بخشی از مقاله
چکیده
به طور معمول خشکسالی با کمبود بارندگی نسبت به شرایط نرمال منطقه آغاز و بسته به طول مدت و شدت آن میتواند پارامترهایی نظیر رطوبت خاك، حجم آبهاي سطحی و زیرسطحی و فعالیتهاي انسانی و اکوسیستمی را تحت تاثیر قرار دهد. در پایش پدیدهي خشکسالی بهطور سنتی از مقدار بارندگی، رطوبت خاك و رواناب به صورت منفرد به منظور پایش خشکسالی استفاده میشود، اما نتایج پژوهشهاي جدید نشان میدهد که تعیین وقایع خشکسالی بر اساس یک متغیر و یا یک معرف، براي توصیف جامع و واقعی ریسک وقوع خشکسالی و تصمیمسازي ممکن است به تنهائی کافی نمیباشد.
طی سالهاي اخیر تلاشها براي توسعهي شاخصهاي خشکسالی چندین برابر شده است. در پژوهش حاضر چگونگی روند توسعهي شاخصهاي خشکسالی در بخشهاي هواشناسی و کشاورزي بررسی شده است. ضمن آنکه مجموعه تلاشهاي انجام شده براي توسعهي شاخصهاي خشکسالی در قالب شاخصهاي جامع، تجمیعی و ترکیبی در بخشهاي مختلف خشکسالی نیز مورد بررسی قرار گرفتهاند. بررسی نتایج پایش خشکسالی با استفاده از شاخصهاي چندمتغیره در پژوهش-هاي انجام شده نشان میدهد که پایش جامع خشکسالی زمانی محقق میشود که تمامی متغیرهاي موثر بر انواع خشکسالیهاي هواشناسی، کشاورزي و هیدرولوژیکی در شاخصهاي مورد استفاده منظور گردند.
-1 مقدمه
وقایع خشکسالی پیامد اجتنابناپذیر نوسانات آب وهوائی میباشند و به عنوان یک پدیدهي طبیعی، نتیجهي کمبود بارش نسبت به مقدار مورد انتظار یا نرمال منطقه میباشد. هنگامی که این مفهوم به فصل یا دورهي زمانی طولانیتر تعمیم داده شود، خشکسالی کمبود بارش براي جبران فعالیتهاي انسانی و زیست محیطی تعریف میشود .[1]
خشکسالی به عنوان یکی از زیانبارترین مخاطرات طبیعی هر ساله به طور متوسط 6 بیلیون دلار خسارات در مقیاس جهانی به بخشهاي مختلف وارد میکند و نسبت به سایر مخاطرات طبیعی افراد بیشتري را تحت تاثیر قرار میدهد. بخشهاي وسیعی در مرکز، جنوب و شمال آمریکا، اروپا، آسیا، آفریقا و استرالیا در سالهاي گذشته با خشکسالی دراز مدت مواجه شدهاند .[2]
کشور ایران به عنوان یکی از مناطق خشک جهان در دهههاي گذشته خشکسالی-هاي متعددي را تجربه کرده است. بررسی روند درازمدت بارش سالیانه نشان میدهد که در برخی از مناطق وقایع خشکسالی داراي دورهي بازگشت 5 تا 7 ساله میباشند در حالی که براي مقیاس ملی بین 20 تا 30 سال میباشد. از اینرو خشکسالی به عنوان یک پدیدهي نرمال از شرایط اقلیمی ایران محسوب میشود .[3]
خشکسالی با کمبود بارندگی آغاز و بسته به طول مدت و شدت آن میتواند پارامترهایی نظیر رطوبت خاك، حجم آبهاي سطحی و زیرسطحی و فعالیتهاي انسانی و اکوسیستمی را تحت تاثیر قرار دهد. از این رو محققان خشکسالی را در چهار دستهي خشکسالی هواشناسی، کشاورزي، هیدرولوژیکی و اقتصادي - اجتماعی تقسیمبندي نمودهاند. به طور کلی میتوان خشکسالی را وضعیت موقتی تعریف کرد که در آن مقدار آب در دسترس به علت کاهش ریزشهاي جوي به پائینتر از سطح آستانه میرسد. از دیدگاه کشاورزي این آب، آب در دسترس گیاه در خاك و سطح آستانه، نیاز اتمسفري براي تبخیر و تعرق میباشد.
