پایش تغییرات زمانی-مکانی خشک‌سالی هواشناسی و تحلیل روند متغیرهای اقلیمی در استان خوزستان بین سال‌‌های 2000 تا 2020

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، گروه سنجش از دور و GIS، دانشگاه شهید چمران اهواز

2 استادیار گروه سنجش از دور و GIS، دانشگاه شهید چمران اهواز

3 دکترای گروه سنجش از دور و GIS، دانشگاه شهید چمران اهواز

چکیده

کاهش اثرات خشک‌سالی و مدیریت بهینه منابع آب، متاثر از پیش‌‌آگاهی برنامه‌‌ریزان منطقه‌‌ای از مناطق تحت تاثیر خطر ناشی از وقوع خشکسالی است. به همین دلیل ارزیابی و بررسی این پدیده می‌تواند بسیار حائز اهمیت باشد. این پژوهش باهدف پایش تغییرات زمانی- مکانی خشک‌سالی هواشناسی و تحلیل روند متغیرهای اقلیمی در استان خوزستان در طول دوره آماری 2000 تا 2020 با استفاده از شاخص بارش- تبخیر و تعرق استاندارد (SPEI) و نرم‌‌افزارهای ArcMap، XLSTAT و RStudio انجام شد. همچنین برای بررسی روند تغییرات در بازه مورد مطالعه آزمون‌های من-کندال و شیب سن نیز به­کار گرفته شد. پس از محاسبه خشکسالی، تاثیر این پدیده بر روی پهنه‌آبی دو تالاب هورالعظیم و شادگان برای سال‌های 2000، 2006، 2015 و 2020 بررسی شد. نتایج بررسی خشک‌سالی با شاخص SPEI نشان می‌دهد که خشک‌سالی و ترسالی شدید درسطح خوزستان به ترتیب در سال‌های 2017 و 2004 رخ داده است. بررسی نتایج نشان داد بین تغییرات سطح تالاب‌های بیان­شده با مسئله خشکسالی رابطه مستقیمی وجود دارد و با افزایش شدت خشکسالی مساحت پوشش آبی تالا‌ب‌ها کاهش می‌یابد و با افزایش ترسالی مساحت آب در تالاب‌ها افزایش می‌یابد. همچنین نتایج نشان داد که بررسی شیب روند تغییرات حاصل از آزمون سن برای بارش و دما در ایستگاه‌ها به ترتیب بین 87/1- تا 38/3 و 016/0 تا 25/2 متغیر بود. بیشترین شیب تغییرات با روند افزایشی بارش در مناطق غرب و مرکز استان مشاهده گردید و شیب تغییرات منفی بارش بیشتر در مناطق جنوبی رخ داده است. همچنین، تحلیل دما با این آزمون نشان داد دما در تمام ایستگاه‌ها با شیب نسبتاً ملایم در بازه مورد بررسی روند مثبت و رو به افزایش داشته است. شایان ذکر است وجود روند افزایشی و کاهشی نشان­دهنده‌ی وجود تغییر و نوسانات اقلیمی است. بنابراین، بررسی این موضوع و ارائه راه‌کارهایی به منظور مدیریت منابع آب در زمان بحران امری ضروری به­نظر می‌رسد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Monitoring temporal-spatial changes of meteorological drought and trend analysis of climatic variables in Khuzestan province from 2000 to 2020

نویسندگان [English]

  • Fatemeh Baloei 1
  • Mostafa Kabolizadeh 2
  • Shahin Mohammadi 3
1 PhD Student of RS and GIS, Faculty of Earth Sciences, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran
2 Assistant Prof. Department of Remote Sensing and GIS, Faculty of Earth Sciences, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran
3 PhD of RS and GIS, Faculty of Earth Sciences, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran
چکیده [English]

