در تحقیقات مختلف، پارامترهای هواشناسی متفاوتی در پیش بینی دوره های کم بارش مورد توجه قرار گرفته اند. در این تحقیق نمایه بارش استاندارد شده (SPI) برای 6 سناریوی فصل (پاییز، زمستان، بهار، پاییز+ زمستان، زمستان+ بهار و پاییز تا بهار) محاسبه شده و متغیرهای هواشناسی پیش بینی کننده دمای هوا (در سطح 300، 500، 700 و 850 میلی بار) و ارتفاع ژئوپتانسیل (در سطح 300، 500، 700 و 850 میلی بار) در محدوده طول و عرض جغرافیایی 0 تا 60 درجه شمالی و 0 تا 90 درجه شرقی، در سالهای (1354-1386) برای پیش بینی پدیده خشکسالی هواشناسی مورد استفاده قرار گرفت. در این مدل پیش بینی، بازه زمانی پیش بینی کننده بین ماههای اکتبر تا آوریل برای SPI پیش بینی شده در همان بازه زمانی قرار دارد. نمایه بارش استاندارد شده در حوضه های مورد مطالعه (حوضه سدهای طالقان و ماملو) بر اساس بارش متوسط حوضه ها که به روش میانگین معکوس فاصله وزندار محاسبه شده، تخمین زده شده است. یکی از روشهای یادگیری آماری با استفاده از ناظر به نام ماشین بردار پشتیبان (SVM) برای تدوین مدل پیش بینی SPI استفاده شد. با استفاده از تکنیک آماری مبتنی بر آنتروپی مشترک اطلاعات، نقاط موثر بر بارش حوضه سدهای تهران در فصل بهار بیشتر در جنوب، جنوب غربی و شمال غربی کشور و در فصل پائیز، شمال، شمال غربی و جنوب و در زمستان در شمال غربی و غرب کشور تشخیص داده شدند. نتایج مدل SVM در اکثر موارد پیش بینی، دقت مناسب داشت. این روش می تواند در پیش بینی رفتارهای غیرخطی داده های هواشناسی با طول دوره آماری کوتاه مورد استفاده قرار گیرد. این دقت برای دسته بندی SPI فصلهای پاییز و بهار بیشتر از سایر سناریوها است.

سیستم های پایش نقش مهمی در تدوین طرح های خشکسالی و مدیریت آن ها دارند. گرچه شروع خشکسالی با وقوع پدیده ی خشکسالی هواشناسی ناشی از کمبود بارش منشأ می گیرد، خشکسالی های هیدرولوژیکی معمولاً با تأخیر بیشتری نسبت به خشکسالی های هواشناسی یا کشاورزی رخ می دهد. هدف از این تحقیق، مطالعه ی تأثیر خشکسالی هواشناسی و هیدرولوژیکی دشت سلماس بر نوسانات سطح آب زیرزمینی است. در این پژوهش با محاسبه ی سه شاخص بارش استانداردشده (SPI)، رواناب استانداردشده (SRI) و منبع آب زیرزمینی(GRI) در محدوده ی مطالعاتی دشت سلماس در دوره ی آماری 13641365 تا 13951396 به بررسی اثرات خشکسالی بر نوسانات هیدرولوژیکی پرداخته شد. با توجه به آزمون t جفتی، ارتباط بین شاخص SPI و سطح آب زیرزمینی قابل توجه بوده است و می توان گفت این شاخص تقریباً شاخص مناسبی برای بررسی اثرات خشکسالی بر منابع آب زیرزمینی است. نتایج به دست آمده نشان دهنده ی رابطه ی بین شاخص SPI دوازده ماهه (SPI-12) و شاخص SRI یک ماهه (SRI-1) در مقیاس کوتاه مدت با شاخص GRI است. نتایج حاکی از آن است که خشکسالی هواشناسی با خشکسالی آب زیرزمینی رابطه ی معنی داری با تأخیر فاز زمانی یک ماهه ی GRI در مقیاس زمانی میان مدت (P-valueSPI-12=0. 998) دارد و خشکسالی هیدرولوژیکی نسبت به خشکسالی آب زیرزمینی با تأخیر شش ماهه GRI در مقیاس کوتاه مدت (P-valueSRI-1=0. 993) ارتباط بسیار خوبی دارد.

