بخشی از مقاله
چکیده
تحقیق حاضر درصدد شناسایی رخداد خشکسالی و وقوع آن در شهرستان خاش میباشد. دراین تحقیق از روش مارکف و از آمار ایستگاه خاش طی دوره آماری 1390-1365 استفاده شد و نخست روزها با بارش کمتر از 0/01 میلیمتر به عنوان روز خشک شناسایی و روزها با بارش 0/1 میلیمتر و بیشتر - 1000 - به عنوان روز بارانی - تر - تلقی و شناسایی شدند.
ویژگیهای مرتبط با دوره های خشک کوتاه مدت همچون احتمالات ساده و اقلیمی، فراوانی روزها، طول دورههای تر و خشک و سیکل هوایی تعیین شد. تعیین مقدار احتمال دو روز خشک و دو روز تر متوالی، تفاوت بین احتمالات ساده و احتمالات اقلیمی دوره های خشک کوتاه مدت برای ایستگاه مورد مطالعه تفاوت چشمگیری مشاهده نشد. در این پژوهش معلوم ساخت که در سال 1380 فراوانی روزهای خشک 357 روز بوده و بر عکس در سال 1376 فراوانی روزهای خشک 303 بوده و سالتری نسبت به سالهای گذشته دارا میباشد.
مقدمه
اقلیمشناسی در شکلهای مختلف از جمله خشکسالی نقش تعیین کنندهای در وضعیت اقتصادی و به تبع آن شرایط اجتماعی جوامع دارد. این شرایط برای کشور ایران که به لحاظ موقعیت جغرافیایی در مناطق گرم و خشک واقع است نیز ملموستر است. . شهر خاش با طول جغرافیایی 61 درجه و 12 دقیقهای شرقی و عرض جغرافیایی 28 درجه و 13 دقیقهای شمالی و ارتفاع 1394 متر از سطح آبهای آزاد دنیا در جنوب شرق ایران واقع شده است. حدود 40 هزار کیلومترمربع وسعت دارد و از شمال به شهرستان زاهدان از غرب و جنوب غرب به شهرستان ایرانشهر، از جنوب و جنوب شرق به شهرستان سراوان و از شرق به کشور پاکستان محدود شده است.
این شهر نیز با وسعت 23105 کیلو متر مربع دارای اقلیم گرم و خشک است میانگین بارش سالانه آن 9/174 میلیمتر و متوسط دمای آن از 7 درجه سلسیوس الی 37 درجه سلسیوس در تغییر است و استعداد زیادی جهت ابتلا به بلایای طبیعی دارد در کشور ایران و سایر کشورهای که خشکسالی اثرات زیادی بر آن گذاشته است و زندگی آنها را تحت تأثیر قرار داده، متخصصان علوم جوی و نیز اقلیمشناسان به جستجوی راههای برای مقابله با آن از طریق مطالعه شرایط و وقوع دورههایی این رخداد در زمانهای گذشته و نیز پی بردن به رفتارهای خاص آن در نحوی تکرار این دورهها در آینده شدند.
روش مارکف به دلیل توانمندی برای محاسبه دورههای تر و خشک و همچنین ساده کردن حل بسیاری از مسائل احتمالات مربوط به فرایندها وابسته دارای سابقه و کاربرد زیادی است. خشکسالی یکی از پیچیدهترین مشکلات را نه تنها در مدیریت منابع آب، بلکه در مسائل اقتصادی و اجتماعی ایجاد میکند اما تا کنون مسئله تعریف، شناسایی و پیش بینی آن حل نشده است
دلیل اصلی و اولیه خشکسالی، فقدان بارندگی در برای یک دوره زمانی وسیع است که این خشکسالی، خشکسالی هواشناسی نامیده میشود کمبود آب در اتمسفر تمامی چرخه هیدرولوژی را تحت تأثیر قرار میدهد و باعث ایجاد انواع دیگر خشکسالی مانند کشاورزی، هیدرولوژیک و اقتصادی-اجتماعی میشود
مشکانی - 1362 - احتمال تواتر روزهای خشک و تر بابلسر را از دیدگاه بیز تجربی ملی فصل بارش - مهر و شهریور - برای دوره ده ساله 1350 تا 1359 با آستانه خشکی و تری 0/1 میلی متر در روز بررسی نمود و به این نتیجه رسید که دادههای بارندگی روزانه این ایستگاه با مدل زنجیره مارکف مرتبه اول مطابقت دارد. قادر مرزی - 1380 - به تحلیل و پیش بینی نوسانات آب و هوا در استان کردستان پرداخته است.
