بخشی از مقاله
چکیده
در سال های اخیر خشکسالی با تأثیرات مخرب در بخش های مدیریت منابع آب، زیست محیطی، اکولوژیکی به عنوان بحران جدی تلقی می شود. برنامه ریزی و اقدامات پیشگیرانه در برابر خشکسالی در کاستن اثرات آن از اهمیت چشمگیری برخوردار است. در این راستا استفاده از روش مناسب پایش و پیش بینی خشکسالی می تواند تأثیر قابل توجهی در مقابله با این پدیده داشته باشد. در این پژوهش بهمنظور پایش و تحلیل خشکسالی از شاخصSPI استفادهشده است. بدین منظور آمار معتبر بارندگی 11 ایستگاه سینوپتیک هواشناسی استان خوزستان طی دوره آماری -2014 1995 از بانک اطلاعات سازمان هواشناسی مورد استفاده قرارگرفته است.
با استفاده از نرمافزارDIP و با استفاده از شاخص مطرح SPI محاسبه مشخصات و ویژگیهای خشکسالی نظیر فراوانی، شدت و مدت خشکسالی برای ایستگاه های استان انجام گردید. درنهایت تحلیل بهدستآمده از این شاخص خشکسالی بیانگر 5 دوره فراگیر خشکسالی طی 20 سال گذشته برای استان خوزستان میباشد که خشکسالی دورههای 2010 و 2008 شدیدترین خشکسالی های به وقوع پیوسته در استان خوزستان طی دوره مطالعاتی میباشند، بهطوریکه در این دو سال تمام استان و ایستگاههای استان در وضعیت خشکسالی شدید بودهاند. همچنین نتایج پژوهش صورت گرفته، بیانگر وقوع بیشترین فراوانی و شدیدترین خشکسالی های استان طی دهه دوم دوره مطالعاتی میباشد. درنهایت پهنهبندیهای خشکسالی استان طی 5 دوره خشکسالی در محیط ARC Gis تهیه و ارائه گردیده است.
مقدمه
خشکسالی یکی از مخاطرات طبیعی است که در اثر تغییرات الگوهای آبوهوایی ناشی از کاهش نزولات جوی کمتر از حد معمول خودبهخود به وجود میآید اگر این کمبود بارش در یک دوره زمانی طولانی مانند یکفصل یا بیشتر استمرار یابد، موجب عدم تعادل اکولوژیکی و هیدرولوژیکی میشود. این مخاطره بهصورت نامرئی و بدون سروصدا و هیاهو خود را نشان میدهد و به همین دلیل به آن بلای خزنده هم گفته میشود. ممکن است هفتهها و یا ماهها طول بکشدتا واقعاً خشکسالی تشخص داده شود.
این معضل بهتدریج شروع به پیشرفت کرده و در تمام ارکان جوامع مختلف نفوذ و پیشروی مینماید و اثرات آن تابعی است از میزان و مدت خشکسالی که در بعضی مواقع قادر خواهد بود حیات در طبیعت را به کام خود فروبرده و در سطوح ملی تأثیرگذار باشد. لذا در این پژوهش با استفاده از شاخص SPI نسبت به شناسایی و محاسبه پارامترهای شدت و مدت خشکسالی و همچنین به پهنههای آنکه از شدتهای خشکسالی یکسانی در سطح استان خوزستان برخوردارند، اقدام میگردد. از مزیت های شاخص استاندارد شده بارش - SPI - می توان به موارد زیر اشاره نمود:
-1 قابل استفاده بودن این شاخص در مقیاس های زمانی مختلف که می تواند خطر وقوع خشکسالی را نشان دهد؛
-2 سادگی آن نسبت به سایر شاخص ها؛
-3 در نواحی مختلف با بارندگی های متفاوت قابل استفاده است و از طریق نرمال کردن ارزش های بارندگی در مکان های مختلف، امکان مقایسه ی متغیر بارندگی را فراهم می کند - لشنی زند، - 25 :1382 این شاخص با توجه به خصوصیاتی که در بالا برای آن ذکر شد بسیار مورد توجه محققین قرار گرفته است؛ به طوری که از آن به صورت گسترده ای جهت پایش و پهنه بندی خشکسالی های منطقه ای و محلی در گوشه و کنار جهان مورد استفاده قرار گرفته است. مک کی و همکاران - 179-184 :1993 - اولین کسانی بودند که با استفاده از این شاخص خشکسالی های 1993 و 1994 ایالات کلرادو را مورد پایش قرار دادند.
