توسعه یک شاخص ترکیبی چندمتغیره بر پایه تحلیل مؤلفه مبنا برای ارزیابی خشک‌سالی‌های آب – هواشناختی در جنوب‌شرق ایران (مطالعه موردی: حوضه سد پیشین)

جغرافیا و مخاطرات محیطی

مقاله 4، دوره 4، شماره 3 - شماره پیاپی 15، آبان 1394، صفحه 91-112   

نوع مقاله: پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/geo.v4i3.31626

نویسنده

حمید نظری پور^*

دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته کرمان

چکیده

خشک‌سالی یک ناهنجاری‌ اقلیمی‌ است که با کمبود (نبود) بارش و مُهیایی منابع‌ آب در پهنه‌ جغرافیایی بزرگ پیوند داشته و در طول دوره‌ قابل‌توجهی از زمان گسترش می‌یابد که می‌تواند بخش‌های مختلف از زندگی و محیط‌زیست را متأثر سازد. نمایه‌های زیادی برای پایش شرایط خشک‌سالی توسعه یافته‌اند. گسترش فضایی، زمانی و شدت (سختی) خشک‌سالی با استفاده از این شاخص‌ها مشخص می‌گردد. در این بررسی، یک شاخص ترکیبی برای ارزیابی خشک‌سالی‌های تلفیقی (آب- هواشناختی) در جنوب‌شرق ایران توسعه داده شده است. شاخص ترکیبی به‌طور جامع همه اشکال فیزیکی خشک‌سالی (هواشناختی، آب‌شناختی و کشاورزی) را از طریق انتخاب متغیرهای مرتبط به هر نوع خشک‌سالی شامل می‌شود. در این بررسی، ارزش‌های روزانه شاخص خشک‌سالی مؤثر و شاخص خشک‌سالی جریان رودخانه‌ای تحت یک تحلیل مؤلفه مبنا قرارگرفته و بر اساس مؤلفه نخست آن، ارزش شاخص ترکیبی واحد به دست آمده‌ است. دوره مورد بررسی از سال آبی 61-1360 تا 90- 1389 شمسی و سرآغاز سال‌ آبی نیز از ماه مهر تعیین گردیده است. بر اساس نتایج شاخص ترکیبی، یک دوره بزرگ خشک‌سالی از سال آبی 79-1378 الی 85-1384 در جنوب‌شرق ایران حاکم بوده است که شدت آن در سال آبی 83-1382 فوق‌العاده زیاد بوده است. توزیع فضایی بارش ایران در این هنگام نیز آشکار می‌سازد که در فصل‌های پاییز و زمستان مقدار دریافتی بارش در منطقه جنوب‌شرق ایران بسیار ناچیز بوده است. روش‌شناسی شاخص ترکیبی خشک‌سالی، یک رویکرد عینی و واضح برای توصیف شدت خشک‌سالی‌های تلفیقی فراهم‌ می‌کند. شاخص مزبور به‌خوبی قادر به نمایش رفتار خشک‌سالی‌های آب- هواشناختی محدوده مورد مطالعه بوده و به‌عنوان شاخص ترکیبی جدید برای پایش و ارزیابی خشک‌سالی منطقه‌ای توصیه می‌گردد.

کلیدواژه‌ها

خشک‌سالی ‌آب- هواشناختی؛ شاخص ترکیبی خشک‌سالی؛ تحلیل مؤلفه مبنا؛ حوضه سد پیشین؛ جنوب‌شرق ایران

مراجع

حجازی زاده، زهرا؛ فتاحی، ابراهیم؛ 1383. تحلیل کمی شدت و تداوم خشک‌سالی‌های روزانه در ایستگاه شهرکرد. نشریه علوم جغرافیایی. 3(3). 161- 147.

خسروی، محمود؛ نظری پور، حمید؛ 1391. مطالعه همدید تیپ‌های هوای غالب منطقه سیستان (ایستگاه زابل). پژوهش‌های جغرافیای طبیعی.3(81). 62- 39.

زارع‌زاده مهریزی، محبوبه؛ مرید، سعید؛1390. پایش خشک‌سالی با استفاده از تراز مخزن سد و شاخص‌های هواشناسی (مطالعه موردی سیستم آب زاینده‌رود اصفهان). مجله تحقیقات آب‌وخاک ایران. دوره 42. شماره یک: 19-26.

سعیدی، رضا؛ زهرایی، بنفشه؛ 1390. مدل‌سازی فرایند بارش- رواناب در حوضه آبریز سد پیشین برای شبیه‌سازی اثرات تغییر اقلیم. ششمین کنگره ملی مهندسی عمران. دانشگاه سمنان. ایران.

