بخشی از مقاله
پايش خشکسالي با استفاده از شاخص SPI (مطالعه موردي: استان کردستان )
چکيده
خشکسالي به عنوان يک خطر و بلاي بدون پيشگيري در طبيعت مطرح مي باشد که هنوز انسان نتوانسته است با تمام پيشرفت هاي علمي و فني، آن را تحت کنترل خود درآورد. در عين حال بررسي علمي پديده خشکسالي به منظور برنامه ريزي و مديريت منابع آب و مقابله با مشکلات ناشي از کمبود آب ضروري مي باشد. تحقيق حاضر در استان کردستان و براي بررسي خصوصيات خشکسالي و پهنه بندي آن در سطح استان انجام شده است . براي اين منظور از شاخص SPI براي بررسي شدت و تداوم خشکسالي در يک دوره آماري ٢٠ ساله بهره گرفته شد. در ابتدا شاخص SPI در دو مقياس زماني ٦ و ٢٤ ماهه از داده هاي بارندگي مربوط به ٣٢ ايستگاه باران سنجي استخراج گرديد. در مرحله بعد مناسب ترين توزيع مربوط به سري هاي زماني شاخص SPI ( تداوم و شدت خشکسالي ) در هر يک از ايستگاهها استخراج و دوره بازگشت هاي ٢٠، ٥٠ و١٠٠ ساله خشکسالي مربوط به هر ايستگاه محاسبه و در نهايت با استفاده از روش هاي زمين آمار (کريجينگ ) به پهنه بندي شاخص خشکسالي در سطح استان اقدام شد. نتايج تحقيق نشان مي دهد که خشکسالي هاي شديد در شرق استان بوده که با پيشروي به سمت غرب استان از شدت خشکسالي ها کاسته مي شود.
همچنين بيشترين تداوم خشکسالي ها در غرب استان ديده مي شود و شرق استان به رغم دارا بودن شدت بالاي خشکسالي شاهد تداوم خشکسالي کمتري نسبت به غرب استان مي باشد.
کلمات کليدي:پايش ، دوره بازگشت ، روش هاي زمين آمار خشکسالي، شاخص SPI، استان کردستان .
مقدمه
يکي از قدم هاي مهم واساسي در مطالعات خشکسالي در هر منطقه تعيين شاخص هايي است که بتـوان بـر اسـاس آنهـا ميزان ، شدت وتداوم خشکسالي را در يک منطقه ارزيابي کرد. براي مثال در امريکا شاخص شدت خشکسالي پـالمر ( PDSI )١ براي تنظيم برنامه امداد اضطراري کشاورزان درزمان وقوع خشکسالي استفاده مي شود ، و براي مطالعـات اثـر خشکـسالي برروي منابع آب در مناطق کوهستاني شاخص منابع آب سطحي ( SWSI)٢ تعريف شده است . همچنين مرکز اقليم شناسـي کلرداو و مرکز ملي مقابله با خشکسالي ايالات متحده ، شاخص SPI٣ رابراي پايش خشکسالي هاي اخير در امريکا بکار بـرده اند . شاخص بارش استاندارد به وسيله مکي وهمکارانش ٤ (١٩٩٣) به منظور تعيين وپايش خشکسالي ارائه گرديـد. شـاخص
SPI يکي از مناسب ترين و کاربردي ترين شاخص هاي پيشنهاد شده براي مطالعه خشکسالي و ترسالي اسـت کـه امـروزه در سطح گسترده اي در سطح جهان مورد استفاده قرار مي گيرد و مورد پذيرش بسياري از جوامع علمي قرار گرفته است . انعطاف پذيري اين شاخص در مطالعه انواع مختلف خشکسالي از مهمترين ويژگيهاي اين شاخص اسـت . ايـن تحقيـق نـشان داد در منطقه مورد مطالعه ٨ سال خشکسالي متوسط تا ضعيف به وقوع پيوسته و در سال ١٣٦٣ بيشترين مـساحت خشکـسالي ديـده شده است . تحقيق حاضر با هدف تعيين پهنه هاي شدت و تداوم خشکسالي با استفاده از شاخص خشکسالي SPI و در دوره بازگشت هاي مختلف با استفاده از يک دوره آماري ٢٠ ساله در سطح استان کردسـتان و در دو مقيـاس زمـاني ٦ و ٢٤ ماهـه انجام گرفته است .
مواد و روش ها منطقه موردمطالعه
استان کردستان با مساحت ٢٨٢٣٥ کيلومتر مربع حدود ١.٧ درصد از وسعت کل کشور را شامل ميشود. اين استان در غرب ايران و در مجاورت خاک عراق بين ٣٤ درجه و٤٤ دقيقه تا ٣٦ درجه و ٣٠ دقيقه عرض شمالي و ٤٥ درجه و ٣١ دقيقه تا ٤٨ درجه و ١٦ دقيقه طول شرقي قرار گرفته است . استان کردستان از سمت شمال به استان زنجان و از طرف مغرب به کشور عراق محدود مي باشد. (شکل شماره ١). در اين تحقيق ابتدا از آمار ٢٠ ساله متوسط بارندگي ايستگاههاي وزارت نيرو استفاده شد که با استفاده از روش نسبت نرمال سال هايي که داراي نواقص بودند مورد بازسازي قرار گرفتند و پس از آن کنترل صحت و همگني بر روي داده ها انجام پذيرفت . براي استخراج مقادير شدت خشکسالي و ترسالي از روش شاخص بارش استاندارد (SPI) استفاده گرديد و چون داده ها در اين روش نرمال هستند لذا مقادير مثبت SPI به عنوان ترسالي و
مقادير منفي به عنوان خشکسالي در نظر گرفته شد(مکي و ديگران ، ١٩٩٣).
