بخشی از مقاله
چکیده
تبخیرتعرق یکی از پدیده های مهم اقلیمی به ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک محسوب میشود. برآورد میزان تبخیرتعرق از دیدگاه مدیریت منابع آب به لحاظ تأثیر آن بر بیلان آبی حوزه ها، خشکی یا مرطوب شدن هوا، خشکسالی و حتی بر روی تغییر اقلیم یک منطقه دارای اهمیت زیادی است.
هدف از انجام این تحقیق بررسی نقش عوامل بارندگی و اطلاعات جغرافیایی بر روی دما به عنوان یکی از مهم ترین عوامل مؤثر بر تبخیرتعرق می باشد. ابتدا با تجزیه وتحلیل داده ها به کمک رگرسیون چندگانه رابطه بین پارامترهای دمایی با بارندگی، ارتفاع از سطح دریا و عرض جغرافیایی تعیین و سپس برای تمام ماه های سال معادلات حداکثر و حداقل دما بدست آمد، از این رو در این تحقیق معادلات اصلاح شده هارگریوز، شکل جدید هارگریوز برای جنوب ایران، تورنتوایت و بلانی- کریدل بر مبنای معادله پنمن- مانتیت برای هر ماه از سال با استفاده از داده های هواشناسی 3 ایستگاه سینوپتیک استان فارس واسنجی شده است.
نتایج بدست آمده از این پژوهش نشان داد که بارندگی و اطلاعات جغرافیایی حاکم بر منطقه مورد مطالعه، نقش موثری بر روی تبخیرتعرق دارند.
.1 مقدمه
تبخیر تعرق یکی از اجراء اصلی سیکل هیدرولوژی است و تعیین صحیح آن برای خیلی از مطالعات از قبیل توازن هیدرولوژیکی آب، طراحی و مدیریت آبی، شبیه سازی میزان محصول کشاورزی و ارزیابی تولید اکو سیستم های مرتعی و جنگلی از درجه اول اهمیت برخوردار است
بین پدیده های اقلیمی مختلف روابط پیچیده ای وجود دارد. از مهمترین روابطی که می توان به آن اشاره نمود رابطه بین تبخیرتعرق با تعداد زیادی از پارامترهای اقلیمی است. برای انجام عمل تبخیر بایستی آب برای تبخیر، سطحی به نام سطح تبخیر کننده و به علاوه انرژی کافی نیز وجود داشته باشد. برای تداوم فرآیند تبخیر نیز بایستی یک مکانیسم انتقال، رطوبت موجود در اتمسفر مجاور سطح تبخیر کننده را به نقطه دیگری منتقل نماید، تا اتمسفر مجاور سطح تبخیر کننده از حالت اشباع خارج شده و تبخیر متوقف نگردد
علاوه بر پارامترهای اقلیمی ذکر شده، عوامل دیگری مثل ارتفاع و عرض جغرافیایی نیز بر روی تبخیرتعرق مؤثر هستند. در مورد رابطه تبخیرتعرق با عرض جغرافیایی و ارتفاع، رابطه قطعی در این زمینه ارائه نشده است و شاید این به خاطر روابط پیچیده ای می باشد که بین آنها وجود دارد
در تحقیقی که در حوزه زنجان رود انجام داد تبخیرتعرق مرجع را با استفاده از سامانه اطلاعات جغرافیایی و نقشه های مدل رقومی ارتفاع تهیه و تبخیرتعرق مرجع با استفاده از ارتباط آن با ارتفاع و شیب منطقه بدست آمد.
در تحقیقی با استفاده از داده های آب و هوایی مربوط به هفت ایستگاه سینوپتیک در داخل و هفت ایستگاه سینوپتیک در خارج از استان فارس، در ایران معادله هارگریوز را بر اساس روش پنمن- مانتیت برای هر ماه از سال و یک گام سالانه کالیبره نمودند. نتایج نشان داد که برای هر ماه از سال و یک گام سالانه ضرایب مختلف به جای ضریب اصلی 0/0023 در معادله هارگریوز مورد استفاده قرار می گیرد و بنابراین این امکان به منظور برآورد ETo ماهانه با استفاده از ضریب کالیبره معادله هارگریوز برای مناطق مختلف استان فارس برای هر ماه از سال وجود دارد.
در این مطالعه با توجه به درجه حرارات موثر به جای استفاده از درجه حرارت متوسط، یک روش جدید را با معادله تورنتوایت کالیبره شده، بر اساس روش پنمن- مانتیت به عنوان روش استاندارد، برای محاسبه ETo از طریق تعیین ضریب K برای هر ماه از سال برای هفت ایستگاه هواشناسی در داخل منطقه مورد مطالعه بدست آوردند. نتایج نشان داد در منطقه مورد مطالعه ضریب K در فصل زمستان و پاییز بیشترین و کمترین مقادیر را دارد.
در پژوهشی با استفاده از داده های آب و هوایی چهارده ایستگاه در جنوب ایران انواع مختلف معادله هارگریوز را برای تخمین ETo ماهانه با روش پنمن- مانتیت مورد مقایسه قرار دادند. نتایج نشان داد نوع اصلی معادله هارگریوز بهتر از انواع دیگر این معادله، در سه ایستگاه با آب و هوای مرطوب و سرعت باد آرام در طول سال خواهد بود. از طرفی در هفت ایستگاه با آب و هوای خشک و نیمه خشک نوع جدیدی از معادله هارگریوز که حاوی داده های بارش ماهانه می باشد، بهترین شرایط را برای تخمین ETo دارد که با نتایج قبلی در توافق است. علاوه بر این، یک معادله جدید برای ایستگاه های انتخاب شده در جنوب ایران استخراج گردید. این معادله می تواند برای تخمین ETo ماهانه با استفاد از میانگین، حداکثر و حداقل دمای هوا و بارش ماهانه مورد استفاده قرار گیرد.
