سید امیر شمس نیا

مدل های استوکستیک به عنوان یک روش جهت بررسی تغییرات داده های سری زمانی در آینده مورد استفاده قرار می گیرند. هدف از پژوهش حاضر تحلیل وضعیت سطح آب زیرزمینی چاه های پیزومتری شهر شیراز، شبیه سازی و پیش بینی کوتاه مدت وضعیت آن در آینده با استفاده از روشهای استوکستیک می باشد. در این تحقیق جهت مدل سازی، از آمار سطح آب 14 عدد چاه پیزومتری که آمار کامل تری داشتند از سال 1372 تا 1398 استفاده شد. سپس بر اساس مدل آریما و روش خودهمبستگی و خودهمبستگی جزئی و با ارزیابی تمامی الگوهای احتمالی به لحاظ ایستا بودن و بررسی پارامترها و انواع مدل ها، مدل مناسب جهت پیش بینی سطح آب زیرزمینی در هرچاه به صورت جداگانه بدست آمد. پس از اعتبارسنجی و ارزیابی مدل براساس معیارهای ضریب تعیین همبستگی خطی (R2)، معیار اطلاعاتی ضریب آکاییک (AIC)، جذر میانگین مربعات خطا (RMSE) و ضریب کارایی مدل (EF)، پیش بینی مقدار سطح آب زیرزمینی در سالهای 1399 تا 1405 انجام گرفت. نتایج حاصل از پیش بینی سطح آب زیرزمینی در چاه های سطح شهر شیراز با استفاده از مدلهای سری زمانی نشان داد که با فرض ثابت ماندن الگوی مصرف و عدم تغییر محسوس در روند تغذیه سفره آب زیرزمینی در طی 7 سال آینده به طور متوسط با کاهش حدود 5/3 متر در سطح آب زیرزمینی نسبت به وضعیت فعلی مواجه خواهد شد. بنابراین با توجه به افت قابل ملاحظه سطح آب زیرزمینی در آینده و محدودیت منابع تأمین آب شرب شهر شیراز و لزوم برداشت آب بیشتر در آینده، تصمیم گیری مناسب جهت مدیریت تأمین و مدیریت مصرف در این شهر ضروری به نظر می رسد.

شناخت مناطق سیل خیز با هدف کنترل خسارات ناشی از آن، ذخیره رواناب و افزایش ذخایر آب زیرزمینی از اهمیت بالایی برخوردار است. در این راستا می توان با استفاده از روش های پیشرفته مکانی، مناطق سیل خیز را شناسایی و نتایج آن را در برنامه ریزی های مدیریت شهری بکار برد. هدف از مطالعه حاضر شناسایی مناطق مستعد سیلاب و پهنه بندی پتانسیل سیل خیزی شهرستان دیر در استان بوشهر با استفاده از تحلیل سلسله مراتبی در محیط  GISاست. بدین منظور براساس مهمترین عوامل موثر در ایجاد سیلاب از قبیل ارتفاع، شیب، فاصله از رودخانه، تراکم آبراهه، زمین شناسی، کاربری اراضی، جهت شیب، رواناب و بارندگی و وزن دهی آنها، از روش تحلیل سلسله مراتبی (AHP) استفاده گردید. پس از تهیه نقشه های وزن دهی شده و تحلیل معیارها، با همپوشانی لایه هایی که به عنوان عوامل موثر در سیلاب ذکر گردید، نقشه پهنه بندی سیل در شهرستان دیر تهیه و ارایه گردید. براساس نتایج حاصله، امتداد ارتفاعات شمالی، شمال شرقی تا شرق شهرستان دیر و ارتفاعات میانی شهرستان و مرکز آن، پتانسیل سیل خیزی بالایی دارد. نتایج نشان داد از 2306 کیلومتر مربع کل مساحت منطقه مورد مطالعه، 204 کیلومتر مربع در طبقه آسیب پذیری بسیار کم (8/8 درصد)، 563 کیلومتر مربع در طبقه آسیب پذیری کم (24 درصد)، 694 کیلومتر مربع در طبقه آسیب پذیری متوسط (5/30 درصد)، 583 کیلومتر مربع در طبقه آسیب پذیری زیاد (2/25 درصد) و 262 کیلومتر مربع در طبقه آسیب پذیری بسیار زیاد (5/11 درصد) قرار دارد. با توجه به اینکه بیش از 50 درصد مساحت منطقه دارای خطر پتانسیل سیل خیزی متوسط تا زیاد است و نواحی با خطر بسیار زیاد هم مساحت قابل توجهی از منطقه را تشکیل داده است، لذا ضروری است مناطق مستعد سیل، کانون توجه برنامه ریزی های کلان مدیریت شهری قرار گیرد.

