یوسفی رامندی

داله زيوس و همكاران (2000) بر اساس تحليل منحني هاي شدت، تداوم و خشكسالي به اين نتيجه رسيدندكه نواحي شمالي يونان نسبت به نواحي جنوبي آن ازخشكسالي شديدتري برخوردار است.

شمسي پور  و همكاران (1385) در ارزيابي اثرات خشكسالي ها بر منابع آب هاي زيرزميني در دشت هاي شمال همدان از داده هاي اقليمي30 ساله2000-1970 جهت تحقيق بهره گرفتند، در مرحله اول دوره هاي خشكسالي و ترسالي در دوره مورد مطالعه در منطقه مشخص شدند و دو سال2000- 1998 به دليل فراگير بودن و شدت خشكسالي مورد بررسي قرارگرفت. در مرحله دوم با تجزبه و تحليل آماري رگرسيون هاي چند متغيره همبستگي بين داده هاي اقليمي و آب هاي سطحي به عنوان متغييرمستقل با داده هاي سري آب هاي زيرزميني به عنوان متغيير وابسته مورد تحليل قرار دادند و متغييرهاي كه داراي همبستگي بالاتر از 5% بودند در تحليل مورد استفاده قرار گرفتند. در نهايت از تحليل هاي مكاني و فضايي با بكارگيري سيستم اطلاعات جغرافيايي^[1] جهت پهنه بندي شدت افت آب هاي زير زميني دشت ها ناشي از اثرات مستقيم خشكسالي ها (42%) بهره گرفت كه با روش IDW محاسبه كردند كه نتايج نقطه اي به صورت محدوده اي بدست آمد براي منطقه بندي سه دشت از آمار 96 حلقه چاه پيزومتري استفاده گرديد كه نتايج را با پراكندگي مناسب فضاي چاه ها قابل اعتماد مي سازد.

نجاتي جهرمي و همكاران (1388) در مقاله تاثيرخشكسالي برمنابع آب زيرزميني آبخوان دشت عقيلي در استان خوزستان را بررسي كردند. بدين منظور داده هاي سطح ايستابي مربوط به 15 چاه پيزومتري، بارندگي و دبي كانال هاي آبياري از فروردين 81 تا شهريور87 دريافت و نقشه ها مربوطه را ترسيم كردند. نتایج نشان داد که در این میان قسمت های شرق و جنوب غربی منطقه شرایط بحرانی تری و بخش های مرکز و جنوبی منطقه، شرایط مساعد تری نسبت به سایر قسمت ها دارد.

فاضلي و همكاران (1388) در مقاله اي تحت عنوان پهنه بندي افت ناشي از خشكسالي اخير در منابع آب زيرزميني دشت زيدون، در استان خوزستان به مطالعه پرداختند. آنها جهت بررسي تاثير خشكسالي بر منابع آب زيرزميني دشت زيدون از تحليل هيدروگراف آبخوان، مقايسه داده هاي نوسانات سطح ايستابي آبخوان در سال هاي آبي 86-85 و 87-86 ، مقايسه نقشه تغييرات سطح ايستابي ، ميزان تغييرات را در اين دو دوره و همچنين از داده هاي بارش ماهيانه جهت بررسي رابطه خشكسالي و منابع آب زيرزميني استفاده كردند. هيدروگراف واحد آبخوان با توجه به داده هاي تغييرات سطح ايستابي چاه هاي پيزومتري موجود و شبكه تيسن تهيه گرديد. با توجه به كمبود اطلاعات در مورد سطح ايستابي در منطقه، هيدروگراف واحد از سال 81 تا 87 براساس 7 پيزومتر و هيدروگراف سال هاي86-85 و 87-86  براساس 22 پيزومتر ترسيم گردید. ترسيم نقشه هاي پهنه بندي افت نشان داد كه در اكثر بخش هاي دشت افت مشاهده مي شود، حداقل ارتفاع  سطح ايستابي مربوط به بخش هاي مركزي وشمال غربي به دليل برداشت بيش از حد و به دليل تمركز چاه هاي بهره برداري و حداكثر ارتفاع مربوط به جنوب شرقي بود که به علت برگشت آب كشاورزي خيزي در سطح آب مشاهده شد.

 

خشكسالي پديده­اي است كه به صورت مكرر وتقريباً در هر نوع آب و هوايي به وقوع مي­پيوندد(مهدويان و همكاران، 1383). خشکسالی پدیده محیطی و اقلیمی است و در اقلیم­های مختلف در طی دوره­های زمانی تکرارمی­شود(ویلهایت، 1997). خشكسالي نوعي پديده اقليمي برگشت­پذير و واقعيتي اجتناب­ناپذير در اقليمهاي مختلف است كه در اثر كمبود بارندگي طي يك دوره زماني بروز می­کند(انصاري، 1383).

خشکسالی یکی از مزمن­ترین و از لحاظ اقتصادی زیان­بارترین بلایای طبیعی می­باشد، خشکسالی حادثه­ای طبیعی و پدیده­ای آرام و مرموز است که به اعتقاد بسیاری دارای مکانیسمی پیچیده بوده و ماهیت آن نسبت به تمامی حوادث طبیعی کمتر شناخته شده است(جوانمرد و همکاران، 1380).

در تحقیقی که در مورد ارزیابی دوره بازگشت خشکسالی با استفاده از شاخص استاندارد شده بارش در استان فارس صورت گرفت، نتایج این تحقیق نشان داد که دوره تناوب وقوع خشکسالی با شدت­های ملایم در ایستگاه­های مورد مطالعه به طور متوسط بین 3 تا 10 سال متغیر است. این دوره برای خشکسالی­های متوسط بین 5 تا 15 سال و برای خشکسالی­های شدید بین 10تا 15 سال بود( پیرمرادیان و همکاران، 1387).

در پژوهشی که با عنوان ارزيابي چند شاخص خشكسالي اقليمي و تعيين مناسبترين شاخص در حوضه درياچه نمك صورت گرفت، جهت تحلیل وضعیت خشکسالی برای یک دوره زمانی طولانی مدت، شاخص SPI و شاخص دهک­ها در جایگاه نخست، شاخص ZSI در جایگاه دوم و شاخص درصد نرمال در جایگاه سوم قرار گرفت(انصافی­مقدم، 1386).

در پژوهشی که درمورد پايش خشكسالي با استفاده از شاخص بارندگي و تبخير و تعرق استاندارد شده (SEPI)، توسعه يافته براساس منطق فازي انجام شد، پايش خشكسالي ايستگاه همديدي مشهد با شاخص SEPI نشان مي­دهد كه در مقياس هاي زماني 1 تا 3 ماهه فراواني وقوع خشكسالي زياد و تداوم اين پديده كوتاه است، اما با افزايش مقياس زماني از فراواني وقوع خشكسالي كاسته شده ولي تداوم خشكسالي­ها افزايش يافته است(انصاری وهمکاران،1389).

 

در بین عناصر اقلیمی، بارش بیشترین نوسان را دارد.این مسئله به ویژه در کشور ایران که بارش متوسطه سالانه آن حدود 250 میلیمتر است، اهمیت بیشتری دارد. به همین سبب مشاهده خشکسالی با شدت های مختلف و نیز ترسالی های مخرب (سیلاب) درایران امری طبیعی و تقریبا متداول است. این بی نظمی ها  و نوسانات زیاد در بارش، سالانه باعث خسارت زیادی است که هر ساله رخ می دهند[عزیزی ق.، (1378)]

کشور ایران به لحظ قرار گیری در نوار خشک آب و هوای جهانی دارای بارش هایی با دو ویژگی عمده است،کمی بارش و نوسانات منفی آن،که موجبات خشکسالی با شدت و ضعف های مختلف در کشور فراهم می آورد و در میان حوادث غیر مترقبه از فراوانی بیشتری برخوردار است[ارسطو ب.، (1379).].

سالهای خشک به سالهایی اطلاق می شود که مقدار بارش سالانه کمتر از میانگین باشد. ظهور پدیده خشکسالی چه برای مناطق خشک و یا مرطوب امری است اجتناب نا پذیر. خشکسالی از دیدگاه هوا شناسی  فقط حالت مفهومی داشته ولی انواع دیگر آن به طور فیزیکی قابل درک است [Gibbs, W., (1975).]

