بررسی اثر فرین‌‌های دما و بارش بر روند تغییرات روزهای همراه با گرد و خاک در جنوب‌‌شرق ایران

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش‌‌آموخته دکتری مدیریت و کنترل بیابان، دانشکده کویرشناسی، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران

2 استاد، دانشکده کویرشناسی، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران

3 کارشناس ارشد سنجش از دور، مرکز تحقیقات پژوهشگاه فضایی ایران، تهران، ایران

4 استادیار، مرکز تحقیقات پژوهشگاه فضایی ایران، تهران، ایران

5 استادیار، موسسه آموزش و ترویج کشاورزی، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران. ایران

چکیده

در این مطالعه اثر مقادیر فرین دما و بارش بر روند تغییرات روزهای همراه با گرد و خاک در جنوب شرق ایران بررسی شد. از داده‌‌های روزانه دما و بارندگی ایستگاه‌‌های منطقه مورد مطالعه در یک بازه زمانی 21 ساله از سال 2000 تا 2020 برای محاسبه نمایه‌‌های فرین استفاده شد. محاسبات در محیط  نرم افزار RclimDex  انجام شد. از روش شبکه عصبی پرسپترون چندلایه برای بررسی تاثیر اهمیت فرین‌‌های دما و بارش بر روی روند تغییرات روزهای همراه با گرد و خاک در جنوب شرق ایران استفاده شد. همچنین از آزمون من-کندال و رگرسیون خطی برای بررسی روند تغییرات متغیرهای مورد مطالعه استفاده شد. نتایج نشان داد روند تغییرات روزهای همراه با گرد و خاک در ایستگاه‌‌های رودان، سراوان، ایرانشهر، زابل، بندرعباس، بم و خاش نزولی و معنادار بود. همچنین ایستگاه‌‌های زابل و بندرعباس به ترتیب با میانگین سالانه 171 و 93 روز طی دوره زمانی مورد مطالعه بیشترین روزهای همراه با گرد و خاک را ثبت کرده‌‌اند. نتایج مدل شبکه عصبی پرسپترون نشان داد نمایه‌‌های  فرین بارش CDD،R10  و R20 و نمایه‌‌های فرین دما SU25، DTR و TXn بیشترین همبستگی را با روند تغییرات طوفان‌‌های گرد و خاک در منطقه مورد مطالعه دارد. مناطق گرم و خشک مانند جنوب شرق ایران به دلیل تغییرات اقلیمی و مدیریت ناپایدار در معرض تهدید فرسایش بادی و در نتیجه وقوع طوفان‌‌های گرد و خاک قرار دارد. درک تأثیر تغییرات اقلیمی برای طراحی گزینه های سازگاری با تغییرات اقلیمی و کنترل طوفان‌‌های گرد و خاک مهم است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

The Impact of Extreme Temperature and Precipitation on Dust Storm Trends in Southeastern Iran

نویسندگان [English]

  • Maede Nasry 1
  • Mohammad Rahimi 2
  • Fereshteh Tarighat 3
  • Hadi Jalili 4
  • Aliakbar Damavandi 5
1 PhD in Desert Management and Control, Combat to Desertification Department, Faculty of Desert Studies, Semnan University, Semnan, Iran
2 Professor, Combat to Desertification Department, Faculty of Desert Studies, Semnan University, Semnan, Iran
3 M.Sc. in Remote Sensing, Iranian Space Research Institute, Tehran, Iran
4 Assistant Professor, Iranian Space Research Institute, Tehran, Iran
5 Assistant Professor, Agricultural Education and Extension Institute, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Tehran, Iran
چکیده [English]

