توسعه یک مدل پیش‌بینی ریسک خشکسالی هواشناسی (مطالعه موردی: زیرحوضه آبریز افین)

آب و خاک

مقاله 12، دوره 33، شماره 6 - شماره پیاپی 68، بهمن 1398، صفحه 943-958   

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jsw.v33i6.81650

نویسندگان

غزاله کواکبی¹؛ محمد موسوی بایگی^{* 2}؛ امین علیزاده²؛ ابوالفضل مساعدی²؛ مهدی جباری نوقابی³

¹دانشگاه فردوسی مشهد

²فردوسی مشهد

³دانشگاه فردوسی مشهد، گروه آمار

چکیده

خشکسالی به عنوان پیچیده­ترین، اما کمتر شناخته شده­ترین خطر در میان تمام خطرات طبیعی است که نسبت به هر خطر طبیعی دیگر، درصد بیشتری از مردم را تحت تأثیر قرار می‌دهد. خشکسالی یکی از پدیده­های طبیعی و مکرر اقلیمی است؛ تجزیه و تحلیل ریسک خشکسالی ترکیبی از تجزیه و تحلیل خطر خشکسالی و تجزیه و تحلیل آسیب­پذیری خشکسالی است. در این مطالعه سعی شده است چشم­انداری از تغییرات ریسک خشکسالی هواشناسی در آینده نشان داده شود. مطالعه به­صورت موردی برای زیرحوضه افین (واقع در استان خراسان جنوبی) انجام شده است. دوره آماری استفاده شده برای دوره پایه 33 سال (2015-1983) می­باشد. داده­های آینده براساس سه مدل از پروژه CORDEX بدست آمده است. دوره آتی، به سه دوره 27 ساله شامل، آینده نزدیک (2046-2020)، آینده میانی (2073-2047) و آینده دور (2100-2074) تقسیم شده است. به منظور محاسبه ریسک خشکسالی، مخاطره خشکسالی براساس سه شاخص خشکسالی SPI، SPEI  و eRDI برای دوره پایه و دوره­های آتی و پس از آن آسیب­پذیری تعیین شد. افزایش شدت خشکسالی­ها در دوره­های آتی از دیگر نتایج حاصل از این مطالعه است. خروجی­های ریسک بدست آمده از روش مستقیم محاسبه ریسک که با داده­های CORDEX و نیز روش استفاده از مدل پیش­بینی ریسک که در این مطالعه بدست آمد، نشان از افزایش تعداد وقایع خشکسالی و بدنبال آن افزایش وقایع ریسک خشکسالی در منطقه دارد. همچنین، مشاهده شد شدت ریسک خشکسالی­ها براساس سناریوی انتشار RCP8.5 بیشتر از RCP4.5 می­باشد

کلیدواژه‌ها

آسیب‌پذیری خشکسالی؛ ریسک خشکسالی؛ مخاطره خشکسالی؛ ARIMA؛ CORDEX

مراجع

1- Alizade Chopari O., and Najafi S. 2016. Changes in temperature and precipitation in different regions of Iran. Physics of Earth and Space 43: 569-584.

2- Bachmair S., Svensson C., Prosdocimi I., Hannaford J., and Stahl K. 2017. Developing drought impact functions for drought risk management. Natural Hazards and Earth System Sciences 17: 1947-1960.

3- Chopra P. Drought risk assessment using remote sensing and GIS: a case study of Gujarat. 2006. ITC.

4- Ghaseminezhad S., Soltani S., and Safiyanian A.R. 2013. Drought risk assessment in Isfahan province. Journal of Agricultural Science and Technology, Water and Soil Science 18(68): 225-213.

5- Ghaznavi M., Mosaedi A., and Ghabaie Sogh M. 2018. Investigation of the effect of climatic conditions on drought status persistence in six stations Synoptic Selection of the Country. The 7th National Conference on Rainfall Rainfall Systems - Tehran- 1st and 2nd of March, 2018,Soil and Watershed Management Institute - Rainwater Leveling Systems Association.

6- Godarzi L., and Rozbahani A. 2016. Evaluation of the Efficiency of Arima & Halt Winters Time Series Models in Monthly Temperature and Precipitation Estimation (Case Study: Lotyan Station). Irrigation Sciences and Engineering 40: 137-149.

7- Hay L. E., Wilby R.L., and Leavesley G.H. 2000. A comparison of delta change and downscaled GCM scenarios for three mountainous basins in the United States. JAWRA Journal of the American Water Resources Association 36: 387-397.

8- Hashemi-ana S.K., Khosravi M., and Tavousi T. 2015. Validation of AOGCMs capabilities for simulation length of dry spells under the climate change in Southwestern area of Iran. Open J Air Pollut 4: 76-85

9- Hoshyar M., Sobhani B., and Hoseyni S.A. 2017. Uranium Maximum Temperature Variation Vision Using the CanESM2 Model Output. Geography and Planning Journal 22: 305-325.

10- Javidi Sabaghian R., and Sharifi M.B. 2009. Using random models in river flow simulation and forecasting annual average annual discharge of the river by time series analysis. Iran Water Resources Management Conference. number 1.