رطوبت خاک از اصلی ترین عواملی است که تحت تاثیر خشکسالی قرار می گیرد. شاخص کمبود رطوبت خاک (SMDI) یکی از مهمترین شاخص هایی است که براساس رطوبت خاک، خشکسالی را پایش می نماید. اما به دلیل عدم اندازه گیری مستقیم رطوبت خاک در ایستگاه های هواشناسی و نبود اطلاعات، به طور محدودی استفاده شده است. در پژوهش حاضر از داده های هواشناسی ایستگاه سینوپتیک زرقان در طول دوره آماری 30 ساله (1992 تا 2022) استفاده و به کمک دو مدل ET0 و AquaCrop مقدار رطوبت خاک در عمق های 5، 15، 45 و 95 سانتیمتر تخمین زده شد. سپس درصد کمبود رطوبت خاک و شاخص SMDI محاسبه گردید. همچنین نتایج این شاخص، با دو شاخص متداول SPI و RDI که مبتنی بر داده های بارش و تبخیرتعرق پتانسیل است، مقایسه و تحلیل گردید. بیشترین مقدار این شاخص پس از یک دوره پر باران سالهای 1994 و 1995 در سال 1996 است و کمترین مقدار نیز پس از سالهای خشک 2008 تا 2010 در سال 2011 رخ داده است. با توجه به اینکه بیشترین و کمترین مقدار بارندگی در 2004 و 2021 است، شاخص های خشکسالی SPI و RDI، شدیدترین ترسالی و خشکسالی را در سالهای مذکور نشان داده اند. در سال 2010، 2011 ، 2016 و2021 خشکسالی های شدیدی رخ داده که هر سه شاخص در این مورد نتایج مشابهی داشته اند. در بررسی روابط بین پارامترهای هواشناسی و شاخص ها، نتایج نشان داد شاخص SMDI کمترین ضریب تبیین را با تبخیرتعرق (25/0)، شاخص RDI (4/0) و پس از آن با شاخصSPI  و بارش (45/0) دارد. همچنین نتایج نشان داد همبستگی و ارتباط قوی بین دو شاخص SPI و RDI وجود دارد. درخصوص خشکسالی های حدی و خیلی شدید که میزان بارش کاهش زیادی داشته و تبخیرتعرق نیز افزایش می یابد، شاخص RDI مناسبتر بوده و شدت خشکسالی را با دقت بالاتری نشان می دهد و حساسیت آن نسبت به شرایط آب و هوایی بیشتر از شاخص SPI است. لذا توصیه می گردد در مناطق خشک و نیمه خشک که شدت خشکسالی به آستانه شدید و خیلی شدید نیز می رسد، از شاخص هایی استفاده گردد که علاوه بر بارش، عوامل دیگر را در نظر بگیرد.