 

 

 

تورنت وایت (1947) معتقداست که خشکسالی را می توان از مقوله های مختلف مانند خشکسالی (هیدرولوژیک ، خشکسالی آب و هواشناسی، خشکسالی کشاورزی و خشکسالی اقتصادی بررسی نمود و تنها بارش نمی تواند گویای خشکسالی یک منطقه باشدبلکه بارش موثررا باید در نظرگرفته شود  .

خشکسالی پدیده ای است که هرچند یک بار ودر نتیجه میزان کاهش بارندگی درنقاط مختلف جهان به وقوع می پیوندد و چنانچه کشاورزی پایدار نتواند دربراین پدیده مقاومت کند قحطی به وجود خواهد آمد (کارمزارما1990)

بنا به اعلام سازمان هواشناسی ایالات متحد امریکا خشکسالی موقعی به وقوع می پیوندد که میزان بارندگی برای دوره 21 روز یا بیشتر به میزان 30 درصد میانگین نزول کند (اولیور.اون1995) و یا از دیدگاه رستمیفر.ف (1376) خشکسالی نیز مانندسیل ،قحطی ، امراض و آفات ، جوامع را درکلیه سطوح اقتصادی مورد مخاطره قرار می دهد . هیچ کشوری از برخورد با مسائل آن بر تهیه آب و غذا مصون نیست .

پایستی و همکاران (1996) درمقاله تحت عنوان ارزيابي خشكسالي براساس منطق فازي روش ويژه اي جهت پيش بيني خشكسالي ناحيه اي بااستفاده از الگوهاي فشاري ارائه داده اند.به اعتقاد او خصوصیات خشکسالی عمدتا در ارتباط با الگوهای چرخش عمومی اتمسفر است. ویژگی های چرخش اتمسفر از داده های روزانه فشار ناشی می شود. ارتباط بین ویژگی های الگوی چرخشی ( ) در مقیاس قاره ای و قوع خشکسالی ها در مقیاس ناحیه ای با استفاده از بررسی منطق فازی مطالعه شده است.

درايران نيز خشكسالي و بررسي دوره هاي مرطوب و خشك مورد مطالعه قرار داده اند از جمله :

پرهمت و همکاران (1379) مقاله ای با عنوان بررسي روند خشکسالی وتر سالی ها در حوضه کارون ارائه نمودند، آنها در این تحقیق میزان جریان خروجی و بارندگی دراز مدت حوضه را به منظور بررسی روند خشکسالی ها و ترسالی ها مد نظر قرار داده در این مطالعه طول دوره خشکسالی و توالی تکرار آن ها و نیز شدت خشکسالی با استفاده از روش میانگین متحرک بررسی گردید،

قطره سامانی مقاله ای با عنوان بررسی روند خشکسالی در استان چهارمحال بختیاری ارائه نموده اند ایشان 11 ایستگاه که دارای آمار طولانی مدت بود را انتخاب کرد وپس از بررسی های آماری مشخص شده که در سال 60-59 خشکسالی شدید در این استان رخ داده و ترسیم نقشه توزیع خشکسالی استان مشخص شد که میزان شدت خشکسالی از شرق به غرب واز شمال به جنوب استان ، کاهش می یابد.

هايز و همكاران ( ۱۹۹۹ ) در بررسي خشكسالي سال ۱۹۹۶  ايالت كلرادو آمريكا توسط شاخص بارش استاندارد اثبات كردند كه شاخص SPI توانست زمان شروع خشكسالي را در سال ۱۹۹۶  در مقياس يك ماهه بهتر از شاخص خشكسالي پالمر نشان دهد

 مك كي و همكاران در سال  1993  به منظور ارزيابي و تعريف خشكسالي ها، شاخص بارش استاندارد را معرفي و براي اولين بار آن را در ايالت كلرادو مورد استفاده قرار دادند. آنها از توزيع گاماي دو پارامتره  (توزيع مناسب براي بارش هاي نواحي خشك)  براي نرمال ساختن داده هاي بارش استفاده كردند. دراين مطالعه آنها از مقياس هاي زماني كوتاه مدت (3و 6 ماهه)  براي اهداف كشاورزي و مقياس هاي زماني بلند مدت ( 12 و 24 و 48 ماهه)  براي اهداف هيدرولوژي استفاده كردند.

1-    شاخص ناهنجاری بارش (RAI) 

 اساس شاخص ناهنجاری بارندگی ، محاسبه انحراف مقادیر بارندگی از نرمال میباشد . مراحل محاسبه این شاخص به صورت زیر است [سبزی پور ع. ا.، کاظمی آ. (1389)،  ]:

1-    محاسبه میانگین درازمدت بارندگی در ایستگاه های مورد نظر ( )

2-    استخراج میانگین 10 مورد از بزرگ ترین مقادیر بارندگی اتفاق افتاده در دوره مطالعاتی (m)

3-    استخراج میانگین 10 مورد از کمترین مقادیر  بارندگی اتفاق افتاده در دوره مطالعاتی(x)

4-    مقایسه داده های بارندگی (P) با میانگین درازمدت بارندگی ، چنانچه P>   یا ناهنجاری مثبت باشد ،شاخص ناهنجاری بارندگی از رابطه زیر محاسبه می شود :

3)                                                                                                                   RAI  = 3[(P- )/(m- )]

5-    و اگر >P   یا ناهنجاری منفی  باشد، ،شاخص ناهنجاری بارندگی بصورت رابطه زیر خواهد بود :

4)                                                                                                                                  RAI  = 3[(P- )/(x- )] 

6-    نسبت دادن آستانه های 3+ و 3- به ترتیب به میانگین 10 مورد از شدیدترین ناهنجاری های مثبت و منفی به دست آمده از شاخص ناهنجاری بارندگی.

7-  نهایتاً، با مقیاسگذاری روی مقادیر حاصل از شاخص ناهنجاری بارندگی، نه طبقه ناهنجاری با دامنه ای از شرایط تر بسیار شدید تا خشک سالی بسیار شدید تعیین می شود.

شاخص معیار بارش سالانه  (SIAP)

اساس این شاخص نیز محاسبه انحراف داده ای بارش از نرمال می باشد. این شاخص از طریق فرمول زیر بدست می آید[خوش اخلاق ف.، و همکاران، (1384-1385) ،] :

2)                                                                                                  SIAP = (Pi – )/SD

که در آن :

Pi = مجموع بارش در یک سال معین

 = میانگین بارش

SD =  انحراف معیار بارش

1-    شاخص درصد نرمال بارش (PNPI)

این شاخص از ساده ترین روش های تعیین خشکسالی است و برای بیان اولیه خشکسالی مفید می باشد. در این روش بارش نرمال برای هر منطقه 100درصد در نظر گرفته می شود [ابرقویی ح.، و همکاران، (1379) ]. شاخصPNPI از فرمول زیر محاسبه می شود که در این فرمول :

       1)PNPI=Pi*100/                                                                                                                          

Pi : بارش سال مورد نظر

    : بارش نرمال سال مورد نظر

 

مواد و روشها :

داده های بارش 35 ساله (2010-1976م)، (1389-1354ه.ش) در 3 ایستگاه منتخب استان یزد شامل : یزد، طبس و ابرکوه ،پس از آزمون های کیفیت آماری مورد استفاده قرار گرفت. برای برآورد خشکسالی ایستگاه های مورد مطالعه از نمایه های درصداز بارش میانگین(PNPI) ، ناهنجاری بارش (RAI)و معیار بارش سالانه  (SIAP) ، استفاده شد. آمار بارش سالانه دوره آماری مورد مطالعه از سایت اینترنتی سازمان هواشناسی[9] کشور تهیه شد. بازسازی داده های مفقود به روش همبستگی (رگرسیون خطی) و آزمون صحت همگنی داده ها بر اساس روش آماری ران تست (Run Test) صورت گرفت. برای محاسبات آماری نیز از نرم افزار SPSS و Excel کمک گرفته شد[4].

مشخصات ایستگاه های مورد مطالعه :

جدول 1 : مشخصات جغرافیایی ایستگاههای منتخب

 

شکل 1  : محدوده جغرافیایی استان و ایستگاههای منتخب

تحلیل آماری بارش دوره 35 ساله ایستگاه های یزد، طبس و ابرکوه بر اساس شاخص های مختلف خشکسالی محاسبه گردید ومقادیر بارش در فرمول های مربوطه جایگزین شدند. نتایج این محاسبات در جداول و نمودارهای زیر مورد بررسی قرار میگیرد.

