورد وجود و علاقه عمومی به “کوچه دیکسی” در جنوب شرقی ایالات متحده برانگیخت [ 15 ، 16 ]]. تغییرات آتی در خطر و قرار گرفتن در معرض ممکن است پتانسیل فاجعه را افزایش دهد [ 17 ]، بنابراین یک ارزیابی جامع از اقلیم شناسی گردباد برای اطلاع دادن به سهامداران در کشورهای مشترک المنافع ویرجینیا ضروری است.

مجموعه‌ای از تکنیک‌های تحلیل فضایی برای بررسی و تعیین کمیت الگوی مکانی و زمان‌بندی (شامل وقوع سالانه و فصلی و همچنین روندهای اقلیمی) موجود است. در میان تکنیک‌های موجود، این پروژه از تحلیل الگوی فضایی خطی برای تعیین کمیت توزیع فضایی گردبادهای مستند استفاده می‌کند و به دنبال تشخیص نقاط حساس منطقه‌ای و خوشه‌های بالقوه است. گردبادها و خوشه‌های شیوع را می‌توان به‌عنوان نقطه‌ها یا choropleths در مقیاس‌های کوچک ترسیم کرد تا الگوهای خطر گسترده بین مناطق یا ایالت‌ها را استنتاج و ارتباط برقرار کند [ 18 ]]. تجسم نقشه‌کشی و تخمین‌های تراکم هسته (KDE) تکنیک‌های مناسبی برای کاوش چنین الگوهای فضایی و استنتاج‌های تحلیلی بعدی با استفاده از نمادشناسی و تکنیک‌های بصری (مانند نمودارهای چگالی خط، سه‌بعدی، یا تحلیل‌های سطحی) هستند. روش‌های KDE سابقه طولانی در تحلیل فضایی و کاربرد مکرر در رویدادهای گسسته و مبتنی بر نقطه مانند جنایات [ 19 ] یا تصادفات جاده‌ای دارند [ 20 ]. با توجه به آب و هوای شدید، براون و همکاران. (2016) الگوی فصلی و فضایی گردبادها را با مقایسه سه شهر و با هدف کنترل تعصب مشاهده‌ای تراکم ناظر در مناطق شهری بررسی کرد [ 21 ]]. کلمن و دیکسون (2014) تعداد گردبادها را نقشه برداری کردند، با استفاده از تجسم نقشه نگاری برای کشف الگوها، ایزوله های تعداد گردبادها را استخراج کردند، و چگالی و طول مسیر سالانه متوسط را با استفاده از تکنیک های KDE محاسبه کردند [ 22 ]. آنها همچنین شدت و طول مسیرهای مختلف گردباد را ترسیم کردند تا اثرات آسیب احتمالی و منطقه آسیب دیده را مشخص کنند. با این حال، تکنیک‌های KDE بدون اشکال نیستند، و پارامترهای حساس مانند فاصله جستجوی فضایی (انتخاب پهنای باند) توصیه می‌شود که پس از بازرسی بصری به‌طور مکرر استفاده شوند [ 23 ]. علاوه بر این، “مکعب های فضا-زمان” (STCs) سابقه ای در مفهوم سازی خود دارند که قدمت هاگستراند (1970) را دارد و در عین حال ابزارهای محاسباتی تازه در دسترس در Esri ArcGIS Pro [ 24 ، 25 ] نیز دارد.]. STCها برای تشخیص و ارزیابی الگوهای فضایی ذاتاً در طول زمان یا “مسیرهای” مکانی-زمانی پدیده ها قابل استفاده هستند. STCها برای پتانسیل تحلیلی که در آن کارشناسان حوزه (به عنوان مثال، هواشناسان پیش بینی گردباد، اقلیم شناسان، و مدیران اضطراری) می توانند با درک عمیق تر از الگوهای مکانی-زمانی مرتبط با پیش بینی گردباد، حساسیت به آب و هوا، یا کاهش خطر بلایا، توانمند شوند. با این حال، تحقیقات بر روی STC ها موفقیت محدودی را نشان داده است، جایی که STC ها دیدگاه کاربر محوری ارائه نکرده اند و قابلیت های تحلیلی به صورت عملکردی نشان داده نشده است، و استفاده دقیق از متغیرهای بصری و نشانه های عمق برای بهبود عملکرد آنها پیشنهاد شده است [ 26 ].

با توجه به اینکه اکثر جمعیت ویرجینیا در امتداد و شرق I-95 قرار دارند، درک مکان و زمان وقوع گردباد ممکن است به اطلاع محققان خطر علاقه مند به کاهش خطر کمک کند ( شکل 1 ). در حال حاضر، هیچ ارزیابی جامعی از گردبادها برای کشورهای مشترک المنافع ویرجینیا وجود ندارد. این مطالعه همچنین اطلاعات مربوط به آب و هوا را برای مشترک المنافع ویرجینیا تقویت می کند و شکاف دانش را در دفتر آب و هوای ویرجینیا پر می کند [ 27 ، 28 ]]. توسعه چنین ارزیابی هایی به ایجاد هم افزایی بین سهامداران محلی و منطقه ای فراتر از دفتر پیش بینی آب و هوا (WFO) کمک می کند. دپارتمان مدیریت اضطراری ویرجینیا یک تمرین سالانه گردباد را در ماه مارس انجام می دهد که با هفته آگاهی از آب و هوای شدید سالانه سرویس آب و هوای ملی [ 29 ] هماهنگ است. بنابراین، داشتن اطلاعات به روز و اصلاح شده فضایی در مورد الگوی و زمان خطرات گردباد می‌تواند اجرای این تلاش‌ها، مانند ارائه مطالب آموزشی گرافیکی پیش‌بینی‌کنندگان و اطلاع‌رسانان علم، راهنمایی شهرستان‌ها یا مناطق برای کمپین‌های رسانه‌ای و اطلاع‌رسانی، یا همچنین فراهم کردن زمینه‌های مقدماتی برای اطلاع رسانی باشد. پیش‌بینی‌کنندگان و امدادگران اضطراری که در مناطق مستعد وقوع گردباد کار می‌کنند.

2. مواد و روشها

2.1. مجموعه داده ها

اطلاعات گردباد از پایگاه‌داده مرکز پیش‌بینی آب و هوای شدید GIS (SVRGIS) سازمان ملی اقیانوسی و جوی (NOAA) دانلود شده است ، در تاریخ 1 ژانویه 2021 مشاهده شده است. ). پایگاه داده SVRGIS [ 30 ] حاوی اطلاعات رویدادهای آب و هوایی شدید در قالب‌های جدولی و GIS است و شامل اطلاعات تأیید شده گردباد در مسیر مسیر، شدت، و تأثیرات مرتبط است (به عنوان مثال، تلفات تخمینی طبقه‌بندی شده دارایی). این داده‌ها علاوه بر امکان نقشه‌برداری و تحلیل‌های فضایی، آمار توصیفی را برای گردبادهای ویرجینیا (1960-2019) جمع‌آوری کرد. مطالعات دیگر به کمبودهای پایگاه داده و سوگیری گزارش گردباد اشاره کردند [ 31 ، 32 ،33 ]. دوره زمانی 60 ساله یک رکورد بلند مدت برای تحلیل روندها فراهم می کند. داده‌های گردباد SVRGIS شامل شناسه منحصربه‌فرد گردباد، تاریخ وقوع (به وقت محلی، روز، ماه و سال)، ایالت ایالات متحده، قدر مقیاس EF، طول مسیر، عرض گردباد، و نقاط شروع و پایان (طول و عرض جغرافیایی) است. .

