پایش وضعیت‌های رطوبتی و روند آن‌ها بر مبنای شاخص بارش- تبخیر و تعرق استاندارد شده (SPEI) در نواحی مختلف آب و هوایی ایران

آب و خاک

مقاله 1، دوره 30، شماره 5 - شماره پیاپی 49، آذر 1395، صفحه 1700-1717   

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jsw.v0i0.47565

نویسندگان

محمد قبائی سوق¹؛ حمید زارع ابیانه¹؛ ابوالفضل مساعدی^{* 2}؛ سیده زهرا صمدی³

¹دانشگاه بوعلی سینا، همدان

²دانشگاه فردوسی مشهد

³دانشگاه کارولینای جنوبی

چکیده

خشکسالی یک ویژگی طبیعی تکرار شونده از تغییرات اقلیمی می‌باشد که اساسا در ارتباط با کمبود بارش تعریف می‌گردد. امروزه همگان پذیرفته‌اند که خشکسالی یک پدیده‌ی چند متغیره می‌باشد و نوسانات هر یک از متغیرهای جوی و اقلیمی می‌توانند سبب افزایش یا کاهش شدت این پدیده گردد. شاخص نسبتاً جدید بارش- تبخیر و تعرق استاندارد شده (SPEI) از داده‌های بارش و تبخیر و تعرق در قالب یک مدل بیلان آبی بر پایه‌ی مفاهیم شاخص بارش استاندارد شده (SPI) استفاده می‌کند و قادر به در نظر گرفتن اثرات ناشی از گرمایش جهانی می‌باشد. در این تحقیق با بررسی ارتباط بین شاخص SPEI با شاخص‌های SPI و شناسائی خشکسالی (RDI)، از شاخص SPEI برای پایش خشکسالی 11 ایستگاه واقع در 6 منطقه‌ی مختلف آب و هوائی ایران در مقیاس‌های سالانه، کوتاه‌مدت (1، 3 و 6 ماهه) و بلندمدت (9، 12، 18و 24 ماهه) استفاده شده است. هم‌چنین به منظور بررسی روند وضعیت‌های رطوبتی طی 51 سال اخیر (2010- 1960) در کشور از روش گرافیکی LOWESS و آزمون ناپارامتری من– کندال به ترتیب در مقیاس سالانه و ماهانه استفاده شده است. مطابق نتایج بدست آمده بیشترین همبستگی شاخص ‌SPEI با شاخص های SPI و RDI مربوط به ایستگاه‌های واقع در نواحی مرطوب ساحلی می‌باشد و با کم‌شدن مقدار رطوبت، همبستگی آن‌ها با یکدیگر کاهش می‌یابد. مقایسه‌ی نتایج شاخص‌های SPI و SPEI نشان داد که شاخص SPI ضمن داشتن نتایج مناسب در مناطق مرطوب، در مناطق خشک دقت کمتری دارد. هم‌چنین بر اساس نتایج شاخص SPEI در مقیاس‌های بلندمدت، سه دوره‌ی مشخص رطوبتی در طول 51 سال گذشته قابل تشخیص می‌باشد که شروع وقایع خشکسالی دوره‌ی سوم از سال 1997 می‌باشد. نتایج بررسی روند سالانه وضعیت‌های رطوبتی نیز نشان دهنده‌ی تغییرات افزایشی وقوع خشکسالی‌ها در سال‌های منتهی به سال 2010 می‌باشد. از طرفی بررسی روند وضعیت‌های رطوبتی بر اساس شاخص SPEI یک ماهه نشان می‌دهد که روند مشاهد شده برای بیشتر ماه‌های سال (اکتبر تا دسامبر و ژانویه تا ژوئن) در ایستگاه‌های مورد بررسی به جز تهران و شیراز بیشتر از نوع کاهشی می‌باشد که نشانگر افزایش کمبودهای رطوبتی طی سال زراعی می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

خشکسالی؛ کمبود یا مازاد بارش؛ آزمون من-کندال؛ روش LOWESS

مراجع

1- Allen R.G., Pereira L.S., Raes D., and Smith M. 1998. Crop evapotranspiration-Guidelines for computing crop water requirements-FAO Irrigation and drainage paper 56. FAO, Rome, 300(9), D05109.

2- Alijani B., Ghohroudi M. and Arabi N. 2008. Developing a climate model for Iran using GIS. Theoretical Applied Climatology, 92 (1-2): 103–112.