  خشكسالي به عنوان پديده­اي خزنده شناخته شده است , زيرا اغلب تاثير آن در يك دوره زماني مشخص و به كندي ظاهر مي­شود, به همين دليل تعيين زمان شروع و خاتمه آن مشكل و در نتيجه برنامه­ريزي جهت كاهش خسارات ناشي از آن نيز پيچيده است[Tannehill.I.R.(1947).]. به طور كلي تعاريف خشكسالي به دو دسته عمده مفهومي و كاربردي تقسيم بندي مي شوند ، منظور از تعاريف مفهومي همان تعاريف موجود در لغت نامه ها و فرهنگهاست، كه در واقع اين تعاريف به صورت توصيفي و مفهومي هستند و علي رغم اينكه مفهوم شدت و مدت وقوع خشكسالي ممكن است در اين تعاريف نهفته باشد اما زمان وقوع پديده را مشخص نمي كنند . تعاريف كاربردي، خصوصيات و آستانه هاي شروع, ادامه و خاتمه و نيز شدت خشكسالي را تعيين مي­كنند. اين تعاريف اساس يك سيستم هشداردهنده هستند و براي تحليل دوره تكرار, شدت و مدت زمان وقوع خشكسالي نيز بكار مي­روند[-Wihite,D.A. and Glantz, M.H. (1985).].

 

ايران سرزميني است خشک با نزولات جوي بسيار کم، به طوري که بارندگي در ايران کمتر از يک سوم متوسط بارندگي در سطح دنيا است. علاوه بر اين زمان ريزش نزولات جوي و محل ريزش آنها نيز با نياز بخش کشاورزي، که مصرف کننده اصلي آب در کشور است مطابقت ندارد. بنابراين بايد پذيرفت که خشکي در ايران يک واقعيت اقليمي است و اين ما هستيم که بايد خود را با آن سازگاري دهيم.[ عليزاده، ا. (1381)."]

يكي از روش هاي مطالعات خشكسالي تحليل داده هاي بارندگي است كه از عمومي ترين روش ها بشمار مي رود . علت اين امر دسترسي راحت تر و آسان تر به انواع داده هاي بارندگي در بخش هاي گوناگون يك منطقه است. از اين ديدگاه، شاخص­هاي گوناگوني براي مطالعه­ي خشكسالي ابداع و ارايه شده­اند كه مي­توان به برخي مانند شاخص بارش معيار SPI شاخص معيار بارندگي سالانه SIAP شاخص درصد بهنجار بارندگي PNPI و شاخص ناهنجاري بارندگي RIA اشاره كرد.

لوكاس و همكاران با استفاده از داده هاي 28 ايستگاه با طول آماري 40 سال (2000-1960) اقدام به محاسبه و مقايسه سه شاخص خشكسالي كردند. آن ها سه شاخص SPI، ناهنجاری بارش و شاخص z را برای مقیاس های 3، 6، 12 و 24 ماهه مورد مطالعه قرار دادند. نتایج نشان داد که هر سه شاخص مورد استفاده دارای کارایی یکسانی در تعیین شدت و تداوم خشکسالی دارند[Loukas A., Vasiliades L.N.R: Dalezios N.R.( 2003]. مريد وهمكاران كارايي هفت شاخص خشكسالي ر ا دراستان تهران با استفاده از 32 سال آمار آن شهر مقايسه كردند. نتايج اين پژوهش نشان داده­اند كه شاخص­ها­ي مورد مطالعه عملكرد يكساني در تشخيص خشكسالي داشته و شاخص دهك­هاي بارش داراي حساسيت زيادي نسبت به رخدادهاي بارش در يك سال بوده است. همچنين نتايج آنها نشان داد كه شاخص­هاي SPI و بارش موثر توانايي تشخيص شروع و تغييرات پيوسته­ي زماني و مكاني خشكسالي را داشته و بنابراين دو شاخص ياد شده براي بررسي خشكسالي در استان تهران پيشنهاد شده اند[Morid S., Smakhtin, V.,Moghaddasi, M.( 2006)].

 

 

«خشکسالی وضعیتی از کمبود بارندگی و افزایش دماست که در هر وضعیت اقلیمی ممکن است رخ دهد». ] علیزاده، [1387

لوكاس و همكاران ( 2003 ) با استفاده از داده­هاي 28 ايستگاه با طول آماري 40 سال (2000-1960) اقدام به محاسبه و مقايسه سه شاخص خشكسالي كردند. آن ها سه شاخص SPI، ناهنجاری بارش و شاخص z را برای مقیاس های 3، 6، 12 و 24 ماهه مورد مطالعه قرار دادند. نتایج نشان داد که هر سه شاخص مورد استفاده دارای کارآیی یکسانی در تعیین شدت و تداوم خشکسالی دارند) Loukas A., Vasiliades L.N.R: Dalezios N.R. 2003 [. مريد و همكاران( 2006 ) كارآيي هفت شاخص خشكسالي ر ا در استان تهران با استفاده از 32 سال آمار آن شهر مقايسه كردند. نتايج اين پژوهش نشان داد كه شاخص­هاي مورد مطالعه عملكرد يكساني در تشخيص خشكسالي داشته و شاخص دهك­هاي بارش داراي حساسيت زيادي نسبت به رخدادهاي بارش در يك سال بوده است. همچنين نتايج آنها نشان داد كه شاخص­هاي SPI و بارش موثر توانايي تشخيص شروع و تغييرات پيوسته­ي زماني و مكاني خشكسالي را داشته و بنابراين دو شاخص ياد شده براي بررسي خشكسالي در استان تهران پيشنهاد شده­اند] Morid S., Smakhtin, V.,Moghaddasi, M 2006. [. ناوم و سانیس(2004) بهترین مدل را جهت تهیه نقشه همباران در کشور سوئیس، مدل­های کریجینگ نمایی و کریجینگ عمومی معرفی نمودند] Naoum, S. and Tsanis, I.K., 2004. [. توازی و همکاران(2004) از روش کریجینگ برای تهیه نقشه های میانه بارندگی استفاده کردند] Touazi, M., Laborde, j., and Bhiry, N. 2004 [. مقدسی و همکاران(1384) با استفاده از شاخص خشکسالی موثر(EDI) وضعیت خشکسالی استان تهران را در سال آبی 1377تا 1388 به طور نقطه­ای و مکانی مورد پایش و ارزیابی قرار دادند]4[. سلطانی و مدرس(1385) فراوانی و شدت خشکسالی در استان اصفهان را در 22 ایستگاه استان اصفهان را تحلیل کردند و سپس با استفاده از روش کریجینگ معمولی نقشه دوره بازگشت خشکسالی استان اصفهان را ترسیم نمودند. همچنین از روش کریحینگ معمولی با مدل نمایی جهت توزیع مکانی شاخص SPI در استان یزد استفاده کردنده اند]2[. با توجه به مطالب فوق می توان نتیجه گرفت که روش مناسب برای درون­یابی، به نوع متغیر و عوامل منطقه ای تاثیر گذار بر آن بستگی دارد و نمی­توان روش منتخب در یک منطقه را به سایر مناطق تعمیم داد.

