مدل سازی و پایش پدیده خشکسالی در شمال غرب ایران

جغرافیا و مخاطرات محیطی

مقاله 9، دوره 8، شماره 3 - شماره پیاپی 31، مهر 1398، صفحه 143-165   

نوع مقاله: پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/geo.v0i0.79901

نویسندگان

وحید صفریان زنگیر¹؛ بهروز سبحانی^{* 1}؛ مجید رضائی بنفشه²

¹دانشگاه محقق اردبیلی

²دانشگاه تبریز

چکیده

خشکسالی مختص مکان خاص نبوده و مناطق مختلف جهان از آن متأثر می ­باشد، یکی از این مناطق، شمال غرب ایران است که در چند سال اخیر از این پدیده رنج می­برد. هدف پژوهش حاضر مدل­سازی و تحلیل خشکسالی در شمال غرب ایران می­باشد. برای این کار پارامترهای اقلیمی: بارش، دما، ساعات آفتابی، حداقل رطوبت نسبی و سرعت باد در بازه زمانی 32 ساله (2018- 1987) در 21 ایستگاه شمال غرب ایران مورد استفاده قرار گرفت. برای مدل ­سازی، شاخص فازی T.I.B.I ابتدا چهار شاخص (SET, SPI, SEB, MCZI) با استفاده منطق فازی در نرم­افزار Matlab فازی‌سازی شدند، سپس شاخص‌ها با هم مقایسه شده و درنهایت از مدل تصمیم ­گیری چند متغیره Topsis، برای اولویت‌ سنجی مناطق درگیر با خشکسالی استفاده شد. یافته­ های پژوهش نشان داد مدل T.I.B.I طبقات خشکسالی، چهار شاخص مذکور را به‌صورت دقیق در خود منعکس می­کند. از بین 5 پارامتر اقلیمی مورد استفاده در این پژوهش، پارامتر دما در نوسان شدت خشکسالی بیش­ترین تأثیر را داشت. شدت خشکسالی براساس مدل‌ سازی صورت گرفته در مقیاس 12 ماهه بیش­تر از 6 ماهه بود، طولانی­ ترین تداوم خشکسالی در منطقه مورد مطالعه مربوط به ایستگاه ارومیه در بازه 12 ماهه از ماه جولای سال 2003 تا ماه دسامبر سال 2004 به مدت 18 ماه رخ داده است. بیش­ترین درصد رخداد خشکسالی در ایستگاه ارومیه در مقیاس 12 ماهه و کم­ترین آن در ایستگاه سنندج در مقیاس 6 ماهه اتفاق افتاده است. براساس مدل ­سازی صورت گرفته، شاخص فازی T.I.B.I نسبت به شاخص فازی SPEI برتری نسبی را نشان داد.

کلیدواژه‌ها

منطق فازی؛ پایش خشکسالی؛ مقیاس 6 و 12 ماهه؛ T.I.B.I؛ شمال‌غرب

مراجع

اختیاری‌خواجه، شیوا؛ دین‌پژوه، یعقوب؛ 1397. کاربرد شاخص خشکسالی مؤثر (EDI) برای بررسی دوره‌های خشکی (ایستگاه‌های تبریز، بندر انزلی و زاهدان). علوم و مهندسی آبیاری. شماره 1. 145-133.

ادیب، آرش؛ گرجی‌زاده، علی؛ 1395. بررسی و پایش خشکسالی با استفاده از شاخص‌های خشکسالی. مهندسی آبیاری و آب ایران. شماره 6. 185-173.

انصاری، حسین؛ داوری، کامران؛ ثنائی‌نژاد، سیدحسین؛ 1389. پایش خشکسالی با استفاده از شاخص بارندگی وتبخیر و تعرق استاندارد شده SEPI، توسعه یافته بر اساس منطق فازی. نشریه آب و خاک (علوم و صنایع کشاورزی). شماره 1. 52-38.

بایزیدی، مطلب؛ 1397. ارزیابی خشکسالی ایستگاه‌های سینوپتیک غرب کشور با استفاده از روش هربست و مدل عصبی-فازی تطبیقی. تحقیقات منابع آب ایران. شماره 1. 284-278.

پارسا‌مهر، امیرحسین؛ خسروانی، زهرا؛ 1396. بررسی تعیین خشکسالی با استفاده از تصمیم‌گیری چند معیاره بر مبنای TOPSIS. تحقیقات مرتع و بیابان ایران. شماره 24. 29-16.

