بررسی انواع خشکسالی و مشخصه‌های آن در ایران با استفاده از شاخص بارش تبخیر-تعرق استاندارد شده (SPEI)

آب و خاک

مقاله 9، دوره 37، شماره 3 - شماره پیاپی 89، مرداد و شهریور 1402، صفحه 473-486   

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jsw.2023.81322.1257

نویسندگان

نسترن ترابی نژاد¹؛ آذر زرین^{* 2}؛ عباسعلی داداشی رودباری³

¹دانشجوی کارشناسی ارشد اقلیم شناسی، گروه جغرافیا، دانشگاه فردوسی مشهد

²دانشیار اقلیم شناسی، گروه جغرافیا، دانشگاه فردوسی مشهد

³پژوهشگر پسادکتری اقلیم شناسی، گروه جغرافیا، دانشگاه فردوسی مشهد

چکیده

خشکسالی یک مخاطره طبیعی پرهزینه با پیامدهای گسترده بر کشاورزی، اکوسیستم و منابع آب است. هدف از این پژوهش بررسی مشخصه­های خشکسالی و انواع آن در ایران طی چهار دهه گذشته است. برای این منظور از داده­های 49 ایستگاه هواشناسی همدید طی دوره آماری 2020-1981 استفاده شده است. خشکسالی با شاخص بارش تبخیر-تعرق استاندارد شده (SPEI) در چهار مقیاس 3، 6، 12 و 24 ماهه مورد بررسی قرار گرفته است. سپس با استفاده از تئوری Run مشخصه­های خشکسالی شامل بزرگی، طول دوره، شدت و فراوانی آن برای هر چهار مقیاس مورد بررسی محاسبه شد. نتایج نشان داد که در دوره چهل ساله مورد بررسی فراوانی رخداد خشکسالی از حداقل 13/12 درصد تا حداکثر 13/18 درصد از کل ماه­ها در مناطق مختلف کشور در نوسان است. بررسی اقلیم­شناسی مشخصه­های خشکسالی در پهنه ایران نشان می­دهد که فراوانی خشکسالی در غرب، جنوب­غرب، سواحل خلیج فارس و شمال­غرب ایران بیش­تر از سایر مناطق کشور است. این در حالی است که طول دوره خشکسالی در مناطق شرقی و مرکزی ایران بالاتر است. بررسی انواع خشکسالی نشان می­دهد که بیش از 60 درصد از خشکسالی­های رخ داده در ایران از نوع خشکسالی متوسط است. خشکسالی­های متوسط و شدید در ایران بیش­تر در غرب، جنوب­غرب و شمال­غرب ایران دیده می­شوند. طول دوره خشکسالی ایران از حداقل 3 ماه برای SPEI-3 تا بیش از 8 ماه برای SPEI-24 در تغییر است. شدت خشکسالی نیز در مناطق شرقی و داخلی بیش­تر از مناطق غربی و شمال­غربی ایران است. تغییرات دهه­ای خشکسالی نیز نشان می­دهد که طی دهه­های اخیر طول دوره و بزرگی خشکسالی در ایران افزایش یافته و شدت خشکسالی کاهش داشته است.

کلیدواژه‌ها

انواع خشکسالی؛ تئوری RUN؛ خشکسالی؛ مشخصه‌های خشکسالی؛ ایران

مراجع

 

