تحلیل پویایی خشکسالی با استفاده از شاخص SPEI و مدل زنجیره مارکوف (مطالعه موردی: ایستگاه هواشناسی همدید مشهد)

فصلنامه آب و توسعه پایدار

مقاله 14، دوره 12، شماره 4 - شماره پیاپی 38، زمستان 1404، صفحه 177-189   

نوع مقاله: پژوهشی کاربردی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jwsd.v12i4.2509-1459

نویسندگان

حسین جهانگیری^{* 1}؛ مهدی جباری نوقابی²؛ نفیسه سیدنژاد گل خطمی³

¹گروه علوم و مهندسی آب، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران.

²گروه آمار، دانشکده علوم ریاضی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران.

³دانش ‎آموخته رشته علوم ومهندسی آب، گرایش هواشناسی کشاورزی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تهران، کرج، ایران.

چکیده

خشکسالی به عنوان یک پدیده طبیعی و خزنده، یکی از مهم‌ترین چالش‌های اقلیمی در مناطق خشک و نیمه‌خشک، از جمله ایران، محسوب می‌شود. با توجه به تغییرات اقلیمی و افزایش شدت‌ خشکسالی‌ها، تحلیل پویایی‌های آن برای مدیریت مؤثر منابع آب امری ضروری است. این پژوهش با هدف بررسی رفتار احتمالاتی و پویایی خشکسالی در دشت مشهد، از مدل زنجیره مارکوف بر روی یک سری زمانی ۱۲۷ ساله از داده‌های بارش و دمای میانگین استفاده کرده است. نوآوری اصلی این مطالعه در به‌کارگیری روش سری‌های زمانی هیدرولوژیک دوازده‌گانه است که با تحلیل داده‌ها بر اساس دوازده سری زمانی با مقیاس سالانه به درک جامع‌تر و دقیق‌تری از ویژگی‌های خشکسالی دست یافت و رویدادهای طولانی‌مدتی را که ممکن بود در تحلیل‌ مرسوم سالانه پنهان بمانند، آشکار ساخت. نتایج تحلیل ماتریس احتمال انتقال نشان داد که وضعیت‌های اقلیمی شدید (خشکسالی و ترسالی شدید) پایداری قابل‌توجهی دارند، در حالی که وضعیت‌های میانی (خشکسالی و ترسالی متوسط) بیشتر گذرا هستند. همچنین، محاسبه توزیع مانای وضعیت‌های اقلیمی، تصویر روشنی از رفتار بلندمدت سیستم اقلیمی ارائه داد. یافته‌ها حاکی از آن است که در درازمدت، احتمال حضور در وضعیت‌های خشکسالی شدید و متوسط، با مجموع ۴۲ درصد، از احتمال حضور در وضعیت‌های ترسالی (۳۸ درصد) بیشتر است. این نتایج بینش‌های ارزشمندی برای برنامه‌ریزی‌های بلندمدت و استراتژیک در مدیریت منابع آب و سازگاری با شرایط اقلیمی آینده در مناطق خشک و نیمه‌خشک فراهم می‌آورد.

کلیدواژه‌ها

خشکسالی؛ توزیع مانا؛ ماتریس احتمال انتقال؛ شاخص SPEI؛ زنجیره مارکف

مراجع