بخشی از مقاله
چکیده :
در دهههای اخیر تغییراقلیم از موضوعات مهم مطرح بین متخصصان منابع آب دنیا بودهاست. هدف تحقیق بررسی میزان افزایش دما در خوزستان و تاثیر آن بر تبخیروتعرقپتانسیل و مصارف آب کشاورزی میباشد. تاثیر افزایش دما بر مصارف آب براساس تحلیل مقدماتی سری زمانی دمای سالانه صورت پذیرفت. محدوده مطالعاتی شامل 16 ایستگاه هواشناسی در مناطق بهبهان، اهواز، دزفول و کرخه میباشد.
نتایج تحلیل سری زمانی سالانه دما بیانگر افزایش دما در منطقه به میزان 3/67 درجه سانتیگراد در 100 سال است. تحلیل حساسیت مدل تبخیروتعرقپتانسیل مشخص نمود که نرخ تغییرات آن به ازای یک درصد تغییر در پارامترهای دما، سرعتباد، ساعتآفتابی و رطوبتنسبی برابر 14، 8، 4 و 2/7 درصد میباشد. نرخ افزایشی تبخیروتعرقپتانسیل ناشی از افزایش دما در بهبهان، اهواز، دزفول و کرخه برابر 2/04، 2/01، 1/52 و 2/23 میلیمتر در سال و نرخ افزایشی نیاز آبی گندم این محدودهها 723، 508، 339 و 488 مترمکعب در هکتار طی 50 سال آتی میباشد.
مقدمه :
در دو دهه اخیر تغییرات حاصله در اقلیم جهانی از جمله موضوعات مهم و مطرح کارشناسان منابع آب در سطح دنیا بودهاست. دما یکی از شاخصهای مهم اقلیمی است که اثرات انکارناپذیری بر سیکل هیدرولوژی, چرخه تولید محصولات زراعی, مصارف آب کشاورزی و... دارد. در سالهای اخیر روند تغییر اقلیم و وقوع بارندگیهای غیر متعارف باعث بروز سیلابها و خشکسالی فراوانی در دنیا شده است. تحقیقات انجام شده در کشور نیز نشانگر افزایش چشمگیر درجه حرارت سالانه است.
از سوی دیگر تبخیر و تبخیر تعرق پتانسیل در بررسیهای هیدروکلیماتولوژی، محاسبات آبیاری و زهکشی، بیلان آب و نیاز آبی گیاهان از اهمیت برخوردار بوده و در تعیین و تخمین میزان آن دما نقش اساسی را ایفاد میکند. بنابراین این تحقیق میتواند پاسخگوی این سوال باشد که آیا دما در جلگه خوزستان روند رو به افزایش دارد. اگر چنین باشد مقدار و تاثیر آن بر تبخیر و تعرق پتانسیل و مصارف آب کشاورزی تا چه حدودی است.
تحقیق حاضر با توجه به گستردگی موضوعات خاص و چالشهای پیش روی منابع آب، فقط بخش تغییر اقلیم موضوع تحلیل درجه حرارت و نرخ افزایشی دما و میزان اثر آن را بر محصولات زراعی به طور منفرد مورد بررسی قرار داده است. تحقیقات وسیعی در رابطه با تغییرات دما در ایران و جهان صورت پذیرفته است که در این بخش به برخی از آنها اشاره میشود.رسولی - 1381 - ، سرهای زمانی را به منظور تحلیل دمای شهر تبریز بکار برد.
وی ضمن مشخص نمودن شاخصهای اولیه سری زمانی مولفههای آن را جدا سازی نمود و نشان داد که درجه حرارت تبریز در 50 ساله اخیر روند رو به افزایش داشته است به نحوی که مولفه روند دارای ضریب زاویه 0/0265 بوده است. محقق در نتیجهگیری خود اذعان میدارد که مطالعه او زمینه مناسبی برای تحلیل سریهای زمانی سایر ایستگاهها و شناخت رفتار آنها نسبت به زمان فراهم نموده است به علاوه امکان این وجود دارد که متخصصان با آگاهی از نمایهها با استفاده از قابلیت مدلهای چون آریما - Auto-RegressiveMoving Average - به پیش دیدحوادث آتی بپردازد.
[3] عساکره و خردمند - 1381 - ، مدل سازی SARIMA را به منظور الگوسازی متوسط درجه حرارت ماهانه جاسک استفاده نموده و از دوره آماری بسیار مناسبی در حد 104 سال استفاده شد. شبیه سازی از الگوی نهایی گویای این امر بوده که شیب خط - سری زمانی درجه حرارت ماهانه - به طرف بالا است. البته واقعیت افزایشی بودن درجه حرارت جاسک در الگو سازی درجه حرارت سالانه قبلاً توسط محققین فوق الذکر انجام شده و با وضوح بیشتری قابل استنباط است.
[ 4] رحیم زاده و همکاران - - 1384 با بهرهگیری از مدلهای آماری به بررسی تغییر پذیری اقلیمی در ایران پرداخته و با بررسی تغییرات دمایی بر روی سریهای دمای حداقل میانگین و حداکثرانجام دادند.[2] کشکولی و همکاران - - 1385 روش های پنمن مانتیت، بلانی کریدل اصلاح شده فائو و تورنت وایت را به منظور تعیین تبخیر و تعرق پتانسیل در منطقه شمال خوزستان مقایسه نمودند. نتایج حاصله نشان دادند که متوسط تبخیر و تعرق پتانسیل روزانه به روش پنمن مانتیت از دیگر روش ها کمتر است.[5] جامعی - 1388 - بر اساس سند ملی آب کشور نیاز آبیاری ماهانه و سالانه، هیدرومدول محصولات کشاورزی و باغی و ساعات کارکرد موتور پمپ را در دشتهای استان خوزستان برآورد نمود.[1] سریهای زمانی علاوه بر استفاده در پارامترهای هواشناسی در میزان بارش و رژیم جریان رودخانهای نیز گزارش شده است.
