
تعداد نشریات | 13 |
تعداد شمارهها | 623 |
تعداد مقالات | 6,503 |
تعداد مشاهده مقاله | 8,660,650 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 8,262,059 |
ارزیابی خشکسالی بر اساس پایداری طولانی مدت روند بارش و دما در حوضه دره رود اردبیل | ||
مجله پژوهشهای حفاظت آب و خاک | ||
مقاله 2، دوره 26، شماره 6، بهمن و اسفند 1398، صفحه 31-57 اصل مقاله (1.58 M) | ||
نوع مقاله: مقاله کامل علمی پژوهشی | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22069/jwsc.2019.15612.3079 | ||
نویسندگان | ||
مجتبی فریدپور1؛ بتول زینالی* 2؛ صیاد اصغری3؛ اردوان قربانی4؛ مجید رضایی بنفشه5 | ||
1دانشجوی دکتری مخاطرات آب و هوایی، دانشگاه محقق اردبیلی، ایران | ||
2استادیار گروه جغرافیا- دانشگاه محقق اردبیل- ایران | ||
3دانشیار ژئومورفولوژی، دانشگاه محقق اردبیلی | ||
4دانشیار گروه منابع طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی | ||
5استاد گروه جغرافیای طبیعی دانشگاه تبریز | ||
چکیده | ||
سابقه و هدف: ازجمله مخاطرات طبیعی مهم که با توجه به آسیبهای گسترده، بر تعداد قابلتوجه از انسانها تأثیر میگذارد، خشکسالی است. همچنین خشکسالی، پدیدهای است که مستقیماً به مسأله کمبود آب مربوط میشود و به دلیل برگشتپذیر بودن میتواند جنبههای مختلف زندگی انسان و محیطزیست را تحت تأثیر قرار دهد. خشکسالی تقریباً تمامی عوامل تعیینکننده چرخه هیدرولوژیکی از آغاز بارش و سپس جریان آب سطحی و درنهایت ذخیرهسازی در آبهای زیرزمینی را تحت تأثیر قرار میدهد. بنابراین در پژوهش حاضر با توجه به نتایج روند پایدار بارش و دما در حوضه دره رود اردبیل، شاخص SPI بهعنوان شاخص متکی بر بارش با شاخص RDI بهعنوان شاخص ترکیبکننده پارامترهای تبخیر و تعرق بالقوه و بارش، در بازههای زمانی مختلف با یکدیگر مقایسه و ارزیابیشد. مواد و روشها: در این پژوهش بهمنظور شناسایی دورههای خشکسالی و ترسالی، از دادههای بارندگی ماهانه، کمینه و بیشینه دمای ماهانه هفت ایستگاه سینوپتیک در بازه زمانی 30 ساله (2014-1985) در حوضه درهرود اردبیل واقع در شمال غرب ایران استفاده شد. بهمنظور شناسایی روند در سری زمانی بارش و دما در این پژوهش با استفاده مدلهای Man-Kendall(MK) و Sen's slope(Sen) صورت گرفت و بهمنظور ارزیابی پایداری طولانیمدت روند در سری زمانی دادهها از منحنی LOWESS (در سطح معنیداری 5٪) استفاده شد. همچنین با استفاده از شاخص خشکی، چهار ایستگاه در منطقه خشک و سه ایستگاه در منطقه نیمهخشک واقع شدند. بهمنظور محاسبه شاخص RDI از مقادیر تبخیر و تعرق بالقوه استفاده شد. مقدار PET در شاخص RDI با استفاده از اطلاعات درجه حرارت ماهانه و با روش هارگریوز به دست آمد. در ادامه هر دو شاخص در بازههای زمانی 3، 6، 9 و 12 ماهه با یکدیگر مقایسه شدند. یافتهها: نتایج روند من-کندال نشان داد که در سری زمانی مقادیر بارش، ماههای نوامبر و فوریه و در سری زمانی مقادیر دما، ماههای اکتبر و دسامبر هیچ روندی در ایستگاههای موردمطالعه مشاهده نشد. این در حالی است که در سایر ماهها و حتی مقادیر سالانه و فصلی، همه ایستگاهها حداقل یک مورد