3- Asadi Zarch M.A., Malekinezhad H., Mobin M.H., Dastorani M.T., and Kousari M.R. 2011. Drought monitoring by Reconnaissance Drought Index (RDI) in Iran. Water Recourse Management, 25 (13): 3485-3504.

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- Dinpashoh Y. 2003. Analysis meteorological drought using pattern analyzing. Ph.D. thesis, University of Tabriz. 192 pp (in Persian).

6- Heim R.R. 2002. A review of twentieth- century drought indices used in the United States. Bulletin American Meteorological Society, 83 (8): 1149–1165.

7- Helsel D.R., and Hirsch R.M. 1992. Statistical methods in water resources (Vol. 49). Elsevier,

8- Jamshidi H., Khalili D., Rezaeian Zadeh M., and Hosseinipour E.Z. 2011. Assesment and comparison of SPI and RDI metrological drought indices in selected synoptic stations of Iran. In World Environmental and Water Resources Congress (pp. 1161–1173).

9- Khalili D., Farnoud T., Jamshidi H., Kamgar-Haghighi A.A., and Zand-Parsa SH. 2011. Comparability analyses of the SPI and RDI meteorological drought indices in different climatic zones. Water Recourse Management, 25 (6): 1737–1757.

10- Liang L., Li L. and Liu Q. 2010. Temporal variation of reference evapotranspiration during 1961–2005 in the Taoer River basin of Northeast China. Agricultural and Forest Meteorology, 150(2): 298–306.

11- Lloyd-Hughes B., and Saunders M.A. 2002. A drought climatology for Europe. International Journal Climatology, 22 (13): 1571–1592.

12- Lorenzo-Lacruz J., Vicente-Serrano S.M., Lopez-Moreno J.I., Begueria S., Garcia-Ruiz J.M., and Cuadrat J.M. 2010. The impact of droughts and water management on various hydrological systems in the headwaters of the Tagus River (central Spain). Journal of Hydrology, 386 (1): 13–26.

13- McKee T.B., Doesken N.J., and Kleist J. 1993. The relationship of drought frequency and duration to time scales. Preprints, Eighth Conf. on Applied Climatology, Anaheim, CA, American Meteorological Society, 179–184.

14- Mishra A.K. and Singh V.P. 2010. A review of drought concepts. Journal of Hydrology, 391(1): 202–216.

15- Morid S., Smakhtin V., and Moghaddasi M. 2006. Comparison of seven meteorological indices for drought monitoring in Iran. International Journal Climatology, 26: 971–985.

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

17- Partal T. and Kahya E. 2006. Trend analysis in Turkish precipitation data. Hydrological Process, 20(9): 2011–2026.

18- Pereira A.R., and Pruitt W.O. 2004. Adaptation of the Thornthwaite scheme for estimating daily reference evapotranspiration. Agricultural Water Management, 66 (3): 251–257.

19- Potop, V., Boroneanţ, C., Možný, M., Štěpanek, P., and Skalak, P. 2014. Observed spatiotemporal characteristics of drought on various time scales over the Czech Republic. Theoretical and applied climatology, 115(3–4): 563–581.

20- Trenberth K.E. 2011. Changes in precipitation with climate change. Climate Research, 47 (1): 123–138

21- Tsakiris G., Nalbantis I, Pangalou D, Tigkas D. and Vangelis, H. 2008. Drought meteorological monitoring network design for the reconnaissance drought index (RDI). In Proceedings of the 1st International Conference “Drought management: scientific and technological innovations”. Zaragoza, Spain: option Mediterraneennes, series A (No. 80, pp. 12-14).

22- Tsakiris G., Pangalou D., and Vangelis H. 2007. Regional drought assessment based on the Reconnaissance Drought Index (RDI). Water Recourse Management, 21 (5): 821–833.

23- Vangelis H, Tigkas D., and Tsakiris G . 2013. The effect of PET method on Reconnaissance Drought Index (RDI) calculation. Journal of Arid Environment, 88: 130–140.

24- 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 Climate, 23(7): 1696–1718.

25- Zhang X., Vincent L.A., Hogg W.D., and Niitsoo A. 2000. Temperature and precipitation trends in Canada during the 20th century. Atmosphere Ocean, 38(3): 395–429.