پیروی، رؤیا؛ علیدادی، حسین؛ جاوید، الله‌بخش؛ نجف‌پور، علی‌اصغر؛ 1394. مدل‌سازی اثر خشکسالی بر سختی کل و جامدات محلول آب زیر زمینی دشت مشهد. فصل‌نامه پژوهش در بهداشت محیط. شماره 2. 94-85.

ترابی‌پوده، حسن؛ شاهی‌نژاد، بابک؛ دهقانی، رضا؛ 1397. تخمین خشکسالی با استفاده از شبکه‌های هوشمند. هیدروژئومورفولوژی. شماره 14. 197-179.

جان‌درمیان، یونس؛ شکیبا، علیرضا؛ ناصری، حمیدرضا؛ 2015. بررسی وضعیت خشکسالی و ارتباط آن با تغییرات کمی و کیفی آب زیرزمینی در دشت سراب. کنفرانس بین‌المللی توسعه با محوریت کشاورزی. محیط زیست و گردشگری. ایران. تبریز. صص 17-16.

جعفرنژاد، علی؛ کیا، سیدمصطفی؛ 1389. منطق فازی در MATLAB. انتشارات کیان رایانه سبز. 180-157.

جعفری، غلامحسین؛ بختیاری، فاطمه؛ دوستکامیان، مهدی؛ 1396. بررسی و تحلیل ارتباط فضایی خشکسالی‌ها با دبی حوضه آبی قزل اوزن. جغرافیا و توسعه. شماره 15. 94-79.

حدادی، حسین؛ حیدری، حسن؛ 1394. آشکارسازی اثر نوسانات بارش بر روان آب سطحی حوضه آبریز دریاچه ارومیه. مجله علمی پژوهشی جغرافیا وبرنامه‌ریزی محیطی. شماره 58. 262-247.

دماوندی، علی‌اکبر؛ رحیمی، محمد؛ یزدانی، محمدرضا؛ نوروزی، علی‌اکبر؛ 1395. پایش مکانی خشکسالی کشاورزی از طریق سری‌های زمانی شاخص‌های NDVI و LST داده‌های MODIS (مطالعه‌ موردی: استان کرمان مرکزی). مجله‌ تحلیل فضایی مخاطرات محیطی. شماره 3. 126-115.

ذوالفقاری، حسن؛ نوری‌سامله، زهرا؛ 1395. کاربرد شاخص خشکسالی (CPEL) در تعیین متغیرهای مناسب برای تحلیل خشکسالی‌های ایران. مجله تحلیل فضایی مخاطرات محیطی. شماره 3. 114-99.

زینالی، بتول؛ اصغری، صیاد؛ صفریان‌زنگیر، وحید؛ 1396. پایش خشکسالی و ارزیابی امکان پیش بینی آن در حوضه دریاچه ارومیه با استفاده از شاخص SEPT و مدل ANFIS. نشریه تحلیل فضایی مخاطرات محیطی. شماره 1. 96-73.

زینالی، بتول؛ صفریان‌زنگیر، وحید؛ 1396. پایش خشکسالی در حوضه دریاچه ارومیه با استفاده از شاخص فازی. مجله مخاطرات محیط طبیعی. شماره 12. 62-37.

سبحانی، بهروز؛ غفاری‌گیلانده، عطا؛ گلدوست، اکبر؛ 1394. پایش خشکسالی در استان اردبیل با استفاده از شاخص SEPI توسعه یافته براساس منطق فازی. نشریه تحقیقات کاربردی علوم جغرافیای. شماره‌ 36. 72-51.

سلاجه، علی، فتح‌آبادی، ابوالحسن؛ 1388. بررسی امکان برآورد بار معلق رودخانه کرج با بهره‌گیری از منطق فازی و شبکه عصبی. نشریه مرتع و آبخیزداری. مجله منابع طبیعی ایران. شماره2. 282-271.

شکری‌کوچک، سعید؛ بهنیا، عبدالکریم؛ 1392. پایش و بیش‌بینی خشکسالی استان خوزستان با استفاده از شاخص SPI زنجیره مارکوف. فصل‌نامه علوم و محیط‌زیست. شماره 13. 52-41.