1. Bachmair, S., Stahl, K., Collins, K., Hannaford, J., Acreman, M., Svoboda, M., ... & Overton, I. C. (2016). Drought indicators revisited: the need for a wider consideration of environment and society. Wiley Interdisciplinary Reviews: Water, 3(4), 516-536. http://dx.doi.org/10.1002/wat2.1154
2. Bazrafshan, J. (2017). Effect of air temperature on historical trend of long-term droughts in different climates of Iran. Water Resources Management, 31, 4683-4698. https://doi.org/10.1007/s11269-017-1773-8
3. Brito, S.S.B., Cunha, A.P.M., Cunningham, C.C., Alvalá, R.C., Marengo, J.A., & Carvalho, M.A. (2018). Frequency, duration and severity of drought in the Semiarid Northeast Brazil region. International Journal of Climatology, 38(2), 517-529. https://doi.org/10.1002/joc.5225
4. Cook, B.I., Mankin, J.S., Marvel, K., Williams, A.P., Smerdon, J.E., & Anchukaitis, K.J. (2020). Twenty‐first century drought projections in the CMIP6 forcing scenarios. Earth's Future, 8(6), e2019EF001461. https://doi.org/ 10.1029/2019EF001461
5. EM-DAT, (2021). The International Disaster Database. (Available at: https://www.emdat.be/index.php)
6. Ghabaei, S.M., Zare Abyaneh, H., Mosaedi, A., & Samadi, S.Z. (2016). Assessment of humidity conditions and trends based on standardized precipitation evapotranspiration index (SEPI) over different climatic regions of Iran. Water and Soil, 30(5), 1700-1717. (In Persian with English abstract). http://doi.org/10.22067/jsw.v0i0.47565
7. Gumus, V., Dinsever, L.D., & Avsaroglu, Y. (2023). Analysis of drought characteristics and trends during 1965–2020 in the Tigris River basin, Turkey. Theoretical and Applied Climatology, 1-17. https://doi.org/10.1007/s00704-023-04363-x
8. Hao, Z., & AghaKouchak, A. (2013). Multivariate standardized drought index: a parametric multi-index model. Advances in Water Resources, 57, 12-18. https://doi.org/10.1016/j.advwatres.2013.03.009
9. Heudorfer, B., & Stahl, K. (2017). Comparison of different threshold level methods for drought propagation analysis in Germany. Hydrology Research, 48(5), 1311-1326. https://doi.org/10.2166/nh.2016.258
10. Isfahani, P.M., Soltani, S., & Modarres, R. (2022). Assessing agrometeorological drought trends in Iran during 1985–2018. Theoretical and Applied Climatology, 150(1-2), 251-262. https://doi.org/10.1007/s00704-022-04159-5.
11. Kazemzadeh, M., Noori, Z., Alipour, H., Jamali, S., Akbari, J., Ghorbanian, A., & Duan, Z. (2022). Detecting drought events over Iran during 1983–2017 using satellite and ground-based precipitation observations. Atmospheric Research, 269, 106052. https://doi.org/10.1016/j.atmosres.2022.106052.
12. Li, L., She, D., Zheng, H., Lin, P., & Yang, Z.L. (2020). Elucidating diverse drought characteristics from two meteorological drought indices (SPI and SPEI) in China. Journal of Hydrometeorology, 21(7), 1513-1530. https://doi.org/10.1175/JHM-D-19-0290.1
13. Li, Y., Qin, Y., & Rong, P. (2022). Evolution of potential evapotranspiration and its sensitivity to climate change based on the Thornthwaite, Hargreaves, and Penman–Monteith equation in environmental sensitive areas of China. Atmospheric Research, 273, 106178. https://doi.org/10.1016/j.atmosres.2022.106178
14. Lloyd‐Hughes, B., & Saunders, M.A. (2002). A drought climatology for Europe. International Journal of Climatology: A Journal of the Royal Meteorological Society, 22(13), 1571-1592. https://doi.org/10.1002/joc.846
15. McKee, T.B., Doesken, N.J., & Kleist, J. (1993, January). The relationship of drought frequency and duration to time scales. In Proceedings of the 8th Conference on Applied Climatology, 17(22), 179-183.
16. Mehta, D., & Yadav, S.M. (2022). Temporal analysis of rainfall and drought characteristics over Jalore District of SW Rajasthan. Water Practice and Technology, 17(1), 254-267. https://doi.org/10.2166/wpt.2021.114
17. Mianabadi, A., Salari, K., & Pourmohamad, Y. (2022). Drought monitoring using the long-term CHIRPS precipitation over Southeastern Iran. Applied Water Science, 12(8), 183. https://doi.org/10.1007/s13201-022-01705-4
18. Mosaedi, A., Mohammadi Moghaddam, S., & Kavakebi, Gh. (2017). Drought characteristics based on Reconnaissance Drought Index and its variations in different time periods and regions of Iran. Journal of Water and Soil Conservation, 23(6), 27-52. (In Persian with English abstract). http://doi.org/10.22069/jwfst.2017.8878.2266