 

پيشينه‌ي تحقيق

يكي از دشمنان سرسخت بشر، خشكسالي است كه از گذشته‌های دور او را مورد هجوم قرار داده است (لندسبرگ ، 1985 : 5). اقليم خراسان عمدتاً خشك و نيمه خشك است و در صورت كاهش نزولات  جوّي ميزان محروميّت‌ها و خرابي‌ها شدّت می‌يابد. در كتيبه‌ي  بيستون، كه از دوران هخامنشي برجاي مانده است، داريوش اول از اهورامزدا  مي‌خواهد ايران را از قحطي و خشكسالي محفوظ نگه دارد (سياهپوش، 1352 : 10). با ظهور اقليم شناسي هم‌ديد، پديده‌هايي مانند خشكسالي در سال 1970 در ساحل عاج مورد مطالعه قرار گرفت (خوش اخلاق، 1377: 5). از مهمترين كارهايي كه در اين زمينه از دهه‌ي 1960 به بعد انجام شده است، می‌توان كار مهم پالمر (فرج زاده ، 1374: 4) را نام برد. پالمر، از نخستين كساني است كه به طور علمي با استفاده از قوانين فيزيكي و رياضي، خشكسالي را مورد بررسي قرار داد. وي با انتشار گزارشي با عنوان: "خشكسالي هواشناسي" روش خود را، كه متكي بر داده‌هاي هواشناسي و هيدرولوژي بود، معرّفي كرد. پس از وي مطالعات  مايس (67- 1966 ) آب و هواشناس معروف در خصوص خشكسالي‌هاي شمال شرق آمريكا در دهه‌ي 1960 قابل توجه است (خوش اخلاق ، 1377: 5 ). اما بررسي پديده‌ي خشكسالي در ايران از سابقه‌ي كمتري برخوردار است؛ از آن جمله می‌توان به كتاب "آب و هواي باستاني فلات ايران" اشاره كرد، كه در آن به طور پراكنده از دوره‌هاي باراني و غير باراني و تأثير آن‌‌ها بر خشكسالي‌‌ها و ترسالي‌‌ها، سخن رفته است. كتاب "خشكسالي و راههاي  مقابله‌ي با آن" در ايران نيز از جمله كتبي است كه در اين زمينه نگاشته شده و داراي جنبه‌ي توصيفي می‌باشد. كتاب "مديريت ريسك خشكسالي" منبع ديگري به شمار می‌رود كه در سال 1384 انتشار يافته و علل پيدايش و راهكار‌هاي عملي در ارتباط با خشكسالي را ارائه مي‌دهد. در دهه‌ي اخير، چند رساله و پايان نامه نيز در خصوص خشكسالي در ايران نوشته شده است كه می‌توانند در باب تحقيق موضوع خشكسالي مفيد واقع شوند.

روش تحقيق:

در اين نوشتار، از آمار بارش ايستگاه‌‌هاي خراسان استفاده شده است. از مجموع هفده ايستگاه خراسان، چهار ايستگاه به دليل نبود آمار زياد از محاسبات حذف شد و آمار سيزده ايستگاه باقي‌مانده داراي دوره‌ي آماري نوزده ساله  (84 ـ  1366) مورد استفاده قرار گرفت. با استفاده از نرم افزار ^[2]DPI و روش دهك‌ها، خشكسالي ماهانه‌ي آن از مهر تا خرداد مشخص گرديد ، و سپس بر اساس جدول زير براساس شدّت خشكسالي مورد طبقه بندي  قرار گرفت.

جدول1: طبقه­بندي شاخص خشكسالي به روش دهك‌ها

 

سپس خشكسالي انتخاب شده مورد بررسي قرار گرفت و نقشه‌هاي تراز 500 ، 850 و 1000 هكتوپاسكال  و سطح زمين ماهانه‌ي آن‌‌ها فراهم گرديد. ماههاي خشك ناشي از عملكرد واچرخند سطوح 500 هكتوپاسكال و سطح زمين بود، مشخص شدند و با استفاده  از نقشه‌‌هاي آنومالي تراز 500 هكتوپاسكال و سطح زمين پايداري و ناپايداري هوا مورد توجه قرار گرفت. نمونه‌هايي از ماه‌هاي خشك در پهنه‌ي خراسان به همراه تصاوير آن در اين مقاله مورد بحث و بررسي قرار می‌گيرند.

بحث اصلي

بادهاي غربي كه در منطقه‌ي برون حارّه جريان دارند، به دلیل ثابت بودن مقدار چرخندگي مطلق در طول مسير جريان داراي حركت موجي هستند كه بر اثر حركت موجي شكل "چرخند" و "واچرخند" را به وجود می‌آورند. واچرخند بادهاي غربي باعث عمل هم‌گرايي سطح بالا و افزايش تدريجي چرخندگي شده كه مساحت توده هوا كاهش و سپس منقبض مي‌شود. بر اثر اين هم‌گرايي سطح بالا ، هوا به طرف پايين نزول می‌كند و روند حركت رو به بالاي توده‌ي مرطوب را قطع كرده و موجب كاهش يا فقدان بارش می‌شود. فرايند فرونشيني هوا، به واسطه‌ي افزايش  دماي هواي مرطوب، كاهش رطوبت نسبي را مهيا می‌سازد و پديده‌ي خشكسالي فراگير را به وجود می‌آورد. برای رعايت اختصار به ذكر سه الگوي ماهانه‌ي خشكسالي، با توجه به تصاوير ماهانه‌ي تراز 500 هكتوپاسكال و سطح زمين پرداخته و علّت وقوع خشكسالي مورد بررسي قرار مي‌گيرند.

اكتبر سال 1988

در تراز 500 هكتو پاسكال، واچرخند بادهاي غربي فضاي خراسان را فراگرفته است كه باعث نزولي شدن هوا می‌شود و سبب واگرايي هوا در سطح زمين گرديده است، آنومالي آن 60 - متر است و روند صعودي هواي مرطوب رامتوقف نموده است (تصوير 1).

تصویر1. تراز500 هکتوپاسکال بادهای غربی، اكتبر 1988.

 

در سطح زمين، پرفشار سيبري تقويت پيدا كرده و فشار مركزي آن به بيش از 1025 هكتوپاسكال رسيده است، كه زبانه اي از آن وارد خراسان شده و هم‌فشار 1020 هكتوپاسكال را گسترش داده،  آنومالي آن 20-  متر و شرايط پايداري را در هواي سطح زمين فراهم نموده است. پرفشار سيبري به سمت مديترانه گسترده شد و با پرفشار جنب حارّه اي، كه از روي عربستان به سمت شمال گسترده شده، ارتباط پيدا كرده است (تصوير2).

 

تصویر2 . نقشه‌ي سطح زمین پرفشارسیبیری، اکتبر1988.

 

پشته اي روي عراق و تركيه به وجود آمده، كه مانع نفوذ رطوبت درياي مديترانه و يا درياي سرخ به داخل خراسان شده است. نزول هوا در واچرخند بادهاي غربي ، استقرار زبانه‌ي پرفشار روي زمين خراسان و تقويت آن توسط فراز بادها به غلبه‌ي شرايط پايدار هواي زمين و تشكيل پشته در محدوده‌ي عراق و تركيه انجاميده و مانع نفوذ رطوبت به‌داخل خراسان شده است و پديده‌ي خشكسالي اين ماه را رقم زده است. حدود 5/61 درصد از قلمرو خراسان تحت پديده‌ي خشكسالي قرارگرفته، كه 4/15 وسعت آن داراي خشكسالي شديد ، 5/38 درصد تحت پوشش خشكسالي متوسط و 6/7 درصد باقي‌مانده وسعت دچار خشكسالي جزئي شده‌اند و در مجموع 5/38 درصد از وسعت خراسان از بارش كافي بهره‌مند گرديده است (تصوير 3).

تصوير3. پهنه‌بندي خشكسالي خراسان، اكتبر 1988.

ژانويه

در تراز 500 هكتوپاسكال واچرخند بادهاي غربي محدوده‌ي فضاي خراسان را فرا گرفته و داراي  آنومالي 90 متر است كه هوا را نزولي نموده و شرايط پايداري در لايه‌ي مياني و فوقاني جو به وجود آمده است (تصوير 4).

 

 

 

 

 

 

 

تصویر4. تراز500 هکتوپا سکا ل بادهای غربی ژانویه1995

ولي در نقشه‌ي سطح زمين  فشار مركزي پر فشار  سيبري افزايش يافته و به 5/1037 هكتوپاسكال می‌رسد كه زبانه‌ي هم فشار 1025 هكتوپاسكالي آن روي سطح زمين خراسان گسترده شد و آنومالي آن 60- متر است (تصوير 5).

تصویر5.  نقشه‌ي سطح زمین پرفشارسیبری، ژانویه‌ي 1995.