بعد از آن محققین مختلفی برای تجزیه و تحلیل خشکسالی های کشورهای خود از این شاخص استفاده کرده اند که به عنوان مثال می توان به کارهای کرانک لی - 118-130 :2001 - در چین، سینارای - 131-146 :2001 - در هندوستان، زنوتور و راولو - 3-4 : 2000 - در آرزانتین، کابرینا و سانتو - 169- 181 :2001 - در پرتغال می توان اشاره کرد. مجموع این مطالعات این شاخص را جهت پایش خشکسالی مناسب دانسته اند، هرچند برخی از آنها به اصلاح آن برای مناطق خشک و نیمه خشک اشاره داشته اند اما هیچ یک از آنها اصلاحاتی را ارایه نداده اند. در ارتباط با خشکسالی های ایران نیز فرج زاده - 216-323 :1374 - شاخص های مختلف خشکسالی را بررسی و شاخص درصدی از بارش میانگین درازمدت را به دلیل سادگی، انعطاف پذیری و جامعیت آن برای بررسی خشکسالی های ایران انتخاب و پهنه بندی هم ارزش را با استفاده از این شاخص مشخص نموده است.
خوش اخلاق - 1-5 : 1377 - با استفاده از تحلیل های سینوپتیکی، خشکسالی های فراگیر ایران را مورد بررسی قرار داده است. مساعدی و مفتاح هلقی - :1387 - در تحقیق خود از شاخص بارندگی استانداردشده SPI جهت ارزیابی و تحلیل مکانی خشکسالی هواشناسی در سطح استان گلستان استفاده نمودند. بذرافشان و ام البنین - 1390 - با استفاده از شاخص بارش استاندارد به تحلیل و بررسی خشکسالی استان گلستان پرداختند. علیجانی و ام السلمه - 1390 - پایش و پهنهبندی خشکسالی های ایران را با استفاده از شاخص بارش استاندارد SPI و دادههای آماری هفتاد ایستگاه در دوره آماری سیساله موردبررسی قراردادند. منا ملکی، شیخی شتان - 1393 - به منظور بررسی و ارزیابی پدیده خشکسالی استان کرمانشاه با استفاده از شاخص های ZSI و CZI،SPI پرداختند.
منطقه مورد مطالعه
استان خوزستان با مساحتی بالغ بر 64746 کیلومتر مربع بین طول شرقی 47 درجه و 41 دقیقه تا 50 درجه و 39 دقیقه و عرض شمالی 29 درجه و 58 دقیقه تا 33 درجه و 4 دقیقه در جنوب غربی ایران به عنوان یک منطقه انتخاب شده است که به واسطه موقعیت جغرافیایی و نامنظم بودن رژیم بارندگی، دوره خشکسالی در آن بوجود می آید و از نظر سخت بودن شرایط خشکسالی در بین استان های کشور، در مرتبه سوم قرار دارد متوسط بارندگی سالانه آن حدود 291 میلی متر، متوسط درجه حرارت حدود 26 درجه و متوسط رطوبت نسبی 43 درصد است به منظور بررسی شرایط اقلیمی و تأثیر عناصر اقلیمی این پژوهش از حداکثر آمار شبکه جامع ایستگاه های هواشناسی برای کل استان شامل 11 ایستگاه سینوپتیک هواشناسی طی یک دوره 20 ساله - 1995-2014 - مورد استفاده قرار گرفت.
روش تحقیق
حداکثر بعد از جمع آوری آمار ایستگاه های هواشناسی منتخب به صورت ماهانه و سالانه، عناصر لازم متناسب با اهداف تحقیق استخراج گردیده و سپس تغییر فرمت داده ها در محیط نرم افزار اکسل انجام شده و در نهایت توان مندی های لازم به صورت ماهانه و سالانه جهت انجام تحلیل های آماری تعیین و آماده سازی شده است. نتایج حاصل از بررسی توزیع فصلی بارش برای ایستگاه های مورد مطالعه در سطح استان خوزستان در جدول شماره 1 ارائه گردیده است.
بررسی شاخص استاندارد شده بارش - SPI -
در صورت شاخص استاندارد بارش به وسیله مکی و همکارانش - 1393 - به منظور تعیین و پایش خشکسالی در کلرادو ارائه گردید. SPI شاخصی است بر اساس احتمال بارش برای هر بازه زمانی، لذا شاخص SPIاساساً برای بازهه های زمانی 3، 6، 12، 24 و 48 ماهه محاسبه می شود و جهت ارائه هشدار اولیه و کمک به ارزیابی شدت خشکسالی اهمیت زیادی دارد. شاخص SPI ابزاری بسیار قوی در آنالیز داده های بارندگی و برای کمی کردن کمبود بارش در مقیاس های زمانی گوناگون طراحی شده است.