یکی از مهم ترین مشکلاتی که بشر به خصوص در سال های اخیر با آن مواجه شده است، بحران آب و وقوع خشکسالی می باشد و به همین دلیل بررسی وضعیت خشکسالی در مدیریت بهینه منابع آب اهمیت دارد. هدف از این تحقیق، مطالعه و بررسی شدت، تداوم و فراوانی خشکسالی های هواشناسی و هیدرولوژیک و همچنین تعیین تاخیر زمانی احتمالی بین وقوع این دو نوع خشکسالی در حوزه آبخیز قره سو، استان کرمانشاه است. برای این منظور، از آمار پنج ایستگاه باران سنجی، پنج ایستگاه هیدرومتری و 20 چاه پیزومتری موجود در حوضه و چهار شاخص خشکسالی RAI، SIAP، SDI و SWI برای ارزیابی و تحلیل خشکسالی استفاده شد. در نهایت نقشه های پهنه بندی -خشکسالی در سال 86-87 با روش کریجینگ معمولی در محیط ArcGIS ترسیم شد. نتایج نشان داد شدت خشکسالی از سال 1378 به تدریج افزایش یافته است که طبق مقادیر بدست آمده از هر یک از شاخص های خشکسالی در سال 1386 و طولانی ترین خشکسالی طی سال های 1386 تا 1391 رخ داده است. همچنین نتایج نشان داد که در سال های اخیر خشکسالی هیدرولوژیک با یک تاخیر زمانی یک تا دو ساله نسبت به خشکسالی هواشناسی رخ داده است. بر اساس نتایج پهنه بندی خشکسالی مشخص شد در بیشتر مناطق حوضه، خشکسالی هواشاسی در طبقه خیلی شدید و خشکسالی هیدرولوژیک جریان های سطحی در طبقه متوسط و خشکسالی هیدرولوژیک منابع آب زیرزمینی در شمال شرقی و جنوب غربی حوضه و تا حدی بخش های مرکزی در طبقه خیلی شدید قرار گرفته است.

خشکسالی بلایی طبیعی و قابل تکرار است که کلیۀ اقلیم ها را تحت تأثیر قرار می دهد. در ایران نیز خشکسالی بارها اتفاق افتاده و باعث کمبود آب در بخش های مختلف مصرف می شود. استان فارس در جنوب غربی ایران واقع است. با توجه به وجود مراکز جمعیت شهری و روستایی، صنعتی و اراضی کشاورزی بسیار در این استان، بررسی خشکسالی در این منطقه امری ضروری به نظر می رسد. در این تحقیق شاخص های خشکسالی هواشناسی عدد Z یا Score-Z، درصد نرمال بارندگی PNPI، دهک های بارندگی DPI، ناهنجاری بارش RAI و SPI ارزیابی و مقایسه شد. تحلیل آماری بارش ایستگاه های مورد مطالعه بیانگر ثبات بارندگی در مناطقی همچون سد درودزن و بی ثباتی بارش در مناطقی همچون لار و لامرد و آباده است. وضعیت بارش در استان فارس، به جز ایستگاه های شیراز، زرقان و سد درودزن، بسیار نامنظم و با تغییر پذیری بسیار همراه بوده، که نشان دهندۀ نوسان مقدار بارش در اقلیم خشک غالب استان است. به منظور انتخاب مناسب ترین نمایه از کمینۀ بارندگی طی دورۀ آماری و همبستگی بین نمایه ها استفاده شد. در ایستگاه های مورد بررسی به طور متوسط زوج شاخص های PNPI-Z ,PNPI-SPI SPI-RAI, SPI-Z RAI-Z ,PNPI-RAI از همبستگی بالایی برخوردارند. دیگر زوج شاخص های DPI-SPI , DPI-RAI ,DPI-Z ,DPI-PNPI همبستگی ضعیفی دارند. دوره های 1 و 12 ماهه به طور متوسط بالاترین ضرایب همبستگی شاخص ها را نشان دادند. از میان نمایه های ارزیابی شده، نمایه هایی مانند  PNPI ,SPI ,Z به عنوان بهترین نمایه ها برای پیش بینی خشکسالی در شرایط اقلیمی در استان فارس معرفی می شوند، زیرا از لحاظ توصیف وضعیت خشکسالی به خلاف RAI و DPI بهتر از دیگر نمایه ها در شرایط وقوع کمینۀ بارش خشکسالی ها را پیش بینی کردند.

