ارزیابی نقش خشکسالی هواشناسی و هیدرولوژیکی بر خشکیدن دریاچه‌های بختگان و طشک

مظفری, مرتضی; حسینی, زینب; فیجانی, الهام

doi:10.22111/jneh.2022.39448.1835

ارزیابی نقش خشکسالی هواشناسی و هیدرولوژیکی بر خشکیدن دریاچه‌های بختگان و طشک

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

¹ استادیار دانشکده زمین‌شناسی، پردیس علوم، دانشگاه تهران

² دانشجوی کارشناسی ارشد هیدروژئولوژی، دانشکده زمین‌شناسی، پردیس علوم، دانشگاه تهران

10.22111/jneh.2022.39448.1835

چکیده

دریاچه‌های بختگان و طشک به عنوان دومین دریاچه‌های ایران از نظر بزرگی، از سال 1387 با بحران کم آبی و خشکی شدید روبرو شده‌اند. این پدیده سبب به هم خوردن زیست بوم منطقه و بروز کاستی‌های اجتماعی، بهداشتی و محیط زیستی شده است. هدف از این پژوهش بررسی نقش خشکسالی هواشناسی و هیدرولوژیکی بر خشکیدن این دریاچه‌ها است. برای این منظور، از داده‌های دما و بارش اندازه‌گیری شده در 21 ایستگاه باران سنجی، دبی سنجیده شده در سه ایستگاه هیدرومتری و مساحت حاصل از محاسبه شاخص تفاضلی بهنجار شده آب (با پردازش 46 تصویر ماهواره لندست) استفاده شد. برای تعیین رابطه بین متغیرها از ضریب همبستگی پیرسون و جهت بررسی روند تغییرات هر متغییر از روش رگرسیون خطی استفاده گردید. همچنین برای تعیین اثر خشکسالی اقلیمی و آبشناسی بر تغییرات مساحت دریاچه‌ها از شاخص‌های بارش و رواناب استاندارد شده دوازده ماهه استفاده شد. با تعیین روند تغییرات مساحت دریاچه‌ها در بازه زمانی بین سال‌های 1352 تا 1399 مشخص شد که وسعت پهنه آبی آنها از سال 1387 روند کاهشی به خود گرفته و از سال 1391 به این سو در بیشتر زمان‌ها این دریاچه‌ها خشک بوده‌اند. با وجود روند افزایشی در دمای حوضه به میزان 4/0 درجه سانتی گراد در هر ده سال، تغییر چشمگیری در مقدار این روند در سال 1387 (همزمان با خشکیدن دریاچه‌ها) دیده نشده است. بررسی بارش حوضه و آورد رود کر (مهمترین ورودی دریاچه‌ها) نشانگر وجود روند کاهشی در بارش و آورد رودخانه، بویژه از سال 1387 به این سو است. محاسبه شاخص‌های بارش و رواناب استاندارد نیز از آغاز خشکسالی هواشناسی و هیدرولوژیکی در حوضه از سال 1387 حکایت دارد. مقدار بارش در دوره خشکسالی به میزان 47 درصد کاهش یافته اما آبدهی ایستگاه هیدرومتری نزدیک به دریاچه کاهش بیش از 95 درصدی را نشان می‌دهد. بر اساس نتایج این پژوهش، هر چند کاهش بارش و افزایش دما سبب کاهش مساحت دریاچه‌های بختگان و طشک شده، اما عوامل دیگیری نیز در این رخداد نقش دارند. بنابراین به نظر می رسد که خشکسالی اقلیمی تنها عامل خشکیدن این دریاچه‌ها نیست. برای تعیین نقش سایر عوامل در این پدیده مخرب، مطالعه نقش عوامل انسانی بر خشک شدن دریاچه‌ها پیشنهاد می‌گردد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

هیدرولوژی و هیدروژئولوژی

عنوان مقاله [English]

Assessing the role of meteorological and hydrological droughts on the drying up of the Bakhtegan and Tashk lakes

نویسندگان [English]

Morteza Mozafari ¹
Zaynab Hosseini ²
Elham Fijani ¹

¹ Assistant Prof., School of Geology, College of Science, University of Tehran, Tehran, Iran

² MSc. Student at School of Geology, College of Science, University of Tehran, Tehran, Iran

چکیده [English]