روند در سری زمانی بارش و دما را تجربه کردهاند. همچنین نتایج منحنی LOWESS نشان داد که دمای سالانه در همه ایستگاهها از یک سناریو افزایشی پیروی میکند. درحالیکه بارندگی رفتار متفاوتی و اغلب کاهشی دارد. همچنین نتایج نشان داد که شاخصهای SPI و RDI در مقیاسهای زمانی مختلف و طبقات خشکسالی و ترسالی بسیار مشابه یکدیگر رفتار کرده و مقدار R2 در بسیاری از موارد 90/0 است. شدیدترین خشکسالی مشاهدهشده در مدلهای SPI و RDI مربوط به ایستگاه اردبیل در سال آبی 2010-2011 و در مقیاس 3 ماهه است که مقادیر آن به ترتیب -3/11 و -3/09 بوده است. همچنین نتایج نشان داد که RDI مقادیر ترسالی شدید و خیلی شدید را بزرگتر از SPI نشان میدهد. درنهایت هر دو شاخص مشابهتهای زیادی با یکدیگر دارند اما به دلیل استفاده RDI از PET میتواند برای مناطق خشک و نیمهخشک ایران، بهصورت گستردهتر مورداستفاده قرار گیرد. نتیجهگیری: بهمنظور مقایسه رویدادهای خشکسالی و ترسالی در حوضه آبریز دره رود اردبیل واقع در شمال غرب ایران از دو شاخص SPI و RDI استفاده شد. با توجه به اقلیم خشک و نیمهخشک اکثر مناطق ایران، مقدار بارش صفر در برخی از فصول محتمل است؛ بنابراین شاخصهای متکی بر بارندگی مانند SPI ممکن است کارایی کمتری نسبت به شاخص RDI که علاوه بر بارندگی، تبخیر و تعرق بالقوه (PET) را نیز در فرمولاسیون خود لحاظ میکند، داشته باشد. با توجه به اهمیت پارامتر PET در بخش کشاورزی و مدیریت منابع آب در ایران، میطلبد که شاخص RDI را در دیگر مناطق ایران مانند شمال غرب و مناطق کوهستانی ایران، بهصورت گسترده بررسی گردد و نتایج آن را با دیگر شاخصها مانند شاخص مهم و پرکاربرد SPI مقایسه شود. | ||
کلیدواژهها | ||
شاخصهای خشکسالی؛ تبخیر و تعرق بالقوه؛ رگرسیون خطی؛ منحنی LOWESS؛ حوضه دره رود اردبیل | ||
مراجع | ||
1.Ahmad, L., Parvaze, S., Majid, M., and Kanth, R.H. 2016. Analysis of Historical Rainfall Data for Drought Investigation Using Standard Precipitation Index (SPI) Under Temperate Conditions of Srinagar Kashmir. Pak. J. Meteorol. 13: 25. 29-38.
2.Cleveland, W.S. 1979. Robust locally weighted regression and smoothing scatterplots. J. Amer. Statist. Assoc. 74: 829-836. 3.Dastorani, M.T., Massah Bavan, A.R., Poormohammadi, S., and Rahimian, M.H. 2011. Assessment of potential climate change impacts on drought indicators (Case study: Yazd station, Central Iran). Desert. 16: 2. 159-167.
4.Edwards, D.C., and McKee, T.B. 1997. Characteristics of 20th century drought in the United States at multiple time scales. Climatology Rep. 97-2, Department of Atmospheric Science, Colorado State University, Fort Collins, Colorado. 585p.
5.Feng, G., Cobb, S., Abdo, Z., Fisher, D.K., Ouyang, Y., Adeli, A., and Jenkins, J.N. 2016. Trend analysis and forecast of precipitation, reference evapotranspiration and rainfall deficit in the Blackland Prairie of Eastern Mississippi. J. Appl. Meteorol. Climatol. 55: 1425-1439.
