در این مقاله، شاخص خشکسالی بارش استاندارد(SPI) و یک نسخه اصلاح شده آن جهت بررسی اثرات خشکسالی بر عملکرد گندم در استان خراسان شمالی مورد استفاده قرار گرفت. در نسخه اصلاحی بارش موثر ماهانه جایگزین شده و به نام شاخص بارش استاندارد کشاورزی محور (شاخص aSPI) استفاده شد. جهت محاسبه متغیر بارش موثر، روش تجربی سرویس حفاظت خاک ایالات متحده بکار رفت.شاخص مورد نظر با استفاده از داده های بارش و دمای ماهانه دوره 30 ساله (1368 تا 1397) ایستگاههای همدیدی خراسان شمالی محاسبه گردید و مقادیر آن در پنجره های مختلف زمانی با عملکرد گندم در دوره زمانی 15 ساله( 1383 تا 1397) تطبیق داده شد. هر دو شاخص اصلی و اصلاح شده در پنجره های زمانی معمول 1، 3، 4، 5، 6، 7، 8، 9 و 12 ماهه محاسبه و با استفاده از ضریب همبستگی رابطه انها با عملکرد استاندارد شده، مورد مقایسه و تحلیل قرار گرفت. نتایج کاربست شاخص بارش استاندارد کشاورزی نشان داد که بارش های تاثیرگذار در عملکرد محصول گندم دیم استان در ایستگاه بجنورد، بارش های دوره زمانی آبان-اردیبهشت، در ایستگاه شیروان، فاروج و اسفراین دوره زمانی فروردین-خرداد، در ایستگاه مانه و سملقان دوره زمانی آبان تا دی و در ایستگاه جاجرم دوره زمانی مهر-خرداد، هستند.

خشک سالی یکی از پدیده های آب و هوایی است که در همه شرایط اقلیمی و در همه مناطق کره زمین به وقوع می پیوندد. پیش بینی خشک سالی نقش مهمی در طراحی و مدیریت منابع طبیعی، سیستم های منابع آب، تعیین نیاز آبی گیاه و... ایفا می نماید. در طی دهه های اخیر شبکه های عصبی توانایی های زیادی را در مدل سازی و پیش بینی سری های زمانی غیرخطی و غیرایستا نشان داده اند. از این رو، در این تحقیق به منظور پیش بینی خشک سالی، از دو نوع شبکه عصبی مصنوعی پرسپترون چندلایه (MLP) و تابع پایه ای شعاعی(RBF)  استفاده شده است. به این منظور از داده های بارندگی ایستگاه نوده با دوره آماری 41 ساله در حوزه آب خیز گرگان رود، استفاده شد. وضعیت رطوبتی با استفاده از شاخص بارندگی استاندارد شده (SPI) در دوره های زمانی کوتاه مدت (1، 3، 6 و 9 ماهه) و بلندمدت (12، 24 و 48 ماهه) محاسبه گردید. سپس از بین داده های محاسبه شده، دوره 46-1345 الی 78-1377 به عنوان داده آموزش و دوره 79-1378 الی 86-1385 به عنوان داده آزمون انتخاب گردید. برای تخمین مقدار SPI در زمان t از مقادیر SPI در زمان های قبل استفاده شد. نتایج نشان داد که شبکه عصبی مصنوعی MLP نسبت به شبکه عصبی مصنوعی RBF با دقت بالاتری مقادیر SPI و وضعیت خشک سالی را پیش بینی می کند. همچنین مقایسه نتایج با نتایج حاصل از به کارگیری سری زمانی ARIMA نشان دهنده دقت بالای این روش می باشد.

رفتارسنجی سلامت حوزه آبخیز، دیدگاه جامعی از عوامل مؤثر در وضعیت حوزه آبخیز را فراهم می کند. پژوهش حاضر، تأثیر طول دوره آماری بر تغییرات شاخص سلامت آبخیز مبتنی بر شاخص خشک سالی (SPI) در دوره آماری سال های 2021-1961 در ایستگاه های صحنه، کرمانشاه و هرسین در استان کرمانشاه با استفاده از چارچوب RelResVul ارزیابی شده است. به همین منظور شاخص های پایایی (Rel)، تاب آوری (Res)، آسیب پذیری (Vul) و متوسط سلامت آبخیز (RelResVul) در بازه های زمانی متفاوت در مدل RelResVul محاسبه شد. مطابق نتایج، در دوره های زمانی 1961 تا 1980، 1981 تا 2000 و 2001 تا 2021 شاخص های سلامت آبخیز مقادیر متفاوتی داشته است. به طوری که با افزایش دوره آماری، شاخص های سلامت تغییرات متفاوتی داشته و در دوره های کوتاه مدت تغییرات شاخص ها نسبت به کل دوره بیش تر بوده است. بیش ترین میزان تغییرات در 30 سال ابتدایی دوره آماری مشاهده و با افزایش طول دوره آماری تا انتهای دوره، میزان تغییرات این شاخص ها کم شد. بر این اساس 30 سال انتهایی دوره آماری، از نتایج مطلوب و قابل اعتمادی برای محاسبه شاخص های سلامت فعلی برخوردار است. ازاین رو با توجه به حجم زیاد محاسبات و هم چنین فقدان داده های اقلیمی و کاهش ایستگاه ها، استفاده از طول دوره آماری 30 ساله منتهی به مقطع زمانی موردمطالعه برای بررسی سلامت آبخیز پیشنهاد می شود.