 

پايداري، هواي سطح زمين را تقويت نموده است. زبانه‌ي  پرفشار سيبري  تا روي درياي مديترانه گسترده شده ، و هم فشار 1020 هكتوپاسكال محدوده‌ي درياي مديترانه فرا گرفته كه چرخند ضعيفي را به‌ وجود آورده است و كم فشار نسبتاً  عميقي روي خشكي شمال آفريقا به وجود آمده كه امتداد آن روي خراسان به واچرخند تبديل شده است، لذا زبانه‌ي كم فشار سوداني محدوده تراز در وضعيّت عادي بوده و تأثيري روي خراسان نداشته است. كم فشار ايسلند قويتر از حالت عادي شده و در شمال اقيانوس اطلس فعّال بوده و تأثيري روي درياي مديترانه و ايران نداشته است. علي رغم ضعف پرفشار آزور به دليل جابه‌جايي به جنوب با پرفشار سيبري ارتباط محسوسي پيدا كرده و كمربندي از آزور تا سيبري ايجاد شده است، كه مانع ورود  رطوبت درياي مديترانه به‌ داخل خراسان شده است. گرچه بخشي از رطوبت  درياي سرخ به خراسان انتقال پيدا كرده، ولي به دليل پايداري هواي سطح زمين و سطح مياني  جوّ  خراسان شرايط صعود جهت هواي مرطوب  فراهم نگرديده كه كاهش بارش را به دنبال دارد و زمينه‌ي خشكسالي فراگير در اين ماه فراهم آمده است.  نزديك به 2/69 درصد از وسعت خراسان در قلمروي خشكسالي قرار گرفته كه 4/15 درصد از آن دچار خشكسالي خيلي شديد ، 7/30 درصد داراي خشكسالي شديد و 1/23 درصد باقي‌مانده  وسعت در قلمرو خشكسالي جزئي واقع شده و حدود 8/30 درصد وسعت خراسان از بارش كافي بهره برده و دچار خشكسالي نشده است (تصوير6).

 

تصویر6. پهنه بندی خشکسالی خراسان، ژانویه1995

ژوئن 1989

در تراز 500 هكتو پاسكال امتداد فرود كم عمق مديترانه‌ي مركزي واچرخندي را بر فضاي ايران از جمله در خراسان به وجود آورده  است كه واچرخند مزبور فرابار مانع شمال درياي خزر را تشكيل داده، گرچه آنومالي بادهاي غربي 90- متر است ولي فرابار مانع  كه از نوع امگاست،  حركت نزولي يك نواخت  هوا به دنبال داشته كه جريان واشاري را سبب شده است (تصوير 7 ).

 

تصویر7. تراز500 هکتوپاسکا ل بادهای غربی، ژوئن1989.

 

در نقشه‌ي سطح زمين پرفشار سيبري تضعيف شده به مدار 55 درجه واقع در شمال درياي خزر  انتقال يافته است، پرفشار جنب حارّه‌اي تقويت يافته و از روي عربستان تا شمال  خراسان گسترده شده و در ارتفاع سه كيلومتري سطح زمين مستقر و حركت هوا را نزولي نموده است (تصوير 8 ).

 

تصویر8 . نقشه‌ي سطح زمین پرفشارسیبری، ژوئن 1989.

 

با توجه به تشكيل فرابار مانع شمال درياي خزر كه ادامه‌ي آن به شمال شرق درياي مديترانه رسيده، موجب عدم انتقال رطوبت به محدوده‌ي خراسان گرديده است. در مجموع واچرخند سطح بالا  و مياني جو و نزولي شدن جريان هوا و عدم انتقال رطوبت كافي به داخل خراسان و جابه جايي جبهه‌ی قطبي به سمت مدار بالا از عمده ترين دلايل خشكسالي اين ماه قلمداد می‌شوند و نزديك 6/84 درصد از وسعت خراسان در قلمرو خشكسالي واقع شده كه 6/7 درصد آن داراي خشكسالي بسيار شديد، 23 درصد از وسعت خراسان دچار خشكسالي شديد، 54 درصد ديگر از قلمرو آن تحت پوشش خشكسالي متوسط قرارگرفته‌اند و 4/15 درصد از باقي‌مانده وسعت خراسان از بارش كافي برخوردار بوده و دچار پديده‌ي خشكي نگرديده است. (تصوير 9).

 

 

تصویر9.پهنه بند ی خشکسا لی خراسا ن، ژوئن1989.

 

با توجه به عملكرد واچرخندها در خشكسالي ماهانه‌ي خراسان می‌توان گفت كه حدود 6/61 درصد از ماههاي كم بارش يا بدون بارش طيّ دوره‌ي آماري ناشي از فعّاليّت واچرخندهاست كه سه نوع واچرخند در وقوع خشكسالي خراسان مؤثّر هستند و شامل پر فشار سيبري كه نزديك به 2/43 درصد از پديده‌ي خشكسالي حاصل فعّاليّت آن می‌باشد. فراز بادهاي غربي كه حدود 7/29 درصد از خشكسالي‌هاي ماهانه‌ي خراسان ناشي از فعّاليّت آن است و پرفشار جنب حارّه‌اي آزور كه 1/27 درصد از خشكسالي‌هاي ماهانه‌ي خراسان بجز فصل تابستان را سبب شده است.

نتيجه‌گيري

وقوع خشكسالي ماهانه‌ي خراسان، ناشي از تشديد فعّاليّت و افزايش فشار فرا بار سيبري و پرفشار جنب حارّه‌اي آزور و ادغام آن‌ها در خاورميانه (در سطح زمين) است كه با گسترش به شمال پرفشار آزور در تراز 500 هكتو پاسكال و ايجاد پشته در بين النهرين و غرب كشور جريانات شمال غربي و نهايتاً دوره‌ي خشكسالي در خراسان برقرار می‌شود. عملكرد آن بدين صورت است كه پرفشار آزور به سمت شرق و شمال شرق جا به جا شده و با نزديك شدن آن به غرب اروپا و آفريقا و گسترش پرفشار سيبري به غرب و خاورميانه، زمينه‌ي آغاز دوره‌ي خشكسالي فراهم می‌شود.  باارتباط بين دو پرفشار مذكور از طريق عرض‌هاي مياني كمربند پرفشار روي ايران، از جمله خراسان، گسترش می‌يابد كه در اين خصوص پرفشارهاي مانع اورال و درياچه‌ی آرال، ساز وكار مزبور را تسهيل می‌نمايد. كم فشارهاي سودان(درياي سرخ)، مديترانه‌ي شرقي و ايسلند در طول دوره‌هاي خشك، فعّاليّت ضعيف‌تري داشته و متقابلاً  مركز و غرب درياي مديترانه ، اطلس و شرق اسكانديناوي به طور نسبي قويتر می‌شود. (بداق جمالي، 1384: 277).

منابع و مآخذ

1. احمديان، محمدعلي(1374)، جغرافياي شهرستان بيرجند، انتشارات آستان قدس.

2. بداق جمالي، جواد و همكاران(1384)، مديريت ريسك خشكسالي، سخن گستر.

3. خوش‌اخلاق ، فرامرز(1377) رساله‌‌ي دكتري، «تحقيق در خشكسالي‌هاي فراگير ايران با استفاده از تحليل سينوپتيكي»، دانشگاه تبريز.

4. صادقي، سليمان(1373) ، جغرافياي شهرستان بجنورد، آستان قدس.

5. عليجاني، بهلول و كاوياني، محمّدرضا(1372)، مباني آب و هواشناسي، سازمان سمت.

6. عليجاني، بهلول(1381)، اقليم شناسي سينوپتيك، سازمان سمت.

7. فرج‌زاده اصل، منوچهر(1374)، رساله‌ي دكتري «تحليل و پيش‌بيني  خشكسالي در ايران»، دانشگاه تربيت بدني مدرس.

8. كردواني، پرويز(1380)، خشكسالي و راه‌هاي مقابله باآن درايران ، دانشگاه تهران.

9. مسعوديان ، ابوالفضل(1385) ( مترجم )، اقليم شناسي هم­ديد، دانشگاه اصفهان.

10. وزارت آموزش و پرورش(1387)، جغرافياي استان خراسان، سازمان پژوهش و برنامه‌ريزي آموزشي.

11. Alpert and B.U. Neeman 1990, intermonthly vatiability of cyclone tracks in the mediteraneon, Journal climate Vol 3, P1474-1478.

12. Landsberg. H.E. 1982, climaticapects of drought bull Ameri-meteo soci, p 593_595.

13. Michal. A. Crimmins, 2005, Synoptic climatology of exteme fire- weather- conditions across the south west united states. International Journal of climatology.

14. Namias, J. 1966, Natureand possible causes of the north eastern united stated during 1962-65, month, weather review Vol.94 No (9l.P 543-554).

