تعیین خصوصیات خشکسالی بر اساس شاخص شناسایی خشکسالی (RDI) و بررسی تغییرات آن در مناطق و دوره‌های مختلف زمانی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه فردوسی مشهد- دانشکده منابع طبیعی و محیط زیست

2 دانشجوی دکتری گروه مرتع و آبخیزداری، دانشگاه محقق اردبیلی

3 دانشجو دکتری گروه علوم و مهندسی آب دانشگاه فردوسی مشهد

چکیده

سابقه و هدف: خشکسالی یک پدیده آب و هوایی است که در همه‌ی مناطق اقلیمی اتفاق می‌افتد. هر پدیده خشکسالی با سه مشخصه تداوم خشکسالی، شدت خشکسالی و بزرگی خشکسالی شناخته می‌شود. از جمله شاخص‌های خشکسالی، شاخص شناسایی خشکسالی (Reconnaissance Drought Index) می‌باشد. تغییر اقلیم و به دنبال آن تغییر در خصوصیات پدیده خشکسالی و تاثیر آن بر اکوسیستم‌ها باعث نگرانی در جوامع بشری و در بین محققان شده‌است. ویژگی‌های خشکسالی ممکن است در مناطق مختلف متفاوت باشد. ضمن آنکه ممکن است ویژگی‌های خشکسالی در طول زمان هم به دلیل موضوع گرمایش جهانی (و تغییر اقلیم) تغییر یابد. بنابراین، هدف از انجام این تحقیق بررسی ویژگی‌های خشکسالی (شامل: تداوم، شدت، بزرگی، فاصله و فراوانی خشکسالی‌) و تغییرات احتمالی آن‌ها در محدوده هشت ایستگاه سینوپتیک کشور در طول یک دوره آماری 60 ساله بر اساس شاخص RDI می‌باشد.
مواد و روش‌ها: به منظور پایش خشکسالی هشت ایستگاه سینوپتیک اصفهان، اهواز، بابلسر، تبریز، تهران، خرم‌آباد، زاهدان و مشهد که در موقعیت‌های مختلف آب و هوایی و جغرافیایی کشور واقع شده‌اند، انتخاب شدند. علاوه بر 3 ویژگی‌ خشکسالی شامل: تداوم، شدت و بزرگی، ویژگی‌های دیگری از خشکسالی در این ایستگاه‌ها شامل فاصله خشکسالی و تعداد دفعات وقوع خشکسالی نیز با استفاده از تئوری ران معرفی و مورد بررسی قرار گرفتند. همزمان با پایش خشکسالی، خصوصیات خشکسالی و تغییرات احتمالی این ویژگی‌ها در طول دوره آماری، مورد بررسی قرار گرفتند. ابتدا مقادیر شاخص شناسایی خشکسالی (RDI) برای کل دوره آماری (1951 تا 2010) و در سه مقیاس سالانه، فصلی و ماهانه محاسبه شد. آنگاه خصوصیات خشکسالی شامل میانگین پارامترهای تداوم، شدت، بزرگی، فاصله و تعداد در "نیمه‌ی اول با نیمه دوم" دوره آماری با استفاده از آزمون من-ویتنی در سطح 95 درصد مورد مقایسه قرار گرفتند. علاوه بر این، نقطه شکست (سال شکست) با استفاده از آزمون کلموگروف-اسمیرنوف تعیین گردید. بر این اساس دوره آماری 60 ساله به دو دوره (دوره قبل از شکست و دوره بعد از شکست) تقسیم شد و خصوصیات خشکسالی در این دو دوره نیز با یکدیگر مورد مقایسه قرار گرفتند.
یافته‌ها: بر اساس نتایج، در همه‌‌ی ایستگاه‌ها، نقطه شکست در دوره آماری 60 ساله با سالی که در میانه دوره قرار دارد (1981) متفاوت می‌باشد. در مقیاس سالانه در هیچ‌یک از ایستگاههای مورد بررسی خصوصیات تداوم خشکسالی و تعداد خشکسالی تفاوت معنی‌داری در سطح 95 درصد نداشته‌اند. سایر خصوصیات خشکسالی هم در مقیاس سالانه فقط در شهرهای تبریز و تهران تفاوت معنی‌دار دارند. در مقیاس فصلی و در مقایسه دوره 1980-1951 (نیمه اول) با دوره 2010-1981 (نیمه دوم) در شهر زاهدان در نیمه دوم دوره آماری، شدت، بزرگی و تعداد خشکسالی‌ها افزایش ولی فاصله خشکسالی‌ها کاهش یافته‌است. سایر مناطق تغییر معنی‌داری ‌را در خصوصیات خشکسالی نشان نمی‌‌دهند. در مقیاس فصلی، در مجموع می‌توان بیان نمود که خشکسالی‌های بهاره شدیدتر شده‌اند. ضمن آن که خشکسالی‌های زمستانه هم در اکثر شهرها تغییر محسوسی ننموده‌اند. در مقیاس ماهانه به طور کلی بیشترین تعداد کاهش وقایع خشکسالی در ماه آبان اتفاق افتاده است، در حالی که در بسیاری از شهرها تعداد وقایع و یا شدت خشکسالی اردیبهشت و یا فروردین در نیمه دوم نسبت به نیمه اول افزایش یافته است. این موضوع می‌تواند نشان‌دهنده کاهش بارش‌ها و افزایش تبخیر و تعرق در ماه‌های فصل بهار باشد.
نتیجه‌گیری: به طور کلی سری زمانی مقادیر شاخص خشکسالی در همه ایستگاه‌ها در سطح 95% دارای شکست می‌باشد که این موضوع نشان دهنده ناهمگنی و تغییر شرایط کلی خشکسالی می‌باشد. علاوه بر این، تغییراتی در خصوصیات خشکسالی و یا زمان وقوع خشکسالی در بعضی از مناطق کشور رخ داده‌است که این تغییرات در خشکسالی‌های ماهانه و بخصوص ماه های فصل بهار مشهودتر است. هر چند این تغییرات در بسیاری از موارد هنوز در سطح 95% معنی‌دار نمی‌باشد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Drought characteristics based on Reconnaissance Drought Index and its variations in different time periods and regions of Iran