The Bakhtegan and Tashk lakes, as the second largest lakes in Iran, have been faced with a drought since 2007. Consequently, the ecology of the region has been disrupted and the social, health and environmental problems have been appeared. The purpose of this study is to investigate the role of meteorological and hydrological droughts on the drying up of these lakes. For this purpose, temperature and precipitation data measured at 21 rain gauge stations, flow rate measured at three hydrometric stations and the area obtained from the calculation of the normalized water differential index by processing 46 Landsat satellite images. Pearson correlation coefficient was used to determine the relationship between variables and linear regression method was applied to examine the trend each variable time series. Also, to determine the effect of climatic drought and hydrology on changes in the area of lakes, standardized 12-month rainfall and runoff indices were used. A decreasing trend has been discovered in the lakes area since 2008, and most of the lakes have been dried after 2012. Despite an increasing trend in the basin temperature (0.04°C/year), no significant change in this trend was observed in 2008. Moreover, decreasing trends have been detected in precipitation and discharge of the Kor River (the most important inlet of lakes), especially since 2007. The calculated standard precipitation and runoff indices indicated occurring of meteorological and hydrological droughts in the basin since 2008. Precipitation during the drought period decreased by 47%, but the discharge of the river into the lakes decreased by more than 95%. According to the results of this study, although rising in temperature together with the meteorological and hydrological droughts have caused reducing of the lakes area, but other factors could play an important role in this hazard. To determine the role of other effective factors, considering the role of human factors (especially agricultural development and dam construction) is also suggested.

کلیدواژه‌ها [English]

Bakhtegan and Tashk lakes
drought
Precipitation standard index
Runoff standard index

مراجع

باقری، محمد حسین؛ باقری، علی؛ سهولی، غلامعباس. (1395). تحلیل تغییرات پهنهی آبی دریاچه بختگان تحت تاثیر عوامل طبیعی و انسانی. تحقیقات منابع آب ایران، 12(3)، 11-1.

هاشمی تنگستانی، مجید؛ بیرانوند، سمیه. (1389). آشکارسازی تغییرات30ساله کاربری و پوشش زمین پیرامون دریاچه بختگان فارس با استفاده ازدادههای ماهوارهای. پنجمین همایش ملی زمینشناسی و محیط زیست.

حسین زاده، سید رضا؛ محمدپورقلاتی، فرزانه، پاکنژاد، فریبا. (1396). ارزیابی میزان نقش عوامل طبیعی و انسانی در خشک شدن دریاچههای طشک و بختگان. اولین همایش اندیشه ها وفناوری های نوین در علوم جغرافیایی، دانشگاه زنجان.

حسینی، زینب. (1400). بررسی عوامل موثر بر خشک شدن دریاچه بختگان – طشک و ارائه راهکارهای مقدماتی احیای آن. پایان نامه کارشناسی ارشد. دانشگاه تهران. 142 صفحه.

لرستانی، محسن؛ بنکداری، حسین؛ آذری، آرش. (1396). بررسی اثر پارامترهای اقلیمی در تغییرات مساحت دریاچه بختگان و طشک با استفاده از تصویرهای ماهوارهای. شانزدهمین کنفرانس هیدرولیک ایران، دانشگاه محقق اردبیلی.

رفیعی، یوسف؛ ملک محمدی، بهرام؛ آبکار، علی اکبر؛ یاوری، احمدرضا؛ رمضانی مهریان، مجید؛ ظهرابی، حمید. (1390). بررسی تغییرات زیست محیطی تالاب ها و مناطق حفاظت شده با استفاده از تصویرهای چند زمانه سنجنده MT )مطالعه موردی: تالاب نیریز). محیط شناسی، 57، 76-65.

Alemayehu, T., Furi, W., & Legesse, D. (2007). Impact of water overexploitation on highland lakes of eastern Ethiopia. Environmental geology, 52(1), 147-154.

Amirataee, B., & Montaseri, M. (2017). The performance of SPI and PNPI in analyzing the spatial and temporal trend of dry and wet periods over Iran. Natural Hazards, 86(1), 89-106.

Almodarresi, S. A., Zare, S., & Khabazi, M. (2014). Recognition and distinction of hydrological relations of tashk and bakhtegan lakes using GIS & RS techniques. Mediterranean Journal of Social Sciences, 5(23), 2732-2732.

Arsanjani, T. J., Javidan, R., Nazemosadat, M. J., Arsanjani, J. J., & Vaz, E. (2015). Spatiotemporal monitoring of Bakhtegan Lake's areal fluctuations and an exploration of its future status by applying a cellular automata model. Computers & Geosciences, 78, 37-43.

Assel, R. A., Quinn, F. H., & Sellinger, C. E. (2004). Hydroclimatic factors of the recent record drop in Laurentian Great Lakes water levels. Bulletin of the American Meteorological Society, 85(8), 1143-1152.

Aydin, F., Erlat, E., & Türkeş, M. (2020). Impact of climate variability on the surface of Lake Tuz (Turkey), 1985–2016. Regional Environmental Change, 20, 1-14.

Davraz, A., Sener, E., & Sener, S. (2019). Evaluation of climate and human effects on the hydrology and water quality of Burdur Lake, Turkey. Journal of African Earth Sciences, 158, 103569.