علیجانی وهمکاران - - 1384 به تحلیل و پیش بینی بارشهای منطقه لارستان پرداخت که در آن روزها با بارش 0/1 میلی متر و بیشتر لار در دوره آماری 1960 2003 بررسی شدند و مقایسه فراوانی توالی-های پیشبینی شده با فراوانی توالی مشاهده شده دقت مدل زنجیره مارکف را در پیش بینی توالیهای خشک و مرطوب در مناطقی مانند لارستان که ناهماهنگی شدید بارش دارند را نشان داده است.
حجازی زاده و شیر خانی - 1384 - نیز به تحلیل و پیش بینی آماری خشکسالی و دوره های خشک کوتاه مدت در استان خراسان پرداخت در این بررسی وضعیت خشکسالی منطقه را با استفاده از آمار بارش ماهانه 34 ایستگاه ملی سالهای تحقیق - 1968 - 1997 - قرار داده که در این بررسی علاوه بر روش مارکف از روش گیپس ماهر نیز استفاده کرد.
طاوسی و همکاران - 1389 - به تحلیل و دوره های خشک کوتاه مدت ایرانشهر طی دوره آماری 1385 تا 1359 با استفاده از مدل زنجیر مارکف پرداخته که در این تحلیل روزها با بارش - 0/1 - میلی متر و بیشتر به عنوان روز تر روزهای دیگر به عنوان روز خشک تفکیک شدند. وفا خواه و بشری سه قلعه - 1391 - نیز به بررسی احتمال وقوع دورهای خشکسالی و تر سالی هیدرولوژیک حوزه آبخیز کشف رود پرداخت. بشیرزاده و عراقی نژاد - 1389 - به پیش بینی شدت، تداوم و فراوانی خشکسالی با استفاده از تئوری RUN و زنجیره مارکف در استان لرستان پرداخت.
علیجانی و همکاران - 1390 - به بررسی ساختار تداوم دو وضعیتی بارشهای سالانه جنوب ایران با استفاده از مدل وضعیت نهان زنجیره مارکوف پرداخت که در این بررسی از سه ایستگاه سینوپتیک بوشهر، جاسک، شیراز که طولانیترین دادهها در جنوب کشور میباشد استفاده کرد. جلالی و همکاران - 1390 - به بررسی احتمال وقوع روزهای بارانی در شهر ارومیه با استفاده از مدل زنجیره مارکف پرداخت.
داده و روشها
هدف اصلی این پژوهش شناسایی و شناخت دورههای خشک کوتاه مدت بوده است. در این تحقیق به مطالعه ویژگیها به روش مارکف اختصاص یافته است.
-1روزها با بارش 0/099 تا 0 به روزهای خشک تلقی شدند.
-2روزها با بارش 0/1 میلی متر و بیشتر - 1000 - به عنوان روز مرطوب تلقی و شناسایی شدند.
-3فراوانی، میزان و شدت هر کدام از توالیها در مقیاس ماهانه، فصلی و سالانه محاسبه شدند.
-4امکان پیشبینی دورههای خشک در منطقه ناهمگن - از نظر بارش - مانند خاش فرضیه اصلی این پژوهش است.
شکل 1موقعیت شهرستان خاش در استان سیستان و بلوچستان در این روش نیز دادههای بارش روزانه 26 ساله ایستگاه سینوپتیک خاش در تمام فصول سال با استفاده از مدل زنجیره مارکف مرتبه اول - دو حالته - مورد بررسی قرار گرفتند که با مشخص شدن عناصر ماتریس، احتمال انتقال برخی خصوصیات مهم سری مشاهدات همچون احتمالات اقلیمی خشکی و تری، طول دوره های خشک، سیکل هوایی - اقلیمی - فراوانی دورههای خشک و تر مورد انتظار در هر ماه و احتمالات ساده خشکی و تری به دست آمد که نتایج آنها در جدول - 1 - به دست آمده که به شرح زیر میباشد:
وجود رابطه فوق و یا انطباق زنجیره مارکوف به سری دادهها با آزمون کای 2 بررسی شد. برآورد ماتریس احتمال یعنی مشخص کردن مقدار احتمال از یک حالت به کلیه حالتهای ممکن است. در زنجیره مارکوف - P - مرتبه اول - دو حالته - ماتریس روز توفانی را با - 1 - و روز آرام را - 0 - نشان داده است. جمله بیانگر احتمال روز توفانی بعد از یک روز توفانی و جمله بیانگر احتمال روز آرام بعد از یک روز آرام میباشد برآورد ماتریس به این ترتیب است که :
- - 5 - طول میانگین دوره آرام - Wilks,1995 -
- - 6 - طول میانگین دوره توفانی - Wilks,1995 -
- - 7 - سیکل هوایی - Wilks,1995 -
- - 8 - متوسط روزهای آرام - - Wilks,1995 n*
- - 9 - متوسط روزهای توفانی - Wilks,1995 -
بحث :
1 احتمالات شرطی
احتمالات شرطی مرتبه اول دورههای خشک و تر این ایستگاه در جدول شماره - 1 - آمده است. اعداد هر کدام از سلولهای این جدول همانند طول زنجیره مارکف مرتبه اول دو حالته نوشته شده و بیانگر وقوع حالات مختلف در دورهی مورد بررسی است. مثلاً در ماه فروردین احتمال وقوع یک روز خشک بعد از یک روز خشک %91 است در حالی که همین حالت برای وقوع روز مرطوب یا تر بعد از روز مرطوب %31 است و در این ایستگاه چنانچه روز اول مرطوب باشد با احتمال %69 در روز بعد آن وضعیت خشکی رخ میدهد کمترین میزان احتمال نیز وقوع حالت مرطوب بعد از یک روز خشک است که %9 است.