نویسنده [English]

  • Abolfazl mosaedi 1

چکیده [English]

Background and objectives: Drought is a climatic phenomenon that occurs in all climatic zones. Drought has three characteristics of duration, severity and magnitude. Reconnaissance Drought Index (RDI) is a indicate for drought. Climate change and subsequent changes in the characteristics of the phenomenon of drought and its impact on terrestrial ecosystems caused concern among researchers in human societies. َAthough drought occurred in all climate zones, but its features may vary by region. Characteristic’s drought may changes at time during due to word warming (Climate change). Therefore, propose of this study is investigating drought characteristics (including: severity, intensity, magnitude, time interval and frequency of drought) and their statistical Characteristics based on RDI in 8 synoptic station at time period of 60 years.
Materials and methods: In order to monitor droughts for 8 selected synoptic stations of Esfehan, Ahwaz, Babolsar, Tabriz, Tehran, Khoramabad, Zahedan and Mashhad from different weather's conditions. Run Theory is a common method in analysis of drought. In addition to the three above characteristics of drought (severity, intensity, magnitude), in this study, other features of droughts include time interval and number of droughts is introduced and studied. While at the same time of drought monitoring, drought characteristics and possible changes in these properties during the studied period, were investigated. For this purpose, first, the values of Reconnaissance Drought Index (RDI) for the entire period of 1951 to 2010 in three scales of annual, seasonal and monthly were calculated. Drought characteristics include severity, intensity, magnitude, time interval and frequency for the "first half and the second half" was compared together using the Mann-Whitney test at 95% level. Cut point was determined by Kolmogorov-Smirnov test. Accordingly, the whole period of 60 years was divided into two periods (the period before the cut point and the period after it) and characterization of drought in these two periods were compared with each other.
Results: In all stations, cut point year in the period of 60 years is different from the middle year (1981). On an annual scale, in any of the studied stations, the characteristics of duration and drought number had no significant difference at95%. Other features of drought in annual scale have significant difference only in Tabriz and Tehran. In the seasonal scale by comparing the two periods of 1951-1980 (first half) with 1981-2010 (second half) in the city of Zahedan, in the second half period, the severity, magnitude and frequency of drought were increased while, the interval time between the droughts was reduced. Other regions show no significant change in the properties of drought. At the seasonal scale, in general it can be concluded that in spring droughts are more severe comparing with the first period. While drought in the winter did not noticeably change in most stations. For monthly scales, In general, the highest reduction of drought events was happened in November, while in many cities the number or severity of drought events were increased in May or April in the second half than the first half. This could indicate reducing of rainfall and increasing of evapotranspiration in the spring months.
Conclusion: In general, time series of drought indices values in all stations have a cut point at 95% level. This reflects the heterogeneity and changes in drought conditions. In addition, some changes were occurred in the drought characteristics or in occurrence time in some stations. This changes in drought characteristics is more pronounced, especially in the spring months. Although these changes were not significant in many cases, at 95% yet. The main reason for this can be seen in relation to the issue of global warming and climate change.

کلیدواژه‌ها [English]

  • drought frequency
  • drought duration
  • drought severity
  • Reconnaissance Drought Index (RDI)
  • Iran