Esandari, H., Borji, M., Khosravi, H., Nakhaee Nejadfar, S., & Eskandari, H. (2016). Change Detection of of Bakhtegan and Tashk Basin during 2001-2013. International Journal of Forest, Soil and Erosion (IJFSE), 6(2), 67-71.

Khazaei, B., Khatami, S., Alemohammad, S. H., Rashidi, L., Wu, C., Madani, K., Aghakouchak, A. (2019). Climatic or regionally induced by humans? Tracing hydro-climatic and land-use changes to better understand the Lake Urmia tragedy. Journal of Hydrology, 569, 203-217.

Kiani, T., Ramesht, M. H., Maleki, A., & Safakish, F. (2017). Analyzing the impacts of climate change on water level fluctuations of Tashk and Bakhtegan Lakes and its role in environmental sustainability. Open Journal of Ecology, 7(02), 158.

Kwak, J., Kim, S., Jung, J., Singh, V. P., Lee, D. R., & Kim, H. S. (2016). Assessment of meteorological drought in Korea under climate change. Advances in Meteorology, 2016.

Li, F., Li, H., Lu, W., Zhang, G., & Kim, J.-C. (2019). Meteorological drought monitoring in Northeastern China using multiple indices. Water, 11(1), 72.

Liu, C., Xie, G., & Huang, H. (2006). Shrinking and drying up of Baiyangdian Lake wetland: a natural or human cause? Chinese Geographical Science, 16(4), 314-319.

Livada, I., & Assimakopoulos, V. (2007). Spatial and temporal analysis of drought in Greece using the Standardized Precipitation Index (SPI). Theoretical and applied climatology, 89(3), 143-153.

World Meteorological Organization (2012). Standardized precipitation index user guide. 1090.

Marini, G., Fontana, N., & Mishra, A. K. (2019). Investigating drought in Apulia region, Italy using SPI and RDI. Theoretical and applied climatology, 137(1), 383-397.

McFeeters, S. K. (1996). The use of the Normalized Difference Water Index (NDWI) in the delineation of open water features. International journal of remote sensing, 17(7), 1425-1432.

McKee, T. B., Doesken, N. J., & Kleist, J. (1993). The relationship of drought frequency and duration to time scales. Paper presented at the Proceedings

Mei, X., Dai, Z., Du, J., & Chen, J. (2015). Linkage between Three Gorges Dam impacts and the dramatic recessions in China’s largest freshwater lake, Poyang Lake. Scientific reports, 5(1), 1-9.

Mtilatila, L., Bronstert, A., Bürger, G., & Vormoor, K. (2020). Meteorological and hydrological drought assessment in Lake Malawi and Shire River basins (1970–2013). Hydrological Sciences Journal, 65(16), 2750-2764.

Sajedipour, S., Zarei, H., & Oryan, S. (2017). Estimation of environmental water requirements via an ecological approach: a case study of Bakhtegan Lake, Iran. Ecological engineering, 100, 246-255.

Shukla, S., & Wood, A. W. (2008). Use of a standardized runoff index for characterizing hydrologic drought. Geophysical research letters, 35(2).

Singh, D. K., & Singh, N. (2019). Drying Urban lakes: A consequence of climate change, urbanization or other anthropogenic causes? An insight from northern India. Lakes & Reservoirs: Research & Management, 24(2), 115-126.

Spinoni, J., Naumann, G., Carrao, H., Barbosa, P., & Vogt, J. (2014). World drought frequency, duration, and severity for 1951–2010. International Journal of Climatology, 34(8), 2792-2804.

Teymouri, A., Ahmadpour, A., Habibi, L., Salarvandian, F. (2011). Determining the environmental status of Tashk and Bakhtegan lakes using the thirty-fuzzy mean classification method. Natural Geography Research, No. 77, 37-21. [In Persian]

Wilhite, D. A., & Glantz, M. H. (1985). Understanding: the drought phenomenon: the role of definitions. Water international, 10(3), 111-120.

Wu, D., Chen, F., Li, K., Xie, Y., Zhang, J., & Zhou, A. (2016). Effects of climate change and human activity on lake shrinkage in Gonghe Basin of northeastern Tibetan Plateau during the past 60 years. Journal of Arid Land, 8(4), 479-491.

‏Zhang, J., Ding, J., Wu, P., Tan, J., Huang, S., & Teng, D. Chen, W. (2020). Assessing arid Inland Lake Watershed Area and Vegetation Response to Multiple Temporal Scales of Drought Across the Ebinur Lake Watershed. Scientific reports, 10(1), 1-17.

Zhang, J., Ding, J., Wu, P., Tan, J., Huang, S., Teng, D. & Chen, W. (2020). Assessing arid Inland Lake Watershed Area and Vegetation Response to Multiple Temporal Scales of Drought across the Ebinur Lake Watershed. Scientific reports, 10(1), 1-17.