2.2. نقشه برداری مسیر گردباد

مرحله اکتشافی اولیه تحلیل فضایی بر روی نقشه برداری از وسعت مسیرهای گردباد استخراج شده از SVRGIS برای دوره مطالعه متمرکز بود. داده‌های مسیر گردباد توسط یک انتخاب فضایی از پایگاه داده کامل ایالات متحده، شامل یک بافر تقریباً 100 کیلومتری و هر مسیری که مرزهای مشترک المنافع ویرجینیا را قطع می‌کند (از جمله شروع یا پایان در مرز ایالت) استخراج شد. گنجاندن مسیرهای گردباد در فاصله بافر تضمین می‌کند که هیچ مسیری که هیچ وسعتی در ویرجینیا داشته باشد حذف نشده است یا به اشتباه بر تحلیل تراکم و مجاورت تأثیر نمی‌گذارد. از جمله گردبادهای نزدیک اما نه در داخل ایالت نیز برای کاهش محاسبات آماری همسایگی بالقوه در اطراف ایالت قابل توجیه است. به عنوان مرحله ای از تضمین کیفیت و تجزیه و تحلیل اکتشافی، ما ابتدا به صورت بصری تمام بررسی های گردباد بازیابی شده را تجزیه و تحلیل کردیم و خطاهای احتمالی فاحش یا خطاهای دیجیتالی ساختگی را که ممکن است بر تحلیل های فضایی بعدی تأثیر بگذارند، مشاهده کردیم. یکی از مسیرهای گردباد غیرعادی بود و به صورت یک کمان کاملاً جنوب-شمال است. رویداد گردباد بررسی شد و مشخص شد که یک مختصات جغرافیایی احتمالاً به اشتباه در SVRGIS برای این مسیر منحصر به فرد وارد شده است. نقطه شروع و پایان حاکی از یک مسیر طولانی و خطای فاحش در نزدیکی شهرستان میدلسکس و بین شهرهای دلتاویل و وایت استون در شبه جزیره میانی خلیج چساپیک بود. علاوه بر این، این آهنگ طولانی نمی تواند از هیچ رسانه ای یا رویدادهای گردباد گزارش شده توسط WFO تأیید شود. به احتمال زیاد یک ورودی اشتباه مختصات نقطه بالابر،

بررسی الگوی کلی مسیرهای گردباد استفاده از تکنیک‌های چگالی هسته خطی (برای ثبت چگالی خط در سراسر فضا، به عنوان مثال، طول مسیر در واحد سطح) و تکرار نقشه برای دیدن اینکه آیا الگو و چگالی برای سطوح مختلف حفظ می‌شوند یا خیر، پیشنهاد شد. شدت گردباد با مقیاس پیشرفته فوجیتا (EF) (مقیاس افزایش یافته F که توسط سرویس هواشناسی ملی در سال 2007 پذیرفته شد) [ 34 ، 35 ]. تجسم فرکانس و چگالی گردباد با استفاده از تحلیل چگالی هسته ایجاد شد. تخمین چگالی هسته نقطه ای یک سطح چگالی پیوسته را بر اساس مسیرهای گردباد ایجاد می کند و مناطقی از ویرجینیا را برجسته می کند که در آن ویژگی های گردباد مانند قدرت و طول بارزتر است [ 36 ]]. با استفاده از خطوط مسیر گردباد ویرجینیا که بر اساس بزرگی تقسیم‌بندی شده‌اند، یک سطح تراکم وضوح سلولی 100 متری تولید کردیم که تفاوت در فرکانس گردبادهای با قدر بالاتر را نشان می‌دهد. مشخص شد که ویرجینیای شمالی در نزدیکی واشنگتن دی سی، ریچموند (ویرجینیای مرکزی) و منطقه همپتون رودز (جنوب شرقی ویرجینیا) نسبت به سایر بخش‌های مشترک المنافع فراوانی بیشتری از گردبادهای قوی را تجربه کرده‌اند. ما همچنین توزیع طولانی ترین گردبادهای ردیابی ویرجینیا را بررسی کردیم. با استفاده از طول خط مسیر گردباد ویرجینیا، یک سطح تراکم وضوح سلولی 100 متری دیگر ایجاد شد که تفاوت‌ها را در فاصله سفر گردباد نشان می‌داد.

2.3. آمار فضایی و تجزیه و تحلیل تراکم هسته

رویکرد ما برای ارزیابی بصری گردبادهای مشاهده‌شده شامل هر دو تجسم کارتوگرافی با استفاده از نقشه ترکیبی از همه رویدادهای ثبت‌شده و شاخص چگالی گردباد درون‌یابی شده توسط تخمین چگالی خط هسته است. برای گسترش فراتر از نگاشت choroplethic و اثرات مشکل واحد سطحی قابل اصلاح (MAUP) [ 37 ]، ما به دنبال نمایش فضایی الگوی کلی و چگالی (طول مسیر گردباد در واحد سطح) بودیم و ترجیح دادیم درون یابی چگالی خط هسته را پیاده سازی کنیم. انتخاب فاصله جستجو برای KDE به دنبال تجزیه و تحلیل بصری تکراری نتایج و محاسبه فاصله جستجوی اسمی [ 25 ]]. وضوح شبکه خروجی KDE نیز پس از روش‌های اسکات (1992) و قانون کلی برای KDE برای ارزیابی فاصله استاندارد مشاهده اندازه‌گیری شده ارزیابی شد [ 38 ]. روش ما از یک رویکرد KDE با چند خطوط، شبیه به تحلیل خطی KDE تراکم جاده که توسط تانگ و همکاران ارائه شده است، استفاده کرد. (2015) [ 39 ]. پس از محاسبات تکراری با پهنای باند KDE بین 1 کیلومتر تا 10 کیلومتر، ما در نهایت پهنای باند 4 کیلومتری را بسیار نزدیک به نسبت 1/30 پیش‌فرض حداکثر تقسیم بر نسبت طول-عرض حداقل منطقه مورد مطالعه (مشترک‌المنافع ویرجینیا) پیاده‌سازی کردیم و به طور مشابه توسط Cai و همکاران پیاده سازی شده است. (2013) [ 40]. این انتخاب از پهنای باند، تبعیض بصری را در داخل شهرستان‌ها و در امتداد الگوهای بالقوه برای ثبت تأثیرات توپوگرافی، مانند کوه‌های بلو ریج، استان ریج و دره، و منطقه پاییز که از شمال به جنوب می‌گذرد، فراهم می‌کند. پهنای باند درشت‌تر ممکن است چگالی الگوهای گردباد را در امتداد این ویژگی‌ها بیش از حد صاف کند، در حالی که مقیاس ظریف‌تر از نظر بصری روند زیر منطقه‌ای را پنهان می‌کند.