مشخصه اصلی SPI انعطاف پذیری در اندازه گیری خشکسالی در مقیاس های زمانی گوناگون است زیرا که خشکسالی ها از لحاظ مدت بسیار گسترده می باشد. بنابراین تشخیص و پایش آن ها با انواع مقیاس های زمانی مهم می باشد. مقیاس زمانی اثرات خشکسالی را بر روی میزان توانایی منابع آب نشان می دهد. تغییرپذیری شاخص SPI در مقیاس زمانی کوتاه مدت بر روی رطوبت خاک و کمبود بارش در مقیاس زمانی طولانی مدت اغلب بر آب های زیرزمینی، جریان رودخانه و ذخایر و منابع آب تأثیر می گذارد. هرگاه مقادیر SPI بطور مداوم منفی باشند و مقدار آن به -1 یا کمتر برسد، معرف وقوع خشکسالی و مقادیر مثبت آن نشان دهنده ترسالی می باشد. این شاخص از رابطه زیر محاسبه می شود - آسیایی،1385،ص49،32 و. - 50
تعدادی از محققان کشورمان از جمله لشنی و خداقلی معتقدند چون طبقه بندی مک کی و همکارانش برای تعیین و پایش خشکسالی در منطقه کلرادو به کار گرفته شده است. بنابراین باید متناسب با ویژگی های اقلیمی و رژیم بارش برای هر منطقه طبقه بندی خاصی انتخاب کرد. با توجه به موقعیت خشک و نیمه خشک کشورمان ایران طبقه بندی زیر که تغییرات بارش را در محدود 1 تا -1 با دقت بیشتری نشان می دهد و یک طبقه نسبت به طبقه بندی مک کی اضافه شده است، انتخاب شد این طبقه بندی در جدول 2 نشان داده می شود - خداقلی،1387،ص. - 7
تغییرات شاخص استاندارد شده بارش در مقیاس زمانی 12 ماهه ایستگاه های مختلف استان خوزستان با توجه به جدول های 3 و4 فراوانی خشکسالی ایستگاههای مورد مطالعه به روش SPI، نشان می دهد.که بیشترین و کمترین خشکسالی های ملایم استان مربوط به ایستگاههای امیدیه و ماهشهر با 4 دوره خشکسالی ملایم و بهبهان بدون خشکسالی ملایم بوده است. همچنین بیشترین وکمترین خشکسالی های متوسط استان مربوط به ایستگاههای رامهرمز ومسجد سلیمان به ترتیب با 4 و3 دوره خشکسالی متوسط و ایستگاه بهبهان بدون خشکسالی متوسط بوده است .
بیشترین وکمترین خشکسالی های شدید استان نیز مربوط به ایستگاه های بستان و ایذه با 2 دوره خشکسالی شدید وایستگاههای آبادان و مسجدسلیمان بدون خشکسالی شدید می باشد. بیشترین و کمترین خشکسالی های بسیار شدید استان نیز مربوط به ایستگاههای اهواز وبهبهان و دزفول مسجدسلیمان با یک دوره خشکسالی شدید وایستگاههای امیدیه ایذه و بستان و آبادان بدون خشکسالی بسیار شدید بوده است. همچنین در زمره خشکسالی های فوق شدید یا به عبارتی فرین ایستگاههای آبادان، ماهشهرو بهبهان یک دوره خشکسالی فرین را طی این دوره تجربه نموده اند.
نمودارتغییرات شاخص استاندارد شده بارش در مقیاس زمانی 12 ماهه نمودار تغییرات شاخص استاندارد شده 11 - SPI - ایستگاه خوزستان در مقیاس زمانی 12 ماهه در شکل 3 طی دوره آماری1995 - 2014 نشان می دهد که طی این دوره استان خوزستان 5 دوره خشکسالی را سپری نموده است. مطابق با این نمودار این خشکسالی ها شامل3 دوره خشکسالی ملایم در سالهای 1995، 2011 و 2013 همچنین یک دوره خشکسالی شدید در سال 2008، یک دوره خشکسالی بسیار شدید به وقوع پیوسته است. در این دور هیچ خشکسالی متوسطی رخ نداده است. شدیدترین خشکسالی استان خوزستان طی دوره 1995 - 2014 مربوط به سال 2010 بوده که شدت آن معادل -2 می باشد.
