بخشی از مقاله
چکیده
خشکسالی پدیده ای اقلیمی ا ست که بهطور دورهای در اثر کمبود رطوبت نا شی از کاهش میزان بارندگی به وقوع میپیوندد. در مطالعه حا ضر با ا ستفاده از سریهای زمانی حاصل از شاخص بارش استاندارد شده - SPI - ، گسترش خشکسالی در سطح شهرستانهای استان کردستان طی سالهای 1338 تا 1393 مورد بررسی قرار گرفت.
نتایج محاسبه شاخص SPI نشان داد که استان کردستان یک سلسله خشکسالی بلند مدت 29 ساله را طی سالهای مورد مطالعه تجربه کرده است. خشکترین سال مربوط به ایستگاه سنندج در سال 1338 و مرطوبترین سال به ایستگاه چنگیز قلعه در سال1361 تعلق گرفت. در مجموع نتایج، بیانگر استقرار خشکی و کمبود منابع آبی بهواسطهی کاهش نزولات جوی طی سالهای گذشته در منطقه بوده است که این امر لزوم مدیریت بهینه منابع آبی در سطح استان را میرساند.
.1 مقدمه
خشکسالی1یک پدیده طبیعی نامحسوس و تکرار شونده اقلیمی است که وقوع آن در تمام نقاط جهان محتمل میباشد. با توجه به تفاوتهای اقلیمی، نیازها و نظامهای موجود و راهبردهای اتخاذ شده در نقاط مختلف، میتوان تعاریف متفاوتی از پدیده خشکسالی ارائه نمود، لیکن کمبود بارش طی یک دوره ممتد زمانی، تعریف کلی از این پدیده میباشد .اگرچه مشخصات خشکسالی از یک منطقه به منطقه دیگر کاملاً متفاوت است، ولی وقوع آن تقریباً در تمامی مناطق رخ میدهد.
ارزیابی خشکسالی با استفاده از شاخصهای مختلف صورت میگیرد که از آن جمله میتوان به شاخص درصد نرمال - PN - 2، شاخص استاندارد بارش - SPI - 3، شاخص شدت خشکسالی پالمر - PDSI - 4، شاخص دهکها - D - 5، شاخص خشکسالی بالم و مولی - BMDI - 6، شاخص خشکسالی احیایی - RDI7 - ، شاخص اندیس گیاهی - NDVI - 8، شاخص بارش مؤثر - EPI - 9، شاخص بارش سراسری - NPI - 10، شاخص خشکسالی محصول ویژه - CSDI - 11 و شاخص خشکسالی رطوبت خاک - SMDI - 12 نام برد.
کارایی این شاخصها در مطالعات مختلف گزارش شده است که میتوان به کاربرد شاخص SPI در تحقیقات آسیائی [2] و کوچک و بهنیا [3]، شاخص پالمر در مطالعه انصاری [4]، شاخص NDVI در مطالعه لاله پرویز و همکارانش [5] شاخص دهکها در مطالعات نصر اصفهانی و ابراهیمی [6] و شاخص RDI در مطالعهی مساعدی و قبائی سوق[7] اشاره نمود.
در ایران و جهان تجربیات مختلفی در مورد شاخصهای خشکسالی وجود دارد. استفاده کنندگان از شاخصSPI در دنیا رو به افزایش است، در ترکیه و اکثر کشورهای قارهی آفریقا از این شاخص در پایش خشکسالی استفاده کردهاند، همچنین گروههای دیگری مانند مرکز آب و هوایی کلرادو - آمریکا - ، مرکز اقلیم منطقهی غرب - WCCR - 1 و مرکز ملی کاهش خشکسالی در ایالت متحده از این شاخص استفاده کردهاند. در ایران نیز نتایج وحید یزدانی و همکاران [8] نشان میدهد شاخص بارندگی استانداردشده - SPI - در مقیاس فصلی عملکرد بهتری نسبت به سایر شاخصها دارد. برتری شاخص SPI در تحقیقات لشنی زند [9] مطابقت دارد.
بررسی منابع نشان داد که هر یک از این شاخصها فقط برای کاربردهای خاص در منطقه خاصی توصیه شده است که دلیل این امر متغیر بودن شرایط هواشناختی مؤثر بر ایجاد پدیده خشکسالی از نقطهایی به نقطه دیگر میباشد. بنابراین بررسی خشکسالی در هر منطقه با توجه به کمبود منابع آب و لزوم مدیریت بهینه منابع آبی، امری اجتناب ناپذیر میباشد
در این بین استان کردستان، واقع در غرب کشور، همچون سایر استانهای کشور، طیسالهای گذشته دستخوش تغییرات آب و هوایی بوده که بررسی وضعیت خشکسالی آن باتوجه به لزوم مدیریت منابع آب در منطقه، ضروری میباشد. در مطالعات عثمانی [11]، خالدیان و همکاران [12] وطحان و معیا [13] نیز به استقرار خشکسالی و کمبود آب کردستان اشاره شده است. بنابراین هدف این مطالعه بررسی و تجزیه تحلیل خشکسالی با استفاده از شاخص SPI در سطح استان کردستان طی دوره 50 ساله اخیر میباشد
.2 مواد وروش ها منطقه مورد مطالعه
محدودهی مورد مطالعه، استان کردستان واقع در غرب کشور با مساحت 29137 کیلومترمربع در محدوده جغرافیایی بین34 درجه و 44 دقیقه تا 36 درجه و 30 دقیقه عرض شمالی و 45 درجه و 31 دقیقه تا 48 درجه و 16 دقیقه طول شرقی قرار گرفته است. این استان در دامنهها و دشتهای پراکنده سلسله جبار زاگرس میانی قرار گرفته است.که از شمال به ا ستانهای آذربایجان غربی و زنجان، از شرق به همدان و زنجان، از جنوب به ا ستان کرمان شاه و از غرب به کشور عراق محدود است. منابع آب منطقه شامل پنج رودخانه قزل اوزن، سیروان، زرینه رود، بردسور و گاورود میباشد.