2.4. مکعب فضا-زمان

به عنوان یک الگوی متغیر زمانی، یک تحلیل فضا-زمان یا معیارهای پایداری الگو ارزش کاوش در نظر گرفته شد. برای این گستره جغرافیایی، با داشتن مناطق آشکارا پراکنده از فعالیت گردباد متمرکز و مناطق نسبتاً پراکنده (حتی خالی)، ما تصمیم گرفتیم کاربرد مکعب‌های فضا-زمان جدید را بررسی کنیم.

گردش کار تجزیه و تحلیل مکعب فضا-زمان ما با استفاده از نرم افزار ArcGIS Pro Esri مستلزم تفکیک داده های خط مسیر گردباد به داده های نقطه ای است که در فواصل 5 کیلومتری در امتداد هر خط مسیر اصلی قرار گرفته اند. هر نقطه حاصل شامل ویژگی های کلیدی گردباد از جمله بزرگی، جهت، و یک مهر تاریخ/زمان منحصر به فرد بود. سپس تمام نقاط داده در فواصل گام‌های زمانی دهه‌ای بین سال‌های 1960 و 2020 قرار گرفتند. یک مکعب داده با فرمت CDF خالص با استفاده از نقاط گردباد با زمان بندی جمع‌آوری شد تا چند ضلعی هگزبین تولید شود که هر کدام 250 کیلومتر مربع را پوشش می‌دهند. دلیل منطقی برای hexbinning (به عنوان مثال، Tesselation شش ضلعی) در درجه اول بهینه سازی اندازه گیری های مساوی بین مرکز سطل های منطقه [ 41 ] است.]. تسلیحات مربع یا مستطیل نیز به دلیل زوایای تند تمایل به شکستن یا تحریف الگوهای منحنی دارند. استفاده از شش ضلعی ها برای کاهش سوگیری نمونه برداری فضایی پدیده ها نیز یک مزیت ذاتی دارد، زیرا آنها نسبت محیط به مساحت پایینی دارند. از آنجایی که مطالعه ما شامل منطقه نسبتاً بزرگ ویرجینیا (شرق-غرب ~ 690 کیلومتر) بود، شش ضلعی ها نیز به دلیل انحنای زمین در مقایسه با شبکه ماهیگیری یا شبکه ای انحنای کمتری نشان می دهند [ 41 ].

توسعه مکعب netCDF به ما این امکان را می دهد که روند فعالیت گردباد را در طول زمان به عنوان یک سطح چند ضلعی شش ضلعی دو بعدی تجسم کنیم که در آن روندهای زمانی برای هر چند ضلعی با استفاده از ویژگی “شرح روند” در معرض دید قرار می گیرند. رویکرد ما به دنبال کشف و توصیف الگوهای مکانی-زمانی فعالیت گردباد بود، یک چالش تحقیقاتی مناسب برای بکارگیری پیشرفت‌ها در محاسبات جغرافیایی و تجسم [ 42 ]]. برای تسهیل تحلیل روندهای زمانی در الگوی فضایی گردبادها، ما تصمیم گرفتیم که تجزیه و تحلیل نقشه برداری مضرب های کوچک دهه ای را با استفاده از محاسبات مکعب فضا-زمان افزایش دهیم. این رویکرد بر ماهیت گسسته و مبتنی بر رویداد گردبادها تأکید کرد و به تغییرات مقیاس زمانی در دهه اشاره کرد. تقسیم بندی مکانی-زمانی مکعبی همچنین ارزیابی های زمانی را فراهم می کند، مانند تغییرات در نرخ ها یا الگوهای فعالیت گردباد در دهه در سراسر منطقه مورد مطالعه. به جای محاسبه زنجیره‌های مارکوف برای انتقال‌های حالت گسسته (به عنوان مثال، طبقه‌بندی فعالیت گردباد به سطوح درجه‌بندی شدت)، ما در عوض استفاده از مکعب فضا-زمان را به صورت استنتاجی برای بررسی و ارزیابی تغییرات ناخالص بالقوه در فعالیت و اهمیت آماری انتخاب کردیم [ 43 ].

3. نتایج

3.1. تحلیل توصیفی آماری

از 69 اعلامیه فاجعه FEMA در ویرجینیا، پنج مورد مربوط به گردباد است. یکی از اینها به یک طوفان استوایی، گاستون در سال 2004 [ 44 ] مرتبط بود. در طول 338 روز گردباد، در مجموع 727 گردباد در طول دوره زمانی رخ داده است ( شکل 2 و شکل 3 ). بیشتر گردبادها در منطقه پیمونت و دشت ساحلی ویرجینیا رخ داده اند.

هنگام مقایسه دوره های زمانی قبلی (1960-1989) با دوره های زمانی جدیدتر (1990-2019)، میانگین گردبادها (روزهای گردباد) در سال از 5.9 (4.4) به 18.3 (6.9) در سال افزایش یافت ( شکل 3 ). همانطور که در شکل 3 نشان داده شده است ، یک روند صعودی در طول دوره کامل مطالعه مشاهده می شود. ممکن است استنباط کنیم که تغییرات ده ساله در گردبادها منعکس کننده طوفان های فزاینده از سیستم های گرمسیری است که بر ساحل یا طوفان های “درپشتی” داخلی تأثیر می گذارد، که تغییر کاربری زمین و گسترش حومه می تواند به طور غیرمستقیم مشاهده و گزارش گردبادها را افزایش دهد، و/یا پیشرفت های فناوری در رادار آب و هوا را افزایش دهد. در سراسر مناطق ساحلی، پیمونت، و کوهستانی می‌تواند تشخیص و تأیید گردباد را افزایش دهد [ 32 ، 33 ، 45]. مکانیک اتمسفر دقیق پشت این تغییرات خارج از محدوده این تحقیق است و توجه را به نیاز به بررسی ادامه می دهد. با 83 گردباد، سال 2004 بیشترین تعداد گردباد را در ویرجینیا طی یک سال ثبت کرد. 17 سپتامبر 2004 بزرگترین طوفان گردباد در تاریخ ویرجینیا بود. این شیوع، همراه با طوفان ایوان، منجر به 37 گردباد منفرد شد. خوشبختانه در این شیوع تاریخی هیچ کس کشته نشد. سه سال دیگر (2003، 2008، 2011) هر کدام بیش از 30 گردباد داشتند.