مقدسی، مهنوش؛ مرید، سعید؛ قائمی، هوشنگ؛ محمدولی سامانی، جمال؛ 1384. پایش روزانه خشک‌سالی در استان تهران. مجله علوم کشاورزی ایران. 36(1). 62- 51.

نصرتی، کاظم؛ کاظمی، یونس؛ 1390. پایش روزانه خشک‌سالی و منابع آب در اقلیم‌های مختلف ایران، مرتع و آبخیزداری (منابع طبیعی ایران). 64(1). 94- 79.

نظری پور، حمید؛ بابائی، ندا؛ 1393. ارزیابی سختی خشک‌سالی‌های آب‌شناختی برپایه شاخص رواناب استاندارد شده و پیش‌بینی آن با زنجیره مارکوف در حوضه آبریز کویر لوت. دومین کنگره بین‌المللی علوم کشاورزی و محیط‌زیست. دانشگاه شهید بهشتی. تهران. ایران.

Agha Kouchak, A., Behrangi, A., Sorooshian, S., Hsu, K., & Amitai, E. (2011). Evaluation of satellite‐retrieved extreme precipitation rates across the central United States. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 116(D2), 1984–2012.

Akhtari, R., Morid, S., Mahdian, M. H., & Smakhtin, V. (2009). Assessment of areal interpolation methods for spatial analysis of SPI and EDI drought indices. International Journal of Climatology, 29(1), 135-145.

Barnston, A. G., & Livezey, R. E. (1987). Classification, seasonality and persistence of low-frequency atmospheric circulation patterns. Monthly Weather Review, 115(6), 1083-1126.

Bonaccorso, B., Bordi, I., Cancelliere, A., Rossi, G., & Sutera, A. (2003). Spatial variability of drought: An analysis of the SPI in Sicily. Water Resources Management, 17(4), 273-296.

Byun, H. R., & Wilhite, D. A. (1999). Objective quantification of drought severity and duration. Journal of Climate, 12(9), 2747-2756.

Cattell, R. B. (1952). Factor analysis: An introduction and manual for the psychologist and social scientist. Westport, Conn: Greenport Press.

Chen, S. T., Kuo, C. C., & Yu, P. S. (2009). Historical trends and variability of meteorological droughts in Taiwan. Hydrological Sciences Journal, 54(3), 430-441.

CRDE. (2003). Disasters database. Retrieved from http://www. cred.be/ emdat/intro.htm.

Dogan, S., Berkty, A., & Sing, V. P. (2012). Comparison of multi-monthly rainfall-based drought severity indices, with application to semi-arid Konya closed basin, Turkey. Journal of Hydrology, 470–471, 255–268.

Dracup, J. A., Lee, K. S., & Paulson, E. G. (1980). On the definition of droughts. Water Resources Research, 16(2), 297-302.

Guttman, N. B. (1998). Comparing the palmer drought index and the standardized precipitation index. Journal of American Water Resources Association, 34(1), 113–121.

Haan, C. T. (1977). Statistical methods in hydrology. Iowa: Iowa State University Press.

Hayes, M. J., Svoboda, M. D., & Wilhite, D. A. (2000). Monitoring drought using the standardized precipitation index. In D.A. Wilhite (Ed.), Drought: A global assessment (pp. 168-180). UK: Routledge.

Hidalgo, H. G., Piechota, T. C., & Dracup, J. A. (2000). Alternative principal components regression procedures for dendrohydrologic reconstructions. Water Resources Research, 36(11), 3241-3249.

Hsu, K. L., Gao, X., Sorooshian, S., & Gupta, H. V. (1997). Precipitation estimation from remotely sensed information using artificial neural networks. Journal of Applied Meteorology, 36(9), 1176-1190.

Kalamaras, N., Michalopoulou, H., & Byun, H. R. (2010). Detection of drought events in Greece using daily precipitation. Hydrology Research, 41(2), 126-133.

Keyantash, J. A., & Dracup, J. A. (2004). An aggregate drought index: Assessing drought severity based on fluctuations in the hydrologic cycle and surface water storage. Water Resources Research, 40(9), 1-13.

Kim, D. W., Byun, H. R., & Choi, K. S. (2009). Evaluation, modification, and application of the effective drought index to 200-year drought climatology of Seoul, Korea. Journal of Hydrology, 378(1), 1-12.

Lins, H. F. (1997). Regional streamflow regimes and hydroclimatology of the United States. Water Resources Research, 33(7), 1655-1667.

Linsely Jr., R. K., Kohlerm, M. A., & Paulhus, J. L. H. (1959). Applied hydrology. New York: McGraw Hill.

