ارزیابی خشک‌سالی در بیرجند با تاکید برشاخص خشک‌سالی پالمر واسنجی شده و عملکرد نسبی محصول گندم دیم

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری آبیاری و زهکشی دانشکده آب و خاک دانشگاه زابل

2 دانشیار گروه علوم و مهندسی آب دانشکده آب و خاک دانشگاه زابل

3 گروه مهندسی آب دانشگاه بیرجند

4 استادیار گروه زراعت و اصلاح نباتات دانشکده کشاورزی دانشگاه بیرجند

چکیده

خشک­سالی پدیده‌ی طبیعی و مستمر اقلیمی است که به­طور معمول در تمامی مناطق دنیا رخ می‌دهد ولی ویژگی‌ها، نوع و شدت آن‌ها از یک منطقه با منطقه دیگر متفاوت است. خشک­سالی یک پدیده خزنده بوده به طوری که ابتدا و انتهای مشخصی ندارد و شدت تاثیر کم­تر اما سطح بیش­تری را نسبت به دیگر بلایا مانند: سیل، زلزله و... دارا می­باشد،که در نهایت خسارات بیش­تری را نسبت به بلایای دیگر سبب می­شود. آستانه خشک­سالی با توجه به شرایط مکانی متفاوت است، بنابراین برای حذف اثرات مکانی، آمار نقطه­ای یک ایستگاه و به­عنوان ایستگاه شاخص هر منطقه قابل استفاده است.در این مطالعه با استفاده از نرم­افزار SC-PDSI شدت خشک­سالی پالمر برای ایستگاه سینوپتیک بیرجند طی دوره‌ی آماری 2014-1985، در مقیاس سالیانه وماهیانه محاسبه گردید و همچنین روند خشک­سالی با استفاده از آزمون­های آماری من کندال و پتیت، بررسی شد و در ادامه ارتباط بین شاخص­های خشک­سالی و عملکرد نسبی محصول گندم دیم بررسی شد. با استفاده از آزمون­های همگنی مشخص شد که داده­های بارندگی و دمای هوای ایستگاه همگن بوده و آزمون کفایت داده­ها نشان داد که یک دوره 30 ساله برای پایش خشک­سالی منطقه کافی می­باشد. نتایج تحقیق نشان داد که تغییرات ناگهانی سری زمانی SPI سالیانه و ماهیانه در سطح ۵ درصد معنی‌دار است که نقطه تغییر آن ماه می سال 1998 می‌باشد. همچنین در مورد شاخص PDSI سالیانه و ماهیانه، نتایج حاکی از آن است که تغییرات ناگهانی سری زمانی PDSI سالیانه در سطح ۵ درصد معنی‌دار است که نقطه تغییر آن ماه فوریه سال 2000 می‌باشد. همچنین شاخص­های SPI و PDSI روندی همسو با شاخص زراعی عملکرد نسبی گندم دیم داشت و بعد از نقطه تغییر، مقدار ضریب همبستگی شاخص PDSI با عملکرد نسبی گندم دیم 7/0 و میزان همبستگی شاخصSPI  با عملکرد نسبی گندم دیم 55/0 بدست آمد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Drought Analyzing in Birjand with emphasis on Calibrated Palmer Drought severity Index and Relative Yield of Rain-fed Wheat Crop

نویسندگان [English]

  • fatemeh Hajiabadi 1
  • farzad Hasanpour 2
  • mostafa Yaghoubzade 3
  • hossien Hammami 4
1 Phd Student ,Department of Water Engineering, College of water and soil, University of Zabol, Zabol,Iran
2 Associate Professor , Department of Water Engineering, College of water and soil, University of Zabol, Zabol,Iran
3 Assistant Professor , Department of Water Engineering, College of Agriculture, University of Birjand, Birjand, Iran
4 Assistant Professor , Department of Agronomy and PlanBreeding, College of Agriculture, University of Birjand, Birjand, Iran
چکیده [English]