15. Namias J. 1982, “Some causes of united states drought Journal of climate and applied meteorology” Vol. 22.

16. Palmet. T. N. and C.B rankovic 1989, the 1988 U.S. a drought linked to anomaloussea surface temperature, nature Vol. 338. P 54-57. 

مشخصات نويسندگان:

سلیمان صادقی، دانشجوی دوره دکتری اقلیم شناسی دانشگاه تهران.

دکتر بهلول علیجانی، ‌استاد گروه جغرافیای دانشگاه تربیت معلم تهران.

دکتر محمد سلیقه، استادیار گروه جغرافیای دانشگاه تربیت معلم تهران.

دکتر مجید حبیبی نوخندان، عضو هیأت علمی و استادیار پژوهشکده اقلیم شناسی و رئیس سازمان هواشناسی خراسان رضوی.

دکتر منیژه قهرودی تالی، دانشیار گروه جغرافیای دانشگاه تربیت معلم تهران.

 

داله زيوس و همكاران (2000) بر اساس تحليل منحني هاي شدت، تداوم و خشكسالي به اين نتيجه رسيدندكه نواحي شمالي يونان نسبت به نواحي جنوبي آن ازخشكسالي شديدتري برخوردار است.

شمسي پور  و همكاران (1385) در ارزيابي اثرات خشكسالي ها بر منابع آب هاي زيرزميني در دشت هاي شمال همدان از داده هاي اقليمي30 ساله2000-1970 جهت تحقيق بهره گرفتند، در مرحله اول دوره هاي خشكسالي و ترسالي در دوره مورد مطالعه در منطقه مشخص شدند و دو سال2000- 1998 به دليل فراگير بودن و شدت خشكسالي مورد بررسي قرارگرفت. در مرحله دوم با تجزبه و تحليل آماري رگرسيون هاي چند متغيره همبستگي بين داده هاي اقليمي و آب هاي سطحي به عنوان متغييرمستقل با داده هاي سري آب هاي زيرزميني به عنوان متغيير وابسته مورد تحليل قرار دادند و متغييرهاي كه داراي همبستگي بالاتر از 5% بودند در تحليل مورد استفاده قرار گرفتند. در نهايت از تحليل هاي مكاني و فضايي با بكارگيري سيستم اطلاعات جغرافيايي^[3] جهت پهنه بندي شدت افت آب هاي زير زميني دشت ها ناشي از اثرات مستقيم خشكسالي ها (42%) بهره گرفت كه با روش IDW محاسبه كردند كه نتايج نقطه اي به صورت محدوده اي بدست آمد براي منطقه بندي سه دشت از آمار 96 حلقه چاه پيزومتري استفاده گرديد كه نتايج را با پراكندگي مناسب فضاي چاه ها قابل اعتماد مي سازد.

نجاتي جهرمي و همكاران (1388) در مقاله تاثيرخشكسالي برمنابع آب زيرزميني آبخوان دشت عقيلي در استان خوزستان را بررسي كردند. بدين منظور داده هاي سطح ايستابي مربوط به 15 چاه پيزومتري، بارندگي و دبي كانال هاي آبياري از فروردين 81 تا شهريور87 دريافت و نقشه ها مربوطه را ترسيم كردند. نتایج نشان داد که در این میان قسمت های شرق و جنوب غربی منطقه شرایط بحرانی تری و بخش های مرکز و جنوبی منطقه، شرایط مساعد تری نسبت به سایر قسمت ها دارد.

فاضلي و همكاران (1388) در مقاله اي تحت عنوان پهنه بندي افت ناشي از خشكسالي اخير در منابع آب زيرزميني دشت زيدون، در استان خوزستان به مطالعه پرداختند. آنها جهت بررسي تاثير خشكسالي بر منابع آب زيرزميني دشت زيدون از تحليل هيدروگراف آبخوان، مقايسه داده هاي نوسانات سطح ايستابي آبخوان در سال هاي آبي 86-85 و 87-86 ، مقايسه نقشه تغييرات سطح ايستابي ، ميزان تغييرات را در اين دو دوره و همچنين از داده هاي بارش ماهيانه جهت بررسي رابطه خشكسالي و منابع آب زيرزميني استفاده كردند. هيدروگراف واحد آبخوان با توجه به داده هاي تغييرات سطح ايستابي چاه هاي پيزومتري موجود و شبكه تيسن تهيه گرديد. با توجه به كمبود اطلاعات در مورد سطح ايستابي در منطقه، هيدروگراف واحد از سال 81 تا 87 براساس 7 پيزومتر و هيدروگراف سال هاي86-85 و 87-86  براساس 22 پيزومتر ترسيم گردید. ترسيم نقشه هاي پهنه بندي افت نشان داد كه در اكثر بخش هاي دشت افت مشاهده مي شود، حداقل ارتفاع  سطح ايستابي مربوط به بخش هاي مركزي وشمال غربي به دليل برداشت بيش از حد و به دليل تمركز چاه هاي بهره برداري و حداكثر ارتفاع مربوط به جنوب شرقي بود که به علت برگشت آب كشاورزي خيزي در سطح آب مشاهده شد.

 

خشكسالي پديده­اي است كه به صورت مكرر وتقريباً در هر نوع آب و هوايي به وقوع مي­پيوندد(مهدويان و همكاران، 1383). خشکسالی پدیده محیطی و اقلیمی است و در اقلیم­های مختلف در طی دوره­های زمانی تکرارمی­شود(ویلهایت، 1997). خشكسالي نوعي پديده اقليمي برگشت­پذير و واقعيتي اجتناب­ناپذير در اقليمهاي مختلف است كه در اثر كمبود بارندگي طي يك دوره زماني بروز می­کند(انصاري، 1383).

خشکسالی یکی از مزمن­ترین و از لحاظ اقتصادی زیان­بارترین بلایای طبیعی می­باشد، خشکسالی حادثه­ای طبیعی و پدیده­ای آرام و مرموز است که به اعتقاد بسیاری دارای مکانیسمی پیچیده بوده و ماهیت آن نسبت به تمامی حوادث طبیعی کمتر شناخته شده است(جوانمرد و همکاران، 1380).

در تحقیقی که در مورد ارزیابی دوره بازگشت خشکسالی با استفاده از شاخص استاندارد شده بارش در استان فارس صورت گرفت، نتایج این تحقیق نشان داد که دوره تناوب وقوع خشکسالی با شدت­های ملایم در ایستگاه­های مورد مطالعه به طور متوسط بین 3 تا 10 سال متغیر است. این دوره برای خشکسالی­های متوسط بین 5 تا 15 سال و برای خشکسالی­های شدید بین 10تا 15 سال بود( پیرمرادیان و همکاران، 1387).

در پژوهشی که با عنوان ارزيابي چند شاخص خشكسالي اقليمي و تعيين مناسبترين شاخص در حوضه درياچه نمك صورت گرفت، جهت تحلیل وضعیت خشکسالی برای یک دوره زمانی طولانی مدت، شاخص SPI و شاخص دهک­ها در جایگاه نخست، شاخص ZSI در جایگاه دوم و شاخص درصد نرمال در جایگاه سوم قرار گرفت(انصافی­مقدم، 1386).

در پژوهشی که درمورد پايش خشكسالي با استفاده از شاخص بارندگي و تبخير و تعرق استاندارد شده (SEPI)، توسعه يافته براساس منطق فازي انجام شد، پايش خشكسالي ايستگاه همديدي مشهد با شاخص SEPI نشان مي­دهد كه در مقياس هاي زماني 1 تا 3 ماهه فراواني وقوع خشكسالي زياد و تداوم اين پديده كوتاه است، اما با افزايش مقياس زماني از فراواني وقوع خشكسالي كاسته شده ولي تداوم خشكسالي­ها افزايش يافته است(انصاری وهمکاران،1389).