بنابراین خشکسالی کشاورزي زمانی اتفاق میافتد که مقدار آب در دسترس گیاه در خاك به علت ناکافی بودن مقدار بارش پاسخگوي نیاز اتمسفري براي تبخیر و تعرق نباشد .[4] با توجه به خصوصیات پیچیدهي این پدیدهي اقلیمی فهم و توسعهي ابزارهایی بهمنظور پایش و پیشبینی کمی و کیفی خشکسالی، به مدیریت این پدیده جهت کاهش اثرات و شدت خسارات آن در سطوح مختلف جامعه کمک فراوانی خواهد نمود.
شاخصهاي خشکسالی بهعنوان یکی از مهمترین بخشهاي سیستم پایش خشکسالی، عاملی تعیین کننده در پایش وضعیت خشکسالی و کمک به فرآیند تصمیمگیري در مدیریت خشکسالی میباشند. شاخصهاي خشکسالی تعداد زیادي از متغیرهاي هیدرولوژیکی و هواشناسی شامل بارندگی، حجم رواناب، برف پشته، سطح آب مخازن سطحی و زیرزمینی، رطوبت خاك و در برخی موارد دماي هوا را در نظر گرفته و پس از ترکیب این دادهها در قالب معادلات مربوطه، نتیجه راصورتبه تصویر قابل درکی از شرایط موجود و معمولاً بهصورت یک عدد بیان میکنند. این عدد به - منظور استفاده در فرآیند تصمیمسازي، موثرتر و کاراتر از دادههاي خام خواهد بود .[5]
خشکسالی به علت ساختار پیچیده و گستردگی اثرات، فاقد یک تعریف جهانی پذیرفته شده میباشد. لوید-هوگوس [6] در پژوهشی به غیرعملی بودن تعریف واحد جهانی براي خشکسالی پرداخت. هدف اصلی نشست متخصصان سازمان جهانی هواشناسی در سال 2010 در اسپانیا، انتخاب یک شاخص مناسب در مقیاس جهانی براي پایش خشکسالی کشاورزي و شدت آن بود.
آنها با بیان برخی از چالشهاي پیشرو در انتخاب شاخص واحد، بیان داشتند با توجه به پیچیدگی پدیدهي خشکسالی و تفاوت تاثیرات آن بر بخشهاي مختلف، چنین انتخابی دشوار میباشد. اما با این وجود برجستهسازي مفاهیم مهم، چالشها و شناخت فرآیندها یا روشها در جوامع علمی براي دستیابی به جنبههاي مختلف این هدف گام مهمی در پیشبرد آن میباشد .[1]
خشکسالی اساسا در ارتباط با کمبود بارش تعریف میگردد اما، امروزه همگان پذیرفتهاند که خشکسالی یک پدیدهي چند متغیره میباشد و نوسانات هر یک از متغیرهاي جوي و اقلیمی میتوانند سبب افزایش یا کاهش شدت این پدیده گردد. در پدیدهي خشکسالی افزایش دما، تبخیر و تعرق و کاهش رواناب سبب تشدید اثرات کمبود بارش میشود .[7] نیمار [8] در توصیف یک شاخص جامع براي پایش خشکسالی بیان داشت چنین شاخص مطلوبی از ترکیب شاخصهاي مبتنی بر دادههاي سنجش از دور و شاخصهاي مبتنی بر اطلاعات شبکههاي اقلیمی نظیر VegDRI در ترکیب با دادههاي حاصل از آنالیز جریانهاي کم رودخانهاي بدست میآید.
تاکنون بیش از 150 شاخص مختلف براي پایش خشکسالیهاي هواشناسی، کشاورزي و هیدرولوژیکی پیشنهاد شده است که در بخشهاي مختلف سیستمهاي هشدار، پایش و برنامهریزي مورد استفاده قرار میگیرند و برخی از آنها نیز به منظور ایجاد نقشههاي پایش ویژگیهاي خشکسالی در سطوح منطقهاي و ملی استفاده میشوند. نیمار [8] در تحقیقی مروري، شاخصهاي موجود را در سه دستهي شاخصهاي جامع،1 شاخصهاي مبتنی بر سنجش از دور و شاخصهايترکیبی2تقسیمبندي نمود.
