تعيين خصوصيات خشكسالي بر اساس شاخص شناسايي خشكسالي (RDI) و بررسي تغييرات آن در مناطق و دوره هاي مختلف زماني

Drought characteristics based on Reconnaissance Drought Index and its variations in different time periods and regions of Iran

سابقه و هدف: خشكسالي يك پديده آب و هوايي است كه در همه ي مناطق اقليمي اتفاق مي افتد. هر پديده خشكسالي با سه مشخصه تداوم خشكسالي، شدت خشكسالي و بزرگي خشكسالي شناخته مي شود. از جمله شاخص هاي خشكسالي، شاخص شناسايي خشكسالي (Reconnaissance Drought Index, RDI) مي باشد. تغيير اقليم و به دنبال آن تغيير در خصوصيات پديده خشكسالي و تاثير آن بر اكوسيستم ها باعث نگراني در جوامع بشري و در بين محققان شده است. ويژگي هاي خشكسالي ممكن است در مناطق مختلف متفاوت باشد. ضمن آنكه ممكن است ويژگي هاي خشكسالي در طول زمان هم به دليل موضوع گرمايش جهاني (و تغيير اقليم) تغيير يابد. بنابراين، هدف از انجام اين تحقيق بررسي ويژگي هاي خشكسالي (شامل: تداوم، شدت، بزرگي، فاصله و فراواني خشكسالي ) و تغييرات احتمالي آن ها در محدوده هشت ايستگاه سينوپتيك كشور در طول يك دوره آماري 60 ساله بر اساس شاخص RDI مي باشد. مواد و روش ها: به منظور پايش خشكسالي هشت ايستگاه سينوپتيك اصفهان، اهواز، بابلسر، تبريز، تهران، خرم آباد، زاهدان و مشهد كه در موقعيت هاي مختلف آب و هوايي و جغرافيايي كشور واقع شده اند، انتخاب شدند. علاوه بر 3 ويژگي خشكسالي شامل: تداوم، شدت و بزرگي، ويژگي هاي ديگري از خشكسالي در اين ايستگاه ها شامل فاصله خشكسالي و تعداد دفعات وقوع خشكسالي نيز با استفاده از تئوري ران معرفي و مورد بررسي قرار گرفتند. همزمان با پايش خشكسالي، خصوصيات خشكسالي و تغييرات احتمالي اين ويژگي ها در طول دوره آماري، مورد بررسي قرار گرفتند. ابتدا مقادير شاخص شناسايي خشكسالي (RDI) براي كل دوره آماري (1951 تا 2010) و در سه مقياس سالانه، فصلي و ماهانه محاسبه شد. آنگاه خصوصيات خشكسالي شامل ميانگين پارامترهاي تداوم، شدت، بزرگي، فاصله و تعداد در «نيمه ي اول با نيمه دوم» دوره آماري با استفاده از آزمون من-ويتني در سطح 95 درصد مورد مقايسه قرار گرفتند. علاوه بر اين، نقطه شكست (سال شكست) با استفاده از آزمون كلموگروف-اسميرنوف تعيين گرديد. بر اين اساس دوره آماري 60 ساله به دو دوره (دوره قبل از شكست و دوره بعد از شكست) تقسيم شد و خصوصيات خشكسالي در اين دو دوره نيز با يكديگر مورد مقايسه قرار گرفتند. يافته ها: بر اساس نتايج، در همه ي ايستگاه ها، نقطه شكست در دوره آماري 60 ساله با سالي كه در ميانه دوره قرار دارد (1981) متفاوت مي باشد. در مقياس سالانه در هيچ يك از ايستگاههاي مورد بررسي خصوصيات تداوم خشكسالي و تعداد خشكسالي تفاوت معني داري در سطح 95 درصد نداشته اند. ساير خصوصيات خشكسالي هم در مقياس سالانه فقط در شهرهاي تبريز و تهران تفاوت معني دار دارند. در مقياس فصلي و در مقايسه دوره 1980-1951 (نيمه اول) با دوره 2010-1981 (نيمه دوم) در شهر زاهدان در نيمه دوم دوره آماري، شدت، بزرگي و تعداد خشكسالي ها افزايش ولي فاصله خشكسالي ها كاهش يافته است. ساير مناطق تغيير معني داري را در خصوصيات خشكسالي نشان نمي دهند. در مقياس فصلي، در مجموع مي توان بيان نمود كه خشكسالي هاي بهاره شديدتر شده اند. ضمن آن كه خشكسالي هاي زمستانه هم در اكثر شهرها تغيير محسوسي ننموده اند. در مقياس ماهانه به طور كلي بيشترين تعداد كاهش وقايع خشكسالي در ماه آبان اتفاق افتاده است، در حالي كه در بسياري از شهرها تعداد وقايع و يا شدت خشكسالي ارديبهشت و يا فروردين در نيمه دوم نسبت به نيمه اول افزايش يافته است. اين موضوع مي تواند نشان دهنده كاهش بارش ها و افزايش تبخير و تعرق در ماه هاي فصل بهار باشد. نتيجه گيري: به طور كلي سري زماني مقادير شاخص خشكسالي در همه ايستگاه ها در سطح 95% داراي شكست مي باشد كه اين موضوع نشان دهنده ناهمگني و تغيير شرايط كلي خشكسالي مي باشد. علاوه بر اين، تغييراتي در خصوصيات خشكسالي و يا زمان وقوع خشكسالي در بعضي از مناطق كشور رخ داده است كه اين تغييرات در خشكسالي هاي ماهانه و بخصوص ماه هاي فصل بهار مشهودتر است. هر چند اين تغييرات در بسياري از موارد هنوز در سطح 95% معني دار نمي باشد.