Reducing the effects of drought and optimal management of water resources is affected by the forecast of regional planners of areas affected by the risk of drought, so the evaluation and study of this phenomenon can be very important. Therefore, this study was conducted to Monitor temporal-spatial changes of meteorological drought and trend analysis of climatic variables in Khuzestan province during the period 2000 to 2020 using the SPEI index and ArcMap, XLSTAT, and RStudio software. Two non-parametric methods including Mann-Kendall and Sen's estimator slope methods were used here to analyze the annual trends of data. After calculating the drought, the effect of this phenomenon on the water area of Horul Azim and Shadgan wetlands in 2000, 2006, 2015, and 2020 was investigated. The results showed that there is a direct relationship between the changes in the wetlands cover and the problem of drought, and with the increase of drought, the water cover of the wetlands decreases and with the increase of drought, the area of water in the wetlands increases. The results also showed that the analysis of the trend of changes resulting from Sen’s slope for precipitation and temperature in the stations varied between -1.87 and 3.38 and 0.016 and 2.25, respectively. The highest slope of changes with increasing rainfall was observed in the western and central regions of the province and the slope of negative changes in rainfall has often occurred in the southern regions. Also, temperature analysis with this test showed that the temperature in all stations with a relatively slow slope in the study period had a positive and increasing trend. It is worth mentioning that the existence of increasing and decreasing trends indicates the existence of climate change, so it is necessary to study this issue and provide solutions to water resources management in times of crisis. The increasing and decreasing trend indicates the existence of climatic changes and fluctuations; Therefore, investigating this issue and providing solutions to manage water resources in times of crisis seems essential.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Drought
  • Time series
  • Evapotranspiration
  • Natural Hazards
آروین، عباسعلی؛ اسکندریان، غلامرضا. (1396). بررسی روند خشک‌سالی استان خوزستان. پژوهش های مکانی زمانی-فضایی، 2(4)، 1-16.
آسیایی،  مهدی. (1385). پایش خشکسالی در مشهد با استفاده از شاخص خشک‌سالی پالمر. مجله جغرافیا و توسعه ی ناحیه ای، 4(7)، 168_186.
اصلاحی، مهدی؛ سبحانی، بهروز؛ پوراصغر، فرناز. (1393). بررسی و کاربرد شاخص خشک‌سالی تبخیر و تعرق بارش استاندارد شده (SPETI) (مطالعه موردی: ایستگاه هواشناسی تبریز)، نشریه پژوهش های اقلیم شناسی، 5(19)، 24-38.
افروزه، فاطمه؛ چابکرو، غلامرضا؛ اکبری، سید محمدرضا. (1388). اثرات منفی خشکسالی و راهکارهای مقابله با آن (مطالعه موردی: سیستان). همایش ملی مدیریت بحران آب، دانشگاه آزاد اسلامی مرودشت، اسفند 1388، 1-19.
اکبری، مهدی؛ نجفی علمدارلو، حامد؛ موسوی، سید حبیب الله (1400). تحلیل اثرات مدیریت ریسک خشک‍‌سالی با استفاده از شاخص‌های بهره‌وری آب. مجله علمی پژوهشی مخاطرات محیط طبیعی، 10(27)، 1-16.
امانی، ماندانا؛ برنا،  رضا؛ ظهوریان، منیژه. (1398). تحلیل فضایی روند خشکسالی و محاسبه میزان بارش قابل اعتماد در استان خوزستان. فصلنامه علمی –پژوهشی جغرافیا و برنامه ریزی منطقه ای، 10(1)، 1 -13.
حدادی، حسین؛ حیدری، حسن. (1394). آشکارسازی اثر نوسانات بارش بر رواناب سطحی  حوضه آبریز دریاچه ارومیه. مجله علمی پژوهشی جغرافیای و برنامه ریزی محیطی، 26(2)، 247-262.
دانشمند، حجت اله؛ محمودی، پیمان. (1395). تحلیل طیفی خشک‌سالی های ایران. مجله ژئوفیزیک ایران، 10(4)، 28-47.
درگاهیان، فاطمه؛ ، ابراهیمی خوسفی، زهره؛ فضل کاظمی، امین. (1399). بررسی تغییرات شدت خشکسالی درحوزههای آبخیز منتهی به
کانونهای گردوغباراستان خوزستان. مجله علمی پژوهشی مهندسی اکوسیستم بیابان، 9(27)، ۱۳ـ۲۴.