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

زمانی یک منطقه تحت سیطره خشکسالی قرار گرفته است که در آن وقوع برخی از عناصر آب و هوایی به ویژه بارندگی در زمان معینی کمتر از حالت طبیعی و درازمدت باشد. ارزیابی وضعیت خشکسالی در هر منطقه نیازمند کمی سازی خشکسالی می باشد. اگرچه هیچ یک از شاخصها از نظر کم و کیف بالاتر از بقیه شاخصها نیست اما بعضی از شاخصها ممکن است برای برخی از کاربران مناسب تر باشد، به همین دلیل ممکن است نتایج همه آنها یک سان نباشد. شاخصهای عمده ای که در این تحقیق مورد ارزیابی قرار گرفته اند شامل: انحراف از بارندگی سالانه (SIAP)، دهک های بارندگی(DPI) ، عدد استاندارد Z، درصد نرمال بارش (PNPI) و شاخص استاندارد بارش(SPI) . شاخصهای یادشده با استفاده از آمار و اطلاعات 15 ایستگاه هواشناسی استان طی دوره آماری 20 ساله ارزیابی و مناسبترین روشها تعیین شدند. سپس بر مبنای آن نقشه وضعیت خشکسالی و ترسالی استان تهیه و ترسیم شد. نتایج نشان می دهد که دو روش (SIAP) و عدد استاندارد (Z SCORE) z برای بررسی خشکسالی سالانه استان همدان مناسب تر از سایر روشهاست و می تواند به عنوان شاخصهای عمده در ارزیابی خشکسالی استان مورد استفاده قرار گیرد.

خشک سالی به عنوان یک مخاطره طبیعی همواره بخش هایی از کشور را متاثر نموده است. امروزه با استفاده از تکنیک سنجش ازدور می توان خشک سالی را از طریق اثراتی که بر روی گیاهان دارد، مطالعه و به نتایج دقیق تر و موثرتری برای مدل سازی خشک سالی دست یافت. هدف از این پژوهش بررسی رابطه خشک سالی هواشناسی، هیدرولوژیکی و کشاورزی با استفاده از شاخص های خشک سالی و تکنیک سنجش ازدور در حوزه آبخیز قره سو است. برای این منظور، از تصاویر سنجنده مودیس (ماهواره Terra، محصول MODO9Q1)، داده های بارندگی پنج ایستگاه باران سنجی و داده های دبی پنج ایستگاه هیدرومتری از سال 2000 تا 2015 استفاده گردید. نتایج حاصل از مقایسه خشک سالی هواشناسی، هیدرولوژیکی و کشاورزی بیانگر انطباق هر سه نوع خشک سالی در سال های 2000، 2001، 2004، 2005، 2007، 2009، 2010، 2011، 2012، 2013، 2014 و 2015 بود. باوجوداینکه مقادیر شاخص SPI و NDVI در سال های 2002، 2003 و 2008 مثبت بود، اما شاخص SDI وقوع خشک سالی هیدرولوژیکی (مقادیر منفی) را نشان داد. همچنین در سال 2006 علیرغم افزایش بارش اما این سال با خشک سالی کشاورزی و هیدرولوژیکی مواجه بوده است. بنابراین طبق نتایج به دست آمده هم زمانی انواع خشک سالی در تمام سال ها وجود ندارد. نتایج حاصل از همبستگی پیرسون نشان داد که بین میانگین شاخص NDVI و میانگین شاخص SPI و SDI همبستگی بالایی به ترتیب برابر با 0.706 و 0.788 در سطح معنی داری 0.01 وجود دارد. به طورکلی، نتایج شاخص SPI و SDI تا حدود زیادی نتایج شاخص NDVI را تایید می کند.

