تحليل انتقالِ گروه هاي خشكسالي با استفاده از زنجيره ماركف و روش خطي-لگاريتمي: راه كاري براي اعلام هشدار اوليه

Drought Class Transition Analysis by Markov Chains and Log-Linear Models: Approach for Early Drought Warning

در پژوهش حاضر، خصوصيات احتمالي خشكسالي از قبيل احتمال ماناي وقوعِ خشكسالي، خاتمه خشكسالي و ميانگين دوره تناوب در هر گروه خشكسالي با بكارگيري شاخص SPI اصلاح شده (با سري هاي زماني 3، 6 و 12 ماهه) و زنجيره ماركف، در استان مازندران مورد بررسي قرار گرفت. بنابر نتايج با افزايش سري زماني (از 3 به 12 ماهه) زمان خاتمه خشكسالي و ميانگين دوره تناوب گروه هاي مختلف خشكسالي به ترتيب افزايش و كاهش يافت. بعلاوه، مدل هاي خطي-لگاريتمي براي پيش بيني كوتاه مدتِ انتقال گروه هاي خشكسالي SPI 12 بكار برده شد. نتايج نشان دادند كه كمترين تعداد وقايع خشكسالي مربوط به انتقال هاي مستقيم هر گروهِ خشكسالي به دو يا سه گروه قبلي و يا بعدي بودند. همچنين، احتمال هاي رخداد گروه خشكسالي با معلوم بودن گروه هاي خشكسالي دو دوره قبل، و بكارگيري مدل خطي-لگاريتمي تعيين و ارزيابي شدند. نتايج ارزيابي در سال 2001 ميلادي نشان داد كه مدل از قدرت مناسبي براي پيش بيني گروه شدت خشكسالي در دو ماه آينده با معلوم بودن گروه هاي شدت خشكسالي در دو ماه قبلي (به ويژه در دوره هاي شروع يا خاتمه خشكسالي)، برخودار مي باشد. بنابراين مدل هاي خطي-لگاريتمي مي توانند به عنوان ابزار مناسبي به منظور اعلام هشدار اوليه به كشاورزان و برنامه ريزان آبي در اوايل فصل پاييز، مورد استفاده قرار گيرد.

In the present research, probabilistic drought characteristics, i.e., steady state probabilities of drought occurrence, drought termination and expected residence times for each severity class were studied for Mazandaran province, utilizing a modified version of Standardized Precipitation Index (SPI) for 3-, 6- and 12-month time scales and Markov chains. According to results, drought termination time and expected residence time of drought classes with increasing time series steps (from 3- to 12-month) showed increasing and decreasing trends, respectively. Furthermore, log-linear models were applied for short term prediction of drought class transition corresponding to SPI 12-month. Results also indicated that the lowest frequencies occurred during direct transitions from a given drought class to two/three classes with higher (lower) severity. Furthermore, the occurrence probability of each drought class from two previously given drought classes was calculated and validated by the log-linear model. Results of validation of the predictions during 2001 confirmed appropriateness of predictions corresponding to drought class severity for a 2-month lead time from two previous months, particularly when drought was initiating or dissipating. It is concluded that log-linear predictions of drought severity class can be used as a useful tool for early warning to farmers and water managers early in autumn.