خشکسالی پدیده ای جهانی است که می تواند در هر جایی رخ دهد و خسارات قابل توجهی به انسان و بوم سازه های طبیعی وارد آورد. بنابراین، پژوهش و مطالعه در این زمینه بسیار ضروری می باشد. در این پژوهش از نمایه بارش استاندارد شده (SPI) به منظور پهنه بندی خشکسالی در استان اصفهان استفاده شد. پس از جمع آوری داده های بارش ایستگاه های موجود در استان اصفهان و حذف ایستگاه های دارای آمار ناقص، سری زمانی این نمایه در مقیاس های زمانی 3، 6، 9، 12 و 24 ماهه بدست آمد. سپس با استفاده از روش های زمین آمار، نقشه های گستره فراوانی خشکسالی در مقیاس زمانی 12 ماهه ترسیم و مورد تحلیل قرار گرفت. این نقشه ها، خشکسالی های متوسط و شدید را به طور عمده در قسمت های غربی استان در اطراف ایستگاه های دارای، فریدون شهر و خشکسالی های بسیار شدید را در بخش های شرق و شمال شرقی استان و غرب شهرستان اصفهان نشان می دهند و مناطق دارای خطر بالا را به منظور برنامه ریزی های آتی و اتخاذ سیاست های مدیریتی مشخص می کنند.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

با توجه به اهمیت خشکسالی در مدیریت منابع آبی، پژوهش حاضر با هدف برآورد شاخص های خشکسالی SPI و SPEI به علت ماهیت چند مقیاسی و قابلیت تحلیل در مقیاس های زمانی مختلف در ایستگاه های منتخب هواشناسی حوضه آبریز کارون صورت پذیرفته است. از دیگر اهداف این تحقیق، منطقه ای کردن شاخص های SPI و SPEI با استفاده از روش تحلیل خوشه ای به منظور همگن سازی ایستگاه های حوضه است. در این راستا، بر اساس آزمون همگنی داده ها و تعیین طول دوره آماری مشترک، 18 ایستگاه انتخاب شدند. مقادیر شاخص های خشکسالی SPI و SPEI در قالب گراف های توالی دوره ها رسم شد و ارتباط آنها با تحلیل همبستگی مورد آزمون قرار گرفت. نتایج مقادیر شاخص های خشکسالی با ضریب همبستگی پیرسون و سطح معنی داری 0/01 مقایسه شدند. نتایج نشان داد که برای تمامی ایستگاه ها، همبستگی دو شاخص به صورت مثبت و معنی دار (0/5 تا 0/95) است و با افزایش دوره زمانی، میزان ضریب همبستگی بین شاخص های خشکسالی افزایش یافته است. همچنین با افزایش مقیاس های زمانی، فراوانی دوره های خشک و مرطوب کاهش یافته اما تداوم آنها افزایش می یابد. با منطقه ای کردن ایستگاه های حوضه به روش تحلیل خوشه ای، ایستگاه ها در هفت کلاس طبقه بندی شدند. نتایج حاصل از منطقه ای کردن شاخص SPEI نیز نشان داد که درصد فراوانی طبقه نرمال بیشتر از طبقه مرطوب وخشک است.

خشکی و خشکسالی دو واقعیت انکارناپذیر شرایط اقلیمی منطقه موردمطالعه می باشند که هرگونه برنامه ریزی و آینده نگری بدون توجه به آنها منجر به شکست خواهد بود. پدیده خشکسالی منطقه ایرانشهر ماهیتی اقلیمی دارد و عمدتا از ناهنجاری ها و بی نظمی های ایجاد شده در بارش بوجودمی آید. منطقه ایرانشهر که یکی از قطب های مهم کشاورزی، جمعیتی و صنعتی در سطح استان سیستان و بلوچستان محسوب می شود، با داشتن شرایط خاص اقلیمی از نظر بروز پدیده خشکسالی و آثار ناشی از آن در کاهش محصولات از نظر سطح زیر کشت و میزان تولید تاکنون خسارات زیادی را از این راه متحمل شده است. این منطقه از جنوب شرق کشور مانند اکثر مناطق ایران، از نظر بارش های سالانه، فصلی و ماهانه دارای ضریب تغییرات بالایی است. با توجه به شاخص استاندارد بارش (SPI)، در ایستگاه ایرانشهر 14 دوره (سال های آماری 84-1358)، در ایستگاه دامن 14دوره (سال های آماری 84-1359)، در ایستگاه بمپور 19 دوره (سال های آماری 84-1349) و در ایستگاه گلمورتی 12 دوره خشکسالی (سال های آماری 84-1363) اتفاق افتاده که عواقب وخیمی را برای منطقه بدنبال داشته است.این تحقیق درصدد است تا با استفاده از شاخص SPI، نسبت به تعیین تغییرات بارش سالانه و فراوانی دوره های ترسالی و خشکسالی فصلی ایستگاه های منطقه مبادرت ورزد تا بتوان راهکارهای مقابله بااین پدیده را جهت کاهش خسارات ارایه داد.