شبيه سازي تصادفي شدت خشكسالي براساس شاخص پالمر

Stochastic Simulation of Drought Severity Based on Palmer Index

خشكسالي پديده اي است كه به آرامي رخ مي دهد و باعث بروز تغييرات مهمي در منابع آب، كشاورزي و غيره مي شود. به سبب وجود رفتارهاي تصادفي در عوامل تاثيرگذار بر وقوع و شدت خشكسالي ها، اين پديده را مي توان به عنوان يك فرآيند تصادفي درنظر گرفت. باتوجه به اهميت پيش بيني و شناسايي خشكسالي و نقش آن در طراحي مديريت سيستم هاي منابع آب در اين تحقيق، علاوه بر پايش شدت خشكسالي كشاورزي در دوره 34 ساله (2004-1971)، با استفاده از مدل سازي سري زماني ماهيت تصادفي و مدل تصادفي براي پيش بيني شدت خشكسالي كشاورزي براساس شاخص شدت خشكسالي پالمر در ايستگاه سينوپتيك مشهد مورد بررسي قرار گرفت. نتايج حاصل از پايش خشكسالي با شاخص پالمر نشان داد كه در 34 سال مورد بررسي بيش از 64 درصد ماه ها خشك بوده‌اند. همچنين نتايج نشان داد كه‌ در سال‌هاي اخير علاوه بر تداوم، شدت خشكسالي‌ها افزايش يافته به طوري كه بيش از 285 درصد تغيير قابل مشاهده است. براساس روش مدل سازي سري زماني باكس و جينكينس، نوع مدل تعيين مناسب ترين مدل توسط معيارهاي AIC و SBC انتخاب و سپس پارامترهاي آن محاسبه شدند، درنهايت توسط تجزيه و تحليل باقيمانده ها كفايت مدل مورد اثبات قرار گرفت كه منجر به توسعه مدل SARIMA(1,0,0)(0,1,1)12 شد. در ادامه، با بررسي طول مدت قابل پيش بيني توسط مدل، مشخص شد كه مدل انتخاب شده در منطقه مورد نظر تنها تا دو ماه آينده را مي تواند با دقت مناسب پيش بيني كند.

Drought is a gradual phenomenon and cause important changes in water resources, agriculture and so on. Due to the stochastic behavior of factors that influence the occurrence and intense of drought, one can consider this phenomenon as a stochastic process. With respect to the importance of predicted drought severity and its vital influence in designing and operating water resources systems, this article includes agricultural drought monitoring in 34 years (1971-2004) and use stochastic modeling to predict agricultural drought based on Palmer Drought Severity Index (PDSI) in the synoptic station of Mashhad. Results of drought monitoring in 34 years show that more than 64% of months were drought and also in the recent years, duration and severity of drought are increased that in the 50% of preliminary of data (1971-1988), sum of palmer index was 129.81 and in the residual years it was -241.07, it means that more than 285 percent change has been observed. Using Time series modeling based on Box and Jenkins approach, with three stages; model identification, parameter estimation and diagnostic checking, finally the SARIMA(1,0,0)(0,1,1)12 was developed. Also, the stochastic model developed to predict drought was found to give reasonably good results up to 2-month lead time.