سعید رجایی

آبخوان کارست در مناطق آهکی اهمیت زیادی در تأمین آب مصرفی دارند، این آبخوان ها تحت تأثیر دوره های افزایش و کاهش بارش و همچنین تغییرات اقلیمی قرار دارند. به منظور مدیریت پایدار منابع آب، شناسایی تغییرات دبی چشمه های کارستی این آبخوان ها ضروری می باشد. در تحقیق حاضر تحلیل سری های زمانی هیدرولوژیکی، بین دبی چشمه های کارستی شهرستان کرمانشاه و بارش با استفاده از شاخص بارش استانداردشده، آزمون من- کندال و زنجیره مارکوف برای پایش و پیش بینی خشکسالی و اثر آن بر دبی چشمه های انجام گرفت. همچنین ارتباط بارش- دبی و تأخیر زمانی به صورت کوتاه و بلندمدت با همبستگی پیرسون بررسی شد. داده های تحقیق شامل دبی سراب های بی ابر، ورمنجه و نیلوفر و بارش ایستگاه های هواشناسی کرمانشاه، روانسر و اسلام آباد غرب برای دوره زمانی 88-1368 به صورت ماهانه و سالانه بود. نتایج تحقیق نشان داد بین دبی سراب ورمنجه (639/0) و بی ابر (642/0) با بارش ایستگاه هواشناسی اسلام آباد غرب و سراب نیلوفر با ایستگاه هواشناسی کرمانشاه (484/0) بیشترین همبستگی وجود دارد. به دلیل حالات مختلف بارش مانند جامد یا مایع، توزیع و شدت آن، اثر بارش بر افزایش دبی با تأخیر حداقل 2 ماه و حداکثر 6 ماه مشاهده شد. نتایج آزمون من- کندال بیانگر افزایش مقدار بارش (76-1368) و سپس کاهش (88-1377) می باشد که دبی سراب بی ابر همین روند را نشان می دهد، و دبی سراب نیلوفر از سال 1387 دچار تغییر کاهشی شده است. نتایج آزمون زنجیره مارکوف نشان داد که در هر سه ایستگاه احتمال رخداد دوره خشک بیشتر از دوره بارانی است، در ایستگاه اسلام آباد غرب 892/0، در ایستگاه روانسر 89/0 و در ایستگاه کرمانشاه 886/0 می باشد. مطالعه نشان داد که احتمال افزایش دوره های خشک در آینده بیشتر و به تبع آن دبی سراب های موردمطالعه کاهش خواهد یافت. مطالعه شاخص SPI سالانه روند کاهش دبی با خشکسالی را نسبت به دوره های تر بهتر نشان می دهد.

با توجه به ضرورت برآورد تبخیر و تعرق در مدیریت منابع آب، برنامه ریزی آبیاری و تامین نیاز آبی گیاهان، محاسبه و تغییرات زمانی و مکانی آن بسیار مهم و حیاتی می باشد. در این پژوهش به منظور محاسبه مقدار تبخیر و تعرق پتانسیل از روش پنمن مانتیث فائو که از دقت بالاتری نسبت به سایر مدل ها برخوردار است استفاده شده است. جهت محاسبه مقادیر روزانه تبخیر و تعرق، از آمار هواشناسی 50 ایستگاه سینوپتیکی طی یک دوره آماری 29 ساله (2009 1981) استفاده شد. ابتدا مقادیر ماهانه و سالانه تبخیر و تعرق طی دوره آماری مورد نظر محاسبه شدند و از مقادیر متوسط آنها نیز جهت بررسی تغییرات ماهانه و فصلی استفاده گردید. با استفاده از آزمون ناپارمتریک من کندال و در محدوده اطمینان 95 درصد، روند ماهانه و سالانه تبخیر و تعرق مشخص گردید. نتایج نشان داد که روند تبخیر و تعرق در سراسر کشور رو به افزایش است. بیشترین تغییر روند سالیانه و افزایش تبخیر و تعرق در ایستگاه های بیرجند، شاهرود، قزوین، جاسک، سمنان، بابلسر، دوشان تپه و سنندج و کمترین مقدار تغییر نیز در ایستگاه های فسا و کیش مشاهده شده است که در این دو ایستگاه، مقدار تبخیر و تعرق تقریباً بدون تغییر باقی مانده است. بیشترین تغییر روند ماهانه در ماه جولای و در ایستگاه های خشک کشور و همچنین کمترین تغییر روند ماهانه نیز در ماه های دسامبر و ژانویه رخ داده است.