شمس‌نیا، امیر؛ پیرمرادیان، نادر؛ امیری، ناصر؛ 1387. مدل‌سازی خشکسالی در استان فارس با استفاده از تحلیل سری‌های زمانی. نشریه جغرافیا و برنامه‌ریزی. شماره 28. 189- 165.

صلاحی، برومند؛ مجتبی‌پور، فریده؛ 1395. تحلیل فضایی خشکسالی اقلیمی شمال غرب ایران با استفاده از آمارۀ خود همبستگی فضایی. مجله‌ تحلیل فضایی مخاطرات محیطی. شماره 3. 20-1.

صمدیان‌فرد، سعید؛ اسدی، اسماعیل؛ 1396. پیش بینی نمایه خشکسالی SPI به روش‌های رگرسیون بردار پشتیبان و خطی چندگانه. حفاظت منابع آب و خاک. شماره 6. 16-1.

ظهیری، عبدالرضا؛ شریفان، حسین؛ ابارشی، فرزانه؛ رحیمیان، محمد؛ 1393. ارزیابی پدیده‌های ترسالی و خشکسالی در استان خراسان‌با استفاده از نمایه‌های (PNPI,SPI,NITZCHE). نشریه آبیاری و زهکشی ایران. شماره 8. 865-845.

علیزاده، شهمراد؛ حسین، محمدی؛ پرویز، کردوانی؛ 1396. مدل‌سازی پراکندگی خشکسالی‌های ناشی از تغییر اقلیم در ایران با به کارگیری سیستم دینامیک. آمایش سرزمین. شماره 1. 188- 169.

فتحی‌زاده، حسن؛ غلامی‌نیا، اعظم؛ مبین، محمدحسین؛ سودایی‌زاده، حمید؛ 1396. بررسی روابط بین خشکسالی هواشناسی و متغیرهای خورشیدی در برخی از ایستگاه‌های همدیدی ایران. مخاطرات محیط طبیعی. شماره 6. 87-63.

فنی، زهره؛ خلیل‌الهی، حسین‌علی؛ سجادی، ژیلا؛ فال‌سلیمان، محمود؛ 1395. تحلیل دلایل و پیامدهای خشکسالی در استان خراسان جنوبی و شهر بیرجند. فصل‌نامه‌ برنامه‌ریزی و آمایش فضا. شماره 20. 200-175.

کماسی، مهدی؛ ملک‌محمودی، مهدی؛ منتصری، حسین؛ 1396. پیش‌بینی خشکسالی با نمایه‌های SPI و EDI به روش مدل‌سازی ANFIS در استان کهگیلویه و بویراحمد. نشریه هواشناسی کشاورزی. شماره 1. 47-36.

مالچفسکی، یانک؛ 2006. سامانه اطلاعات جغرافیایی و تحلیل تصمیم چند معیاری. ترجمه اکبر پرهیزگار. عطا غفاری گیلانده. تهران. انتشارات سمت.

مرادی، حمیدرضا؛ طائی، مجید؛ قاسمیان، داود؛ چزگی، جواد؛ بهاری، رضا؛ 1387. شبیه‌سازی و تحلیل ارتباط خشکسالی‌های آبشناختی و اقلیمی با استفاده با استفاده از مدل‌های احتمالاتی جلگه بابل. انجمن آبخیزداری ایران. شماره 5. 74-71.

مکوندی، رقیه؛ مقصودلو‌کمالی، بیژن؛ محمدفام، ایرج؛ 1391. بهره‌مندی از مدل تصمیم‌گیری چندمعیاره TOPSIS در ارزیابی پیامدهای محیط زیستی پالایشگاه‌های نفت(مطالعه موردی: پالایشگاه نفت فوق سنگین خوزستان). پژوهش‌های محیط زیست. شماره 5. 86-77.

منتصری، مجید؛ امیرعطایی، بابک؛ 1394. پیش‌بینی استوکستیکی احتمالات وقوع خشکسالی (مطالعه موردی: شمال غرب کشور). نشریه مهندس عمران و محیط زیست. شماره 45. 26-12.

منتصری، مجید؛ نورجو، امیر؛ بهمنش، جواد؛ اکبری، مهدی؛ 1397. بررسی ترسالی و خشکسالی هواشناسی در حوضه‌های جنوبی دریاچه ارومیه. اکوهیدرولوژی. شماره 1. 202-189.

