دوره های خشک

شبیه سازی وقوع بارندگی، به ویژه برای بازتولید اطلاعات مفقود شده و مدیریت منابع آب، فرایندی سودمند است. در این مطالعه، ارزیابی عملکرد مدل های احتمالاتی مختلف در شبیه سازی توزیع دوره های خشک و مرطوب ایستگاه سینوپتیک قزوین به چهار روش انجام گرفت: 1) برازش بهترین مدل بر اطلاعات هر ماه؛ 2) برازش توزیع هندسی بر اطلاعات هر ماه؛ 3) برازش بهترین مدل بر اطلاعات سه ماهه و 4) برازش بهترین مدل بر اطلاعات فصلی. نتایج این مطالعه نشان داد که در شبیه سازی طول دوره های خشک، مدل های سه پارامتری (به ویژه ترکیب دو توزیع هندسی و ترکیب توزیع هندسی و پوآسون) در مقابل مدل های یک پارامتری و دو پارامتری، به عنوان بهترین مدل انتخاب شدند. این مسأله، نشان از عملکرد بهتر این مدل ها در شبیه سازی سری هایی با دوره های طولانی تر دارد؛ زیرا در شبیه سازی سری طول دوره های مرطوب که شامل دوره های کوتاه تری است مدل های یک پارامتری در بیشتر ماه های سال، به عنوان مدل های برتر انتخاب شدند. خطای تمامی روش ها (RMSE و MAE) در شبیه سازی طول دوره های مرطوب با آغاز دوره ی خشک، افزایش یافته و با آغاز دوره ی مرطوب، رو به کاهش می روند. این مسأله در مورد دوره های خشک نیز صادق است، به گونه ای که خطای تمامی روش ها در دوره ی مرطوب سال، بیشتر است. همچنین در شبیه سازی طول دوره های خشک، عملکرد روش های اوّل و دوم (ماهانه) در حفظ آماره های سری مشاهداتی بهتر از روش های دیگر بوده، اما در شبیه سازی طول دوره های مرطوب، روش های سوم (دوره های سه ماهه) و چهارم (فصلی) عملکرد بهتری داشتند. در شبیه سازی احتمال انتقال از یک روز خشک، روش اوّل و در شبیه سازی احتمال انتقال از یک روز مرطوب، روش سوم بهترین نتایج را ارائه دادند.

شناسائی و استخراج طول دوره های خشک در نواحی خشک و نیمه خشک از اهمیت خاصی برخوردار است، بنابراین استفاده از مدل های پیش یابی تغییرات اقلیمی برای بررسی رفتار پارامترهای اقلیمی در آینده امری اجتناب ناپذیر است. زیرا با شناخت رفتار زمانی- مکانی عناصر اقلیمی مانند بارش، قادر خواهیم بود شدت اثرات عوامل مخرب محیطی را کاهش دهیم. در این پژوهش عملکردمدل گردش عمومی جو - اقیانوس ( AOGCMs - AR 4 ) در شبیه سازی طول دوره های خشک در گستره ایران مورد ارزیابی قرار گرفت. بدین منظور مقادیر ماهانه بارش 15 مدل AOGCM که در نسخه 5مدل LARS - WG تعبیه شده تحت سناریوهای مختلف برای دهه های 2050 و 2080 بر روی 45 ایستگاه همدید واقع در گستره ایران زمین ریزمقیاس شدند. بعد از اعتبارسنجی و وزندهی به مدل ها با شاخص های آماری، مشخص شد که مدل Hadcm3 و GFDL-CM2.1 بهترین کارایی و عملکرد را در شبیه سازی طول دوره های خشک دارد. در مقابل خروجی مدل های NCPCM و INM-CM3.0 کمترین همبستگی را با داده های مشاهداتی دارا می باشند. مدل سازی دوره های خشک با محاسبه سناریوهای تغییر اقلیم و لحاظ نمودن منابع عدم قطعیت ها در خروجی مدل های( AOGCM) ، نشان داد که بر اساس بدترین سناریو( A2 ) ، و حدی ترین وضعیت(2080)، میانگین دمای کشور 2/7 درجه سلسیوس افزایش و میانگین بارش با وجود افزایش نقطه ای آن در برخی از ایستگاه ها، با کاهش 33 درصدی در کل کشور روبرو است. در خوشبینانه ترین سناریو( B1 )، نیز میانگین دمای کشور 1/4 درجه سلسیوس نسبت به دوره مشاهداتی افزایش و میانگین بارش نیز با کاهش 14 درصدی همراه است. نتایج حاصل از بررسی عدم قطعیت در بررسی دوره های خشک در ایران نشان داد که در هر دو دهه 2050 و 2080 و بر اساس هر سه سناریو (B1,A1B,A2) ، طول دوره های خشک در تمامی پهنه های ایران افزایش می یابد. بیشترین درصد تغییرات طول دوره های خشک مربوط به پهنه شمال غرب (ارومیه، خوی، کرمانشاه، همدان و لرستان) است.