This study investigated the impact of extreme temperature and precipitation indices on the trend of dusty days in southeastern Iran. Extreme temperature and precipitation indices were selected based on local requirements and climatic characteristics of the study region, resulting in a total of eight precipitation indices (Rx1, Rx5, SDII, R10mm, CDD, CWD, and PRCPTOT) and six temperature indices (SU25, TXx, TXn, TX90p, WSDI, and DTR). These indices were derived using daily temperature and precipitation data from stations in the research area over 21 years, from 2000 to 2020, processed using the RClimDex software. A multilayer perceptron neural network was employed to assess the influence and importance of these temperature and precipitation indices on the trend of dusty days in south-eastern Iran. Additionally, the Mann-Kendall test and linear regression were used to analyze the trends in the investigated variables. The results revealed a significant decrease in the pattern of dusty days at the Rudan, Saravan, Iranshahr, Zabol, Bandar Abbas, Bam, and Khash stations. Among these, Zabol and Bandar Abbas recorded the highest number of dusty days over the study period, with annual averages of 171 and 93 days, respectively. The perceptron neural network model indicated that the extreme precipitation indices CDD, R10, and R20, along with the extreme temperature indices SU25, DTR, and TXn, exhibited the strongest correlations with the trend in dust storm variations. These findings provide valuable insights for developing more precise planning and policymaking strategies for dust storm management and adaptation to climate change-related impacts.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Mann-Kendall test
  • perceptron neural network
  • climate change
  • wind erosion
  • extreme events
آذرخشی، مریم، فرزادمهر، جلیل، اصلاح، مهدی، صحابی، حسین (1392)؛ بررسی روند تغییرات سالانه و فصلی بارش و پارامترهای دما در مناطق مختلف آب و هوایی ایران، نشریه علمی - پژوهشی مرتع و آبخیزداری، دوره 66،  شماره 1، صص: 1-16.
باقرآبادی، رسول (1400)؛ تجزیه و تحلیل روند تغییرات گردوغبار و ارتباط آن با شاخص (SPI) مطالعه موردی: شهر اهواز، مجله جغرافیا و روابط انسانی، سال 4، شماره 3، صص: 237-224.
باهک، بتول (1397)؛ تحلیل فضایی روند وقوع پدیده گرد و غبار در استان سیستان و بلوچستان با روش‌های آماری،  فصلنامه جغرافیا (برنامه­ریزی منطقه ای)، سال8، شماره 31، صص: 97-109.
حلبیان، امیرحسین، کیخسروی کیانی، محمدصادق (1399)؛ ارزیابی تغییرات نمایه‌های فرین بارش در ایران، مجله برنامه­ریزی فضایی، سال 10، شماره 4، صص: 24-45.
خدام، نوشین، تاج‌بخش، سحر، علی‌اکبری بیدختی، عباسعلی، صحت کاشانی، ساویز،  رنجبرسعادت آبادی، عباس (1399)؛ اقلیم‌شناسی رخدادهای توفان گردوخاک در فصل تابستان در استان سیستان و بلوچستان در دوره 30 ساله (2016-1987)، پژوهش­های اقلیم شناسی، سال 5، شماره 40، صص: 81-89.
جهانبخش اصل، سعید، ساری صراف، بهروز، عساکره، حسین، شیرمحمدی، سهیلا (1399)؛ واکاوی تغییرات زمانی – مکانی بارش های بحرانی (فرین بالا) در غرب ایران طی سال های ۲۰۱۶ – ۱۹۶۵، تحلیل فضایی مخاطرات محیطی، سال 1، شماره 7، صص: ۸۹-۱۰۶.
جورابیان شوشتری، شریف، اسماعیلی ساری، عباس، حسینی، سید محسن، غلامعلی فرد، مهدی (1398)؛ کاربرد روش پرسپترون چندلایة شبکة عصبی مصنوعی در مدل‌سازی تغییرات کاربری اراضی شرق استان مازندران، جغرافیا و برنامه ریزی محیطی، دوره 4، شماره 29، صص: 125-144.
دمی‌زاده، محمود، میری، مرتضی، زند، مهران (1400)؛ شناسایی کانون‌های داخلی برداشت گردوغبار و مسیرهای انتقال آن در استان هرمزگان (مطالعه موردی: منطقه کوهستک تا بندرعباس)، مجله فیزیک زمین و فضا، دوره 3، شماره 47، صص: 501-518.
رحیم‌بیگی، نرگس، زرین، آذر، مفیدی، عباس، داداشی رودباری، عباسعلی (1400)؛ تحلیل پراکنش فصلی بارش‌های فرین در ایران با استفاده از پایگاه .AgERA5 تحقیقات آب و خاک ایران، دوره 11، شماره 52، صص: 2723-2737.
رستمی، دانا، حسینی سید، اسعد (1397)؛ واکاوی و ردیابی پدیده گردوغبار در جنوب و جنوب شرق ایران با استفاده از مدل HYSPLIT  و اصول سنجش‌ازدور، مجله تحلیل فضایی مخاطرات محیطی، دوره ۵، شماره ۳، صص: ۱۰۳-۱۱۹.
صادقی نیا، علیرضا، رفعتی، سمیه، صداقت، مهدی (1400)؛ تحلیل فضایی تغییرات اقلیمی در ایران، تحلیل فضایی مخاطرات محیطی، دوره 8، شماره 4، صص: 55-70.