شناخت اثرات الگوهای دورپیوند و پیش بینی آنها به خصوص در دوره های خشکسالی، کمک بسزایی در جهت برنامه ریزی و مدیریت دقیق تر در حوضه آبخیز خواهد داشت. هدف تحقیق حاضر بررسی ارتباط الگوهای دورپیوند بر خشکسالی های هواشناسی و هیدرولوژیکی (آب های زیرزمینی) در دشت های فرادنبه و سفیددشت می باشد. جهت بررسی خشکسالی هواشناسی از داده های بارش ماهانه ایستگاه های سینوپتیک استان چهارمحال و بختیاری و به منظور بررسی خشکسالی آب های زیرزمینی دشت های فرادنبه و سفیددشت از داده های تراز آب 19 حلقه چاه مشاهداتی استفاده شد. همچنین به منظور پایش خشکسالی هواشناسی از شاخص بارش استاندارد شده (SPI) و برای پایش خشکسالی هیدرولوژیکی دشت های سفیددشت و فرادنبه از شاخص منبع آب زیرزمینی (GRI) استفاده گردید. نتایج این بررسی ها نشان داد که شاخص های دورپیوند NAO و IOD دارای بالاترین همبستگی معنی دار با بارش و شاخص SPI بوده و بیشترین اثر را بر بارش و خشکسالی منطقه مورد مطالعه داشته اند. همچنین دو شاخص IOD و ENSO همبستگی منفی و معکوس با شاخص GRI داشته اند. به طور کل می توان گفت تفاوت زمان پاسخ خشکسالی های هواشناسی و آب زیرزمینی در میزان تأثیرپذیری آن از رخدادهای دورپیوندی نقش مستقیم دارد. به طوری که پدیده NAO که دوره تناوب کمتری نسبت به النینو و IOD دارد، بیشتر با خشکسالی هواشناسی که دارای زمان پاسخ کمتر است، ارتباط معنی دار دارد و خشکسالی هیدرولوژیکی که زمان پاسخ طولانی تری دارد بیشتر متأثر از دورپیوند النینو است که زمان تناوب بیشتری دارد. پدیده MJO که کمترین دوره تناوب را در بین پدیده های دورپیوند مطالعه شده دارد، هیچ ارتباط معنی داری بر خشکسالی های استان نداشته است.

خشک سالی به عنوان یکی از پدیده های محیطی شناخته شده و در واقع بخش جدایی ناپذیری از تغییرات اقلیمی است که می تواند در هر منطقه جغرافیایی حادث شود. در این مطالعه برای بررسی شدت، مدت و وسعت خشک سالی از داده های ماهانه و متوسط بارندگی سالانه 17 ایستگاه متعلق به سازمان هواشناسی کشور از سال 1351 تا 1396 واقع در استان گیلان استفاده شده است. به منظور بررسی و مقایسه قابلیت شاخص های خشک سالی هواشناسی و هیدرولوژیکی، شاخص بارش استاندارد شده (SPI) و شاخص خشکی جریان رودخانه ای (SDI) بسته به قابلیت مقدار شاخص، شدت و مدت خشک سالی برای کل استان در مقیاس سالانه و دوره های سه، شش، نه و 12 ماهه محاسبه شد. نقشه های پهنه بندی با روش وزن دهی معکوس فاصله (IDW) تهیه شد. نتایج حاصل از پهنه بندی شدت خشک سالی طی دوره آماری مورد مطالعه در استان گیلان نشان داد که طبق آمار و اطلاعاتی که از یک دوره آماری از سال 1351 تا 1396 در مقدار SPI سه ماهه به دست آمده، این شاخص رو به ترسالی نموده است، ولی در دوره های شش، نه و 12 ماه اکثر شهرهای استان گیلان رو به نرمالی بوده و خشک سالی با بیش ترین درصد احتمالات در مساحت تغییرات مکانی که به صورت مثبت است مشاهده شد. هم چنین نقشه هایی که از درون یابی مقدار SPI در چهار دوره آماری با بهترین برازش درون یابی به دست آمده است نشان می دهد که با نزدیک شدن به سال 1396 مقدار شاخص خشک سالی نسبت به 1351 بیش تر شده و اکثر شهرهای استان را محدوده خشک سالی بیش تری در برگرفته است. هم چنین بر اساس نقشه ها عمده خشک سالی در منطقه در ایستگاه های واقع در جنوب و جنوب شرقی منطقه مورد مطالعه اتفاق افتاده است. مقدار SDI نیز نشان داد که عمده ایستگاه ها فاقد خشک سالی و یا دارای خشک سالی متوسط هستند.