صمد و زغول - 2006 - تغییر ناگهانی خصوصیات بارش - میزان و تعداد روزهای بارانی - در شهر عمان کشور اردن برای دو ایستگاه سینوپتیک و طی دوره آماری 81 ساله مورد بررسی قرار دادند؛ آنها با بکارگیری آزمونهای آماری مختلف از جمله آزمون من-کندال به یک روند کاهشی در میزان بارش و شیفت در روزهای بارندگی دست یافتند. روند نزولی بارش در ایستگاه سینوپتیک مفراک با متوسط بارش سالانه 165 میلی متر برابر -0/5 میلی متر در سال ذکر شده است.[8]
ویلبی و هاریس - 2006 - به بررسی تاثیر تغییر اقلیم بر روی میزان جریانهای کم - - flow Low رودخانه Thames در انگلستان پرداختند .[10] یارکلی و کارانس - 2005 - طی تحقیقی روشهای استوکاستیک را برای پیش بینی دبی حداقل روزانه هرماه برای سه ایستگاه هیدرومتری حوضه آبریز - Cekerek Stream - به منظور استفاده در تحلیل خشکسالی به کار بردند. آنها از دو مدل ARIMA و توماس - فیرینگ - Thomas - Fiering - استفاده نمودند.[9]
مواد و روشها :
- منطقه مورد مطالعه :
استان خوزستان با مساحت 63633/6 کیلومتر مربع، بین 47 درجه و 40 دقیقه تا 50 درجه و 33 دقیقه طول شرقی و 29 درجه و 57 دقیقه تا 33 درجه شمالی، در جنوب غربی ایران واقع است. محدوده این تحقیق سطح وسیعی از استان خوزستان را در بر میگیرد که شامل چهار منطقه بهبهان - بهبهان، هندیجان، شادگان و رامهرمز - ، اهواز، دزفول æ حمیدیه - کرخه - میباشد. به منظور انجام تحقیق از دادههای هواشناسی ایستگاههای سینوپتیک سازمان هواشناسی کشور و ایستگاههای تبخیرسنجی وزارت نیرو استفاده گردید.
منطقه بهبهان شامل ایستگاههای تبخیرسنجی ایدنک، بهبهان، پاگچی رامهرمز، بوزی شادگان و دهملا؛ منطقه اهواز شامل ایستگاههای تبخیرسنجی گتوند، شوشتر، عرب اسد æ ایستگاه سینوپتیک اهواز؛ منطقه دزفول شامل ایستگاههای تبخیرسنجی سددز، سد تنظیمی دزفول، ایستگاه سینوپتیک صفی آباد و ایستگاه کلیماتولوژی صفی آباد و بالاخره منطقه کرخه شامل ایستگاههای تبخیرسنجی پایپل، عبدالخان و حمیدیه میباشد. شکل - 1 - پراکندگی ایستگاههای هواشناسی مورد مطالعه در استان خوزستان را نشان میدهد.
- روش کار :
تجزیه و تحلیل پدیدهها به کمک مدلهای آماری برای درک بهتر، توصیف، کنترل و پیش بینی فرآیندها است. مطالعه این فرآیندها جهت درک یا به مدل درآوردن مکانیسم تصادفی آنها و همچنین پیش بینی وضعیت آینده به کمک گذشتهای آنها میباشد. در این تحقیق از تحلیل مقدماتی سری زمانی استفاده شده تا ضمن مشخص نمودن مولفههای سری های زمانی به تاثیر آن بر میزان تبخیروتعرق پتانسیل و حدود مصارف کشاورزی بپردازد.
به منظور تحلیل سری زمانی درجه حرارت ابتدا نمایههای گرافیکی سری زمانی یعنی شاخص دادههای خام، اسموت - هموار - شده، میانگین متحرک و تغییر پذیری، همچنین نمایههای اصلی سریهای زمانی نظیر مولفه روند - - Trend، چرخهای - Cyclical - ، فصلی - Seasonal - و غیرمنظم یا تصادفی - Irregular - از دادههای اصلی استخراج گردید. جهت شناخت رفتار دما، تغییرات درجه حرارت متوسط سالانه یا شاخص مشاهدات خام با میانگینگیری متوالی از سری داده های مشاهداتی، نوسانات سالانه درجه حرارت تعدیل و در واقع شاخص اسموت شده مشخص گردید.
با میانگینهای گروهی مکرر از دادههای مشاهداتی شاخص میانگین متحرک محاسبه شد. به منظور تحلیل دقیق تر مشاهدات درجه حرارت مولفههای اصلی سری زمانی درجه حرارت شامل روند، چرخهای، فصلی و غیرمنظم مورد توجه قرار گرفت و مولفهها با استفاده از مدل ریاضی حاصل ضرب جداسازی گردید. برای این کار ابتدا مولفه روند به روش حداقل مربعات سری مشاهداتی محاسبه سپس مولفه چرخهای سری محاسبه شد. از سویی با توجه به اینکه مشاهدات سالانه درجه حرارت معمولاً فاقد اثرات فصلی هستند مولفه غیرمنظم با توجه به روشن شدن دو مولفه روند و چرخهای براحتی قابل دستیابی است. نمایش ظاهری سری زمانی درجه حرارت حاکی از وجود روند افزایشی در آن میباشد. به منظور تبیین وضعیت وجود روند در سری زمانی از دو آزمون غیر پارامتری و پارامتری من-کندال و رگرسیون خطی استفاده شد.