11- Khalil A. 2015. Quantitative Investigation and Modeling of Agricultural Damage Risk of Flood Precipitation in Iran. Agricultural Meteorology Journal 3(2): 33-24.

12- Khalili A., and Bazrafshan J. 2006. Drought persistence and survival assessment using annual precipitation data at Iranian stations. Proceedings of the Second Conference on Water Resources Management. 23 and 24 January . Esfahan.

13- Khalil N., Rezaee Pazhand H., Derakhshan H., and Davari K. 2017. Development of a framework for assessing agricultural drought risk on wheat. Iranian Water Resources Research 14: 59-70

14- Kavakebi GH., Mousavi Baygi M., Mosaedi A., and Jabbari Noghabi M. 2013. Determination of effective factors on drought occurrence by analyzing panel data (Case study: Khorasan Razavi province). Water and Soil 6: 1298-1310.

15- Lehner F., Coats S., Stocker T.F., Pendergrass A.G., Sanderson B.M., Raible C.C., and Smerdon J.E. 2017. Projected drought risk in 1.5 C and 2 C warmer climates. Geophysical Research Letters 44: 7419-7428.

16- Mckee T B., Doesken N J., and Kleist J. 1993. The relationship of drought frequency and duration to time scales. Paper presented at the Proceedings of the 8th Conference on Applied Climatology.

17- Mosaedi A., Kavakebi GH., and Abdollahzade S. 2010. Detection of climate change based on Mann-Whitney statistical test in Mashhad. First National Conference on Meteorology and Water Management.

18- Mostafazade R., and Zabihi M. 2015. Analysis and comparison of SPI and SPEI indices in meteorological drought evaluation using R software (Case study: Kurdistan province). Physics of Earth and Space 42: 633-643.

19- Pandey S., Pandey A., Nathawat M., Kumar M., and Mahanti N. 2012. Drought hazard assessment using geoinformatics over parts of Chotanagpur plateau region, Jharkhand, India. Natural Hazards 63: 279-303.

20- PEI W., FU Q., LIU D., LI T.-X., CHENG K., and CUI S. 2017. Spatiotemporal analysis of the agricultural drought risk in Heilongjiang Province, China. Theoretical and Applied Climatology 1-14.

21- Pittock A.B. 2003. Climate change: an Australian guide to the science and potential impacts.

22- Portahermi M., Roknabadieftekhari A., and Kazemi N. 2013. The Role of Drought Risk Management Approach in Reducing Economic-Social Vulnerability of Rural Farmers (From the Perspectives of Officials and Experts) Case Study: Sulduz Village, West Azarbaijan. Rural Research Quarterly, 1.

23- Prathumchai K., Honda K., and Nualchawee K. 2001. Drought risk evaluation using remote sensing and GIS: a case study in Lop Buri Province. 22nd Asian conference on remote sensing. 9.

24- Sabziparvar A.A., Saghaie S., and Nozari H. 2012. Comparison of the Hargreaves-Somoni Reference Flow Evaporation and the FAO Governorate 56 on the Scale of the Karkheh Basin.

25- Shahid S., and Behrawan H. 2008. Drought risk assessment in the western part of Bangladesh. Natural Hazards 46: 391-413.

26- Solomon S., Qin D., Manning M., Chen Z., Marquis M., Averyt K.B., Tignor M., and Miller H.L. 2007. Contribution of working group I to the fourth assessment report of the intergovernmental panel on climate change, 2007. Cambridge University Press, Cambridge.

27- Soltani Gerdfaramarzi S., Saberi A., and Gheysori M. 2016. Determine the best time series model for predicting annual precipitation of selected stations in West Azarbaijan province. Journal of Applied Geosciences Research.

28- Tigkas D., Vangelis H., and Tsakiris G. 2017. An Enhanced Effective Reconnaissance Drought Index for the Characterisation of Agricultural Drought. Environmental Processes. 4(1): 137–148.

29- Tsakiris G. 2007. Practical application of risk and hazard concepts in proactive planning. European Water 19: 47-56.

30- Vicent-serrano S.M., Begueria S., and Lopez-moreno J.I. 2010. A multiscalar drought index sensitive to global warming: the standardized precipitation evapotranspiration index. Journal of Climate 23: 1696-1718.

31- Wentz F.J., Ricciardulli L., Hilburn K., and Mears C. 2007. How much more rain will global warming bring? Science 317: 233-235.

32- Wilhite D. 1992. Drought management and climate change. Contractors’ report prepared for the Office of Technology Assessment, Washington, DC.

33- Wilhite D.A., Hayes M.J., Knutson C., and Smith K.H. 2000. Planning for Drought: Moving From Crisis to Risk Management 1. JAWRA Journal of the American Water Resources Association 36: 697-710.

34- Wu H., and Wilhite D.A. 2004. An operational agricultural drought risk assessment model for Nebraska, USA. Natural Hazards 33: 1-21.

35- Yuan X.-C., Zhou Y.L., Jin J.L., and Wei Y.-M. 2013. Risk analysis for drought hazard in China: a case study in Huaibei Plain. Natural Hazards 67: 879-900.