شاخصهاي جامع با منظور نمودن متغیرهاي مرتبط با خشکسالیهاي کشاورزي، هواشناسی و هیدرولوژیکی تصویري جامع و قابل درك از وضعیت خشکسالی ارائه مینمایند. شاخصهاي سنجش از دور مبتنی بر استخراج اطلاعات نقشههاي دریافتی از زمین نظیر پوشش گیاهی میباشند. شاخصهاي ترکیبی از یکپارچه سازي اطلاعات شاخصهاي خشکسالی موجود یا متغیرهاي اقلیمی در قالب یک شاخص واحد به دست میآیند.
زرگر و همکاران [9] با بررسی پژوهشهاي انجام شده، شاخصهاي درصد نرمال، دهکها، بارش استاندارد شده - SPI - ، شدت خشکسالی پالمر - PDSI - ، پایش خشکسالی ایالات متحده - USDM - و شاخص گیاهی اختلاف نرمال شده - NDVI - را به عنوان شش شاخص پرکاربرد در پیشبینی، پایش و برنامهریزيهاي اجرائی خشکسالی معرفی کردهاند.
هائو و همکاران [10] شاخصهاي خشکسالی چندمتغیره و ترکیبی توسعه داده شده در طول دهههاي گذشته براي توصیف ویژگیهاي خشکسالی را به همراه روشها، مزیتها و محدودیتهاي هریک به صورت مروري بررسی نموده است. پژوهش حاضر با بررسی روند توسعه شاخصهاي خشکسالی، به تبیین اهمیت استفاده از شاخصهاي چندمتغیره براي نیل به پایش جامع خشکسالی در بخشهاي مختلف هواشناسی و کشاورزي پرداخته و تلاشهاي صورت گرفته براي دستیابی به این هدف به ویژه در یک دههي اخیر را بررسی نموده است.
2 روند توسعهي شاخصهاي خشکسالی
شاخصهاي خشکسالی به منظور پایش و دیدهبانی وضعیت خشکسالی و بررسی اثرات کمی ناشی از آن توسعه یافتهاند. به طور سنتی پارامترهاي هواشناسی و هیدرولوژي به منظور پایش خشکسالی بکار گرفته میشد. پرکاربردترین پارامتر، مقدار بارندگی بوده که در شاخصهاي اولیه به عنوان تنها پارامتر تعیین کنندهي وضعیت خشکسالی مورد استفاده قرار میگرفت.
نتایج تحقیقات جدید نشان میدهد که روشی که تنها مبتنی بر مقدار بارندگی باشد،نمیتواند به عنوان بهترین روش براي توصیف مشخصات خشکسالی به کار رود. . به بعرات دیگر، تعیین وقایع خشکسالی بر اساس یک متغیر یا یک معرف - بارندگی، رطوبت خاك و رواناب - براي ارزیابی واقعی ریسک و تصمیمسازي ممکن است به تنهائی کافی نباشند .[11] به مرور زمان و افزایش درك بشر از پدیدهي خشکسالی و نحوهي اثرگذاري سایر عوامل هواشناسی و هیدرولوژیکی بر این پدیده، توسعهي شاخصهاي جدیدتر با سعی در دخالت دادن این عوامل در محاسبات، همراه بوده است.
-1-2 روند توسعهي شاخصهاي خشکسالی هواشناسی
توسعه و بکارگیري هر شاخص خشکسالی تا حد زیادي به دادههاي در دسترس وابسته است. نخستین شاخص-هاي خشکسالی هواشناسی با توجه به اندازهگیري بارش در ایستگاههاي هواشناسی تنها مبتنی بر دادههاي بارش میباشند. شاخص ناهنجاري بارش - RAI - ، بالم و مولی - BMDI - ، شاخص شدت خشکسالی - DSI - ، شاخص جهانی بارش - NRI - ، شاخص بارش استاندارد شده - SPI - ، شاخص بارش موثر - EDI - و شاخص فراوانی خشکسالی - DFI - از این گروه میباشند. در سالهاي بعد با توجه به نقش دما و روند افزایشی آن در وقوع پدیدهي خشکسالی هواشناسی، محققان شاخصهاي دیگري با منظور نمودن نقش این متغیر بر پایهي مفاهیم شاخص بارش استاندارد شده توسعه دادند.