 

در بین عناصر اقلیمی، بارش بیشترین نوسان را دارد.این مسئله به ویژه در کشور ایران که بارش متوسطه سالانه آن حدود 250 میلیمتر است، اهمیت بیشتری دارد. به همین سبب مشاهده خشکسالی با شدت های مختلف و نیز ترسالی های مخرب (سیلاب) درایران امری طبیعی و تقریبا متداول است. این بی نظمی ها  و نوسانات زیاد در بارش، سالانه باعث خسارت زیادی است که هر ساله رخ می دهند[عزیزی ق.، (1378)]

کشور ایران به لحظ قرار گیری در نوار خشک آب و هوای جهانی دارای بارش هایی با دو ویژگی عمده است،کمی بارش و نوسانات منفی آن،که موجبات خشکسالی با شدت و ضعف های مختلف در کشور فراهم می آورد و در میان حوادث غیر مترقبه از فراوانی بیشتری برخوردار است[ارسطو ب.، (1379).].

سالهای خشک به سالهایی اطلاق می شود که مقدار بارش سالانه کمتر از میانگین باشد. ظهور پدیده خشکسالی چه برای مناطق خشک و یا مرطوب امری است اجتناب نا پذیر. خشکسالی از دیدگاه هوا شناسی  فقط حالت مفهومی داشته ولی انواع دیگر آن به طور فیزیکی قابل درک است [Gibbs, W., (1975).]

 

 

 

تورنت وایت (1947) معتقداست که خشکسالی را می توان از مقوله های مختلف مانند خشکسالی (هیدرولوژیک ، خشکسالی آب و هواشناسی، خشکسالی کشاورزی و خشکسالی اقتصادی بررسی نمود و تنها بارش نمی تواند گویای خشکسالی یک منطقه باشدبلکه بارش موثررا باید در نظرگرفته شود  .

خشکسالی پدیده ای است که هرچند یک بار ودر نتیجه میزان کاهش بارندگی درنقاط مختلف جهان به وقوع می پیوندد و چنانچه کشاورزی پایدار نتواند دربراین پدیده مقاومت کند قحطی به وجود خواهد آمد (کارمزارما1990)

بنا به اعلام سازمان هواشناسی ایالات متحد امریکا خشکسالی موقعی به وقوع می پیوندد که میزان بارندگی برای دوره 21 روز یا بیشتر به میزان 30 درصد میانگین نزول کند (اولیور.اون1995) و یا از دیدگاه رستمیفر.ف (1376) خشکسالی نیز مانندسیل ،قحطی ، امراض و آفات ، جوامع را درکلیه سطوح اقتصادی مورد مخاطره قرار می دهد . هیچ کشوری از برخورد با مسائل آن بر تهیه آب و غذا مصون نیست .

پایستی و همکاران (1996) درمقاله تحت عنوان ارزيابي خشكسالي براساس منطق فازي روش ويژه اي جهت پيش بيني خشكسالي ناحيه اي بااستفاده از الگوهاي فشاري ارائه داده اند.به اعتقاد او خصوصیات خشکسالی عمدتا در ارتباط با الگوهای چرخش عمومی اتمسفر است. ویژگی های چرخش اتمسفر از داده های روزانه فشار ناشی می شود. ارتباط بین ویژگی های الگوی چرخشی ( ) در مقیاس قاره ای و قوع خشکسالی ها در مقیاس ناحیه ای با استفاده از بررسی منطق فازی مطالعه شده است.

درايران نيز خشكسالي و بررسي دوره هاي مرطوب و خشك مورد مطالعه قرار داده اند از جمله :

پرهمت و همکاران (1379) مقاله ای با عنوان بررسي روند خشکسالی وتر سالی ها در حوضه کارون ارائه نمودند، آنها در این تحقیق میزان جریان خروجی و بارندگی دراز مدت حوضه را به منظور بررسی روند خشکسالی ها و ترسالی ها مد نظر قرار داده در این مطالعه طول دوره خشکسالی و توالی تکرار آن ها و نیز شدت خشکسالی با استفاده از روش میانگین متحرک بررسی گردید،

قطره سامانی مقاله ای با عنوان بررسی روند خشکسالی در استان چهارمحال بختیاری ارائه نموده اند ایشان 11 ایستگاه که دارای آمار طولانی مدت بود را انتخاب کرد وپس از بررسی های آماری مشخص شده که در سال 60-59 خشکسالی شدید در این استان رخ داده و ترسیم نقشه توزیع خشکسالی استان مشخص شد که میزان شدت خشکسالی از شرق به غرب واز شمال به جنوب استان ، کاهش می یابد.

هايز و همكاران ( ۱۹۹۹ ) در بررسي خشكسالي سال ۱۹۹۶  ايالت كلرادو آمريكا توسط شاخص بارش استاندارد اثبات كردند كه شاخص SPI توانست زمان شروع خشكسالي را در سال ۱۹۹۶  در مقياس يك ماهه بهتر از شاخص خشكسالي پالمر نشان دهد

 مك كي و همكاران در سال  1993  به منظور ارزيابي و تعريف خشكسالي ها، شاخص بارش استاندارد را معرفي و براي اولين بار آن را در ايالت كلرادو مورد استفاده قرار دادند. آنها از توزيع گاماي دو پارامتره  (توزيع مناسب براي بارش هاي نواحي خشك)  براي نرمال ساختن داده هاي بارش استفاده كردند. دراين مطالعه آنها از مقياس هاي زماني كوتاه مدت (3و 6 ماهه)  براي اهداف كشاورزي و مقياس هاي زماني بلند مدت ( 12 و 24 و 48 ماهه)  براي اهداف هيدرولوژي استفاده كردند.

2-   شاخص ناهنجاری بارش (RAI) 

 اساس شاخص ناهنجاری بارندگی ، محاسبه انحراف مقادیر بارندگی از نرمال میباشد . مراحل محاسبه این شاخص به صورت زیر است [سبزی پور ع. ا.، کاظمی آ. (1389)،  ]:

8-    محاسبه میانگین درازمدت بارندگی در ایستگاه های مورد نظر ( )

9-    استخراج میانگین 10 مورد از بزرگ ترین مقادیر بارندگی اتفاق افتاده در دوره مطالعاتی (m)

10-                       استخراج میانگین 10 مورد از کمترین مقادیر  بارندگی اتفاق افتاده در دوره مطالعاتی(x)

11-          مقایسه داده های بارندگی (P) با میانگین درازمدت بارندگی ، چنانچه P>   یا ناهنجاری مثبت باشد ،شاخص ناهنجاری بارندگی از رابطه زیر محاسبه می شود :

3)                                                                                                                   RAI  = 3[(P- )/(m- )]

12-                       و اگر >P   یا ناهنجاری منفی  باشد، ،شاخص ناهنجاری بارندگی بصورت رابطه زیر خواهد بود :

4)                                                                                                                                  RAI  = 3[(P- )/(x- )] 

13-          نسبت دادن آستانه های 3+ و 3- به ترتیب به میانگین 10 مورد از شدیدترین ناهنجاری های مثبت و منفی به دست آمده از شاخص ناهنجاری بارندگی.

14-                       نهایتاً، با مقیاسگذاری روی مقادیر حاصل از شاخص ناهنجاری بارندگی، نه طبقه ناهنجاری با دامنه ای از شرایط تر بسیار شدید تا خشک سالی بسیار شدید تعیین می شود.

شاخص معیار بارش سالانه  (SIAP)

اساس این شاخص نیز محاسبه انحراف داده ای بارش از نرمال می باشد. این شاخص از طریق فرمول زیر بدست می آید[خوش اخلاق ف.، و همکاران، (1384-1385) ،] :

2)                                                                                                  SIAP = (Pi –  )/SD

که در آن :

Pi = مجموع بارش در یک سال معین

 = میانگین بارش

SD =  انحراف معیار بارش

2-   شاخص درصد نرمال بارش (PNPI)

این شاخص از ساده ترین روش های تعیین خشکسالی است و برای بیان اولیه خشکسالی مفید می باشد. در این روش بارش نرمال برای هر منطقه 100درصد در نظر گرفته می شود [ابرقویی ح.، و همکاران، (1379) ]. شاخصPNPI از فرمول زیر محاسبه می شود که در این فرمول :

       1)PNPI=Pi*100/                                                                                                                         

Pi : بارش سال مورد نظر

    : بارش نرمال سال مورد نظر

 

مواد و روشها :

داده های بارش 35 ساله (2010-1976م)، (1389-1354ه.ش) در 3 ایستگاه منتخب استان یزد شامل : یزد، طبس و ابرکوه ،پس از آزمون های کیفیت آماری مورد استفاده قرار گرفت. برای برآورد خشکسالی ایستگاه های مورد مطالعه از نمایه های درصداز بارش میانگین(PNPI) ، ناهنجاری بارش (RAI)و معیار بارش سالانه  (SIAP) ، استفاده شد. آمار بارش سالانه دوره آماری مورد مطالعه از سایت اینترنتی سازمان هواشناسی[9] کشور تهیه شد. بازسازی داده های مفقود به روش همبستگی (رگرسیون خطی) و آزمون صحت همگنی داده ها بر اساس روش آماری ران تست (Run Test) صورت گرفت. برای محاسبات آماری نیز از نرم افزار SPSS و Excel کمک گرفته شد[4].