ارزیابی کیفیت اطلاعات ثبت شده مربوط به بارش و آبدهی ایستگاه ها نقش مهمی در بهبود کارایی و اصلاح نواقص آنها دارد. به همین علت جهت ایجاد و توسعه شبکه هایی مناسب و بهینه، شبکه ها باید مرتبا و در بازه های زمانی منظم براساس نیا-زهای پیش رو مورد ارزیابی و پایش قرار گیرند. در پژوهش حاضر با استفاده از تئوری آنتروپی، ارزش منطقه ای ایستگاه های باران سنجی و آب سنجی حوزه آبخیز جراحی- زهره مورد بررسی قرار گرفته است. با در نظر گرفتن گروهی از شاخص های آنتروپی، به تعیین ایستگاه های شاخص و مناطق ضعیف از نظر تبادل اطلاعات در شبکه پایش حوزه آبخیز پرداخته شده است و در نهایت پهنه بندی انجام گرفته است. براساس نتایج بدست آمده، 39/7 درصد از مساحت حوزه فاقد ایستگاه باران سنجی می باشد، در حالیکه نزدیک به 53 درصد مساحت حوزه در کلاس کمبود، کمبود شدید و فاقد تبادل اطلاعات بوده و 40 درصد از مساحت حوزه را کلاس متوسط، بالای متوسط و مازاد تشکیل داده است. بنابراین تراکم 42 ایستگاه منتخب شبکه باران سنجی حوزه جراحی- زهره قابل قبول نمی باشد و ضروری است نسبت به پراکنش و چیدمان ایستگاه های باران سنجی حوزه تجدیدنظر جدی صورت گیرد. همچنین 16/21 درصد از مساحت حوزه فاقد ایستگاه آب سنجی می باشد. در حالیکه بالغ بر 7/5 درصد مساحت حوزه در کلاس کمبود، کمبود شدید و فاقد تبادل اطلاعات و بیش از 73 درصد از مساحت حوزه را کلاس متوسط، بالای متوسط و مازاد تشکیل داده است. بنابراین تراکم 16 ایستگاه منتخب شبکه آب سنجی حوزه جراحی- زهره بهینه می باشد.

خطر سیلاب و عدم آگاهی از شرایط فیزیوگرافی و مورفولوژیکی حوضه های آبریز شهری موجب شده تا سکونتگاه های انسانی در دوره های زمانی مختلف، همواره مورد تهدید جانی و مالی اثرات ناشی از سیل قرار گیرند. سیل اخیر شیراز که در فروردین ماه 1398رخ داد یکی از مواردی بود که مداخلات انسانی و عدم آگاهی دقیق در رابطه با شرایط حوضه، منجر به خسارت های جبران ناپذیر جانی گردید. با توجه به شرایط پیش آمده و پیشگیری از وقوع رخدادهای مشابه، هدف این مطالعه شناسایی مناطق مستعد وقوع سیلاب در حوضه آبخیز شهر شیراز می باشد. به این منظور مهم ترین عوامل مؤثر در ایجاد سیلاب شامل لایه های اطلاعاتی بارش، فاصله از مسیل، مقدار شیب، جهت شیب، طبقات ارتفاعی، پوشش زمین، کاربری اراضی، تراکم ساختمانی، بافت های فرسوده، سیلاب های گذشته، سازندهای زمین شناسی و شماره منحنی، با استفاده از سامانه اطلاعات جغرافیایی (GIS) و فناوری سنجش از دور (RS) تهیه شدند سپس استانداردسازی لایه ها بر اساس توابع فازی در محیط ArcMap 10.3 با استفاده از روش مقایسات زوجی وزن دهی شدند و در نهایت با بهره گیری از مدل فازی TOPSIS نقشه نهایی پهنه بندی تهیه گردید. نتایج نشان می دهد که مناطق 2، 3،11،7 و 9 بیشترین آسیب پذیری را در برابر سیلاب دارند. همچنین 2754 هکتار از محدوده شهر شیراز در طبقه با خطر خیلی زیاد، 6076 هکتار در پهنه با خطر زیاد، 17390 هکتار در پهنه با خطر متوسط، 13418 هکتار در پهنه کم و 6658 هکتار در پهنه با خطر بسیارکم قرار دارد.