ایران از نظر اقلیمی کشوری خشک و نیمه خشک محسوب می شود و منابع حیاتی آب در این سرزمین وابستگی زیادی به بارش های جوی نشان می دهند. شناخت خصوصیات دوره های خشک اقلیمی از جمله فراوانی وقوع، شدت و تداوم دوره ها در برنامه ریزی-های محیطی گوناگون اهمیت زیادی دارد. در همین رابطه، خصوصیات دوره های اقلیمی خشک کشور براساس شاخص ""روزهای خشک بعد از آخرین روز بارش "" (DDSLR) با استفاده از داده های آماری 48 ایستگاه سینوپتیک ایران طی یک دوره 30 ساله از سال 1979 تا 2008 مورد بررسی قرار گرفت. روند تغییرات شاخص DDSLR با احتمال 25، 50، 75 و 90 درصد(خوشبینانه، متوسط، بدبینانه و بسیار بدبینانه) به عنوان شاخص های دوره های خشکی با شدت های کم، متوسط، زیاد و خیلی زیاد برای هر کدام از ایستگاه ها تعیین و خصوصیات دورة خشک شامل شروع، خاتمه، فراوانی، خشکترین روز دوره و طول دوره برای هر ایستگاه  مشخص گردید. در نهایت بر اساس طول دورة خشک و از طریق روش  میان یابی Kriging نقشه های پهنه بندی برای سرتاسر ایران ترسیم شد. نتایج مطالعه نشان داد که دورة خشک اقلیمی در ایستگاه های جنوب شرقی کشور بخصوص ایستگاه های بندری سواحل دریای عمان (چابهار و بندرعباس) قبل از ایستگاه های دیگر آغاز می شود. همچنین دورة خشک در ایستگاه های سواحل دریای خزر زودتر به پایان می رسد. کوتاه ترین دورة خشکی مربوط به سواحل شمالی کشور و طولانی ترین دورة خشکی نیز در جنوب شرقی کشور رخ می دهد. خشک ترین روز دوره در اکثر ایستگاه ها در ماه های اکتبر اتفاق می افتد. همچنین معلوم شد که با افزایش احتمال از 25 درصد (احتمال خوشبینانه) به 90 درصد(احتمال بسیار بدبینانه) بر وسعت منطقه دارای دوره خشکی خیلی بلند در بخش های جنوب، جنوب شرق و شمال غرب کشور افزوده می شود.

کاهش نزولات جوی در پی تغییر شرایط اقلیمی در سال های اخیر اثرات نامطلوبی بر بخش های مختلف به خصوص منابع آب استان گذاشته است. مدیریت این شرایط نیازمند شناخت دو بعد رفتار اقلیمی و تخصیص بهینه و کارآمد منابع آب در بخش های مهم و آب بر مانند کشاورزی است. در این پژوهش ابتدا به شناخت رفتار اقلیمی و پیش یابی تغییرات اقلیمی با نگرش ارزیابی دوره های خشک در دهه میانی بر اساس سناریوی انتشار(RCP4.5) و مدل (HadGEM2-ES) برای پهنه های استان پرداخته شد. پهنه های خطرپذیر در برابر نوسانات اقلیمی شناسایی شدند. در ادامه برای کنترل و تخصیص بهینه منابع آب حوضه آبریز در استان با استفاده از روش برنامه ریزی سازشی(CP) ابتدا معیارهای تخصیص استخراج و وزن دهی شدند و نهایتاً تحلیل حساسیت به نوسانات اقلیمی انجام شد. سهم هر منطقه از موجودیت آب های سطحی تخصیص داده شد. نتایج نشان داد که با لحاظ نمودن وضعیت اقلیمی و تحلیل حساسیت پذیری مدل از متوسط 12 میلیارد متر مکعب ذخیره سطحی، مناطقی مانند یاسوج و سی سخت با افزایش طول دوره های خشک در آینده حساسیت پذیری بیشتری از خود نشان می دهند و در مقادیر تخصیص بهینه نهایی سهم بیشتری را به خود اختصاص می دهند(به ترتیب 33 و 19 درصد). در مقابل مناطق گرم و خشک مانند باشت، چرام و گچساران بدلیل حساسیت پذیری کمتر به ترتیب با 6، 7 و 10 درصد کمترین سهم اختصاصی را دریافت کردند.