Drought is a natural and continuous climatic phenomenon which usually occurs in all areas of the world, but its characteristics, type and intensity is different regionally. It is also a progressive phenomenon so that its start and end is not clear and its influence intensity is low but, it encompasses more areas compare to other disasters such as flood, earthquake and etc. which is finally caused more losses rather than other disasters. Drought threshold considering spatial condition is different, therefore, point statistics of one station as an index station of each region is useable for removing spatial effects. In this study, by use of a software which is designed for calculating Palmer Drought severity Index, this index is calculated and presented for Birjand synoptic station during 1985-2014 statistical period in annual and monthly scale. Also, drought process is studied by use of Mann- Kendal and Petit statistical test. Spi drought index is also presented and an analysis has taken concerning drought indexes and relative yield of rain-fed wheat crop relationship by use of Birjand rain-fed wheat yield data during foregoing statistical period. While the air temperature and precipitation data were homogeneous, Based on statistical tests, it was identified that the 30-year period is enough for drought monitoring and analysis. Results showed that sudden changes of annual and monthly spi time series are significant at 5 percent and its change point is May 1998. Also, about annual and monthly pdsi index, results indicate that sudden changes of annual pdsi time series are significant at 5 percent and its change point is February 2000. Spi and pdsi indexes also had a trend consistent with the relative yield crop index of rain-fed wheat and after change point; the pdsi index correlation coefficient was obtained for rain-fed wheat relative yield equal to 0.7 and the spi index correlation rate for rain-fed wheat relative yield equal to 0.55.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Agricultural drought
  • Drought Process
  • Mann- Kendal and Petit Test
  • Rain-Fed Wheat Relative Yield
اسلامیان،س.، مدرس،ر. و سلطانی،س. 1385. گروه بندی مکانی خشکسالی با استفاده از شاخص استاندارد بارش در استان اصفهان. آب و فاضلاب. 57: 75-72.
انصاری،ح. و داوری،د. 1389. ارزیابی تغییرات مکانی و زمانی خشک­سالی با استفاده از شاخص پالمر (مطالعه مورد: حوزه آبخیز قره­قوم و بخشی از حوزه اترک). پژوهش­های حفاظت آب و خاک. 17. 2: 140-125.
آسیایی،م. 1385 پایش خشک­سالی در مشهد با استفاده از شاخص خشک­سالی پالمر. مجله جغرافیا و توسعه­ی ناحیه­ای. 167-185.
آزادی،س. و سلطانی،س. 1393. واسنجی و پهنه­بندی ضرایب اقلیمی شاخص پالمر به منظور مدیریت ریسک خشک­سالی دراکوسیستم­های طبیعی (تالاب­ها) ایران. مجله اکوهیدرولوژی.1: 46-35.
بنی واهب،ع. و علیجانی، ب. 1384. بررسی خشکسالی، ترسالی و پیش بینی تغییرات اقلیم منطقه بیرجند با استفاده از مدلهای آماری. مجله پژوهشهای جغرافیایی. 52:46-33.
جوانمرد،س.، بداق جمالی،ج.، احمدیان،ج. و جاودانی خلیفه، ن. 1379. سیستم مراقبت از شدت و وسعت خشک­سالی بر اساس پهنه­بندی شاخص پالمر. اولین کنفرانس ملی بررسی راهکارهای مقابله با کم آبی و خشک­سالی. 637-627.
خسروی،م. و اکبری،م. ۱۳۸۸. بررسی ویژگی خشک­سالی­های استان خراسان­جنوبی. جغرافیا و توسعه.14: 68-51 .
دارند،م. 1393. پایش خشک­سالی ایران به کمک شاخص شدت خشک­سالی پالمر و ارتباط آن با الگوهای پیوند از دور جوی اقیانوسی. فصل­نامه تحقیقات جغرافیایی. 115: 82-67.
دربندی،ص.، کاوه،ف.، فاخری فرد،ا.، صدقی،ح. و کمالی،غ. 1386. معرفی یک شاخص جدید برای ارزیابی شدت خشکسالی کشاورزی بر پایه عملکرد نسبی محصول. مجله علوم کشاورزی. 1: 123-107.
دین پژوه،ی.، فاخری،ا.، مقدم،م.، میرنیا،میرکمال. و جهانبخش اصل،سعید. 1382. پهنه بندی اقلیمی ایران با استفاده از تحلیل های چندمتغیره برای استفاده در مطالعات کشاورزی. نشریه دانش کشاورزی. 13: 90-71.
رضایی،م. و معماریان،ه. 1394. کاربرد سری های زمانی بارش و نمایه های آماری اقلیمی در پیش بینی خشکسالی به کمک شبکه CANFIS(مطالعه موردی: بیرجند-خراسان جنوبی). دوفصلنامه علمی پژوهشی خشک بوم. 2: 67-51.
زارع ابیانه،ح. 1392. بررسی نقش عوامل اقلیمی و خشکسالی بر تغییر پذیری عملکرد چهار محصول دیم در مشهد و بیرجند. نشریه دانش آب و خاک. 1. 23:  56-39.
زارع ابیانه،ح.، یزدانی،و. و اژدری،خ. 1388. مطالعه تطبیقی چهارنمایه خشک­سالی هواشناسی بر پایه عملکرد نسبی محصول گندم دیم در استان همدان. پژوهش­های جغرافیای طبیعی. 69: 49-35.