.2 هدف
روش های متعددی برای محاسبه تبخیرتعرق پتانسیل گیاه مرجع ارایه شده است. بسیاری از روش ها به داده های متعدد هواشناسی نیازمند می باشد اما برخی از این داده ها در دسترس نیستند و به فرض دسترسی، از دقت کافی برخوردار نیستند. لذا با توجه به اینکه استان فارس در شرایط فعلی با مشکل کم آبی مواجه می باشد از این رو برنامه ریزی مناسب در آبیاری این استان امری ضروری است. در تحقیقات متعددی در سطح استان فارس تخمین تبخیرتعرق با استفاده از داده های دما انجام شده است، اما در این تحقیق با یک گام پیشروی امکان تخمین تبخیرتعرق بدون استفاده از داده های دما در سطح استان فارس انجام شده است. لذا هدف اصلی این تحقیق تخمین تبخیرتعرق در سطح استان فارس تنها با استفاده از داده های ماهانه بارندگی و اطلاعات جغرافیایی منطقه می باشد.
.3 مواد و روشها
استان فارس تقریبا در جنوب ایران قرار دارد. این استان از شمال به استان اصفهان، از شرق به استان یزد و استان کرمان، از جنوب به استان هرمز گان، از غرب به استان بوشهر و از شمال غربی به استان کهگیلویه و بویر احمد محدود است. مساحت استان فارس، حدود 122607 کیلومتر مربع بوده که 7/5 درصد از مساحت کل کشور را شامل می گردد. برآورد جمعیت استان در سال 89 برابر با 4528514 نفر بر اساس اطلاعات مرکز آمار ایران گزارش شده است
این مطالعه در محدوده استان فارس انجام شد، که شامل 3 ایستگاه سینوپتیک در شهرهای آباده، سددرودزن و لار است. در جدول - 1 - مشخصات مکانی و طول دوره آماری در ایستگاه های مورد استفاده در تحقیق درج شده است. ایستگاه آباده با ارتفاع 2030 متر از سطح دریا مرتفع ترین و لار با ارتفاع 792 متر از سطح دریا پست ترین ایستگاه های مورد مطالعه می باشند.
جدول - 1 - مشخصات ایستگاه های هواشناسی استفاده شده در تحقیق
.4 روش تحقیق
برای انجام این تحقیق از داده های اندازه گیری شده و اطلاعات اقلیمی ایستگاه های سینوپتیک استان فارس شامل آمار بلند مدت ماهانه حداکثر و حداقل دما به عنوان عوامل مؤثر بر تبخیرتعرق مرجع استفاده شد. علت بهره گیری از این پارامترها به روش محاسبه تبخیرتعرق مرجع مرتبط بوده که در ادامه به آن اشاره میگردد. علاوه بر این بارندگی و موقعیت جغرافیایی هر یک از ایستگاه های مطالعاتی شامل عرض جغرافیایی و ارتفاع از سطح دریا، برای هر نقطه نیز مورد استفاده واقع شد. سپس به کمک تجزیه و تحلیل آماری رگرسیون چندگانه، همبستگی هر یک از پارامترهای دما ذکر شده در ماه های مختلف سال با ارتفاع از سطح دریا، عرض جغرافیایی و بارندگی بررسی شد. در این روش هر یک از پارامترهای دما مورد اشاره به صورت تابعی از عرض جغرافیایی، ارتفاع از سطح دریا و بارندگی به صورت زیر تعریف گردیدند:
که در این معادله:
:H ارتفاع از سطح دریا - متر - ، :G عرض جغرافیایی - درجه - ، :P بارندگی - میلی متر - و:Y هر یک از پارامترهای اقلیمی بیان شده - دمای حداکثر و حداقل - می باشد که به صورت مجزا و در دوره های ماهانه بررسی شده اند.
ضرایب رگرسیونی b1، b2 و b3 نیز معرف وزن هر یک از متغیرهای مستقل بوده که به آنها تخصیص داده شده است.
بنابراین برای هر یک از ماه های سال یک رابطه رگرسیونی به دست می آید که پارامترهای دمایی - دمای حداکثر و حداقل - مؤثر بر تبخیرتعرق را به ارتفاع از سطح دریا، عرض جغرافیایی و بارندگی ایستگاه ها مربوط می سازد و دقت هر یک تعیین گردید. با مشخص شدن ارتباط معنی دار بین پارامتر دما و ارتفاع از سطح دریا، عرض جغرافیایی و بارندگی در ایستگاه های مطالعاتی در سطح استان فارس، اقدام به تهیه اطلاعات مورد نیاز برای محاسبه تبخیرتعرق مرجع شد. ابتدا با استفاده از ایستگاه های هواشناسی سینوپتیک استان فارس اطلاعات مورد نیاز شامل بارندگی، عرض جغرافیایی و ارتفاع از سطح دریا تهیه گردید. سپس به کمک روابط رگرسیونی به دست آمده مقدار حداکثر و حداقل دما محاسبه شده که با توجه به اطلاعات هر ایستگاه و پارامتر های مورد نیاز برای محاسبه تبخیرتعرق به روش های اصلاح شده هارگریوز، شکل جدید هارگریوزگ