در طول 60 سال، 28 نفر در 15 روز گردباد فردی کشته شدند ( جدول 1 ). شایان ذکر است که مرگبارترین طوفان گردباد در تاریخ ویرجینیا خارج از دوره زمانی این مطالعه، در 30 سپتامبر 1959 رخ داد. در این روز، 12 نفر جان باختند. با خسارت تخمینی 20 میلیون دلار، پرهزینه ترین گردباد در 15 آوریل 2018 در نزدیکی لینچبورگ، ویرجینیا رخ داد. در 5 سال گذشته (2015-2019)، کل خسارت از 65 میلیون دلار فراتر رفت. مطالعات دیگر تأثیرات علیت بالقوه و اقتصادی گردبادها را برجسته می‌کنند [ 46 ، 47]. به عنوان مثال، فریکر و السنر (2020) توجه را به این موضوع جلب می کنند که چگونه ویژگی های اجتماعی-اقتصادی و جمعیت شناختی جامعه آسیب پذیری را در برابر گردبادهای ویرانگر غیرمعمول افزایش می دهد [ 48 ]. موقعیت جغرافیایی صرف تنها عامل کمک کننده به آسیب پذیری نیست.

تنها دو سیستم منجر به گردباد EF 4 شد: شیوع تاریخی 6 آگوست 1993 که کارولینای شمالی و ویرجینیای جنوب شرقی را در بر گرفت و 4 نفر را کشت و بیش از 250 نفر را مجروح کرد و رویداد 24 سپتامبر 2001 که بخشی از شیوع شدید آب و هوا در واشنگتن دی سی بود. منطقه متروی بالتیمور بیش از 100 میلیون دلار خسارت وارد کرده است. در مجموع، 9 روز با بیش از 10 گردباد رخ داد ( جدول 1 ). دو تا از طولانی‌ترین گردبادها در ارتباط با یک سیستم فراگرمسیری با پیش‌بینی خوب، بخشی از یک طوفان بزرگ در ایالات متحده بودند که منجر به بیش از 175 گردباد تأیید شده (14-16 آوریل 2011) شد. از نظر چرخه فصلی، توزیع دو وجهی با قله های بهار (آوریل) و پاییز (سپتامبر) یافت شد ( شکل 4).). در حالی که 80 درصد از گردبادها در طول فصل گرم (از آوریل تا سپتامبر) رخ داده است، گردبادها در طول هر ماه از جمله دو گردباد مرگبار در ژانویه و فوریه رخ می دهند. مانند سایر مطالعات، بیشتر فعالیت های گردباد در ساعات بعدازظهر و اوایل عصر انجام شد ( شکل 5 ).

3.2. الگوها، روندها و آمار فضایی

روند گردبادهای ردیابی طولانی تر برای مناطقی که بلافاصله در جنوب ریچموند (مرکزی VA)، واشنگتن، دی سی، ایالات متحده آمریکا (شمال VA) و منطقه شبه جزیره میانه (شرق VA) مشاهده شد ( شکل 6 ). سه خوشه اصلی به صورت بصری در سطح نقشه چگالی KDE در شکل 6 مشهود است ، دو خوشه بزرگ در امتداد خط سقوط در ویرجینیای شمالی و جنوب شرقی پترزبورگ در نزدیکی منطقه مترو ریچموند قابل مشاهده هستند، در حالی که خوشه سوم در دشت ساحلی بیرونی از سافولک قابل تشخیص است. به چساپیک این الگوهای مشتق شده به عنوان خوشه بندی معنی دار استنباط می شوند، که توسط یک نسبت آماری معنی دار نزدیکترین همسایه پشتیبانی می شود ( N _r = 0.5996، z -score -18.434، p< 0.000). خوشه‌های Piedmont/Fall Line تا حدودی انتظار می‌رود، به دلیل فرورفتگی جانبی به سمت بادبزن و پیش‌زایی که در آن توده هوای نیمه‌گرمسیری در امتداد دشت ساحلی و خلیج چساپیک، باروکلینیسیته و فرارفت رطوبت را افزایش می‌دهد، به‌ویژه در مورد نزدیک شدن به جبهه‌های سرد پس از طوفان کوتاه غرب میانه و اقیانوس اطلس. . خوشه ای که در جنوب شرقی ویرجینیا، مناطق روستایی منطقه شهری همپتون رودز مشهود است، حاکی از تأثیرات طوفان های استوایی از عبور، طوفان های استوایی بازگشتی و طوفان است. نتایج همچنین خوشه‌های جزئی را در جنوب غربی ویرجینیا در دره شناندوآه جنوبی و پیمونت داخلی (همچنین در جایی که فرورفتگی‌های سمت چپ وجود دارد) نشان می‌دهند. این نواحی شیوع گردبادهای کوتاه‌مسیر را نشان می‌دهند که نشان‌دهنده طوفان‌های هوایی تا حدودی کنترل‌شده از زمین، علاوه بر سیستم‌های جلویی است. ما همچنین دریافتیم که توسعه سطوح تراکم با وضوح بالا (100 متر)، همانطور که توسط دنگ و همکاران پیشنهاد شده است. (2016)، ارائه شده برای استنباط خوشه های خطر گردباد [49 ]. چند وجهی بودن خوشه‌ها (پیمونت و ساحلی) یک فرآیند منفصل را نشان می‌دهد و فرضیه ما را در مورد رویدادهای گردباد پیشانی، گرمسیری و ترکیبی ارائه می‌کند. با این حال، کمی کردن شرایط و منشاء رویداد مستلزم بررسی دقیق‌تر شرایط زمانی و همچنین فشار هواشناسی همدیدی و پویا در مقیاس روزها یا ساعت‌ها است. با این وجود، برای کاوش بیشتر و توسعه آگاهی تجربی از الگوهای گردباد، به نتایج تحلیل مکعب فضا-زمان روی می آوریم.