6.Gąsiorek, E., and Musiał, E. 2015. Evaluation of the Precision of Standardized Precipitation Index (SPI) Based on Years 1954-1995 in Łódź. J. Ecol. Engin. 16: 4.
7.Hargreaves, G.H., and Samani, Z.A. 1985. Reference crop evapotranspiration from temperature. Applied Engineering in Agriculture. 1: 2. 96-99.
8.Hayes, M.J., Wilhelmi, O.V., and Knutson, C.L. 2004. Reducing drought risk: bridging theory and practice. Natural Hazards Review. 5: 2.106-113.
9.Helsel, D.R., and Hirsch, R.M. 1992. Statistical Methods in Water Resources. Elsevier, Amsterdam.
10.Kendall, M.G. 1975. Rank Correlation Methods, Charles Griffin, London.
11.Khalili, D., Farnoud, T., Jamshidi, H., Kamgar-Haghighi, A.A., and Zand-Parsa, S. 2011. Comparability analyses of the SPI and RDI meteorological drought indices in different climatic zones. Water Resources Management. 25: 6. 1737-1757.
12.Khan, M.I., Liu, D., Fu, Q., Dong, S., Liaqat, U.W., Faiz, M.A., and Hu, Y. and Saddique, Q., 2016. Recent climate trends and drought behavioral assessment based on precipitation and temperature data series in the Songhua River basin of China. Water resources management. 30: 13. 4839-4859.
13.Kogan, F.N. 2000. Contribution of remote sensing to drought early warning. Early Warning Systems for Drought Preparedness and Drought Management, Proceedings of an expert group meeting held on Warning Systems for Drought Preparedness and Drought Management. Edited by D.A. Wilhite, M.V.K. Sivakumar, and D.A. Wood. Lisbon, Portugal, Pp: 75-87.
14.Kousari, M.R., Dastorani, M.T., Niazi, Y., Soheili, E., Hayatzadeh, M., and Chezgi, J. 2014. Trend Detection of Drought in Arid and Semi-Arid Regions of Iran Based on Implementation of Reconnaissance Drought Index (RDI) and Application of Non-Parametrical Statistical Method. Water Resour Manage. 28: 1857-1872.
15.Lloyd‐Hughes, B., and Saunder, M.A. 2002. A drought climatology for Europe. Inter. J. Climatol. 22: 13. 1571-1592.
16.Mann, H.B. 1945. Nonparametric tests against trend. Econometrica. 13: 245-259.
17.McKee, T.B., Doesken, N.J., and Kleist, J. 1993. January. The relationship of drought frequency and duration to time scales. In Proceedings of the 8th Conference on Applied Climatology (Vol. 17, No. 22, pp. 179-183). Boston, MA: American Meteorological Society.
18.Merabti, A., Martins, D.S., Meddi, M., and Pereira, L.S. 2018. Spatial and time variability of drought based on SPI and RDI with various time scales. Water Resources Management. 32: 1087.
19.Neelakanth, J.K., Balakrishnan, P., Muthuchamy, I., and Tamilmanai, D. 2017. Assessment of drought using standardized precipitation index (SPI) for Koppal district, Karnataka, India. Environment and Ecology. 35: 3. 1665-1668.
20.Rahmat, S., Jayasuriya, N., and Bhuiyan, M. 2015. Assessing droughts using meteorological drought indices in Victoria, Australia. Hydrology Research. 46: 3. 463-476.
21.Rahmat, S.N. 2015. Methodology for development of drought severity-duration-frequency (SDF) Curves. Ph.D. Thesis, School of Civil, Environmental and Chemical Engineering, RMIT University, Melbourne, Australia.
22.Rossi, G., Vega, T., Bonaccorso, B., Eds. 2007. Methods and tools for drought analysis and management (Vol. 62). Springer Science & Business Media. 23.Safiolea, E., Tsakiris, V., Vangelis, H., Verbeiren, B., and Huysmans, M. 2015. Analysing drought characteristics in recharging areas of Belgian aquifers. European Water. 50: 59-72.
