ارزیابی دوره‏ بازگشت خشکسالی با استفاده از شاخص استاندارد شده بارش (SPI) در استان فارس

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار گروه مهندسی آب دانشگاه گیلان

2 دانشجوی دکتری آبیاری و زهکشی دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران و عضو باشگاه پژوهشگران جوان دانشگاه آزاد اسلامی واحد فیروزآباد

3 استادیار گروه مهندسی آب دانشگاه آزاد اسلامی واحد مرودشت

4 استادیار پژوهشی بخش تحقیقات فنی و مهندسی کشاورزی، مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی فارس

چکیده

خشکسالی یکی از بلایای محیطی است که فراوانی آن به ویژه در مناطق خشک و نیمه‏خشک کشور بسیار زیاد می‏باشد. کمبود بارش اثرات متفاوتی را بر روی آب‏های زیرزمینی، رطوبت خاک و جریان رودخانه‏ها به جای می‏گذارد. استخراج و تحلیل منحنی‏های شدت- تداوم و پایش خشکسالی از نیازهای اساسی برنامه‏ریزی‏های مدیریتی کشاورزی و منابع آبی محسوب می‏شود. بدین منظور بایستی از شاخص‏های خشکسالی استفاده شود. شاخص استاندارد شده بارش(SPI) یکی از مهمترین شاخص‏ها می‏باشد که هدف آن اختصاص ارزش عددی به مهم‏ترین فاکتور اقلیمی(بارندگی) می‏باشد. این شاخص جهت تعیین کمبود بارش در مقیاس‏های زمانی مختلف به‏کار می‏رود. مقیاس‏های زمانی، اثرات خشکسالی را در توانایی منابع آب نشان می‏دهند. در راستای پژوهش انجام گرفته، شدت‏های خشکسالی در یک دوره آماری 30 ساله برای 20 ایستگاه استان فارس، در سه مقیاس زمانی 6، 12 و 24 ماهه تعیین گردید. سپس براساس شدت‏های خشکسالی به دست آمده در ماه‏های مختلف، نمودارهای روند تغییرات شاخص SPI در مقیاس‏های مختلف تهیه گردید. با در نظر گرفتن مقیاس‏های زمانی کوتاه مدت، میان‏مدت و بلندمدت، خشکسالی از دیدگاه‏های مختلف بررسی و رخداد شدیدترین خشکسالی‏ها و دوره تناوب آن‏ها مقایسه و تحلیل گردید. نتایج نشان داد که استان فارس در بیشتر سال‏ها دچار خشکسالی بوده و شدت آن در سال‏های اخیر به مراتب بیشتر از سال‏های قبل می‏باشد. دیگر نتایج نشان داد که خشکسالی‏های کوتاه مدت دارای نوسانات و تغییرات زیادی می‏باشد و حساسیت بیشتری به تغییرات شرایط رطوبت دارد. اما در مقیاس‏های زمانی بلند مدت، خشکسالی‏های شدید دارای دوره‏های تداوم طولانی می‏باشند و خشکسالی را بهتر منعکس می‏نمایند. لذا با توجه به این‏که شدت خشکسالی و تکرار آن همگی توابعی هستند که به‏طور مستقیم و غیر مستقیم به مقیاس زمانی وابسته‏اند، لذا می‏توانند هشدار  اولیه ای جهت خشکسالی و کمک به ارزیابی شدت آن باشند. از دیگر نتایج این پژوهش، مشخص شدن روند تغییرات از شدت‏های کم به زیاد از سمت شمال غربی استان به سمت جنوب شرقی آن می‏باشد. دوره تناوب وقوع خشکسالی با شدت ملایم در ایستگاه‏های مورد مطالعه به طور متوسط بین 3 تا 10 سال متغیر بود. این مقادیر برای خشکسالی‏های متوسط و شدید نیز به طور متوسط به ترتیب 5 تا 15 و 10 تا 15 سال به‏دست آمد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

ٍEvaluation of drought return period using standardized precipitation index (SPI) in Fars province, Iran

نویسندگان [English]

  • Nader Pirmoradian 1
  • Seyyed Amir Shamsnia 2
  • Fardin Boustani 3
  • Mohammad Ali Shahrokhnia 4
1 Assistant Professor of Hydrology Engineering Department, Gilan University
2 Ph.D. Student in Hydrology , Islamic Azad University of Tehran, Science and Research Branch, and Member of Young Researchers Club, Islamic Azad University, Firuz Abad Branch
3 Assistant Professor of Hydrology Engineering Department, Islamic Azad University, Marvdasht Branch
4 Research Assistant Professor, Research Center of Agriculture and Natural Resources, Fars Province
چکیده [English]

Drought is one of the natural disasters and it is very much frequent in dry and semidry areas of Iran. Lack of rainfall has different effects on underground waters, soil moisture and river currents. Examining and analyzing of drought severity duration curves and evaluation curves are essential to water resources and agricultural management planning. So, the drought indices should be used. Standardized precipitation index (SPI) is one of the most important indices that aims to assign numeric values to the most important climate factor (rainfall). It is used to determine precipitation deficit in different time scales. Time scales show the drought effects on water resource abilities. In present study, the drought severities were determined in a 30 year statistical period for 20 stations across Fars province of Iran in three 6, 12 and 24 months scales. Then based on drought severities in different months, the change process curves of SPI index were provided at different scales. Considering the short-time, mid-time and long-time scales, and the drought was examined from different view points and its severest events and their alternation periods were compared and analyzed. The results showed that Fars province has been encountered with droughts for many years and it has deteriorated in recent years. Other results showed that the short-time droughts had very much fluctuation and were much sensitive to the moisture changes. But in long-term time scale, the sever droughts had long standing and reflected the drought in better fashion. Thus, since drought severity and its frequency are all directly or indirectly time scale depended functions, they may be regarded as the initial warning for drought and help to evaluate it. Result was also revealed the changes process from low severity to high one from northwest to the southeast of the province. The alternation period of drought occurrence with a mild severity varied 3-10 years in average at the studied stations. These quantities for moderate and severe droughts were obtained 5-15 and 10-15 years, respectively.