3.3. نتایج مکعب فضا-زمان

تکنیک های تجزیه و تحلیل مکعب فضا زمان که یک راه بصری مناسب برای مطالعه رابطه بین رویدادها با متغیرهای مربوط به زمان و مکان ارائه می دهد [ 41 ، 50 ]]. اسناد روند شامل یک توصیف روند صعودی یا نزولی با اطمینان روند مرتبط است (99٪، 95٪، 90٪). شرح روند “بدون روند قابل توجه” نیز امکان پذیر است. این تجسم‌های شش ضلعی سطح روند تأیید کرد که مناطق در ویرجینیای شمالی، منطقه شهری ریچموند، و منطقه جاده‌های همپتون، همگی روندهای صعودی را با درجه بالایی از اطمینان نشان می‌دهند. ما دریافتیم که استفاده از روش‌های مکعب فضا-زمان در هماهنگی با تجزیه و تحلیل تراکم هسته مکان‌های مسیر گردباد، قدرت و طول، امکان ترسیم منطقه وسیعی از ویرجینیا را فراهم می‌کند که فعالیت گردباد بالایی را نشان می‌دهد ( شکل 7 ). روندهای زمانی، که در سطل های شش گوش در شکل 7 خلاصه شده استالف، دو ناحیه کلی از روندهای فرکانس رو به بالا مشخص شده را در گذار شمالی و مرکزی منطقه پیمونت-پاییز به تصویر می کشد (همپوشانی این خوشه ها در شکل 6 مشاهده شده است.) و یک روند صعودی متوسط در اطراف دشت ساحلی داخلی (به صورت قوس هگز نارنجی در امتداد دشت ساحلی داخلی از شبه جزیره میانه در جنوب تا ویلیامزبورگ و سافولک نشان داده شده است.) در حالی که همین مناطق از نظر کیفی از دهه 1980 به عنوان مناطق رشد استفاده از زمین برون شهری در نظر گرفته می شوند. ، آنها همچنین در محدوده داخلی برخی از طوفان های گرمسیری بزرگتر دهه های اخیر هستند. به عنوان مثال، طوفان ایزابل (2003) و طوفان ایرنه (2011) چندین گردباد در آن منطقه تولید کردند. روش STC تخمینی از اهمیت آماری روندهای زمانی غیرتصادفی برای هر شش ضلعی ایجاد کرد، با رنگ های برجسته شده در طول دوره زمانی 1951-2018 اطمینان فزاینده ای داشتند. الگوی منطقه ای غرب-شرق، هنگام محاسبه الگوهای فضایی تجمعی تحلیل KDE و STC،شکل 7 ب.) این منطقه از نظر کیفی به عنوان دارای افزایش شیوع گردبادها از نظر مکانی (نتایج KDE) و یک روند افزایشی در فراوانی آنها از نظر زمانی (نتایج STC) توصیف شده است.

4. بحث

این مطالعه اولین ارزیابی جامع و مکانی-زمانی گردبادهای ویرجینیا (1960-2019) را ارائه کرد. با وقوع بیشتر گردبادها در ویرجینیای شرقی، چشم انداز جغرافیایی بینشی در مورد الگوهای فضایی ارائه می دهد. ویرجینیا فعالیت طوفان های استوایی را تجربه می کند که ممکن است به عنوان یک کاتالیزور برای شیوع شدید آب و هوا عمل کند. دینامیک سمت رو به جلو مرتبط با خط الراس آبی و کوه های آپالاچی، گردابی را افزایش می دهد. جریان خشکی و فرارفت هوای گرم در امتداد دشت ساحلی، محیط های فیزیکی ناپایدار را برای فعالیت های گردباد فراهم می کند. اثرات طولانی مدت و دیررس کمبود رطوبت خاک یا خشکسالی با فراوانی پراکنده در دره‌های رودخانه‌ها، مخازن یا فرورفتگی‌های توپوگرافی ممکن است بر فعالیت گردباد فصلی تأثیر بگذارد [ 51 ]]. دیویس و همکاران (1997) پنج الگوی سینوپتیک مرتبط با گردبادهای ویرجینیا را شناسایی کرد: توده‌های هوای جریان ترمودینامیکی/شمال‌غربی، دسته‌بندی ترمودینامیکی/دینامیک مختلط، وضعیت جت جلوی قطبی، رویدادهای طوفان عرض جغرافیایی میانی فصل سرد، و توده‌های هوای گردباد نوع دشت بزرگ [ 10 ، 52 ] . نتایج ویرجینیای شرقی را به عنوان یک منطقه پرخطر برای فعالیت های گردباد نشان می دهد، و تمرکز بیشتری برای آمادگی شدید آب و هوا و هماهنگی هشدار برای خدمات ملی هواشناسی (دفاتر پیش بینی آب و هوای Wakefield و Sterling) دارد.

مطالعات نشان می‌دهد که در چند دهه گذشته، فرکانس گردبادها، به ویژه روزهای چند گردبادی، تغییر کرده است [ 8 ، 14 ، 53 ]. جنسینی و بروکس (2018) یک روند صعودی در وقوع گردباد در بسیاری از مناطق جنوب شرقی ایالات متحده از جمله ویرجینیای شرقی پیدا کردند [ 9 ]. السنر و همکاران (2014) فرض می کنند که تغییرات آب و هوا و افزایش CAPE ممکن است عواملی در افزایش شرایط آب و هوایی شدید باشد [ 54 ]. در حالی که روند افزایشی در گردبادهای ویرجینیا پیدا شد، این مطالعه مکانیسم های علت را به صراحت ارزیابی نکرد. گزارش‌دهی بهبودیافته، نظارت فن‌آوری، و سوگیری داده‌ها نیز ممکن است به تغییرات مشاهده‌شده کمک کند [ 31 ، 32، 33 ]. در حالی که گردبادهای فصل سرد غیرمعمول به نظر می رسند، چایلدز و همکاران. (2018) روند افزایشی مرتبط با این طوفان ها را یافت [ 55 ]. این مطالعه نشان داد که شرایط در طول دوره های لانینا، که با شرایط گرم و مرطوب در سراسر جنوب شرقی و یک فرورفتگی غیرعادی در سراسر غرب ایالات متحده مشخص می شود، برای توسعه هوای شدید در فصل سرد مطلوب تر است. این مطالعه همچنین به رابطه ای با نوسان قطب شمال اشاره کرد. تجزیه و تحلیل آینده ممکن است نقش گردش جهانی در مقیاس بزرگ و چگونگی تأثیر الگوهای اتصال از راه دور بر گردبادهای ویرجینیا را در نظر بگیرد [ 56 ]. مطالعات دیگر به کمبودهای پایگاه داده و سوگیری گزارش گردباد اشاره می کنند [ 32 ، 33 ، 45 ، 56 ، 57]. شاهدان آموزش ندیده [ 45 ] و روش های تشخیص بهبود یافته [ 58 ] مطمئناً محدودیت هایی دارند، به ویژه در دوره زمانی اولیه این مطالعه.

برومول و همکاران (2020) به شکاف های دانش در دانش عمومی در مورد خطرات آب و هوایی خطرناک، به ویژه طوفان های شبانه و زمستانی اشاره می کند [ 59 ]. این مطالعه با استفاده از تجسم جغرافیایی به عنوان یک ابزار، برجستگی شدید آب و هوا را در کشورهای مشترک المنافع ویرجینیا افزایش می دهد. این تجزیه و تحلیل یک شکاف دانش را با توجه به الگوهای فضایی، تغییرات و تأثیرات گردبادها در کشورهای مشترک المنافع ویرجینیا پر می کند. تلاش‌هایی مانند آموزش نقطه‌بین NWS-Skywarn ممکن است از نتایج این تحقیق بهره‌مند شود و از محتوا در شبکه‌های آموزشی K-16 استفاده شود.