ذوالفقاری، حسن؛ میرزایی، مجتبی. (1396). تحلیل  فضایی و پهنه‌بندی دوره‌های خشک اقلیمی در ایران بر اساس شاخص DDSLR. مجله مخاطرات محیط طبیعی، 6(12)، 1-19.
رجبی زاده، یوسف؛ سید ایوب زاده، علی؛ قمشی، مهدی. (1398). بررسی سیل استان خوزستان طی سال آبی 1397-1398 و ارائه ی راه کارهای کنترل و مدیریت آن در آینده، اکوهیدرولوژی، 6(4)، 1069-1084. 
رضیئی، طیب؛ دانش کار آراسته، پیمان؛ ثقفیان، بهرام.(1386). بررسی الگوی زمانی و مکانی خشکسالی- های هواشناسی در استان سیستان و بلوچستان. مجله علمی کشاورزی دانشگاه شهید چمران اهواز،30(1)، 1-9.
زلقی،الهه؛ زلقی، ابراهیم؛ کایدخورده، عباس. (1392). بررسی عوامل ایجاد بحران خشک‌سالی  و ارائه راهکار در این زمینه. پنجمین کنفرانسس منابع آب ایران، 29 بهمن تا 30 بهمن 1392، دانشگاه شهید بهشتی، انجمن علوم و مهندسی منابع آب، 1-12.
زینالی، بتول؛ صفریان زنگیر، وحید (1396). پایش خشکسالی در حوضه دریاچه ارومیه با استفاده از شاخص فازی، مجله مخاطرات طبیعی، 6(12)، 1-26.
زینالی، بتول؛ فریدپور، مجتبی (1401). ارزیابی خشکسالی در حوضه قره سو با استفاده از شاخص‌های هواشناسی هواشناسی، هیدرولوژیکی و سنجش از دور. مجله مخاطرات محیط طبیعی، 11(31)، 85-106.
سبحانی، بهروز؛ غفاری گیلانده، عطا؛ گل دوست، اکبر. (1394). پایش خشکسالی در استان اردبیل با استفاده از شاخص فازی SPEI توسعه یافته بر اساس منطق فازی. نشریه تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، 15(36)، 52-73.
ظهر ابزاده، فاطمه؛ اسلامی، حسین. (1396). بررسی تغییرات زمانی و مکانی خطر خشکسالی استان خوزستان با استفاده از شاخص استاندارد شده بارش(SPI). فصلنامه علمی و تخصصی مهندسی آب، 5(2)، 101-112.
عزیزی،قاسم؛ روشنی، محمود. (1387). مطالعه تغییر اقلیم درسواحل جنوبی دریای خزر به روش من کندال،
مجله پژوهش های جغرافیایی، 40(64)، 13-28.
غلامی، فاطمه؛ مصباح زاده، طیبه؛ زهتابیان، غلامرضا. (1398). بررسی خشکسالی با استفاده از شاخص SPEI و ارتباط آن با وقوع گردوغبار (مطالعه مودی: استان خوزستان). نشریه علمی تحقیقات مرتع و بیابان ایران، 28(1)، 11-20.
قمرنیا، هوشنگ؛ لرستانی، مهناز. (1397). بررسی کارآیی روش های تجربی برآورد تبخیر-تعرق مرجع (بر پایه تشت تبخیر) در اقلیم های مختلف (مطالعه موردی ایران)، 14(4)، 174-193.
قهرودی تالی، منیژه؛ بابایی فینی، ام السلمه. (1394). درآمدی بر سیستم اطلاعات جغرافیایی. تهران، انتشارات دانشگاه پیام نور. 194 صفحه.
محیط اصفهانی، پوریا؛ سلطانی کوپایی، سعید؛ مدرس، رضا؛ پورمنافی، سعید. (1398). ارزیابی شاخص خشکسالی چند متغیره MSDI و پایش خشکسالی هواشناسی –کشاورزی در استان چهار محال بختیاری ، علوم آب و خاک، 24(3)، 34-46.
مصطفی‌زاده، رئوف؛ ذبیحی، محسن. (1395). تحلیل و مقایسه شاخص های SPI  و SPEI در ارزیابی خشک‌سالی هواشناسی با استفاده از نرم فزار R (بررسی موردی: استان کردستان)، فیزیک زمین و فضا، 42(3)، 633-634.
نصرتی، کاظم؛ محسنی ساروی، محسن؛ شهبازی، رضا. (1393). مقایسه و کاربرد دو شاخص بارش استاندارد شده و بارش- تبخیر و تعرق استاندارد شده برای ارزیابی وضعیت خشکسالی هواشناسی در استان تهران، مجله مدیریت بیابان،2(3)، 77-90.
نظری پور، حمید؛ صداقت، مهدی؛ پودینه، محمدرضا؛ حلبیان، امیرحسین (1399). ارزیابی خشکسالی جریان رودخانه مبتنی بر رویکرد سطح آستانه با استفاده از جریان دائمی در زیر حوضه آبریز بیابان لوت. مجله علمی پژوهشی مخاطرات محیط طبیعی، 9(25)، 1-19.
Alfonso, S., Gesto, M., & Sadoul, B. (2021). Temperature increase and its effects on fish stress physiology in the context of global warming. Journal of Fish Biology, 98(6), 1496-1508. 
An, Q., He, H., Nie, Q., Cui, Y., Gao, J., Wei, C., Xie, X., & You, J. (2020). Spatial and temporal variations of drought in Inner Mongolia, China. Water, 12(6), 1715. 
An, R., Ji, M., & Zhang, S. (2018). Global warming and obesity: a systematic review. Obesity Reviews, 19(2), 150-163. Azam, M., Maeng, S. J., Kim, H. S., Lee, S. W., & Lee, J. E. (2018). Spatial and temporal trend analysis of precipitation and drought in South Korea. Water, 10(6), 765.
Chang, T. J., & Kleopa, X. A. (1991). A proposed method for drought monitoring 1. Jawra Journal of the American Water Resources Association, 27(2), 275-281. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/j.1752-1688.1991.tb03132.x