24.Shishutosh Barua, S.M.A.S.C.E., Ng, A.W.M., and Perera, B.J.C. 2010. Comparative evaluation of drought indexes: case study on the Yarra River catchment in Australia. J. Water Resour. Plan. Manage. 137: 2. 215-226.
25.Surendran, U., Kumar, V., Ramasubramoniam, S., and Raja, P. 2017. Development of drought indices for semi-arid region using drought indices calculator (DrinC)–A case study from Madurai District, a semi-arid region in India. Water Resources Management. 11: 13. 3593-3605.
26.Taxak, A.K., Murumkar, A.R., and Arya, D.S. 2014. Long term spatial and temporal rainfall trends and homogeneity analysis in Wainganga basin, Central India. Weather and Climate Extremes. 4: 50-61.
27.Tigkas, D., and Tsakiris, G. 2015. Early estimation of drought impacts on rainfed wheat yield in Mediterranean climate. Environmental Processes. 2: 1. 97-114.
28.Tigkas, D., Vangelis, H., and Tsakiris, G. 2012. Drought and climate change impact on streamflow in small watersheds. Science of the Total Environment. 440: 33-41.
29.Tigkas, D., Vangelis, H., and Tsakiris, G. 2013. The RDI as a composite climatic index. European Water. 41: 17-22.
30.Tigkas, D., Vangelis, H., and Tsakiris, G. 2016. Introducing a modified reconnaissance drought index (RDIe) incorporating effective precipitation. Procedia Engineering. 162: 332-339.
31.Tsakiris, G. 2017. Drought risk assessment and management. Water Resources Management. 31: 10. 3083-3095.
32.Tsakiris, G., Nalbantis, I., Vangelis, H., Verbeiren, B., Huysmans, M., Tychon, B., Jacquemin, I., Canters, F., Vanderhaegen, S., Engelen, G., Poelmans, L., De, Becker, P., and Batelaan, O. 2013. A system- based paradigm of drought analysis for operational management. Water Resources Management. 27: 10. 5281-5297.
33.Tsakiris, G., Pangalou, D., and Vangelis, H., 2007. Regional Drought Assessment Based on the Reconnaissance Drought Index (RDI). Water Resources Management, 21: 5. 821-833.
34.Tsakiris, G., and Vangelis, H. 2005. Establishing a drought index incorporating evapotranspiration. European Water. 9: 10. 3-11.
35.Ueangsawat, K., Nilsamranchit, S., and Jintrawet, A. 2016. Comparison of estimation methods for Daily reference evapotranspiration under Limited Climate data in Upper Northern Thailand. Environ. Natur. Resour. J. 14:2. 10-23. DOI: 10.14456/ennrj.2016.9.
36.Wilhite, DA. 1993. The enigma of drought. Drought Assessment, Management and Planning: Theory and Case Studies. Kluwer Academic Publishers, Boston, Ma, Pp: 3-15.
37.Yue, S., and Wang, C.Y. 2004. The mann-kendall test modified by effective sample size to detect trend in serially Correlated hydrological series. Water Resource Management. 18: 201-218.
38.Yue, S., Pilon, P., Phinney, B., and Cavadias, G.S. 2002. The influence of autocorrelation on the ability to detect trend in hydrological series. Hydrological Processes. 16: 1807-1829.
39.Zarch, M.A.A., Malekinezhad, H., Mobin, M.H., Dastorani, M.T., and Kousari, M.R. 2011. Drought monitoring by reconnaissance drought index (RDI) in Iran. Water resources management. 25: 13. 3485.
40.Zarei, A.R., Moghimi, M.M., and Mahmoudi, M.R. 2016. Analysis of changes in spatial pattern of drought using RDI index in south of Iran. Water resources management. 30: 11. 3723-3743.
41.Zehtabian, G., Karimi, K., Mirdashtvan, M., and Khosravi, H. 2013. Comparability Analyses of the SPI and RDI Meteorological Drought Indices in South Khorasan Province in Iran. Inter. J. Adv. Biol. Biom. Res. 1: 9. 981-992. | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 496 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 341 |