Mehran, A., & Agha Kouchak, A. (2014). Capabilities of satellite precipitation datasets to estimate heavy precipitation rates at different temporal accumulations. Hydrological Processes, 28(4), 2262-2270.

Mishra, A. K., & Desai, V. R. (2005). Drought forecasting using stochastic models. Stochastic Environmental Research and Risk Assessment, 19(5), 326-339.

Morid, S., Smakhtin, V., & Moghaddasi, M. (2006). Comparison of seven meteorological indices for drought monitoring in Iran. International Journal of Climatology, 26(7), 971-985.

Nalbantis, I. (2008). Evaluation of a hydrological drought index. European Water, 23(24), 67-77.

Nalbantis, I., & Tsakiris, G. (2009). Assessment of hydrological drought revisited. Water Resources Management, 23(5), 881-897.

Nicholson, S. E., Davenport, M. L., & Malo, A. R. (1990). A comparison of the vegetation response to rainfall in the Sahel and East Africa, using normalized difference vegetation index from NOAA AVHRR. Climatic Change, 17(2-3), 209-241.

Norouzi, A., Nohegar, A., & Ghorbani, A. (2012). Comparison of the suitability of standardized precipitation index (SPI) and aggregated drought index (ADI) in Minab watershed (Hormozgan province/South of Iran). African Journal of Agricultural Research, 7(44), 5905-5911.

Obasi, G. O. P. (1994). WMO's role in the international decade for natural disaster reduction. Bulletin of the American Meteorological Society, 75(9), 1655-1661.

Pandey, R. P., Dash, B. B., Mishra, S. K., & Singh, R. (2008). Study of indices for drought characterization in KBK districts in Orissa (India). Hydrological Processes, 22(12), 1895-1907.

Paulo, A. A., & Pereira, L. S. (2006). Drought concepts and characterization: Comparing drought indices applied at local and regional scales. Water International, 31(1), 37-49.

Pickup, G. (1998). Desertification and climate change: The Australian perspective. Climate Research, 11(1), 51-63.

Preisendorfer, R. W. (1988). Principal component analysis in meteorology and oceanography (Vol. 17). Amsterdam: Elsevier.

Rossi, G. (2000). Drought mitigation measures: A comprehensive framework. In J. V. Vogt & F. Somma (Eds.), Drought and drought mitigation in Europe (pp. 233-246). Netherlands: Springer.

Rossi, G., Benedini, M., Tsakiris, G., & Giakoumakis, S. (1992). On regional drought estimation and analysis. Water Resources Management, 6(4), 249-277.

Saedi, R., & Zahraei, B. (2011, April). Rainfall-runoff modeling to simulate the effects of climate change in the Pishin dam basin. Paper presented at the 6th National Congress on Civil Engineering, Semnan University, Iran.

Snedecor, G. W., & Cochran, W. G. (1967). Statistical methods. Iowa: Iowa University Press.

Sorooshian, S., Hsu, K. L., Gao, X., Gupta, H. V., Imam, B., & Braithwaite, D. (2000). Evaluation of PERSIANN system satellite-based estimates of tropical rainfall. Bulletin of the American Meteorological Society, 81(9), 2035-2046.

Tigkas, D. (2008). Drought characterization and monitoring in regions of Greece. European Water, 23(24), 29-39.

Tsakiris G., Pangalou D., & Vangelis H. (2007). Regional drought assessment based on the reconnaissance drought index (RDI). Water Resources Management, 21(5), 821-833.

Tsakiris G., Tigkas D., Vangelis, H., Pangalou, D. (2007). Regional drought identification and assessment – Case study in Crete. In G. Rossi, T. Vega, & B. Bonaccorso (Eds.), Methods and tools for drought analysis and management (pp. 169-191). The Netherlands: Springer.

Wilhite, D. A., & Glantz, M. H. (1985). Understanding the drought phenomenon: The role of definitions. Water International, 10(3), 111-120.

Wilhite, D. A., Sivakumar M. V. K., & Wood D. A. (2000, September). Early warning systems for drought preparedness and drought management. Paper presented at an Expert Group Meeting, Lisbon, Portugal.

Wilks, D. S. (2011). Statistical methods in the atmospheric sciences: An introduction (Vol. 100). USA: Academic Press.

Yarnal, B. (1993). Synoptic climatology in environmental analysis: A primer. London: Belhaven Press.

Zarch, M. A. A., Malekinezhad, H., Mobin, M. H., Dastorani, M. T., & Kousari, M. R. (2011). Drought monitoring by reconnaissance drought index (RDI) in Iran. Water Resources Management, 25(13), 3485-3504.