5. نتیجه گیری ها

این مطالعه اولین ارزیابی ایالتی از گردبادهای ویرجینیا بود. بیشتر گردبادها (1) در ساعات بعد از ظهر و عصر، (2) در طول فصل گرم، و (3) در امتداد سمت شرقی پیمونت و دشت ساحلی رخ داده اند. ویژگی های فیزیوگرافی مطمئناً در ایجاد آب و هوای شدید نقش دارند، اما تأثیر دقیق این محیط ها خارج از محدوده این مطالعه است و منطقه ای برای تحقیقات مداوم است [ 60 ، 61 ]. تحقیقات آینده ممکن است تلاقی مسیرهای گردباد را با عوامل اجتماعی مانند مصالح ساختمانی یا وضعیت اجتماعی-اقتصادی در نظر بگیرند [ 48 ، 62 ، 63]. در حالی که ممکن است تعداد نسبی و شدت گردبادها با غرب میانه و دشت های بزرگ ایالات متحده رقابت نکند، داده های مشاهده ای بررسی شده حاکی از غلظت (خوشه ها) آماری معنی دار فعالیت گردباد و همچنین نشانه هایی از افزایش زمانی است. تشریح مناطق با فعالیت بیشتر گردباد ممکن است تحقیقات بیشتر در مورد مکانیسم های هواشناسی و پتانسیل پیش بینی و بهبود ارتباطات را تسهیل کند. کشورهای مشترک المنافع ویرجینیا و NWS میزبان یک تمرین سالانه گردباد هستند تا آمادگی خطر، ارتباطات و آگاهی را انجام دهند. جلب توجه به الگوهای مکانی و زمانی در حال تحول خطرات گردباد و آب و هوای علت و خطرات احتمالی آنها می تواند مدیریت کلی خطر را بهبود بخشد.