درجه حرارت یکی از مهمترین پارامترهای اقلیمی موثر بر عملکرد محصولات است. در پژوهش حاضر آستانه های بحرانی تنش گرمایی جهت کشت گندم در استان فارس مورد ارزیابی قرار گرفته و براساس نتایج حاصله معادلاتی جهت هریک از آستانه های بحرانی ارائه گردیده است. بدین منظور اطلاعات 14 ایستگاه همدیدی فعال استان فارس انتخاب گردید. با توجه به شرایط آب و هوایی منطقه سه آستانه دمایی 30، 35 و 40 درجه سانتیگراد انتخاب شدند و روزهایی که دمای بیشینه روزانه آن از این آستانه ها بیشتر بوده، تحت بررسی قرار گرفتند. همچنین به دلیل اهمیت تنش گرمایی در شب، تعداد روزهایی که دمای هوای کمینه از 20 درجه سانتیگراد بیشتر بود، نیز تعیین گردید در نهایت باتوجه به نتایج بدست آمده پهنه بندی تنش های گرمایی در استان فارس ارائه گردید. نتایج نشان داد بخش های جنوبی استان فارس عمدتا شامل لارستان، مهر و خنج و بخش های شمال غربی شامل ممسنی و کازرون   بیشتر در معرض تنش گرمایی قرار دارند و در این میان لارستان و ممسنی بیشتر از سایر مناطق از این تنش آسیب می بینن د. در عمده موارد ، دوره تنش گرمایی منطبق با دوره جوانه زنی و گلدهی کشت گندم در استان فارس است. لذا در برخی مناطق تطابق مناسب اقلیمی با کشت گندم وجود ندارد. نقشه های ارائه شده و تحلیل عوامل جوی و بررسی پیشینه اثرات این عوامل به مدیران بخش کشاورزی کمک می کند تا بتوانند احتمال رویدادهای مطلوب یا نامطلوب جوی را در مراحل بعدی نمو گیاهی با دقت بالایی تخمین زنند.

مدل­های استوکستیک به عنوان یک روش جهت بررسی تغییرات آب و هوایی آینده مورد استفاده قرار می­گیرند. در میان پارامترهای هواشناسی بارش و دما به عنوان شاخص­های اصلی مطرح می­باشند. هدف از پژوهش حاضر تحلیل وضعیت پارامترهای اقلیمی بارش و متوسط درجه حرارت ماهانه، بررسی خشکسالی­ها و ترسالی­های ناشی از کمبود بارش، شبیه­سازی و پیش­بینی پارامترهای مورد مطالعه با استفاده از روش­های استوکستیک می­باشد. در این تحقیق از آمار 21 ساله بارش و متوسط درجه حرارت ماهانه ایستگاه سینوپتیک شیراز استفاده شده است و براساس مدل آریما و روش خود همبستگی و خود همبستگی جزیی و با ارزیابی تمامی الگوهای احتمالی به لحاظ ایستا بودن و بررسی پارامترها و انواع مدل­ها، مدل مناسب جهت پیش­بینی بارش ماهانه، ARIMA(0 0 0)(2 1 0)12 و جهت پیش­بینی متوسط درجه حرارت ماهانه، ARIMA(2 1 0)(2 1 0)12 به دست آمد و پس از اعتبارسنجی و ارزیابی مدل، پیش­بینی سال­های زراعی 88-1387 و 89-1388 انجام گرفت. با توجه به پیش­بینی صورت گرفته با وجود تداوم خشکسالی، احتمال افزایش بارش وجود دارد. در مورد متوسط درجه حرارت ماهانه نیز روند صعودی دما بویژه در سال­های اخیرادامه داشته و نتایج پیش­بینی، نشان­دهنده افزایش دما همراه با کاهش دامنه تغییرات می­باشد.