19. Nouri, M., & Homaee, M. (2020). Drought trend, frequency and extremity across a wide range of climates over Iran. Meteorological Applications, 27(2), e1899. https://doi.org/10.1002/met.1899
20. Palmer, W.C. (1965). Meteorological drought (Vol. 30). US Department of Commerce, Weather Bureau.
21. Pei, Z., Fang, S., Wang, L., & Yang, W. (2020). Comparative analysis of drought indicated by the SPI and SPEI at various timescales in inner Mongolia, China. Water, 12(7), 1925. https://doi.org/10.3390/w12071925
22. Peña-Gallardo, M., Vicente-Serrano, S.M., Hannaford, J., Lorenzo-Lacruz, J., Svoboda, M., Domínguez-Castro, F., & El Kenawy, A. (2019). Complex influences of meteorological drought time-scales on hydrological droughts in natural basins of the contiguous Unites States. Journal of Hydrology, 568, 611-625. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2018.11.026
23. Pokhrel, Y., Felfelani, F., Satoh, Y., Boulange, J., Burek, P., Gädeke, A., & Wada, Y. (2021). Global terrestrial water storage and drought severity under climate change. Nature Climate Change, 11(3), 226-233. https://doi.org/10.1038/ s41558-020-00972-w
24. Pour, S.H., Abd Wahab, A.K., Shahid, S., & Ismail, Z.B. (2020). Changes in reference evapotranspiration and its driving factors in peninsular Malaysia. Atmospheric Research, 246, 105096. https://doi.org/10.1016/j.atmosres. 2020.105096
25. Shi, M., Yuan, Z., Shi, X., Li, M., Chen, F., & Li, Y. (2022). Drought assessment of terrestrial ecosystems in the Yangtze River Basin, China. Journal of Cleaner Production, 362, 132234. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2022. 132234
26. Sobhani, B., Zengir, V.S., & Kianian, M.K. (2019). Drought monitoring in the Lake Urmia basin in Iran. Arabian Journal of Geosciences, 12, 1-15. https://doi.org/10.1007/s12517-019-4571-1
27. Svoboda, M., Hayes, M., & Wood, D. (2012). Standardized precipitation index: user guide.
28. Ullah, I., Ma, X., Yin, J., Saleem, F., Syed, S., Omer, A., & Arshad, M. (2022). Observed changes in seasonal drought characteristics and their possible potential drivers over Pakistan. International Journal of Climatology, 42(3), 1576-1596. https://doi.org/10.1002/joc.7321
29. Vicente-Serrano, S.M., Beguería, S., & López-Moreno, J.I. (2010). A multiscalar drought index sensitive to global warming: the standardized precipitation evapotranspiration index. Journal of Climate, 23(7), 1696-1718. https://doi.org/10.1175/2009JCLI2909.1
30. Wang, L., Yuan, X., Xie, Z., Wu, P., & Li, Y. (2016). Increasing flash droughts over China during the recent global warming hiatus. Scientific Reports, 6(1), 30571. https://doi.org/10.1038/srep30571
31. Wu, B., Ma, Z., & Yan, N. (2020). Agricultural drought mitigating indices derived from the changes in drought characteristics. Remote Sensing of Environment, 244, 111813. https://doi.org/10.1016/j.rse.2020.111813
32. Xu, K., Yang, D., Yang, H., Li, Z., Qin, Y., & Shen, Y. (2015). Spatio-temporal variation of drought in China during 1961–2012: A climatic perspective. Journal of Hydrology, 526, 253-264. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol. 2014.09.047
33. Yevjevich, V.M. (1967). Objective approach to definitions and investigations of continental hydrologic droughts, An (Doctoral dissertation, Colorado State University. Libraries).
34. Zarei, A.R. (2019). Analysis of changes trend in spatial and temporal pattern of drought over south of Iran using standardized precipitation index (SPI). SN Applied Sciences, 1, 1-14. https://doi.org/10.1007/s42452-019-0498-0
35. Zhao, R., Sun, H., Xing, L., Li, R., & Li, M. (2023). Effects of anthropogenic climate change on the drought characteristics in China: From frequency, duration, intensity, and affected area. Journal of Hydrology, 617, 129008. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2022.129008
36. Zhuang, X., Hao, Z., Singh, V. P., Zhang, Y., Feng, S., Xu, Y., & Hao, F. (2022). Drought propagation under global warming: Characteristics, approaches, processes, and controlling factors. Science of The Total Environment https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.156021
37. Zolina, O., Simmer, C., Kapala, A., & Gulev, S. (2005). On the robustness of the estimates of centennial‐scale variability in heavy precipitation from station data over Europe. Geophysical Research Letters, 32, 1-5. https://doi.org/10.1029/2005GL023231