پایش خشکسالی بر مبنای شاخص بارش- تبخیر و تعرق استاندارد شده (SPEI) تحت تأثیر تغییر اقلیم

آب و خاک

مقاله 5، دوره 29، شماره 2، خرداد 1394، صفحه 374-392   

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jsw.v0i0.36472

نویسندگان

حمید زارع ابیانه¹؛ محمد قبائی سوق²؛ ابوالفضل مساعدی^{* 3}

¹دانشگاه بوعلی سینا همدان

²دانشگاه بوعلی سینا، همدان

³دانشگاه فردوسی مشهد

چکیده

ویژگی‌های خشکسالی به عنوان یکی از وقایع محیطی، در دوره‌های آتی ممکن است تحت تأثیر تغییرات اقلیمی تغییر نماید. در این تحقیق با بررسی شاخص‌های بارش- تبخیر و تعرق استاندارد شده (SPEI)، شناسائی خشکسالی (RDI) و بارش استاندارد شده (SPI)، از شاخص SPEI برای پایش وضعیت خشکسالی ایستگاه سینوپتیک همدان تحت تأثیر تغییر اقلیم در دهه‌های آتی استفاده شده‌است. بدین منظور دورة
2010-1981 به عنوان دورة پایه انتخاب و شبیه‌سازی شرایط اقلیم آتی بر مبنای سناریوهای انتشار A1B، A2 و B1 و اجرای گروهی داده‌های 5 مدل گردش عمومی جو با استفاده از مدل LARS-WG5 در دوره آماری 2040-2011 انجام شد. با شبیه‌سازی مقادیر بارش و دما، شاخص‌های SPEI، RDI و SPI در مقیاس‌های زمانی سالانه و هم‌چنین 1 و 3 و 6 ماهه (کوتاه‌مدت) و 12، 18 و 24 ماهه (بلندمدت) برای دوره‌های پایه و آتی محاسبه و ارتباط بین آن‌ها بررسی گردید. در ادامه، با پایش وضعیت‌های رطوبتی از طریق شاخص SPEI، ویژگی‌های دوره‌های خشک و مرطوب بر مبنای تئوری ران استخراج و برای دوره‌های پایه و آتی با هم مقایسه شدند. نتایج شبیه‌سازی اجرای گروهی مدل‌ها نشان‌داد طی سه دهة آینده بر اساس نتایج سناریوی محتمل A2، دمای متوسط و بارش نسبت به دورة پایه به ترتیب 82/0 درجه سانتی‌گراد و 5/2 درصد افزایش می‌یابند. پایش وضعیت رطوبتی بر مبنای شاخص SPEI نیز نشان‌دهندة تغییرات زیاد شرایط رطوبتی در دهة اول پیش‌بینی، نسبت به دهه‌های دوم و سوم می‌باشد. هم‌چنین انتظار می‌رود در مقیاس‌های بلندمدت تعداد دوره‌های خشک کاهش و تداوم طولانی‌ترین دوره خشک و متعاقب آن حجم کمبودها نسبت به دورة پایه افزایش یابند. علاوه بر این انتظار می‌رود مجموع حجم مازادها در دوره‌های مرطوب نسبت به دوره پایه کاهش یابد که می‌تواند بیانگر افزایش کمبود رطوبتی در دهه‌های آتی باشد.

کلیدواژه‌ها

اجرای گروهی؛ تغییر اقلیم؛ تئوری ران؛ خشکسالی؛ شاخص بارش- تبخیر و تعرق استاندارد شده (SPEI)

مراجع

Abramowitz M., and Stegun I.A. 1965. Handbook of mathematical functions, with formulas, graphs, and mathematical tables. Dover Publications.

2- Ashraf B., Mousavi Baygi M., Kamali G.A., and Davari K. 2011. Prediction of water requirement of sugar beet during 2011-2030 by using simulated weather data with LARS-WG downscaling model. Journal of Water and Soil, 25 (5): 1184–1196 (In Persian with English abstract).

3- Ashraf B., Alizadeh A., Mousavi Baygi M., and Bannayan Awal M. 2014. Verification of temperature and precipitation simulated data by individual and ensemble performance of five AOGCM models for north east of Iran. Journal of Water and Soil. 28 (20): 253-266 (in Persian with English abstract).

4- Blekinsop B., and Fowler H.J. 2007. Changes in drought frequency, severity and duration for the British Isles projected by the PRUDENCE regional climate models. Journal of Hydrology, 342: 50–71.

5- Bryant E.A. 1991. Natural Hazards. Cambridge, New York and Melbourne: Cambridge University Press.

6- Burke E.J., and Brown S.J. 2008. Evaluating uncertainties in the projection of future drought. Journal of Hydrometeor, 9: 292–299.

7- Burke E.J., Brown S.J., and Christidis N. 2006. Modeling the recent evolution of global drought and projections for the twenty-first century with the Hadley Centre Climate Model. Journal of Hydrometeorology, 7: 1113–1125.

8- Dubrovsky M., Svoboda M.D., Trnka, M., Hayes M.J., Wilhite D.A., Zalud Z., and Hlavinka P. 2008. Application of relative drought indices in assessing climate-change impacts on drought conditions in Czechia. Theoretical Applied Climatology, 96: 155–171.