هدف این پژوهش بررسی تغییرپذیری و روند تغییرات گستره ی شدت های ترسالی- خشکسالی در مقیاس های سالانه، فصلی و ماهانه در ایران است. برای این منظور، از شاخص ZSI ، آزمون روند من-کندال و داده های بارش ماهانه بازکاوی شده (ERA5) مرکز پیش بینی میان مدت اروپا (ECMWF) در بازه زمانی 2021-1979 استفاده شد. نتایج پژوهش نشان داد که در گستره شدت های ترسالی – خشکسالی سالانه کشور، سه دوره مشخص: دهه 80 با گستره های تقریباً برابر ترسالی- خشکسالی، دهه 90 گستره های ترسالی و دو دهه اول قرن 21 میلادی که در شروع آن در سال آبی 2000-1999 بیش از 97 درصد کشور (70 درصد مساحت خشکسالی بسیارشدید) تحت شرایط خشکسالی بوده، بیشتر گستره های خشکسالی مشاهده می گردد. الگوی تغییرپذیری گستره های شدت ترسالی- خشکسالی در فصل زمستان و بهار تقریباً مشابه سالانه بوده، اما در فصل پاییز متفاوت از الگوی سالانه، در اواخر دوره، افزایش گستره های ترسالی بیشتر مشاهده می گردد. در این فصل در ماه نوامبر مساحت شدت های مختلف خشکسالی به ویژه (متوسط و شدید) کاهشی و در مقابل مساحت شدت های ترسالی افزایشی بوده است. اما در زمستان و بهار به خصوص ماه های ژانویه و تا حدودی مارس روند گستره های شدت ترسالی-خشکسالی برعکس بوده است. شدت شاخص نیز در برخی دوره های زمانی دارای روند بوده که افزایش شدت طبقات خشکسالی (افزایش شدت منفی شاخص) بارزتر است. در کل در هر سه مقیاس ماهانه، فصلی و سالانه، رخداد خشکسالی های ضعیف و متوسط اما متوالی زیاد، درحالی که ترسالی های بسیارشدید و شدید با توالی کم، بیشتر بوده است. افزایش گستره های خشکسالی شدید مشهودتر و شدت طبقات خشکسالی نیز کمی افزایش یافته است. افزایش شدت شاخص و گستره های ترسالی در فصل پاییز شاید گویای تغییر رژیم بارشی و در مقابل افزایش گستره های خشکسالی به خصوص خشکسالی های شدید در دو فصل اصلی بارشی ایران (زمستان و بهار) هشداری برای مدیریت منابع آب در دوره گرم سال باشد.

طولانی ترین دوره های خشک، معیار مناسبی برای ارزیابی روزهای خشک و بدون بارش در یک مکان است، بنابراین این ویژگی تباین اقلیمی بین شمال و جنوب را به خوبی نشان می دهد. در این پژوهش، دوره های خشک طولانی مدت تحت آستانه های مختلف(1/.، 5 و 10 میلیمتر)، و دو سناریوی خوش بینانه(B1) و بدبینانه(A2)، برای اقلیم میانی (دهه 2050) و با استناد به نتایج مدل Hadcm3 در پهنه ی ایران بررسی شد. مدل سازی دوره های خشک نشان داد که بر اساس هر دو سناریو (A2 , B1) در دهه ی 2050 نواحی جنوب شرق و مرکز، دارای طولانی ترین طول دوره های خشک هستند، به طوری که در خوش بینانه ترین حالت (سناریویB1) دوره های خشک به طور متوسط 3 روز نسبت به وضعیّت مشابه گذشته طولانی تر می شوند، امّا حداکثر طول دوره های خشک پیش بینی شده در نوار شمالی و سواحل خزر نسبت به وضعیّت دوره های خشک مشاهداتی تغییرات چندانی نداشته است(فقط میانگین 2 روز افزایش داشته است). در پهنه ی شمال غرب نیز طول دوره های خشک نسبت به وضعیّت گذشته 5 روز طولانی تر می شود که خود نشان از افزایش آهنگ خشکی در این نواحی دارد. نکته ی قابل توجّه این که اگرچه طولانی ترین طول دوره های خشک منطبق بر نواحی خشک و نیمه خشک کشور است، امّا آهنگ افزایش طول دوره های خشک در نواحی مرطوب کشور مانند شمال غرب چشم گیرتر است؛ به عبارتی دوره های خشک بدون بارش بر اساس پیش بینی مدل، روند شمالی تری به خود می گیرد، یعنی مرز مناطق خشک به سمت نوار شمالی جابه جا و اساساً خط جبهه خشک شمالی تر می شود. در دهه ی 2050 با استناد به نتایج هر دو سناریو می توان گفت که بیش از 85 درصد مساحت ایران، دوره های خشکی با طول بیش از 8 ماه را تجربه می کنند.