نتایج ماتریس نشان میدهد که مقادیر که بیانگر دو روز خشک متوالی است بین %99 تا %90 در نوسان است. حداکثر وقوع به میزان %99 در مرداد، شهریور و مهر است و حداقل %90 در اسفند ماه میباشد در خصوص احتمال نیز که نشانگر دو روز مرطوب متوالی است بین %20 در مرداد و %54 در دی ماه در نوسان است. نتایج ارائه شده این قسمت وضعیت ماهانه ایستگاه را از نظر دورههای خشک و مرطوب نشان داده است. طبق جدول شماره - 1 - احتمال برای ایستگاه خاش هیچگاه در دوره مورد بحث از %90 کمتر نیست. با توجه به این که ایستگاه مطالعه شده در نواحی خشک از نظر آب و هوایی قرار دارد میتوان نتیجه گرفت که این منطقه دارای اقلیم بسیار خشک میباشد میتوان انتظار وقوع دوره-های مرطوب زیادی را در منطقه داشت.
جدول :1 احتمالات شرطی مرتبه اول دورههای خشک و مرطوب، ماهانه
-2 احتمالات ساده شرطی و احتمالات اقلیمی
مقایسه مقادیر احتمالات شرطی و وقوع روزهای خشک وتر در هر ماه و احتمالات اقلیمی همان ماه که بیانگر ایام تر و خشک به صورت درصدی است ستون اول و دوم جدول - 2 - را نشان میدهد که اختلافات بسیار جزئی بین این احتمالات وجود دارد، به طوری که به ندرت این میزان اختلاف از یک درصد تجاوز میکند حد اکثر اختلاف مشاهده شده در ماه بهمن %15 تا %34 میباشد. با توجه به این که این اختلاف بسیار جزئی بوده و در اکثر ماهها مقدار آن یک درصد مورد اشاره فراتر نیست، لذا میتوان نتیجه گرفت که روابط مورد استفاده از زنجیره مارکف برای تعیین احتمالات شرطی و وقوع روزهای خشک وتر از دقت کافی برخوردار است، و میتوان آنها را با اطمینان در بررسیهای مورد نظر استفاده کرد.
-3 فراوانی روزهای خشک وتر
چنانچه فراوانی روز های خشک به دست آمده در دوره زمانی مورد نظر که در ستون سوم جدول - 2 - آمده به صورت ماهانه مورد بررسی قرار میدهیم، مشاهده میکنیم که در تمام ماههای فصول مطالعه شده، تعداد روز های خشک به طور متوسط 27,84 میباشد و فقط بهمن ماه زیر 24 روز است که 19/8 روز میباشد. که بیشینه روز تر هم در بهمن ماه با 10/2 روز است.
-4 طول میانگین دورههای خشک
مطابق جدول - 2 - که در ستون چهارم آمده طول میانگین دوره های خشک را نشان میدهد طول دوره های خشک تفاوت زیادی با هم ندارند به طوری که در ماه شهریور، مرداد، مهر تمام روزهای این ماه خشک میباشند و میانگین روزهای خشک برابر با 42/55 می باشد که مربوط به ماه تیر و آبان میباشد و حداکثر آن مربوط به ماه مرداد است.
-5 سیکل هوایی
مجموعه روزهای بارز و پی در پی خشک و تر که به عنوان سیکل هوایی نامیده میشوند در ستون آخر جدول - 2 - نشان داده شده است. بر اساس نتایج به دست آمده طولانیترین سیکل هوایی مربوط به ماه های مرداد، شهریور و مهر میباشد و کوتاهترین این دوره در ماه خرداد برابر با 4/45 میباشد.
