نقش تبخیر و تعرق در پایش خشک‌سالی هواشناسی در چند ناحیه اقلیمی کشور

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی‌ارشد آبخیزداری،دانشکده منابع طبیعی و محیط زیست، دانشگاه فردوسی مشهد

2 دانشگاه فردوسی مشهد- دانشکده منابع طبیعی و محیط زیست

3 استادیار گروه آموزشی آمار، دانشکده علوم ریاضی، دانشگاه فردوسی مشهد

چکیده

سابقه و هدف
آب یکی از اساسی‌ترین نیازهای بشر و سایر موجودات زنده است. خشک‌سالی پدیده‌‌ای طبیعی و تکرار‌پذیر است که می‌تواند موجب بروز بحران‌های جدی شود. این پدیده ‌در هر رژیم آب و‌ هوایی، حتی در مناطق مرطوب ممکن است مشاهده شود، اما اثرات و فراوانی آن در مناطق خشک و نیمه‌خشک بیشتر نمایان می‌شود. مهم‌ترین عامل ایجاد خشک‌سالی بارندگی می‌باشد، اما افزایش و یا کاهش تبخیر و تعرق می‌تواند تا حدودی شرایط خشک‌سالی را تشدید و یا تعدیل نماید. به منظور پایش خشک‌سالی از شاخص‌های متفاوت که عموما مبتنی بر بارندگی و یا بارندگی و تبخیر و تعرق می‌باشند، استفاده می‌شود. از طرف دیگر پایش خشک‌سالی بر اساس شاخص‌های متفاوت ممکن است نتایج متفاوتی را نیز سبب شود. از این‌رو، در این پژوهش به پایش خشک‌سالی هواشناسی و بررسی تاثیر تبخیر و تعرق بر آن طی سال‌های 1339-40 الی 1388- 89 و مقایسه وضعیت خشک‌سالی بر اساس سه شاخص SPI، RDI و SPEI در شش ایستگاه سینوپتیک رامسر، همدان، شیراز، سبزوار، بندرعباس و یزد، که به ترتیب در اقلیم‌های مرطوب ساحلی، کوهستانی، نیمه‌کوهستانی، نیمه‌بیابانی، بیابان ساحلی و بیابانی واقع شده‌اند، پرداخته شده‌است.
مواد و روش‌ها
در این مطالعه از آمار ماهانه پارامترهای هواشناسی بارندگی، دمای میانگین، دمای حداقل، دمای حداکثر، رطوبت ‌نسبی، ساعات آفتابی و سرعت باد، شش ایستگاه سینوپتیک استفاده گردید. ابتدا آزمون‌های اولیه آماری بر داده‌های ماهانه پارامترهای هواشناسی ایستگاه‌های مذکور صورت گرفت. به این منظور از سه آزمون معروف من–کندال برای تشخیص روند، من– ویتنی برای تشخیص همگنی و گروبز – بک برای یافتن داده پرت استفاده شده‌است. پس از تایید اولیه این داده‌ها از نظر همگنی و داده پرت، مقادیر هر یک از شاخص‌های SPI، RDI و SPEI در مقیاس‌های سالانه و فصلی محاسبه گردید.
یافته‌ها
نتایج نشان داد که در مناطق مرطوب تفاوت معنی‌داری بین شاخص SPI با شاخص‌های RDI و SPEI که تبخیر و تعرق را در نظر می‌گیرند، وجود ندارد، اما در مناطق خشک تفاوت نتایج شاخص‌ها واضح است. کم‌ترین اختلاف از نظر پایش وضعیت خشک‌سالی، بین شاخص‌های SPI و RDI در فصل بهار و در شهر همدان می‌باشد، درحالی‌که بیش‌ترین اختلاف، بین شاخص‌های SPI و RDI در فصل تابستان و در شهر یزد (با اقلیم بیابانی) وجود دارد. این موضوع اهمیت پدیده تبخیر و تعرق در فصول گرم و خشک به‌خصوص در مناطق خشک و بیابانی و تاثیر آن بر خشک‌سالی را نشان می‌دهد. در فصل‌های پاییز و زمستان در هر شش ایستگاه مورد نظر، کم‌ترین اختلاف بین شاخص‌های SPI با SPEI و SPI با RDI اتفاق افتاده است، بنابراین در این فصل‌ها که تبخیر و تعرق کم‌تر می‌باشد، این پدیده نقش کم‌تری در شرایط رطوبتی (خشکسالی و یا ترسالی) دارد.
نتیجه‌گیری
براساس نتایج این پژوهش، می‌توان بیان نمود که در بیشتر مواقع عملکرد شاخص‌ها‌ی مورد بررسی در مناطق مختلف و در بازه‌های زمانی متفاوت، یکسان نمی‌باشد. از طرف دیگر می‌توان نتیجه گرفت که نوسانات وضعیت رطوبتی (ترسالی و خشک‌سالی) در ایستگاه‌های مورد مطالعه بر اساس هر یک از شاخص‌های مورد بررسی بسیار زیاد می‌باشد. ضمن آن‌که شدت وقوع خشک‌سالی و تعداد دفعات تکرار آن بر اساس شاخص‌های مختلف، متفاوت می‌باشد. پیشنهاد می‌شود به منظور پایش خشک‌سالی هواشناسی در مناطق خشک که بارندگی عموما ناچیز بوده و از طرف دیگر تبخیر و تعرق چندین برابر بارش سالانه است، از شاخص‌هایی که مبتنی بر بارش و تبخیر و تعرق هستند، استفاده شود. در حالی‌‌که در مناطق مرطوب (مانند رامسر) پدیده‌ی تبخیر و تعرق نقش چندانی در وقوع خشک‌سالی ایجاد نمی‌نماید و می‌توان به منظور ساده‌سازی، خشکسالی هواشناسی را تنها بر اساس بارندگی پایش نمود.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