پوشش گیاهی ارتباط زیادی با شرایط اقلیمی دارد. شناسایی تغییرپذیری فصلی رشد گیاه برای شناسایی پاسخ اکوسیستم ها به تغییر اقلیم در مقیاس های زمانی فصلی و بین سالیانه تعیین کننده است. برای ارائه مدل پیش بینی 7 عنصر آب و هوایی شامل بارش، دما و رطوبت نسبی (حداکثر، میانگین و حداقل) برای دوره 20 ساله (2006-1987) در 141 ایستگاه سینوپتیک و کلیماتولوژی به داده فضایی تبدیل شد.ترکیب مقادیر حداکثر ماهانهNDVI از تصاویرNOAA-AVHRR  در همان دوره استخراج گردید. سپس عناصر آب و هوایی به عنوان متغیر مستقل وNDVI به عنوان متغیر وابسته در رگرسیون خطی چند متغیره وارد شد. نتایج نشان داد که بالاترین ضریب همبستگی بین عناصر اقلیمی و مقدارNDVI در ماه می به مقدار 82/0 اتفاق می افتد که اوج سبزینگی است. کمترین همبستگی در زمستان به خاطر نبود رشد کافی درختان می باشد. ضریب همبستگی سالانه مقدار مدل با حالت محاسباتی با در نظر گرفتن خطای تصادفی بیش از 93/0 می باشد. در مجموع مقدار محاسباتی ماه می و ژوئن برای سال های 2004 و 2005 به ضریب همبستگی مدل نزدیک است، اما در ماه های زمستان به دلیل نبود سبزینگی ضریب همبستگی کم می شود. در سال 2006 به دلیل خشکی شدیدتر در اواخر بهار (ماه ژوئن) پیش بینی کمتری صورت گرفته است. در زمستان نقش کنترلی دما بیش از بارش و رطوبت نسبی است، اما با افزایش دما و کاهش بارش و رطوبت نسبی از اوایل ماه می نقش بارش و رطوبت نسبی مثبت و دما منفی می شود. فصل پاییز از نقش بارش کاسته و دما افزوده می شود.

در این پژوهش با استفاده از داده های ایستگاه گرگان بین سال های 2010-1980 روند بارش بررسی شد. به منظور استخراج روند بارش از آزمون های میانگین متحرک و من-کندال استفاده شد. هم چنین به وسیله شاخص SPI دوره های خشکسالی استخراج و احتمال رویداد هر یک از حالات مختلف ترسالی و خشکسالی با زنجیره مارکوف محاسبه شد. در ادامه به وسیله تصاویر NOAA-AVHRR نوسانات پوشش گیاهی تحت تأثیر روند بارش بررسی و به وسیله زنجیره مارکوف احتمال گذر هر یک از طبقات بررسی شد. نتایج نشان داد در میان سال های 2007-2001 و 1994-1990 دوره ترسالی و سال های 1986-1982 و 2010-2005 دوره خشکسالی رخ داده است. تحلیل شاخص خشکسالی روند بارش در این زمان را تأیید کرده و نشان داد سال های 2005-2001 شرایط مرطوب و از سال 2005 شرایط خشکی حاکم بوده است. با توجه به ماتریس احتمالاتی مارکوف احتمال گذر خشکسالی شدید به خشکسالی شدید 6/0 و احتمال گذر از خشکسالی شدید به خشکسالی متوسط 13/0می باشد. با همین روند پوشش گیاهی نیمه متراکم از سال 1985 به مقدار 494479 هکتار تا سال 2000 به 380120 هکتار کاهش داشته است که کمترین مقدار در طی سال های مورد مطالعه می باشد. از سال 2000 تا 2005 تراکم و مساحت پوشش گیاهی افزایش یافته، ولی تحت تأثیر خشکسالی اخیراٌ کاهش نشان می دهد و با احتمال 48/0 طبقه بدون پوشش گیاهی در شرایط خود باقی می ماند. احتمال تبدیل مربوط به پوشش گیاهی ضعیف به زمین فاقد پوشش به مقدار 41/0 می باشد. بر این اساس احتمالاً 214060  هکتار به زمین فاقد پوشش گیاهی تبدیل شود.

برنامه ریزی های مختلف کشاورزی، آب شناسی، معماری و انرژی تا حد زیادی وابسته به برآورد صحیح مقدار تابش خورشیدی است. اغلبِ مطالعات قبلی برای برآورد تابش خورشیدی از مدل آنگستروم که از مقادیر ساعات آفتابی به عنوان ورودی خود استفاده می کند، و یا از معادلات رگرسیونی از طریق تأثیردادن عوامل و عناصر اقلیمی مؤثر در تابش استفاده کرده اند. در این تحقیق برای برآورد میزان تابش خورشیدی دریافتی در استان کرمانشاه از مدل بهینه شده "برد و هول استورم" با استفاده از داده های روزانه ایستگاه های هواشناسی سینوپتیک استان در دوره زمانی 2009- 1990 با بهره گیری از تمامی پارامتر های دخیل در تابش، از جمله طول روز، رطوبت، جرم جو، فشار هوا، آب قابل بارش، آلبدوی جو، مقدار جذب در جو و مقدار جذب به وسیله ازن استفاده شده و تغییرات فضایی زمانی تابش حاصله تحلیل گردیده است. نتایج تحقیق نشان داد بین مقادیر تابش اندازه گیری شده با پیرانومتر و مقادیر برآوردشده توسط مدل اختلاف کمی وجود دارد که نشان دهنده توانایی مدل در برآورد تابش است. کمترین مقادیر تابش دریافتی ماهانه منطقه در ماه های ژانویه و دسامبر رخ می دهد که از 9 تا 13 مگاژول بر مترمربع در نقاط مختلف استان متغیر است. در فصل تابستان، مقدار جذب تابش به وسیله ازن به دلیل کاهش جرم جو به-خصوص در مناطق مرتفع، کاهش می یابد و در مقابل، به مقدار تابش مستقیم و در نتیجه تابش کلی افزوده می-شود. بیشترین مقدار تابش دریافتی منطقه در ماه ژوئن اتفاق می افتد که از 32 تا 42 مگاژول بر مترمربع در نقاط مختلف متغیر است. در فصول پاییز و زمستان به دلیل نقش تابش پراکنده، اختلاف تابش در مناطق مختلف استان کاهش می یابد.