علوی نیا، سید حسن، زارعی، مهدی (1400)؛ آنالیز روند تغییر اقلیم با استفاده از شاخص های حدی داده های بلند مدت بارش و دما در جنوب شرق ایران، فصلنامه علمی برنامه ریزی منطقه ای، دوره 11، شماره 44، صص: 119-134.
فتحیان، فرشاد، قدمی، محمد، دهقان، زهره (1401)؛ تحلیل مکانی نمایه‌های حدی دما تحت تأثیر تغییر اقلیم مبتنی بر داده‌های CORDEX  و روش توسعه‌یافته تصحیح اُریبی در ایران، مجله علوم آب و خاک، دوره ۲۶، شماره ۴، صص:۱۳۷-۱۶۰.
میان‌آبادی، آمنه، سالاری، خسرو، پورمحمد، یاور (1401)؛ ارزیابی محصول ماهواره‎ای CHIRPS در بررسی روند تغییر بارش‎های جنوب شرق ایران، نشریه آبیاری و زهکشی ایران، دوره 16، شماره 3، صص: 670-684.
نامداری، سودابه، حاجیبگلو، علی، اباذری، غلامرضا (1400)؛ تحلیل تغییرات کانون‌های گردوغبار داخلی ایران در بیست سال اخیر، جغرافیا و برنامه‌ریزی، دوره 25، شماره 78، صص: 345-361.
نجیب زاده، نازنین، قادری، کوروش، احمدی، محمد مهدی (1398)؛ بهره گیری از روش های رگرسیون بردار پشتیبان و شبکه عصبی مصنوعی در مدلسازی بارش رواناب (مطالعه موردی: حوضه آبریز سد صفارود)، مجله آبیاری و زهکشی ایران، دوره 12، شماره 6، صص: 1709-1720.
Edwards, B. L., Webb, N. P., Brown, D. P., Elias, E., & Peck, D. E. (2019). Climate change impacts wind and water. Journal of Soil and Water Conservation, 74(4), 405–418. https://doi.org/10.2489/jswc.74.4.405
Furtak, K., & Wolińska, A. (2023). The impact of extreme weather events as a consequence of climate change on the soil moisture and the quality of the soil environment and agriculture. CATENA, 231, 107378. https://doi.org/10.1016/j.catena.2023.107378
Intergovernmental Panel on Climate Change. (2022). Climate change: Impacts, adaptation, and vulnerability. Contribution of Working Group II to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press.
Kendall, M. G. (1975). Rank correlation measures. Charles Griffin.
Liang, H., Jianbin, G., Wenbin, Y., Qunou, J., Lin, C., & Kexin, T. (2023). Multifaceted responses of vegetation to average and extreme climate change over global drylands. Science of the Total Environment, 858(Pt 2), 159942. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.159942
Mahmoudi, L., & Ikegaya, N. (2023). Identifying the distribution and frequency of dust storms in Iran based on long-term observations from over 400 weather stations. Sustainability, 15(16), 215–228. https://doi.org/10.3390/su1516215
Manning, C., Widmann, M., Bevacqua, E., Van Loon, A. F., Maraun, D., & Vrac, M. (2019). Increased probability of compound long-duration dry and hot events in Europe during summer (1950–2013). Environmental Research Letters, 14(10), 105006. https://doi.org/10.1088/1748-9326/ab42fb
Mann, H. B. (1945). Nonparametric tests against trend. Econometrica: Journal of the Econometric Society, 13(3), 245–259. https://doi.org/10.2307/1907187
Na, L., Na, R., Zhang, J., Tong, S., Shan, Y., Ying, H., Li, X., & Bao, Y. (2018). Vegetation dynamics and diverse responses to extreme climate events in different vegetation types of Inner Mongolia. Atmosphere, 9(10), 394. https://doi.org/10.3390/atmos9100394
Schepanski, K. (2018). Transport of mineral dust and its impact on climate. Geosciences, 8(5), 151. https://doi.org/10.3390/geosciences8050151
Su, R., Guo, E., Wang, Y., Yin, S., Bao, Y., Sun, Z., Mandula, N., & Bao, Y. (2023). Vegetation dynamics and its response to extreme climate on the Inner Mongolian Plateau during 1982–2020. Remote Sensing, 15(15), 3891. https://doi.org/10.3390/rs15153891
Wang, W., Samat, A., Abuduwaili, J., Ge, Y., De Maeyer, P., & Van de Voorde, T. (2022). Temporal characterization of sand and dust storm activity and its climatic and terrestrial drivers in the Aral Sea region. Atmospheric Research, 275, 106242. https://doi.org/10.1016/j.atmosres.2022.106242
Zucca, C., Fleiner, R., Bonaiuti, E., & Kang, U. (2021). Land degradation drivers of anthropogenic sand and dust storms. CATENA, 219, 106575. https://doi.org/10.1016/j.catena.2021.106575.
دوره 15، شماره 47 - شماره پیاپی 1
فروردین 1405
صفحه 117-132
  • تاریخ دریافت: 06 بهمن 1403
  • تاریخ بازنگری: 20 اسفند 1403
  • تاریخ پذیرش: 23 فروردین 1404
  • تاریخ اولین انتشار: 23 فروردین 1404
  • تاریخ انتشار: 01 فروردین 1405