Edossa, D. C., Babel, M. S., & Das Gupta, A. (2010). Drought analysis in the Awash River basin, Ethiopia. Water resources management, 24, 1441-1460.
Gao, F., Zhang, Y., Ren, X., Yao, Y., Hao, Z., & Cai, W. (2018). Evaluation of CHIRPS and its application for drought monitoring over the Haihe River Basin, China. Natural Hazards, 92, 155-172.
Hayes, M. J., Svoboda, M. D., Wiihite, D. A., & Vanyarkho, O. V. (1999). Monitoring the 1996 drought using the standardized precipitation index. Bulletin of the American Meteorological Society, 80(3), 429-438.
Heim Jr, R. R. (2002). A review of twentieth-century drought indices used in the United States. Bulletin of the American Meteorological Society, 83(8), 1149-1166. 
Jones, P. D., Lister, D. H., Osborn, T. J., Harpham, C., Salmon, M., & Morice, C. P. (2012). Hemispheric and large‐scale land‐surface air temperature variations: An extensive revision and an update to 2010. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 117(D5).
Kendall, M. G. (1962). Rank Correlation Methods, 2nd Ed., New York: Hafner. https://www.scirp.org/reference/referencespapers?referenceid=1997111
Li, J., Zhou, S., & Hu, R. (2016). Hydrological drought class transition using SPI and SRI time series by log-linear regression. Water resources management, 30, 669-684.
Mann, H. B. (1945). Nonparametric tests against trend. Econometrica: Journal of the Econometric Society, 245-259. https://www.scirp.org/reference/ReferencesPapers?ReferenceID=1161744
McKee, T. B., Doesken, N. J., & Kleist, J. (1993, January). The relationship of drought frequency and duration to time scales. In Proceedings of the 8th Conference on Applied Climatology (Vol. 17, No. 22, pp. 179-183).
Medina-Arboleda, I. F. (2022). Reviews on the climate crisis in Latin American psychology. Acta Colombiana de Psicología, 25(1),5-6.
Padhiary, J., Patra, K. C., & Dash, S. S. (2022). A Novel Approach to Identify the Drivers of Drought under Future Climate Change Scenario. https://europepmc.org/article/ppr/ppr479792
Palmer, W. C. (1965). Meteorological drought. The US. Weather Bureau Res. Paper, 45, 1-58. https://www.droughtmanagement.info/literature/USWB_Meteorological_Drought_1965.pdf
Sheffield, J., Wood, E. F., & Roderick, M. L. (2012). Little change in global drought over the past 60 years. Nature, 491(7424), 435-438.
Spinoni, J., Naumann, G., Vogt, J. V., & Barbosa, P. (2015). The biggest drought events in Europe from 1950 to 2012. Journal of Hydrology: Regional Studies, 3, 509-524.
Theil, H. (1950). A Rank-Invariant Method of Linear and Polynomial Regression Analysis. Proceedings of Koninalijke Nederlandse Academic van Weinenschatpen 23, 345–381.
Venkataramanan, M. (2011). Causes and effects of global warming. Indian Journal of Science and Technology, 226-229. https://indjst.org/articles/causes-and-effects-of-global-warming
Vicente-Serrano, S. M., Beguería, S., & López-Moreno, J. I. (2010). A multiscalar drought index sensitive to global warming: the standardized precipitation evapotranspiration index. Journal of Climate, 23(7), 1696-1718.
Wahla, S. S., Kazmi, J. H., Sharifi, A., Shirazi, S. A., Tariq, A., & Joyell Smith, H. (2022). Assessing spatio-temporal mapping and monitoring of climatic variability using SPEI and RF machine learning models. Geocarto International, 37(27), 14963-14982. https://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/10106049.2022.2093411
Yacoub, E., & Tayfur, G. (2020). Spatial and temporal variation of meteorological drought and precipitation trend analysis over the whole of Mauritania. Journal of African Earth Sciences, 163, 103761.
  • تاریخ دریافت: 20 شهریور 1402
  • تاریخ بازنگری: 28 بهمن 1402
  • تاریخ پذیرش: 11 اسفند 1402
  • تاریخ اولین انتشار: 11 اسفند 1402
  • تاریخ انتشار: 01 تیر 1403