سالنامه­های هواشناسی کشور.1352تا 1393 استان خراسان­جنوبی.
شهبازی،س.، بذرافشان،ج.، ایران­نژاد،پ. و سهرابی،ت. 1394. واسنجی شاخص شدت خشک­سالی پالمر تحت شرایط اقلیمی خشک و نیمه­خشک مناطق غرب و جنوب­غرب ایران. پژوهش­های حفاظت آب و خاک.22: 44-23.
صمدی نقاب،س. 1385. پیش بینی خشکسالی با روش ریزگردانی خروجی الگوهای GCM. مجله جغرافیا و توسعه روستا. 8: 212-193.
عزیزی،ق. و صفرخانی،ع. 1381. ارزیابی خشکسالی و تاثیر آن بر عملکرد گندم دیم در استان ایلام با تاکید بر خشکسالیهای اخیر (1379-1377). 25: 77-61.
قاجارنیا،ن.، لیاقت،ع. و دانش کار آراسته،پ .1393. صحت­سنجی داده­های بارندگی ایستگاه­های غیرثبات سازمان هواشناسی و تماب در حوضه آبریز دریاچه ارومیه. نشریه حفاظت منابع آب و خاک. 1: 108-91.
کاویانی،م. 1380. بررسی اقلیمی شاخص­های خشکی و خشک­سالی. فصل­نامه تحقیقات جغرافیایی.60: 89-71.
مرجانی،ع.، فارسی،م. و رحیمی زاده،م. 1385. بررسی تحمل به خشکی ده ژن و تیپ نخود دیم در مرحله جوانه زنی با استفاده از پلی اتیلن گلایکول 6000. ویژه نامه علمی پژوهشی علوم کشاورزی، 1: 29-17.
مقدم­نیا،ع.، دستورانی،ع. و کهنه،ا. 1390. ارزیابی و مقایسه چند شاخص خشک­سالی در منطقه بیرجند. هفتمین همایش ملی علوم و مهندسی آبخیزداری.
Alley,W. 1984. The palmer drought severity index: limitations and assumptions. Journal of climate and applied metrology. 23:1100-1109.
Boroneant,C., Ionita,M., Brunet,M. and Rimbu. 2011. Seasonal drought variability over the Iberian Peninsula and its relationship to global sea surface temperature and large scale atmospheric circulation. Climate research in service to society. 24-28 october.Denver,USA.
Dubrosky, M., Svoboda,M.D., Trnka, M.J., Wilhite, D.A., Zalud,Z., Hlavink, P. 2008. Application of relative drought indices in assessing climate change impacts on drought conditions in Czechia, Journal on Theoretical and Applied Climatology. 96:155-171.
Hamed,K.H. and Rao,A.R. 1998. A modified Mann-Kendall trend test for autocorrelated data. Journal of Hydrology. 204:182-196.
Heim,R. 2002.  A Review of Twentieth Century Drought Indices Used in the United States. American Metrological Society. 1149-1165.
Huaijun,W., Yingping,P and Yaning,C. 2017. Comparison of three drought indices and their evolutionary characteristics in the arid region of northwestern China. Atmosphoric Cience Letters.
Hu,W and Wilson,G. 2000. Effects of Temperature Anomalies on the Palmer DroughtSeverity Index in the Central United States. International Journal of Climatology. 20:1899-1911.
Karamouz,M., Rasouli,K and azif,S .2009. Development of  a hybrid index for drought prediction. Journal of Hydrologic Engineering. 14.6:617-627.
Keyantash,J and Dracup,J. 2002. The Quantification of Drought: An Evaluation of Drought Indices. American Metrological Society.1:1167-1180.
Loukas,A and Vasiliades,L. 2011. Hydrological response to meteorological drought using the Palmer drought indices in Thessaly. Greece. Desalination. 237 : 3-21
McKee,T,B., Doesken,N.J  and Kleist,J. 1993. The relationship of drought frequency and duration of time scales. Eighth Conference on Applied Climatology, American Meteorological Society,17:179-186.
Palmer,W.C. 1965. Meterological drought. Research Paper No 45,U.S.Dept. of Commerece, Weather Burea. Washington.58p.
Serrano,A., Mateos,V.L and Garcia,J.A. 1999. Trend analysis of monthly precipitation over the Iberian Peninsula for the period 1921-1995. Physics and chemistry of the earth. 24: 85-90.
Somaru,R.,  Borganokara,P.,  Munota,A and Sikder,B. 2011. Tree-ring variation in teak (Tectona grandis L.) from Allapalli, Maharashtra in relation to moisture and Palmer Drought Severity Index, India. Journal of Earth System Science. 120.4:713-721.
Turgay,P and Ercan,K. 2005. Trend analysis in Turkish precipitation data. Hydrological Processes published online in wiley Interscience. Hydrological Processes. 20: 2011-2026.
Weber,L and Nkemdirim,L.C. 1998. The Palmer drought severity index revisited. Physical Geography.80: 153-172.
Wells,N., Goddard,S and Hayes,M.J. 2004. A self-calibrating Palmer drought severity index. Journal of Climate.17: 2335-2351.
Xiaoli,Y., Liliang,R., Yi,L., Mingwei,M., Xuerong,Ch., Shanhu,J. 2015. Assessment of Trends of Drought in China from CMIP5. Geophysical Research Abstracts. 17:6137-6141.