منابع

لئونارد، جی. قانون، K. گردباد در ویرجینیای غربی. جنوب شرقی. Geogr. 2019 ، 59 ، 340-364. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
مونتز، BE; آلن، TR; مونیتز، GI روندهای سیستمیک در آسیب پذیری بلایا: کارگران مهاجر و مزرعه فصلی در کارولینای شمالی. سیاست عمومی بحران خطر خطر 2011 ، 2 ، 1-7. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
السنر، جی بی. جگر، TH; Fricker, T. مدل های آماری برای اقلیم شناسی گردباد: دیدگاه های بلند مدت و کوتاه مدت. PLoS ONE 2016 , 11 , e0166895. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
هولدن، جی. رایت، اقلیم شناسی گردباد انگلستان و توسعه ابزارهای پیش بینی ساده. هواشناسی QJR. Soc. 2004 ، 130 ، 1009-1021. [ Google Scholar ] [ CrossRef ][ نسخه سبز ]
گوا، ال. وانگ، ک. Bluestein، HB تغییرپذیری وقوع گردباد در قاره ایالات متحده از سال 1950. J. Geophys. Res. اتمس. 2016 ، 121 ، 6943-6953. [ Google Scholar ] [ CrossRef ][ نسخه سبز ]
Gaffin، DM; پارکر، اس اس اقلیم شناسی شرایط سینوپتیک مرتبط با گردبادهای قابل توجه در سراسر منطقه آپالاش جنوبی. پیش بینی آب و هوا. 2006 ، 21 ، 735-751. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
داوست، ام. تجزیه و تحلیل روزهای گردباد در میسوری برای دوره 1950-2002. فیزیک Geogr. 2003 ، 24 ، 467-487. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
مور، TW روند گردباد سالانه و فصلی در ایالات متحده و مناطق آن به هم پیوسته. بین المللی جی.کلیماتول. 2018 ، 38 ، 1582-1594. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
جنسینی، ویرجینیا؛ بروکس، HE روندهای فضایی در فرکانس گردباد ایالات متحده. NPJ Clim. اتمس. علمی 2018 ، 1 ، 1-5. [ Google Scholar ] [ CrossRef ][ نسخه سبز ]
آکادمی های ملی علوم. مهندسی، و پزشکی. انتساب رویدادهای شدید آب و هوایی در زمینه تغییرات اقلیمی ; انتشارات آکادمی ملی: واشنگتن، دی سی، ایالات متحده آمریکا، 2016. [ Google Scholar ]
لانگ، ج.ا. فعالیت گردباد Stoy، پی سی پیک زودتر در قلب کوچه تورنادو رخ می دهد. ژئوفیز. Res. Lett. 2014 ، 41 ، 6259-6264. [ Google Scholar ] [ CrossRef ][ نسخه سبز ]
مور، TW در مورد ویژگی های زمانی و مکانی روزهای گردباد در ایالات متحده. اتمس. Res. 2017 ، 184 ، 56-65. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
تیپت، MK; تنوع شیوع گردباد کوهن، JE از قانون قدرت تیلور در مقیاس نوسان پیروی می کند و با شدت به طور چشمگیری افزایش می یابد. نات. اشتراک. 2016 ، 7 ، 1-7. [ Google Scholar ] [ CrossRef ][ نسخه سبز ]
السنر، جی بی. فریکر، تی. Schroder, Z. گردبادهای قدرتمند فزاینده در ایالات متحده. ژئوفیز. Res. Lett. 2019 ، 46 ، 392-398. [ Google Scholar ] [ CrossRef ][ نسخه سبز ]
دیکسون، پی.جی. مرسر، AE; چوی، جی. آلن، JS تجزیه و تحلیل خطر گردباد: آیا کوچه دیکسی گسترش کوچه گردباد است؟ گاو نر صبح. هواشناسی Soc. 2011 ، 92 ، 433-441. [ Google Scholar ] [ CrossRef ][ نسخه سبز ]
Foglietti، RV; میچل، تی جی; Ortegren، JT ایالات متحده اقلیم شناسی شیوع طوفان بر اساس تعاریف مختلف شیوع، 1975-2014. جنوب شرقی. Geogr. 2020 ، 60 ، 6-22. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
استرادر، اس ام. اشلی، WS; پینگل، تی جی؛ Krmenec، AJ تغییرات قرن 21 را در قرار گرفتن در معرض گردباد، خطر، و پتانسیل فاجعه پیش بینی کرد. صعود چانگ. 2017 ، 141 ، 301-313. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
شن، جی. Hwang، SM تحلیل خطر فضایی صدمات و تلفات انسانی ناشی از گردباد در ایالات متحده آمریکا. نات. خطرات 2015 ، 77 ، 1223-1242. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
آنسلین، ال. کوهن، جی. کوک، دی. گور، دبلیو. تیتا، جی. تحلیل فضایی جرم. جنایت. عدالت 2000 ، 4 ، 211-233. [ Google Scholar ]
اردوغان، اس. یلماز، من. بایبورا، تی. Gullu, M. سیستم های اطلاعات جغرافیایی به کمک سیستم تجزیه و تحلیل حوادث ترافیکی مطالعه موردی: شهر افیون کاراهیسار. اسید. مقعدی قبلی 2008 ، 40 ، 174-181. [ Google Scholar ] [ CrossRef ] [ PubMed ]
براون، VM; الیس، KN; بلیکنی، SA تنسی آب و هوای گردباد: مقایسه سه شهر. جنوب شرقی. Geogr. 2016 ، 56 ، 118-133. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
کلمن، TA; دیکسون، پی جی تحلیل عینی خطر گردباد در ایالات متحده. پیش بینی آب و هوا. 2014 ، 29 ، 366-376. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
کریسپ، جی.ام. پیترز، اس. مورفی، م. فن، H. انتخاب پهنای باند بصری برای نقشه های چگالی هسته. فتوگرام Fernerkundung Geoinf. 2009 ، 5 ، 441-450. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
Hägerstrand، T. در مورد افراد در علوم منطقه ای چطور؟ پاپ Reg. علمی 1970 ، 24 ، 6-21. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
کانگ، ی. چو، ن. پسر، S. ویژگی‌های فضایی و زمانی تصادفات ترافیکی جمعیت سالمند در سئول با استفاده از تخمین چگالی هسته فضا-زمان و مکعب فضا-زمان. PLoS ONE 2018 , 13 , e0196845. [ Google Scholar ] [ CrossRef ][ نسخه سبز ]
کولادزه، آی. کراک، ام جی ما در مورد مکعب فضا-زمان از منظر نقشه کشی و قابلیت استفاده چه می دانیم؟ کلمب پروسه اوهایو ایالات متحده آمریکا اتوکارت. 2012 ، 16 ، 16-18. [ Google Scholar ]
آلن، ام جی; آلن، TR روند بارش در سراسر مشترک المنافع ویرجینیا (1947-2016). ویرجینیا جی. 2019 ، 70 ، 4. [ Google Scholar ]
هافمن، جی اس. آلن، ام جی; Labosier، CF تشخیص تغییر: مشاهدات دما و بارش در بخش‌های آب و هوایی ویرجینیا. ویرجینیا جی. 2019 ، 70 ، 1. [ Google Scholar ]
سرویس ملی هواشناسی تقویم آگاهی و آمادگی NWS، اداره ملی اقیانوسی و جوی، خدمات ملی هواشناسی. در دسترس آنلاین: https://www.weather.gov/dvn/Awareness_Weeks (در 21 فوریه 2021 قابل دسترسی است).
مرکز پیش بینی طوفان پایگاه داده مرکز پیش بینی آب و هوای شدید GIS (SVRGIS). مرکز پیش‌بینی طوفان، سرویس ملی هواشناسی، اداره ملی اقیانوسی و جوی ایالات متحده، واشنگتن، دی‌سی در دسترس آنلاین: https://www.spc.noaa.gov/gis/svrgis/ (در 15 مه 2020 قابل دسترسی است).
السنر، جی بی. مایکلز، LE; Scheitlin، KN; Elsner, IJ کاهش تعصب جمعیت در گزارش های گردباد. آب و هوا. Soc. 2013 ، 5 ، 221-232. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
پوتوین، CK; برویلز، سی. اسکینر، پی اس. بروکس، HE; راسموسن، ای. چارچوب مدل‌سازی سلسله مراتبی بیزی برای تصحیح سوگیری گزارش‌دهی در پایگاه داده گردباد ایالات متحده. پیش بینی آب و هوا. 2019 ، 34 ، 15-30. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
Verbout، SM; بروکس، HE; لزلی، LM; شولتز، DM تکامل پایگاه داده گردباد ایالات متحده: 1954-2003. پیش بینی آب و هوا. 2006 ، 21 ، 86-93. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
سرویس ملی هواشناسی دستورالعمل دستورالعمل آماده سازی داده طوفان 10-1605. اداره ملی اقیانوسی و جوی، خدمات ملی هواشناسی، عملکرد عملیات و خدمات، دستورالعمل NWSPD 2018. در دسترس آنلاین: https://www.nws.noaa.gov/directives/sym/pd01016005curr.pdf (در 18 ژانویه 2021 قابل دسترسی است).
WSEC. توصیه ای برای مقیاس پیشرفته فوجیتا (EF-Scale). گزارش به سرویس ملی هواشناسی ایالات متحده، ژوئن 2004. 2004 مرکز مهندسی علوم باد، فناوری تگزاس. دانشگاه، لوبوک، تگزاس در دسترس آنلاین: https://www.spc.noaa.gov/faq/tornado/ef-ttu.pdf (در 20 دسامبر 2020 قابل دسترسی است).
یین، P. هسته و تخمین چگالی. در مجموعه دانش علم و فناوری اطلاعات جغرافیایی ; ویلسون، جی پی، اد. انجمن جغرافیدانان آمریکایی: واشنگتن، دی سی، ایالات متحده؛ در دسترس آنلاین: https://gistbok.ucgis.org/bok-topics/2020-quarter-02/kernels-and-density-estimation-0 (در 1 ژانویه 2021 قابل دسترسی است).
اپن شاو، اس. Alvanides, S. کاربرد ژئومحاسبات در تجزیه و تحلیل توزیع های فضایی. در سیستم های اطلاعات جغرافیایی: اصول، تکنیک ها، مدیریت و کاربردها . Longley، PA، Goodchild، MF، Maguire، DJ، Rhind، DW، Eds. Wiley: Hoboken، NJ، USA، 2005; صص 567-580. [ Google Scholar ]
اسکات، DW برآورد چگالی چند متغیره: تئوری، عمل، و تجسم . Wiley: نیویورک، نیویورک، ایالات متحده آمریکا، 1992. [ Google Scholar ]
تانگ، ال. کان، ز. ژانگ، ایکس. سان، اف. یانگ، ایکس. Qingquan، L. یک تخمین چگالی هسته شبکه برای ویژگی های خطی در تجزیه و تحلیل فضا-زمان داده های ردیابی بزرگ. بین المللی جی. جئوگر. Inf. علمی 2015 . [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
کای، ایکس. وو، زی. چنگ، جی. استفاده از تخمین تراکم هسته برای ارزیابی الگوی فضایی تراکم جاده و تأثیر آن بر تکه تکه شدن چشم‌انداز. بین المللی جی. جئوگر. Inf. علمی 2013 ، 27 ، 222-230. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
توس، CP; اوم، اس پی; شبکه های مستطیلی و شش ضلعی بیچم، JA برای مشاهده، آزمایش و شبیه سازی در اکولوژی استفاده می شود. Ecol. مدل. 2007 ، 206 ، 347-359. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
ESRI. نحوه ایجاد مکعب فضا زمان با جمع آوری امتیاز چگونه کار می کند. در دسترس آنلاین: https://desktop.arcgis.com/en/arcmap/latest/tools/space-time-pattern-mining-toolbox/learnmorecreatecube (در 18 آوریل 2021 قابل دسترسی است).
یوان، م. Hornsby، محاسبات KS و تجسم برای درک دینامیک در حوزه‌های جغرافیایی: دستور کار تحقیقاتی. کنسرسیوم دانشگاه علوم اطلاعات جغرافیایی (UCGIS) ; CRC Press: Boca Raton، FL، USA، 2008; پ. 112. [ Google Scholar ]
FEMA بلایا را اعلام کرد. 2020. در دسترس آنلاین: https://www.fema.gov/disasters/disaster-declarations (در 22 ژوئن 2020 قابل دسترسی است).
بروکس، اچ. Doswell, C., III. برخی از جنبه های اقلیم شناسی بین المللی گردبادها بر اساس طبقه بندی آسیب. اتمس. Res. 2001 ، 56 ، 191-201. [ Google Scholar ] [ CrossRef ][ نسخه سبز ]
فریکر، تی. السنر، جی بی. مسیف، وی. Jagger, TH یک روش داسیمتری برای تقسیم فضایی تعداد تلفات گردباد. Geomat. نات. خطر خطرات 2017 ، 8 ، 1768-1782. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
اشلی، WS تجزیه و تحلیل مکانی و زمانی تلفات گردباد در ایالات متحده: 1880-2005. پیش بینی آب و هوا. 2007 ، 22 ، 1214-1228. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
فریکر، تی. السنر، جی بی گردبادهای ویرانگر غیرمعمول در ایالات متحده: 1995-2016. ان صبح. دانشیار Geogr. 2020 ، 110 ، 724-738. [ Google Scholar ] [ CrossRef ][ نسخه سبز ]
دنگ، ی. والاس، بی. ماسن، دی. Werner, J. چند توضیح GIS در مورد نقشه برداری چگالی گردباد. J. Appl. هواشناسی کلیماتول. 2016 ، 55 ، 283-296. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
کراک، ام جی مکعب فضا-زمان از دیدگاه ژئوتصویرسازی بازبینی شد. در مجموعه مقالات بیست و یکمین کنفرانس بین المللی کارتوگرافی، دوربان، آفریقای جنوبی، 10 اوت 2003; صفحات 1988-1996. [ Google Scholar ]
شپرد، م. نیوگی، دی. Mote، TL یک تجزیه و تحلیل اقلیمی در مقیاس فصلی که فعالیت های گردباد بهاری را با خشکسالی پاییز و زمستان پیشین در جنوب شرقی ایالات متحده مرتبط می کند. محیط زیست Res. Lett. 2009 , 4 , 024012. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
دیویس، RE; Stanmeyer, TM; جونز، جی وی اقلیم شناسی سینوپتیک گردبادها در ویرجینیا. فیزیک Geogr. 1997 ، 18 ، 383-407. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
بروکس، HE; کاربین، GW; مارش، PT تغییرپذیری وقوع گردباد در ایالات متحده را افزایش داد. Science 2014 ، 346 ، 349-352. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
السنر، جی بی. جگر، TH; Elsner، IJ شدت گردباد از ابعاد مسیر آسیب برآورد شد. PLoS ONE 2014 ، 9 ، e107571. [ Google Scholar ] [ CrossRef ][ نسخه سبز ]
Childs، SJ; شوماخر، آر اس؛ آلن، جی تی گردبادهای فصل سرد: بینش های اقلیمی و هواشناسی. پیش بینی آب و هوا. 2018 ، 33 ، 671-691. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
آلن، جی تی. تیپت، MK; Sobel، AH تأثیر نوسانات ال نینو/ جنوبی بر فرکانس گردباد و تگرگ در ایالات متحده. نات. Geosci. 2015 ، 8 ، 278-283. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
ایگی، ای. Childs، S. تنظیمات در تعداد گردباد، شدت مقیاس F، و عرض مسیر برای ارزیابی تخریب قابل توجه گردباد. J. Appl. هواشناسی کلیماتول. 2014 ، 53 ، 1494-1505. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
والنته، اف. رخدادهای تورنادو Laurini، M. در ایالات متحده: رویکرد فرآیند نقطه ای مکانی-زمانی. اقتصاد سنجی 2020 ، 8 ، 25. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
برومل، اس بی؛ وونگ پارودی، جی. مورس، RE; Demuth، JL آیا ما فصل گردباد خود را می شناسیم؟ بررسی روانشناختی احتمال گردباد درک شده در جنوب شرقی ایالات متحده آب و هوا. Soc. 2020 ، 12 ، 771-788. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
السنر، جی بی. فریکر، تی. گسترش، HM; کاستیلو، سی ام. هامفریس، جی. یونگ، جی. رحمان، س. ریچارد، ای. جگر، TH; باتراساتاپونکول، تی. و همکاران رابطه بین زبری ارتفاع و فعالیت گردباد: یک مدل آماری فضایی متناسب با داده‌های دشت بزرگ مرکزی. J. Appl. هواشناسی کلیماتول. 2016 ، 55 ، 849-859. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
کلنر، او. Niyogi، D. امضای ناهمگونی سطح زمین در اقلیم شناسی گردباد؟ یک تجزیه و تحلیل مصور بر روی ایندیانا، 1950-2012. تعامل زمین 2014 ، 18 ، 1-32. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
قیچی، A.; شوارتز، RM گردبادها و خانه های متحرک: داده های جغرافیایی یک کلیشه J. Emerg. مدیریت 2008 ، 6 ، 11-22. [ Google Scholar ]
ساتر، دی. سیمونز، تلفات گردباد KM و خانه های متحرک در ایالات متحده. نات. خطرات 2010 ، 53 ، 125-137. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]