The role of evapotranspiration in meteorological drought monitoring in some climatic regions of the country

نویسندگان [English]

  • Adeleh Hatefi 1
  • Abolfazl mosaedi 2
  • Mehdi Jabbbari Nooghabi 3

1 M.Sc. Student of Watershed Management, Faculty of Natural Resources and Environment, Ferdowsi University of Mashhad

3 Assistant Professor, Department of Statistics, Faculty of Mathematics, Ferdowsi University of Mashhad

چکیده [English]

Abstract
Background and objectives:
Water is one of the most basic human needs and other living creatures. Drought is a natural phenomenon and repeatable, which could be caused serious crisis. This phenomenon may be seen in any climate regime, even in humid regions, but the effects and its frequency are more observed in arid and semi-arid areas. The most important cause of drought is precipitation, but the increase or decrease in evapotranspiration can partly intensify or modify drought conditions. In order to drought monitoring are used different indices that generally can be based on precipitation or precipitation and evapotranspiration. On the other hand drought monitoring based on different indices maybe cause different results. Therefore, in this study, meteorological drought monitoring and evaluation of the effect of evapotranspiration on it were examined during a 50 years period from 1961 to 2010. Drought conditions are compared based on three drought indices of SPI, RDI and SPEI for Ramsar, Hamedan, Shiraz, Sabzevar, Bandar Abbas and Yazd synoptic stations, which respectively are located in Coastal Wet, Mountain, Semi Mountain, Semi Desert, Coastal Desert and Desert climates.
Materials and methods:
In this study, were used monthly statistics of meteorological parameters such as precipitation, mean temperature, minimum temperature, maximum temperature, relative humidity, sunshine hours and wind speed in six synoptic stations. Firstly, fulfilled initial statistical tests on monthly meteorological parameters. For this purpose, is used three known tests as Mann-Kendall test for the identification of Trend, Mann-Whitney test for detecting of Homogeneity and Grubbs-Beck test for detecting of Outlier. After verifying these data in terms of Homogeneity and Outlier, values of each of SPI, RDI and SPEI indices calculated in annual and seasonal scales.
Results:
Comparing results represented that in humid regions, there are not any significant differences between SPI index with RDI and SPEI indices which consider evapotranspiration. However; the difference between the indices is clear in arid regions. The least difference in terms of drought condition monitoring is between SPI and RDI in spring in Hamadan and the greatest difference between SPI and RDI indices is in the summer and the city of Yazd (desert climate). This shows the role of evapotranspiration and its impact on the drought, in the hot and dry season, especially in arid and desert regions. In autumn and winter seasons in every six studied stations, the least difference has happened between SPI with SPEI and SPI with RDI indices, so in this seasons, which evapotranspiration is lower, it has less important role in humidity condition (drought or wet).
Conclusion:
According to the results of this study, can be concluded that in most cases the indices performance are not the same in different regions and at different time intervals. On the other side, can be concluded that the fluctuations of humidity condition (wet and drought) is very high in studied stations and based on any of the examined indices. While drought severity and its frequency of occurrence are different according to different indices. It is recommended for drought monitoring in arid regions, which the precipitation is negligible and the other side the evapotranspiration is manifold of annual precipitation, are used indices which are based on precipitation and evapotranspiration. Whereas in humid regions (such as Ramsar) evapotranspiration phenomena does not make significant role in the drought and in order to simplification, meteorological drought can be monitored only by precipitation.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Standardized Precipitation Index (SPI)
  • Reconnaissance Drought Index (RDI)
  • Standardized Precipitation-Evapotranspiration Index (SPEI)
  • Drought monitoring
  • Climate