 


 
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • drought
  • Standardized Precipitation Index (SPI)
  • Fars province
1- آمازیانه، ا. 1384. برنامه عملی مدیریت خشکسالی در بخش کشاورزی و تجارب بین المللی. کارگاه آموزشی منطقه‏ای مدیریت خشکی و خشکسالی در ایران، یزد، 30 صفحه.

2- امین، س. 1379. بررسی نمایه‏های خشکسالی، مطالعه موردی باجگاه شیراز. مجموعه مقالات اولین کارگاه آموزشی تخصصی بررسی مسایل خشکسالی استان فارس. دانشکده کشاورزی دانشگاه شیراز، مهر ماه، 13-1.

3- بی‏نام. 1383. بررسی اثرات نامطلوب خشکسالی سال‏های 82-1379 بر جامعه عشایری و روستایی فارس. اداره کل امور عشایر فارس، سازمان امور عشایر ایران، وزارت جهاد کشاورزی، 40 صفحه.

4- شمس‏نیا، س. ا. 1386. تعیین طبقه‏بندی بهینه شاخص استاندارد شده بارش(SPI) در ارزیابی خشکسالی‏های استان فارس. سمینار کارشناسی ارشد، دانشگاه آزاد اسلامی واحد فیروزآباد، 48 صفحه.

5- قویدل رحیمی، ی. 1383. کاربرد نمایه‏های مبتنی بر بارش در مطالعه خشکسالی‏ها و ترسالی‏ها (مطالعه موردی: استان آذربایجان‏شرقی). نشریه پژوهش و سازندگی، شماره 65، 56-47.

6- کریمی، و.، ع. ا. کامکار حقیقی، ع. ر. سپاسخواه و د. خلیلی.1380. بررسی خشکسالی‏های هواشناسی در استان فارس، علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، جلد پنجم، شماره چهارم، 10-1.

7- لشنی زند، م. 1382. بررسی شدت، تداوم و فراوانی خشکسالی‏های اقلیمی در شش حوضه واقع در غرب و شمال غرب کشور. سومین کنفرانس منطقه‏ای و اولین کنفرانس ملی تغییر اقلیم، اصفهان، 29 مهر ماه الی اول آبان ماه، 266-257.

8- مقدم، ح.، ج. بداق جمالی، س. جوانمرد، ع. مهدویان، ل. خزانه داری، م. خسروی و م. ابراهیم پور.1380. پایش خشکسالی براساس نمایه SPI، دهک‏ها و نرمال در استان سیستان و بلوچستان. مجموعه مقالات اولین کنفرانس بررسی راهکارهای مقابله با بحران آب، دانشگاه زابل، 80-69.

9. Figueiredo, M. A. T. 2004. Lecture notes on the EM algorithm. portugal. instituto de telecomunicacoes. Instituto Superior Tecnico. 1049-001 Lisboa.

10. Guttman, N. B. 1999. Accepting the standardizedized precipitation index: A calculation algorithm. Journal of American water Resources Association 35(2): 311-322.

11. Hayes, M., M. D. Svoboda, D. A. Wilhite and O. V. Vanyarkho. 1999. Monitoring the 1996 drought using the standardized precipitation index. Bulletin of the American Meteorological Society 80(3): 429-438.

12. Mckee, T. B., N. J. Doesken and J. kleist. 1993. The relationship of drought frequency and duration to time scales. Preprints, 8th Conference on Applied Climatology, 17-22 January,  Anaheim, CA, 170-184.

13. Palmer, W. C. 1965. Meteorological drought. U.S. Department of commerce Weather, Bureau Reasearch Paper 45, 58pp.

14. Palmer, W. C. 1968. Keeping track of crop moisture conditions, nationwide: The new crop  moisture Index. Weather Wise  21: 156-161.

15. Serrano, S. M. and J. I. Moreno. 2005. Hyrological response to different time scales of climatological drought: An evaluation of the standardized precipitation index in a mountainous mediterranean basin. Hydrology and Earth System Sciences Discussions 2: 1221-1246.

16. Shafer, B. A. and L. E. Dezman. 1982. Development of a surface water supply index (SWSI) to assess the severity of drought conditions in snow pack runoff areas. Proceedings of The Western Snow Conference pp: 164-175.

17. Shirvani, A., S. Amin and M. J. Nazemosadat. 2003. Monitoring drought using SPI and Z-score for different time scales for Shiraz station in Iran. European Geophysical Society. Geophysical Research Abstracts 5: 3-12.

18. Tsakiris, G., and H. Vangelis. 2004. Toward a drought watch system based on spatial SPI. Journal of Water Resources Management 18(1): 1-12.

19. Wilhite, D. A., and M. H. Glantz. 1985. Understanding the drought phenomenon: the role of definitions. Water International 10: 11-112.