واسنجي شاخص شدت خشكسالي‌ پالمر تحت شرايط اقليمي خشك و نيمه‌خشك مناطق غرب و جنوب‌غرب ايران

Palmer drought severity indexʹʹs calibration under the climatic conditions of arid and semiarid regions of the West and South West of Iran

سابقه و هدف: امروزه شاخص‌هاي خشكسالي به‌عنوان ابزار مناسب براي اقدامات مديريتي و مقابله با پديده خشكسالي، به‌طور وسيعي در دنيا مورد استفاده قرار مي‌گيرند. كاربرد برخي شاخص‌ها، به‌ويژه شاخص‌هاي فيزيكي خشكسالي نظير شاخص شدت خشكسالي پالمر (PDSI)، در يك منطقه جديد ممكن است در ابتدا به واسنجي نياز داشته باشد. اين شاخص بر اساس ويژگي‌هاي اقليمي دما و بارش و خصوصيات خاك، استاندارد شده و مقايسه آن در اقليم‌هاي مختلف كره زمين امكان‌پذير است. هدف از اين مطالعه، واسنجي شاخص شدت خشكسالي پالمر (PDSI) تحت شرايط اقليمي خشك و نيمه‌خشك نواحي غرب و جنوب‌غرب ايران و مقايسه شاخص واسنجي شده با نسخه اوليه شاخص پالمر است. مواد و روش‌ها: داده‌هاي ورودي مورد نياز شاخص عبارتند از مقادير ميانگين ماهانه دماي هوا و مجموع ماهانه بارندگي كه از نه ايستگاه سينوپتيك مستقر در غرب و جنوب‌غرب ايران گردآوري شد. داده‌هاي قابل دسترس ايستگاه‌ها فاصله سال‌هاي 1966 تا 2005 را پوشش مي‌دهند. ايستگاه‌هاي منتخب محدوده ارتفاعي 6/6 متر از سطح دريا (آبادان) تا 9/2048 متر از سطح دريا (شهركرد) را شامل مي‌شوند. كم‌ترين و بيش‌ترين مقدار ميانگين سالانه دما به‌ترتيب مربوط به ايستگاه شهركرد (8/11 درجه سلسيوس) و آبادان و اهواز (4/25 درجه درجه سلسيوس) مي‌باشد. از نظر ميانگين سالانه بارندگي، ايستگاه‌هاي كرمانشاه و آباده به‌ترتيب با مقاديري معادل 3/555 و 6/164 ميلي‌متر، حدود بالا و پايين بارندگي در مجموعه ايستگاه‌هاي منتخب را تشكيل مي‌دهند. كنترل كيفيت داده‌ها با استفاده از روش‌هاي مختلف به انجام رسيد و ضرايب شاخص‌ پالمر بر مبناي داده‌هاي بارندگي و دما در غرب و جنوب‌غرب كشور به‌صورت منطقه‌اي واسنجي گرديد. يافته‌ها: با استفاده از آزمون‌هاي همگني مشخص شد كه داده‌هاي بارندگي ايستگاه‌هاي منتخب همگن‌اند ولي همگني داده‌هاي دماي هوا در بعضي ايستگاه‌ها تاييد نشد. آزمون كفايت داده‌ها نشان داد كه يك دوره 40 ساله براي پايش خشكسالي در منطقه كافي مي‌باشد. روند كلي تغييرات شاخص پالمر در حالت واسنجي با حالت عدم واسنجي تقريباً يكسان است. با اين حال، نوسانات شاخص در حالت واسنجي بسيار شديدتر از عدم واسنجي است به‌طوري‌كه هم در دوره‌هاي تر و هم در دوره‌هاي خشك، عمق خشكسالي‌ها و اوج ترسالي‌ها در حالت واسنجي بزرگ‌تر از حالت عدم واسنجي است. تفاوت شاخص‌ در دو حالت واسنجي و عدم واسنجي، بيش‌تر تحت شرايط ترسالي نمود پيدا كرده است تا در شرايط خشكسالي. در همه ايستگاه‌هاي مورد بررسي، فراواني طبقات خشكسالي‌ها و ترسالي‌هاي بسيار شديد بر مبناي نسخه واسنجي شده پالمر بزرگ‌تر از نسخه اوليه پالمر است. نتيجه‌گيري: نتايج نشان داد اگرچه اختلاف چنداني بين ضرايب اصلي شاخص پالمر واسنجي شده و نسخه اوليه آن وجود ندارد ولي به‌علت تفاوت زياد آن دو در فاكتورهاي وزني ماهانه، بين سري‌هاي حاصل از نسخه واسنجي شده و اوليه اختلاف معني‌داري وجود دارد. علاوه بر اين، مشخص شد كه از نظر معادلات شدت- تداوم پديده‌هاي خشكسالي و فراواني وقوع طبقات مختلف خشكسالي و غيرخشكسالي تفاوت بارزي بين نسخه‌هاي واسنجي شده و اوليه در ايستگاه‌هاي منتخب وجود دارد.

Background and Objectives: Today, drought indices as the appropriate tools for management actions and exposure to drought, has been widely used around the world. Application of some indicators, particularly the physical-based indicators such as Palmer drought severity index (PDSI) in a new area may need to be calibrated first. The aim of this study is to calibrate Palmer Drought Severity Index (PDSI) under the climatic conditions of arid and semiarid regions of West and South West of Iran and to compare that with the original version of the Palmer Index. Materials and Methods: Required input data are values of the monthly mean temperature and monthly total precipitation from nine synoptic stations in West and South-West of Iran were collected for the period 1966-2005. The selected stations cover the elevation range 6.6 m (Abadan) and 2048.9 m (Shahrekord). The annual average air temperature ranges between 11.8 degree Celcius (Shahrekord) and 25.4 degree Celcius (Abadan and Ahwaz). The annual average precipitation ranges between 555.3 mm (Kermanshah) and 164.6 mm (Abadeh). Quality of data was controlled with different methods and the Plamer indexʹs coefficients were regionally calibrated based on data gathered for the west and southwest of the country. Results: While precipitation data of all selected stations were homogeneous, the air temperature data were nonhomogeneous at some stations. Based on statistical tests, it was identified that the 40-year period is enough for drought monitoring and analysis. Variations of the original Palmerʹs series were similar to the calibrated one. However, the calibrated Palmer index had the fluctuations heavier than the original one, so that the first computed the depth of drought/nondrought periods severe than later one. Difference between the original and calibrated Palmerʹs indices appeared for the nondrought periods rather than drought periods. At all stations of interest, the calibrated Palmerʹs index predicted more frequency for extreme drought/nondrought classes in comparison to the original one. Conclusion: The results showed although there was not have much difference between the main coefficients of calibrated Palmer index and the original version of that, but due to the large difference between the monthly weighting factors and the calibrated version of the main series of calibrated version and initial, there are significant differences. In addition, it was found that the equations of severity - duration of drought phenomena and frequency of different classes of drought and non-drought, there are significant differences between the initial version and calibrated versions in the selected stations.