پایش و پیش‌بینی خشکسالی ماهانه با استفاده از شاخص استاندارد بارش و زنجیره مارکوف (مطالعه موردی: جنوب شرق ایران)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار مهندسی بیابان‌زدائی، دانشگاه فسا، فارس، ایران

2 استادیار علوم و مهندسی آب، دانشگاه فسا، فارس، ایران

چکیده

خشکسالی یکی از بخش‌های جدایی‌ناپذیر نوسانات اقلیمی است که سالانه خسارات زیادی را به بخش‌های مختلف وارد می‌سازد. با توجّه به اثرات خشکسالی بر بخش‌های مختلف محیط‌زیست، کشاورزی، منابع طبیعی، حیات وحش و... پیش‌بینی آن می‌تواند برای مدیریت بحران و کاهش خسارات ناشی از آن مفید باشد. در پژوهش حاضر، خشکسالی ماهانه بر اساس شاخص استاندارد بارش در 12 ایستگاه موجود در جنوب شرق کشور طی سال‌های 1980 تا 2014 محاسبه گردید؛ سپس با استفاده از زنجیرة مارکوف اقدام به پیش‌بینی خشکسالی ماهانه برای سال‌های 2015 تا 2020 شد. طبق نتایج، بیشتر ایستگاه‌ها از نظر خشکسالی دارای وضعیّت نرمال، متوسّط و شدید هستند. ماتریس احتمال انتقال نشان داد که در تمامی ایستگاه‌ها، احتمال گذر از یک حالت معیّن به همان حالت و احتمال گذر از حالت مرطوب به خشک، زیاد؛ امّا احتمال گذر از حالت خشک به تر، کم است. همچنین نتایج پیش‌بینی در ایستگاه‌های مختلف با سطح دقّت متفاوت (در ایستگاه‌های ایران‌شهر، زابل، زاهدان، بم و سراوان، دقّت پیش‌بینی 75%، در ایستگاه‌های جاسک، بندرعباس، کرمان و شهر بابک دقّت پیش‌بینی 1/79% و در ایستگاه‌های بندر لنگه، چابهار و سیرجان، دقّت پیش‌بینی 3/83%) نشان داد که بیشترین احتمال وقوع خشکسالی طی سال‌های 2015 تا 2020 مربوط به کلاس‌های نرمال، متوسّط و شدید است و در سطح منطقة مورد بررسی کلاس‌های 1 تا 7 خشکسالی به ترتیب 3/13، 81/25، 74/26، 11/36، 75/4، 87/2 و 69/0% از ماه‌های پیش‌بینی‌شده را دربر می‌گیرند.
 

