ارزیابی شاخص های بارش استاندارد شده و بارش-تبخیر-تعرق استاندارد شده در تشخیص ترسالی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 -

2 گروه احیا مناطق خشک و کوهستانی-پردیس کشاورزی و منابع طبیعی -دانشگاه تهران

3 دانشگاه امام خمینی قزوین

چکیده

سابقه و هدف: سیلاب‌ها یکی از مخرب‌ترین بلایای طبیعی در جهان هستند که سبب خسارات بزرگی در جوامع انسانی و تغییر محیط طبیعی می‌شوند. در سالهای اخیر، احتمال وقوع سیل در بسیاری از نقاط جهان موجب نگرانی دائمی برای مردم و دولت‌ها شده است. این مسئله سبب شده که نیاز به مهندسین و مدیران کارآزموده برای کاهش اثرات سیل بر جامعه و محیط زیست بیش از پیش احساس شود. پیش‌بینی سیل یکی از روشهای غیرسازه‌ای مدیریت ریسک سیلاب است که اطلاعات ارزشمندی برای خدمات هشدار سیل مهیا می‌کند و مردم و ارگان‌های مختلف در وضعیت اضطراری زمان کافی برای آماده‌سازی اقدامات مقابله سیل را خواهند داشت.
مواد و روش‌ها: در این مطالعه شاخص‌های بارش استادارد شده (SPI) و شاخص بارش - تبخیر و تعرق استادارد شده (SPEI)، جهت مشخص نمودن دوره‌های مرطوب، در دو ایستگاه هواشناسی درزیکلا و سنگده در حوضه آبریز کسیلیان واقع در استان مازندران با کدنویسی در نرم‌افزار R محاسبه گردید. سپس نتایج حاصل با سری زمانی دبی رودخانه (ایستگاه هیدرومتری ولیک‌بن)، از این نظر که آیا این شاخص‌ها توانایی تشخیص و پیش‌بینی سیل را دارد یا نه، مورد بررسی و تجزیه و تحلیل قرار گرفتند. پارامتر‌های احتمال تشخیص (POD)، نسبت هشداردهی اشتباه (FAR) و شاخص موقعیت بحرانی (CSI) برای ارزیابی میزان موفقیت شاخص‌های مذکور در تشخیص سیل، در ایستگاه‌های مورد مطالعه محاسبه شد.
یافته‌ها: نتایج نشان داد که بیشترین و کمترین مقدار POD مربوط به شاخص‌های SPEI و SPI به ترتیب برابر 89/0 و 68/0 است. این مقادیر برای پارامتر CSI برای شاخص‌های ذکر شده به ترتیب برابر 71/0 و 62/0 به دست آمد. همچنین بیشترین و کمترین مقدار پارامتر FAR برای SPEI و SPI به ترتیب برابر 32/0 و 11/0 می‌باشد. بررسی تغییرات زمانی این شاخص‌ها نشان داد که شاخص SPEI به دلیل استفاده از داده‌ی دما و به تبع آن محاسبه تبخیر و تعرق - مخصوصاً در انتهای بهار و تابستان - کارایی تا حدودی بهتر از شاخص SPI در حوضه کسیلیان با رژیم برفی بارانی دارد.
نتیجه‌گیری: در کل بر اساس نتایج سه پارامتر POD، FAR و CSI پیشنهاد می‌شود که در حوضه‌های با رژیم برفی بارانی استفاده از شاخص SPEI به دلیل استفاده از دما برای ذوب برف علی‌الخصوص در فصل بهار و تابستان برای پیش‌بینی سیل مناسب‌تر و کاراتر از شاخص SPI است. هرچند که شاخصSPI با به کارگیری تنها یک پارامتر، نتایج مطلوبی در پیش‌بینی سیلاب بدست می‌دهد و از آنجا که بارش تنها داده‌ای است که در همه حوضه‌های آبریز با دقت مناسب و از سالیان دور در دسترس بوده و حداقل دو ارگان در سطح کشور به جمع آوری اطلاعات مربوط به آن می‌پردازند، این شاخص نیز حائز اهمیت است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Assessment of standardized precipitation and standardized precipitation-evapotranspiration indices for wet period detection

نویسندگان [English]

  • Nazgol Hosseini Pazhouh 1
  • Khaled Ahmadaali 2
  • Ali Reza Shokoohi 3
1 -
2 University of Tehran
چکیده [English]

Background and Objectives: Flood is one of the deadliest natural disasters in the world, which causes enormous sufferings to human societies and changes in environment. In recent years, flooding has become a growing concern for both communities and governments across several parts of the world. This problem, has made the needs for the experienced managers and flood engineers to reduce the flood impact on the society and environment. Flood forecasting is one of the non-structural flood risk management method which gives valuable information for flood alert services and people and various organizations will have enough time to prepare flood control measures in emergency situations.
Materials and Methods: In this study standardized precipitation index (SPI) and standardized precipitation-evapotranspiration index (SPEI) in Darzikala and Sangadeh weather stations located in Kasilian basin, Mazandaran province were calculated using R codes to determine the wet period. In order to explore the efficiency of SPI and SPEI in flood detection, the results were compared with river discharge time series in Valikbon gage station. To compare the results of SPI and SPEI indices, probability of detection (POD), false alarm ratio (FAR), and critical success index (CSI) were applied.
Results: The results showed that maximum and minimum POD for SPI and SPEI were 0.89 and 0.68 respectively. These values for CSI were 0.71 and 0.61 and for FAR parameter were 0.32 and 0.11 respectively. The trend analysis of mentioned indices showed that the SPEI index was relatively better than SPI due to the use of temperature data and hence the calculation of evapotranspiration, especially at the end of spring and summer in the Kasilian basin which has rainfall–snow regime
Conclusion: Based on the POD, FAR, and CSI statistics, it is suggested that the application of SPEI index is more suitable for flood forecasting in rainfall-snow regime due to the use of temperature data for snow melt, especially in spring and summer. The SPI index is also an important indicator because of its ability in providing desirable results in flood forecasting with only one parameter and also due to this fact that the rainfall is the only accurate data with appropriate historical period in all watersheds, and at least two organs in the country are collecting information about it.
Conclusion: Based on the POD, FAR, and CSI statistics, it is suggested that the application of SPEI index is more suitable for flood forecasting in rainfall-snow regime due to the use of temperature data for snow melt, especially in spring and summer. The SPI index is also an important indicator because of its ability in providing desirable results in flood forecasting with only one parameter and also due to this fact that the rainfall is the only accurate data with appropriate historical period in all watersheds, and at least two organs in the country are collecting information about it.

کلیدواژه‌ها [English]

  • prediction
  • flood
  • SPI
  • SPEI
  • Kasilan catchment