Background and objectives: Drought is a climatic phenomenon that occurs in all climatic zones. Drought has three characteristics of duration، severity and magnitude. Reconnaissance Drought Index (RDI) is a indicate for drought. Climate change and subsequent changes in the characteristics of the phenomenon of drought and its impact on terrestrial ecosystems caused concern among researchers in human societies. َAthough drought occurred in all climate zones، but its features may vary by region. Characteristic’s drought may changes at time during due to word warming (Climate change). Therefore، propose of this study is investigating drought characteristics (including: severity، intensity، magnitude، time interval and frequency of drought) and their statistical Characteristics based on RDI in 8 synoptic station at time period of 60 years. Materials and methods: In order to monitor droughts for 8 selected synoptic stations of Esfehan، Ahwaz، Babolsar، Tabriz، Tehran، Khoramabad، Zahedan and Mashhad from different weather's conditions. Run Theory is a common method in analysis of drought. In addition to the three above characteristics of drought (severity، intensity، magnitude)، in this study، other features of droughts include time interval and number of droughts is introduced and studied. While at the same time of drought monitoring، drought characteristics and possible changes in these properties during the studied period، were investigated. For this purpose، first، the values of Reconnaissance Drought Index (RDI) for the entire period of 1951 to 2010 in three scales of annual، seasonal and monthly were calculated. Drought characteristics include severity، intensity، magnitude، time interval and frequency for the "first half and the second half" was compared together using the Mann-Whitney test at 95% level. Cut point was determined by Kolmogorov-Smirnov test. Accordingly، the whole period of 60 years was divided into two periods (the period before the cut point and the period after it) and characterization of drought in these two periods were compared with each other. Results: In all stations، cut point year in the period of 60 years is different from the middle year (1981). On an annual scale، in any of the studied stations، the characteristics of duration and drought number had no significant difference at95%. Other features of drought in annual scale have significant difference only in Tabriz and Tehran. In the seasonal scale by comparing the two periods of 1951-1980 (first half) with 1981-2010 (second half) in the city of Zahedan، in the second half period، the severity، magnitude and frequency of drought were increased while، the interval time between the droughts was reduced. Other regions show no significant change in the properties of drought. At the seasonal scale، in general it can be concluded that in spring droughts are more severe comparing with the first period. While drought in the winter did not noticeably change in most stations. For monthly scales، In general، the highest reduction of drought events was happened in November، while in many cities the number or severity of drought events were increased in May or April in the second half than the first half. This could indicate reducing of rainfall and increasing of evapotranspiration in the spring months. Conclusion: In general، time series of drought indices values in all stations have a cut point at 95% level. This reflects the heterogeneity and changes in drought conditions. In addition، some changes were occurred in the drought characteristics or in occurrence time in some stations. This changes in drought characteristics is more pronounced، especially in the spring months. Although these changes were not significant in many cases، at 95% yet. The main reason for this can be seen in relation to the issue of global warming and climate change.