شکل (١): محدوده استان کردستان و ايستگاههاي مورد مطالعه
بحث و نتايج
به طور کلي خشکسالي پديده اي پيچيده و چند جانبه است که توسعه و گسترش کند و خزنده و همچنين فقدان تعريف واحد از آن تعيين زمان آغاز و پايان اين پديده را مشکل کرده است . خشکسالي در گام هاي زماني مختلف به وقـوع پيوسـته و مناطق وسيعي را تحت تاثير قرار مي دهد(٢٠٠٠,Hayes). اين خصوصيات خشکـسالي باعـث شـده اسـت کـه سـوالات و ابهامات زيادي در زمينه پايش و ارزيابي اين پديده پيش روي محققان قرار گيرد کـه بايـستي بـه آنهـا پاسـخ داده شـود. لـزوم آمادگي براي مقابله با اين پديده و عبور از آن بطوري که حـداقل خـسارات اقتـصادي و اجتمـاعي را بـه همـراه داشـته باشـد مهمترين پيامي است که از اين واقعه قابل عبرت مي باشد و اين مهم جز با تدوين طرح هاي مقابلـه بـا خشکـسالي امکانپـذير نخواهد بود. در راستاي طرح هاي مقابله با خشکسالي و مديريت فعال آن از ضروري ترين ابزار، طراحي سيـستم هـاي پـايش خشکسالي مي باشد کـه چنـين سيـستم هـايي بـا اسـتفاده از شـاخص هـاي خشکـسالي طراحـي مـي گردنـد( Stainman
١٧٤-١٦٤ :٢٠٠٦,et.al). در اين پژوهش سعي گرديد بـا تحليـل سـوابق تـاريخي و بـا تکيـه بـر آمـار و اطلاعـات موجود، ويژگي هاي خشکسالي هاي استان کردستان مورد تجزيه و تحليل قرار گرفت . شاخص SPI براي کمي کـردن کمبـود بارش در مقياس هاي زماني گوناگون طراحي شده است . مشخصه اصلي SPI انعطاف پذيري در اندازه گيري شدت خشکـسالي در مقياس هاي زماني گوناگون است زيرا که خشکساليها از لحاظ مدت بسيار گسترده ميباشند. بنابراين تشخيص و پايش آنها با انواع مقياس هاي زماني مهم مي باشد(٧٥٨-٧٤٥ :٢٠٠١,Hong et.al). زماني که شـاخص بـارش اسـتاندارد شـده داراي توالي هاي منفي باشد، خشکسالي رخ مي دهد و زماني که مقادير SPI برابر ١- يا کمترشود، خشکسالي تشديد مـي شـود. بـا مثبت شدن مقادير شاخص بارش استاندارد شده ، دوره خشکسالي خاتمه مي يابد، بنابراين تداوم خشکسالي با توجـه بـه زمـان شروع و پايان آن تعريف مـي شـود و شـدت آن بـراي هريـک از ماههـاي وقـوع خشکـسالي تعيـين مـي گـردد Tsakiris)
.&Vangelis,2004:1-12)
منحني هاي TDF و TMF خشکسالي ها در استان ، افزايش تداوم و نيز بزرگي خشکسالي هـا را بـا دوره بازگـشت در استان نشان مي دهند همچنين اين منحني ها نشان مي دهد که با افزايش دوره بازگشت و همچنين افزايش طول مدت مقيـاس ، تداوم و بزرگي خشکسالي ها افزايش مي يابد يا به عبارت ديگر تداوم هاي طولاني تر و بزرگي هاي بـالاتر، احتمـال وقـوع کم يا دوره بازگشت هاي طولاني تري دارند اين مطلب در مطالعات مک کي و همکاران در سال ١٩٩٣ در ايالت کلرادو آمريکا و ثقفيان و همکاران در حوزه آبخيز کارون نيز اثبات شد. مقادير بدست آمده بـراي دوره بازگـشت هـاي ١٠٠ سـاله بزرگـي و تداوم خشکسالي هاي بسيار زياد مي باشد و قابل اطمينان نمي باشد مهدوي (١٣٧٩) نيز بيان مي کند که تا حـد ٣ برابـر طـول دوره آماري مي توان به دوره بازگشت هاي استخراج شده اطمينان کرد.
شکل (٧): واريوگرام گستره شدت خشکسالي در دوره
بازگشت ٥٠ ساله
نقشه هاي بزرگي خشکسالي در دوره بازگشت هاي ٢٠، ٥٠ و ١٠٠ ساله در مقياس زماني ٦ و ٢٤ماهه