شکل 1. درج نقشه محل مطالعه. ( الف ) فیزیوگرافی ویرجینیا با استان‌ها و هیل‌شید، ( ب ) نقشه تراکم نقطه‌ای جمعیت. سرشماری واحدهای سرشماری (2014-2018 نظرسنجی جامعه آمریکا). نقاط نقشه برداری شده به مرزهای شهرستان و شهر. 1 نقطه = 5000 نفر.

شکل 2. سری زمانی مسیر گردباد بر اساس دهه و مقیاس EF که در سال 1950 شروع می شود و در سال 2018 به پایان می رسد . ) 2000-2009، ( f ) 2010-2019، ( g ) 1960-2019، همه گردبادهای ویرجینیا.

شکل 3. گردبادهای سالانه و روزهای گردباد در کشورهای مشترک المنافع ویرجینیا. خط نقطه آبی نشان دهنده روند بلندمدت و صعودی گردبادها (1960-2019) است.

شکل 4. چرخه فصلی گردبادهای ویرجینیا.

شکل 5. چرخه روزانه فعالیت گردباد ویرجینیا.

شکل 6. تجزیه و تحلیل چگالی هسته گردبادهای ویرجینیا.

شکل 7. نتایج مکعب فضا-زمان برای ( الف ) اطمینان روند زمانی دوبعدی (99٪، 95٪، 90٪، بدون اهمیت) و ( ب ) غلظت و افزایش فراوانی گردبادهای ویرجینیا.

مقالات داخلی و بین المللی