خشک سالی یکی از پدیده های آب و هوایی است که خسارت های زیادی به بار می آورد. با توجه به اینکه بخش قابل توجهی از آب سه رودخانه کارون، مارون و زهره از استان کهگیلویه و بویراحمد تأمین می شود، بررسی خشک سالی در این استان ضروری می­باشد. هدف از این پژوهش بررسی تطابق خشک سالی هواشناسی و هیدرولوژیکی حوضه است. بدین منظور تغییرات ماهانه دبی، بارش و تراز آب زیرزمینی در سطح حوضه بررسی گردید. خشک سالی هواشناسی توسط شاخص شاخص بارش استاندارد SPI برای 10 ایستگاه سینوپتیک و باران سنجی، در دوره 30 ساله، و شاخص SWI (شاخص سطح آب استاندارد) برای 11 چاه پیزومتریک برای کل دوره آماری موجود محاسبه شد. در پایان مقایسه بین خشک سالی هواشناسی و هیدرولوژیک انجام گرفت. نتایج نشان داد که هر زمان SPI منفی باشد، سطح آب زیرزمینی افت بیشتری نشان می دهد. این کاهش با تأخیر زمانی همراه بوده و با افزایش مقیاس زمانی خشک سالی، تأخیر بیشتر می شود. در سال های اخیر تداوم و شدت خشک سالی ها افزایش یافته است. بیشترین حجم کمبود (مقدار) بارش 3، 6، 9 و 12 ماهه ایستگاه نازمکان در سال 1388، بیشترین شدت 3، 6 و 9 ماهه در 1383 و 12 ماهه در 1388 به وقوع پیوسته است. با افزایش مقیاس زمانی خشک سالی ها، تداوم بیشتر و تکرار کمتر شده است. نتایج سایر ایستگاه ها تقریباً مشابه بود. تغییرات SWI چاه باشت نشان داد که خشک سالی های 6، 12، 24 و 48 ماهه حدود 48 ماه، از اسفند 1386 تا شهریور 90 تداوم داشته اند. شدت 48 ماهه بیشترین بود و بعدازآن به ترتیب 12، 24 و 6 ماهه قرار دارد. روند فوق نشانگر تأثیر دراز مدت و تجمعی خشک سالی هواشناسی بر روند نزولی آب زیرزمینی بوده، هرچند برداشت از آب ها نیز بی تأثیر نیست. روند SWI در سایر چاه ها تقریباً مشابه بود. مطابق آزمون kendall-Mann (من کندال) در بررسی روند دبی رودخانه و تراز آب چاه ها، روند دبی تائید نشد، ولی روند صعودی افت تراز چاه ها تأیید شد. حداکثر همبستگی بارش-دبی در یک ماه مشاهده شد، که عمدتا ناشی از ارتباط مستقیم آب سطحی و زیرزمینی، و کمبود بارش برف است. بیش ترین همبستگی تراز آب زیرزمینی-بارش، و تراز آب زیرزمینی-دبی با دو ماه قبل مشاهده شد، که تأییدی بر تغذیه آب زیرزمینی توسط آب سطحی، و مدت زمان لازم برای نفوذ و حرکت آب در آبخوان است. نتایج مؤید نیاز به توجه و برنامه ریزی مناسب استفاده از منابع آب در استان است.