مشخصات ایستگاه های مورد مطالعه :

جدول 1 : مشخصات جغرافیایی ایستگاههای منتخب

 

شکل 1  : محدوده جغرافیایی استان و ایستگاههای منتخب

تحلیل آماری بارش دوره 35 ساله ایستگاه های یزد، طبس و ابرکوه بر اساس شاخص های مختلف خشکسالی محاسبه گردید ومقادیر بارش در فرمول های مربوطه جایگزین شدند. نتایج این محاسبات در جداول و نمودارهای زیر مورد بررسی قرار میگیرد.

  خشكسالي به عنوان پديده­اي خزنده شناخته شده است , زيرا اغلب تاثير آن در يك دوره زماني مشخص و به كندي ظاهر مي­شود, به همين دليل تعيين زمان شروع و خاتمه آن مشكل و در نتيجه برنامه­ريزي جهت كاهش خسارات ناشي از آن نيز پيچيده است[Tannehill.I.R.(1947).]. به طور كلي تعاريف خشكسالي به دو دسته عمده مفهومي و كاربردي تقسيم بندي مي شوند ، منظور از تعاريف مفهومي همان تعاريف موجود در لغت نامه ها و فرهنگهاست، كه در واقع اين تعاريف به صورت توصيفي و مفهومي هستند و علي رغم اينكه مفهوم شدت و مدت وقوع خشكسالي ممكن است در اين تعاريف نهفته باشد اما زمان وقوع پديده را مشخص نمي كنند . تعاريف كاربردي، خصوصيات و آستانه هاي شروع, ادامه و خاتمه و نيز شدت خشكسالي را تعيين مي­كنند. اين تعاريف اساس يك سيستم هشداردهنده هستند و براي تحليل دوره تكرار, شدت و مدت زمان وقوع خشكسالي نيز بكار مي­روند[-Wihite,D.A. and Glantz, M.H. (1985).].

 

ايران سرزميني است خشک با نزولات جوي بسيار کم، به طوري که بارندگي در ايران کمتر از يک سوم متوسط بارندگي در سطح دنيا است. علاوه بر اين زمان ريزش نزولات جوي و محل ريزش آنها نيز با نياز بخش کشاورزي، که مصرف کننده اصلي آب در کشور است مطابقت ندارد. بنابراين بايد پذيرفت که خشکي در ايران يک واقعيت اقليمي است و اين ما هستيم که بايد خود را با آن سازگاري دهيم.[ عليزاده، ا. (1381)."]

يكي از روش هاي مطالعات خشكسالي تحليل داده هاي بارندگي است كه از عمومي ترين روش ها بشمار مي رود . علت اين امر دسترسي راحت تر و آسان تر به انواع داده هاي بارندگي در بخش هاي گوناگون يك منطقه است. از اين ديدگاه، شاخص­هاي گوناگوني براي مطالعه­ي خشكسالي ابداع و ارايه شده­اند كه مي­توان به برخي مانند شاخص بارش معيار SPI شاخص معيار بارندگي سالانه SIAP شاخص درصد بهنجار بارندگي PNPI و شاخص ناهنجاري بارندگي RIA اشاره كرد.

لوكاس و همكاران با استفاده از داده هاي 28 ايستگاه با طول آماري 40 سال (2000-1960) اقدام به محاسبه و مقايسه سه شاخص خشكسالي كردند. آن ها سه شاخص SPI، ناهنجاری بارش و شاخص z را برای مقیاس های 3، 6، 12 و 24 ماهه مورد مطالعه قرار دادند. نتایج نشان داد که هر سه شاخص مورد استفاده دارای کارایی یکسانی در تعیین شدت و تداوم خشکسالی دارند[Loukas A., Vasiliades L.N.R: Dalezios N.R.( 2003]. مريد وهمكاران كارايي هفت شاخص خشكسالي ر ا دراستان تهران با استفاده از 32 سال آمار آن شهر مقايسه كردند. نتايج اين پژوهش نشان داده­اند كه شاخص­ها­ي مورد مطالعه عملكرد يكساني در تشخيص خشكسالي داشته و شاخص دهك­هاي بارش داراي حساسيت زيادي نسبت به رخدادهاي بارش در يك سال بوده است. همچنين نتايج آنها نشان داد كه شاخص­هاي SPI و بارش موثر توانايي تشخيص شروع و تغييرات پيوسته­ي زماني و مكاني خشكسالي را داشته و بنابراين دو شاخص ياد شده براي بررسي خشكسالي در استان تهران پيشنهاد شده اند[Morid S., Smakhtin, V.,Moghaddasi, M.( 2006)].

 

 

«خشکسالی وضعیتی از کمبود بارندگی و افزایش دماست که در هر وضعیت اقلیمی ممکن است رخ دهد». ] علیزاده، [1387

لوكاس و همكاران ( 2003 ) با استفاده از داده­هاي 28 ايستگاه با طول آماري 40 سال (2000-1960) اقدام به محاسبه و مقايسه سه شاخص خشكسالي كردند. آن ها سه شاخص SPI، ناهنجاری بارش و شاخص z را برای مقیاس های 3، 6، 12 و 24 ماهه مورد مطالعه قرار دادند. نتایج نشان داد که هر سه شاخص مورد استفاده دارای کارآیی یکسانی در تعیین شدت و تداوم خشکسالی دارند) Loukas A., Vasiliades L.N.R: Dalezios N.R. 2003 [. مريد و همكاران( 2006 ) كارآيي هفت شاخص خشكسالي ر ا در استان تهران با استفاده از 32 سال آمار آن شهر مقايسه كردند. نتايج اين پژوهش نشان داد كه شاخص­هاي مورد مطالعه عملكرد يكساني در تشخيص خشكسالي داشته و شاخص دهك­هاي بارش داراي حساسيت زيادي نسبت به رخدادهاي بارش در يك سال بوده است. همچنين نتايج آنها نشان داد كه شاخص­هاي SPI و بارش موثر توانايي تشخيص شروع و تغييرات پيوسته­ي زماني و مكاني خشكسالي را داشته و بنابراين دو شاخص ياد شده براي بررسي خشكسالي در استان تهران پيشنهاد شده­اند] Morid S., Smakhtin, V.,Moghaddasi, M 2006. [. ناوم و سانیس(2004) بهترین مدل را جهت تهیه نقشه همباران در کشور سوئیس، مدل­های کریجینگ نمایی و کریجینگ عمومی معرفی نمودند] Naoum, S. and Tsanis, I.K., 2004. [. توازی و همکاران(2004) از روش کریجینگ برای تهیه نقشه های میانه بارندگی استفاده کردند] Touazi, M., Laborde, j., and Bhiry, N. 2004 [. مقدسی و همکاران(1384) با استفاده از شاخص خشکسالی موثر(EDI) وضعیت خشکسالی استان تهران را در سال آبی 1377تا 1388 به طور نقطه­ای و مکانی مورد پایش و ارزیابی قرار دادند]4[. سلطانی و مدرس(1385) فراوانی و شدت خشکسالی در استان اصفهان را در 22 ایستگاه استان اصفهان را تحلیل کردند و سپس با استفاده از روش کریجینگ معمولی نقشه دوره بازگشت خشکسالی استان اصفهان را ترسیم نمودند. همچنین از روش کریحینگ معمولی با مدل نمایی جهت توزیع مکانی شاخص SPI در استان یزد استفاده کردنده اند]2[. با توجه به مطالب فوق می توان نتیجه گرفت که روش مناسب برای درون­یابی، به نوع متغیر و عوامل منطقه ای تاثیر گذار بر آن بستگی دارد و نمی­توان روش منتخب در یک منطقه را به سایر مناطق تعمیم داد.