9- Edwards D.C., and McKee T.B. 1997. Characteristics of 20th century drought in the United States at multiple time scales. Climatology Report, 97, 2: Colorado State University, Fort Collins, Colorado.

10- Food and Agriculture Organization of the United Nations. 2006. National strategy and action plan on drought Preparedness, management and mitigation in the agricultural sector prepared with the assistance of the through the TCP Project No. 3003 /IRA, V 1, P 60.

11- Golmohammadi M., and Massah Bavani A. 2011. The perusal of climate change impact on drought intensity and duration Journal of Water and Soil, 25 (2): 315–326 (in Persian with English abstract)

12- Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC). 2007. Synthesis Report 2007, AR4, Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdomand New York, USA.

13- Jones P.D., and Moberg A. 2003. Hemispheric and large-scale surface air temperature variations: An extensive revision and an update to 2001. Journal Climate, 16: 206–223.

14- Keyantash J., and Dracup J.A. 2002. The Quantification of Drought Indices, American Metrological Society, 83(8): 1167–1180.

15- Khazanedari L., Zabol Abasi F., Ghandhari Sh., Kouhi, M., and Malbousi, Sh. 2010. Drought conditions in the next thirty years in Iran. Journal of Geography and Regional Development Research, 12: 83-98 (In Persian with English abstract).

16- Kirono D.G.C., Kent D.M., Hennessy K.J., and Mpelasoka F. 2011. Characteristics of Australian droughts under enhanced greenhouse conditions: Results from 14 global climate models. Journal of Arid Environments, 75: 566-575.

17- Lloyd–Hughes B., and Saunders M.A. 2002. A drought climatology for Europe. International. Journal Climatology, 22: 1571–1592.

18- McKee T.B., Doesken N.J., and Kleist J. 1993. The relationship of drought frequency and duration to time scales. Proceedings of the Eighth Conference on applied Climatology. American Meteorological Society, Boston, 179–184.

19- Mishra A.K., and Singh V.P. 2010. A review of drought concepts. Journal of Hydrology, 391: 202–216.

20- Mishra A.k., Singh V.P., and Desai V.R. 2009. Drought characterization: a probabilistic approach. Stochastic Environ Research Risk Assess, 23: 41–55.

21- Nicholls N. 2004. The changing nature of Australian droughts. Climatic Change, 63: 323–336.

22- Pereira A.R., and Pruitt W.O. 2004. Adaptation of the thornthwaite scheme for estimating daily reference evapotranspiration. Agricultural Water Management, 66: 251–257.

23- Racsko P., Szeidl L., and Semenov M. 1991. A serial approach to local stochastic weather models. Ecological Modeling, 57: 27–41.

24- Rebetez M., Mayer H., Dupont, O., Schindler D., Gartner K., Kropp J.P., and Menzel A. 2006. Heat and drought 2003 in Europe: A climate synthesis. Ann. For. Sci., 63: 569–577.

25- Salehnia N., Mossavi Baygi M., and Ansari H. 2013. Drought prediction with PDSI, Lars–WG5 and HadCM3 (case study Neyshabour basin).Iranian Journal of lrrigation and Drainage, 7(1): 93–103 (in Persian with English abstract)

26- Semenov M.A., and Barrow E.M. 1997. Use of a stochastic weather generator in the development of climate change scenarios. Climate Change, 35: 397–414.

27- Semenov M., and Stratonovitch P. 2010. Use of multi–model ensembles from global climate models for assessment of climate change impacts. Climate Research, 41: 1-14.

28- Sheffield J., and Wood E.F. 2008. Projected changes in drought occurrence under future global warming from multi–model, multi-scenario, IPCC AR4 simulations. Climate Dyn., 31: 79–105.

29- Solomon S.D., Qin M., Manning M., Marquis K., Averyt M.M.B., Tignor H.L., Miller Jr., and Z. Chen Eds. 2007. Climate Change 2007.The Physical Science Basis. Cambridge University Press, 996 pp.

30- Tigkas D. 2008. Drought characterisation and monitoring in regions of Greece. European Water 23/24, 29–39.

31- Tsakiris G., Nalbantis I., Pangalou D., Tigkas D., and Vangelis H. 2008. Drought meteorological monitoring network design for the reconnaissance drought index (RDI). In: Franco Lopez, A. (Ed.), Proceedings of the 1st International Conference “Drought Management: scientific and Technological Innovations”, Option Mediterraneennes, Series A, No. 80, Zaragoza, Spain, 12–14 June 2008, 57–62.

32 - Tsakiris G., Pangalou D., and Vangelis, H. 2007. Regional drought assessment based on the Reconnaissance Drought Index (RDI). Water Resources Management, 21: 821–833.

33- Vicente-Serrano S.M., Begueria S., and Lopez-Moreno J.I. 2010. A Multi–scalar drought index sensitive to global warming: The Standardized Precipitation Evapotranspiration Index – SPEI. Journal of Climate, 23(7): 1696– 1718.

34- Wilhite D.A. 2000. Drought as a natural hazard: concepts and definitions. In: Wilhite D.A. (Ed.), Drought: A Global Assessment, vol. 1. Routledge, New York, 1–18.