میرزایی، فاطمه؛ عراقی‌نژاد، شهاب؛ بزرگ‌حداد، امید؛ 1394. توسعه مدل یکپارچه منابع آب WEAP برای مدل‌سازی شرایط خشکسالی. نشریه مهندسی و مدیریت آبخیز. شماره 1. 97-85.

نظم‌فر، حسین؛ علی‌بخشی، آمنه؛ 1393. سنجش نابرابری فضایی در برخورداری از شاخص‌های آموزشی با استفاده از روش تاپسیس(مطالعه موردی: استان خورستان). دو فصل‌نامه مطالعات برنامه‌ریزی آموزشی. شماره 6. 134-115.

یاراحمدی، داریوش؛ 1393. تحلیل هیدروکلیماتولوژیکی نوسان‌های سطح آب دریاچه ارومیه. مجله‌ پژوهشی جغرافیای طبیعی. شماره 46، 92-77.

Gholamali, M., Younes, K., Esmaeil, H., Fatemeh, T., 2011. Assessment of Geostatistical Methods for Spatial Analysis of SPI and EDI Drought Indices. World Applied Sciences Journal, 15: 474-482.

Hao, Z., Hao, F., Singh, V., Xia, Y., Xinyishen. O., 2016. A theoretical drought classification method for the multivariate drought index based on distribution properties of standardized drought indices. Advances in water resources, 14: 240-247.

Huanga, S., Huanga, Q., Changa, J., Zhua, Y., Lengb, G., 2016. Drought structure based on a nonparametric multivariate standardized drought index across the Yellow River basin China. Journal of Hydrology, 530: 127-136.

Jinum, M.K., Jeonbin. K., 2017. Evaluatin historical drought charactristics simulated in Cordexast Asia against observations. International journal of climatology, 25: 32-43.

Kisi, A., Rita, P., Judit. B., 2017. Multi- model analysis of regional dry and wet condition for the Carpatian Region. International journal of climatology, 17: 4543-4560.

Liu, M., Xianli, X., sun, Y., lexander, A., kelin. W., 2017. Decreasing spatial variability of drought in south west china during 1959-2013. International journal of climatology, 21: 4610-4619.

Modaresirad, A., Ghahramani, B., Khalili, D., Ghahramani, Z., Ahmadiardakani. S., 2017. Integrated meteorological and hydrological drought model: A management tool for proactive water resources planning of semi-arid regions. Advances in water resources, 54: 336-353.

Quesada, B., Giuliano, M., Asarre, D., Rangecoft, S., Vanloon. A., 2018. Hydrological change: Toward a consistent approach to assess changes on both floods and droughts. Advances in water resources, 5: 31-35.

Safarianzengir, V., Sobhani, B., Asghari, S., 2019. Modeling and Monitoring of Drought for forecasting it, to Reduce Natural hazards Atmosphere in western and north western part of Iran, Iran. Air Qual Atmos Health (2019) doi:10.1007/s11869-019-00776-8.

Sobhani, B., Safarianzengir, V., 2019. Modeling, monitoring and forecasting of drought in south and southwestern Iran, Iran. Modeling Earth Systems and Environment 5: https:// doi.org/ 10.1007/ s40808-019-00655-2.

Sobhani, B., Safarianzengir, V., Kianian, M.K., 2019a. Drought monitoring in the Lake Urmia basin in Iran. Arabian Journal of Geosciences 12:448. https://doi.org/10.1007/s12517-019-4571-1.

Sobhani, B., Safarianzengir, V., Kianian, M.K., 2019b. Modeling, Monitoring and Prediction of Drought in Iran. Iranian (Iranica) Journal of Energy and Environment 10: 216 - 224. doi: 10.5829/ijee.2019.10.03.09.

Spinoni, j., Naumann, G., vogt, j., Barbosa. P., 2015. The biggest drought events in Europe from 1950-2012. Journal of hydrology: Regional, 3: 509-524.

Touma, D., Ashfaq, M., Nayak, M., Kao, S.C., Diffenbaugh, N., 2015. A multi-model and multi-index evaluation of drought characteristics in the 21st century. Journal of Hydrology, 526: 196-207.

Zeleke, T., Giorgi, T., Diro, F., Zaitchik, B., 2017. Trend and periodicity of drought over Ethiopia. International journal of climatology, 65: 4733-4748.