بهمنظور بررسی خشکسالی، از اطلاعات بارش ثبت شده در 8 ایستگاه هواشناسی واقع در استان کردستان شامل سنندج، سقز، مریوان، بیجار، زرینه اوباتو، بیانلو ی ساول، چنگیز قلعه و ظفرآباد از بدو تا سیس تا سال 1393 ا ستفاده شد. م شخ صات جفرافیایی ای ستگاههای مورد مطالعه و طول دوره آماری در جدول 1 ارائه شده است.
جدول -1 مشخصات ایستگاههای مورد استفاده در سطح استان کردستان
پس از جمعآوری دادهها کنترل کیفیت آنها صورت گرفت. بررسی نرمال بودن دادهها نیز با آزمون کلموگروف-اسمیرنوف - K-S - انجام شد. اگر مقدار معنیداری آماره - K-S - بیش از 0/05 باشد، نشاندهندهی نرمال بودن دادهها است .[14] پس از کسب اطمینان، به منظور بررسی خشکسالی، شاخص بارش استاندارد شده - SPI - مورد توجه قرار گرفت. شاخص SPI در سال 1995 توسط مکی و همکاران ارائه شد. این شاخص را میتوان در مقیاسهای زمانی3۔6۔12۔24۔48 ماهه محاسبه نمود. از آنجا که این شاخص بیبعد میباشد، میتوان به کمک آن اطلاعات مناطق مختلف را با هم مقایسه و نقشههای گسترده خشکسالی را با دقت بیشتری تولید نمود.
همچنین نمایه SPI یک ابزار قوی در آنالیز دادههای بارندگی است. ویژگی دیگر شاخصSPI این است که براساس آن میتوان آستانهی خشکسالی را برای هر دورهی زمانی تعیین نمود. بنابراین توسط این شاخص علاوه بر محاسبهی شدت خشکسالی، میتوان مدت آن را نیز تعیین کرد .[ 14 ] بدین جهت پس از مرتب نمودن دادهها، مقدار میانگین - رابطه 1 مقدار شاخص SPI محاسبه شد
با لحاظ مقدار شاخص SPI ، نوع اقلیم هر سال با توجه به محدوده توصیفی ارائه شده توسط مکیکی و همکاران [15] طبق جدول 2تعیین شد.
جدول -2 درجه بندی خشکسالی و احتمال وقوع شاخص خشکسالی بارش استاندارد
پس از محاسبه شاخص SPI، با استفاده از میزان بارندگی هر ساله، نمودارخطی و میلهای ترسیم شد.
3. نتایج و بحث
در این پژوهش با استفاده از شاخص خشکسالی هواشناسی بارش استانداردشده - SPI - وضعیت خشکسالی در استان کردستان مورد بررسی قرار گرفت. جدول 3 خلاصهای از اطلاعات بارندگی مورد استفاده در ایستگاههای مورد مطالعه را نشان میدهد. در این جدول از شاخصهای میانگین، حداقل و حداکثر، چولگی،کشیدگی، ضریب تغییرات،کلموگروف- اسمیرینوف استفاده گردید.
جدول-3خلاصه آماری دادههای بارش ایستگاههای مورد استفاده
همانگونه که جدول3 ن شان میدهد حداکثر بارندگی 1422/1میلیمتر میبا شد که به ای ستگاه مریوان تعلق دارد. در مقابل، کمترین بارش ثبت شده معادل 71/3 میلیمتر ا ست که در ای ستگاه سنندج قابل م شاهده میبا شد. در مجموع میانگین بارندگی در سطح کل ا ستان 521/32 میلیمتر ا ست. برر سی دامنه تغییرات بارندگی در جدول3 نشان میدهد حداکثر ضریب تغییرات مربوط به ایستگاه مریوان میباشد که معادل 47/81 درصد است. حداقل مقدار فوق مربوط به ایستگاه بیجار با ضریب تغییرات 12/66 درصد میباشد.
مقدار آماره کلموگروف- اسمیرینوف نیز موید نرمال بودن توزیع دادههای بارشی هر یک از ایستگاهها میباشد. با اعمال رابطهی 1 اقدام به محاسبهی شاخص SPI شد. نتایج شاخص SPI مربوط به هر یک از ایستگاهها در جدول - 4 - ارائه شد. این جدول براساس محدودهی توصیفی جدول - 2 - تنظیم شده است. اعداد گزارش شده در جدول - 4 - ، بیانگر تعداد سالهای وقوع هر یک از محدودههای توصیفی شاخص SPI میباشد.