کلیدواژه‌ها


اقتداری، مهرنوش؛ بذرافشان، جواد؛ شفیعی، مریم؛ حجابی، سمیه (1395) پیش‌بینی خشکسالی جریان رودخانه با استفاده از شاخص SPI و زنجیرة مارکوف در حوضة آبریز کرخه، پژوهش‌های حفاظت آب‌وخاک، 23 (2)، صص. 130-115.
انصافی مقدم، طاهره (1386) ارزیابی چند شاخص خشکسالی اقلیمی و تعیین مناسب‌ترین شاخص در حوضة دریاچة نمک، تحقیقات مرتع و بیابان ایران، 14 (2)، صص. 288-271.
جعفری بهی، خدابخش (1378) تحلیل آماری دوره‌های تر و خشک بارندگی در چند نمونة اقلیمی ایران با استفاده از مدل زنجیرة مارکوف، پایان‌نامة کارشناسی ارشد هواشناسی کشاورزی، استاد راهنما: سهراب حجام، دانشگاه تهران، تهران.
جوان، خدیجه (1395) بررسی تداوم روزهای بارانی در حوضة دریاچة ارومیه با استفاده از مدل زنجیرة مارکوف، نشریة تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، 16 (43)، صص، 193-173.
حجازی‌زاده، زهرا؛ شیرخانی، علیرضا (1384) تحلیل و پیش‌بینی آماری خشکسالی و دوره‌های خشک کوتاه‌مدّت در استان خراسان، پژوهش‌های جغرافیایی، 37 (52)، صص. 31-13.
سلطانی، سعید؛ سعادتی، سیده سارا (1386) پهنه‌بندی خشکسالی در استان اصفهان با استفاده از نمایة استاندارد بارش، علوم و مهندسی آبخیزداری ایران، 1 (2)، صص. 67-64.
شکری کوچک، سعید؛ بهنیا، عبدالکریم (1392) پایش و پیش‌بینی خشکسالی استان خوزستان با استفاده از شاخص خشکسالی SPI و زنجیرة مارکوف، علوم و مهندسی آبیاری (مجلّة علمی کشاورزی)، 36 (3)، صص. 12-1.
علیزاده، امین؛ آشگر طوسی، شادی (1387) توسعة یک مدل برای پایش و پیش‌بینی خشکسالی (مطالعة موردی استان خراسان رضوی)، علوم و صنایع کشاورزی، ویژة آب‌وخاک، 22 (1)، صص. 234-223.
مقصود، فاطمه؛ ملکیان، آرش؛ محسنی ساروی، محسن؛ بذرافشان، ام‌البنین (1395) پایش و پهنه‌بندی خصوصیات خشکسالی هواشناسی با استفاده از مدل زنجیرۀ مارکوف و روش‌های زمین‌آمار (مطالعۀ موردی: استان قزوین)، مرتع و آبخیزداری، 69 (4)، صص. 1099-1075.
مقیمی، محمد مهدی؛ سپاسخواه، علیرضا (1387) تولید داده‌های بارندگی در استان فارس در ایستگاه‌های فاقد آمار کافی، علوم و مهندسی آبخیزداری ایران، 2 (3)، صص. 19-11.
یوسفی، نصرت‌اله؛ حجام، سهراب؛ ایران‌نژاد، پرویز (1386) برآورد احتمالات خشکسالی و ترسالی با استفاده از زنجیره‌های مارکوف و توزیع نرمال (مطالعة موردی قزوین)، پژوهش‌های جغرافیایی، 39 (8)، صص. 128-121.
Alam, N. M., Sharma, G. C., Moreira, E., Jana, C., Mishra, P. K., Sharma, N. K., Mandal, D. (2017) Evaluation of Drought Using SPEI Drought Class Transitions and Log-Linear Models for Different Agro-Ecological Regions of India, Physics and Chemistry of the Earth, 100, pp. 31-43.
Asadi Zarch, M. A., Malekinezhad, H., Mobin, M. H., Dastorani, M. T., Kousari, M. R. (2011) Drought Monitoring by Reconnaissance Drought Index (RDI) in Iran, Water Resources Management, 25, pp. 3485-3504.
Bonaccorso, B., Cancelliere A., Rossi, G. (2015) Probabilistic Forecasting of Drought Class Transitions in Sicily (Italy) Using Standardised Precipitation Index and North Atlantic Oscillation Index, Hydrology, 562, pp. 136-150.
Chen, S., Shin J. Y., Kim, T. W. (2017) Probabilistic Forecasting of Drought: a Hidden Markov Model Aggregated with the RCP 8.5 Precipitation Projection, Stochastic Environmental Research and Risk Assessment,31 (5), pp. 1061-1076.
Claudia, F. A., Teixeira, G., Rita, D. C., Fraga, D., Gisele, M. D. (2017) Stochastic Modeling Using Markov Chain on the Forecast Standardized Precipitation Index, Cientifica, 45 (2), pp. 137- 144.
Gabrial, K. R., Neumann J. (1962) A Markov Chain Model for Daily Rainfall Occurrences in Telaviv, Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, 88 (375), pp. 90-95.
Kogan, F. N. (1998) Global Drought Watch from Space, Bulletin of the American Meteorological Society, 78 (4), pp. 621-636.
Mckee, T. B., Doesken, N. J., Kleist J. (1993) The Relationship of Drought Frequency and Duration to Time Scales, Preprints Eighth Conference on Applied Climatology, 3, pp.179-184.
Mishra, A. K., Singh, V. P. (2010) A Review of Drought Concepts, Hydrology, 391 (1-2), pp. 202-216.
Naserzadeh, M. M., Ahmadi, E. (2013) Assessment the Performance of Meteorological Drought Indices in Drought Monitoring and Zoning in Qazvin Province, Applied Researches in Geographical Sciences, 12 (2), pp. 141-161.
Silva, V. P. (2003) On Climate Variability in Northeast Brazil, Arid Environment, 54 (2), pp. 256-367.
Siti, N. R., Niranjali, J., Muhammed A. B. (2017) Short-Term Droughts Forecast Using Markov Chain Model in Victoria, Australia, Theoretical and Applied Climatology,129 (1-2), pp. 445-457.
Szilagyi, J., Balint, G., Csik, A. (2006) Hybrid, Markov Chain based model for daily stream flow generation at multiple catchment sites, Hydrologic Engineering, ASCE, 11 (3), pp. 245-256.
Thyer, M. A., frost, A. J., Akvczera, G. (2006) Parameters Imation and Model Identification for Stochastic Models of Annual Hydrological Data, Hydrology, 330 (1-2), pp. 313-327.
Tsakiris, G., Vangelis H. (2004) Towards a Drought Watch System Based on Spatial SPI, Water Resources Management, 18 (1), pp. 1-12.
Whipple, W. (1966) Regional Drought Analysis, Irrigation and Drainage Division, (92), pp. 3-11.
Zarei A. R., Moghimi M. M., Mahmoudi M. R. (2016, A) Analysis of Changes in Spatial Pattern of Drought Using RDI Index in South of Iran, Water Resources Management, 30 (11), pp. 3723-3743.
Zarei A. R., Moghimi M. M., Mahmoudi M. R. (2016, B) Parametric and Non-Parametric Trend of Drought in Arid and Semi-Arid Regions Using RDI Index, Water Resources Management, 30, pp. 5479-5500.
Zarei A. R., Mahmoudi M. R. (2017) Evaluation of Changes in RDIst Index Effected by Different Potential Evapotranspiration Calculation Methods, Water Resources Management, 31 (15), pp. 4981-4999.