شاخص بارش استاندارد

"در این پژوهش برای ارزیابی روند خشکسالی های اقلیمی در 23 زیرحوضه آبی دریای خزر، داده های بارش ماهانه با روش میانیابی به داده های پهنه ای تبدیل گشته سپس برحسب مختصات حوضه ها، بارش ماهانه هر حوضه تفکیک گردید. آنگاه از روش شاخص بارش استاندارد (SPI) برای ارزیابی خشکسالی های اقلیمی استفاده شده و این شاخص به صورت ماهانه برای هر یک از حوضه ها محاسبه گردید. به منظور تفکیک مکانی- خشکسالی حوضه خزر، با اعمال تحلیل خوشه ای بر روی ماتریس شاخص بارش استاندارد، زیرحوضه های خزر از نظر خشکسالی اقلیمی به 4 قلمرو به نام های ساحلی جنوب غربی، ساحلی جنوب شرقی، حاشیه ای و شمال غرب تفکیک گردید. بر اساس آزمون پارامتری رگرسیون خطی، بارش زیرحوضه های دریای خزر در ماههای ژانویه، می و دسامبر در سطح اطمینان 95% روند معناداری نشان نمی دهد. 5 زیرحوضه در ماههای فوریه و ژوئیه روند مثبت و 11 زیرحوضه عمدتا در ماههای مارس و سپتامبر روند منفی نشان می دهد. با اعمال آزمون ناپارامتری مان - کندال بر روی ماتریس شاخص SPI مشخص شد که در ماه می هیچ حوضه ای روند معناداری نشان نمی دهد. بالاترین روند در 6 زیرحوضه در ماههای ژوئیه و اوت بوده است"

در این پژوهش با استفاده از داده های روزانه بارش سی ایستگاه سینوپتیک با طول دوره ی آماری مشترک چهل سال، شاخص SPI، به تفکیک 5 سری زمانی 3, 6, 12, 24 و 48 ماه به بررسی الگوی زمانی و مکانی خشکسالی با سه مشخصه ی شدت، فراوانی و مدت در مقیاس ملی پرداخته شده است. نتایج این مطالعه نشان می دهد که حداکثر فراوانی وقوع خشکسالی در مقیاس سه و شش ماه در رده ی فراخشک، ایستگاه سنندج و در مقیاس شش ماه در رده ی نسبتاً خشک، ایستگاه اهواز، رده ی خشک شدید، ایستگاه نوشهر و رده ی فراخشک ایستگاه سنندج، در مقیاس دوازده ماه، رده ی نسبتاً خشک، ایستگاه ارومیه، رده ی خشک شدید، ایستگاه نوشهر و رده ی فراخشک ایستگاه بابلسر، مقیاس 24ماه در رده ی نسبتاً خشک در ایستگاه بندرعباس در رده ی خشک شدید ایستگاه نوشهر و در رده ی فراخشک ایستگاه رامسر، در مقیاس 48 ماه در رده ی نسبتاً خشک ایستگاه بندرعباس و دو رده ی بعدی ایستگاه نوشهر بیشترین فراوانی وقوع خشکسالی را دارا بوده اند. همچنین شدیدترین خشکسالی در ایستگاه سمنان در مقیاس زمانی سه ماه با مقدار 89/3- رخ داده است.

خشکسالی به عنوان کمبود طبیعی بارش در طی دوره ای از زمان است که یک بحران مخاطره آمیز برای محیط زیست و حیات گونه های زیستی محسوب می شود. بنابراین در زمان وقوع بحران خشکسالی، عدم وجود فرصت و منابع کافی موجب صدمات جدی می گردد. مدیریت بحران در برگیرنده مجموعه ای از اقدامات واکنشی می باشد که می تواند موجب کاهش با تعدیل اثرات خشکسالی ها گردد. لذا تحلیل نمایه های اندازه گیری خشکسالی برای پیش بینی و ارزیابی مکانی و زمانی این پدیده به منظور مدیریت آن ضر ور ی به نظر می رسد. در این پژوهش، و ضعیت خشکسالی و تحلیل زمانی و مکانی آن در ایستگاه های استان کردستان با استفاده از شاخص بارش استاندارد شده ( SPI ) ، توسط نرم افزار DrinC در مقیاس های زمانی 3، 6 و 12 ماهه انجام شده است. براساس حداکثر طول دوره ی آماری موجود، آمار سال های 2000 تا 2014 در 9 ایستگاه هواشناسی استان کردستان برای تحلیل ها مورد استفاده قرار گرفت. نتایج حاصل از بررسی شدت خشکسالی طی دوره مورد مطالعه نشان داد در سراسر استان کردستان در بین هر سه مقیاس زمانی شدیدترین خشکسالی مربوط به ایستگاه دهگلان در سال 2006- 2005 اتفاق افتاده است. هم چنین طولانی ترین دوره خشکسالی (بسیارشدید) دوره 17 ماهه مربوط به ایستگاه قروه می باشد. نتایج تحقیق تغییرات وقوع خشکسالی با درجات متفاوت را در مقیاس های مختلف زمانی و مکانی در منطقه مورد مطالعه مورد تائید قرار می دهد. هم چنین بر اساس نتایج، ایستگاه دهگلان اولویت اول را از نظر شدت خشکسالی در بین ایستگاه ها و ظفرآباد (دیواندره) آخرین اولویت را دارد. در نتیجه پیش بینی و مدیریت بحران خشکسالی می تواند یکی از اقدامات مؤثر در کاهش خسارات این پدیده اقلیمی خصوصاً در مناطق حساس باشد.

با توجه به روند تغییرات اقلیم و کاهش بارندگی در دهه اخیر، خشکسالی به یک مشکل بزرگ در جهان و بالاخص در مناطق خشک و نیمه خشک از قبیل ایران تبدیل شده است. از این رو پایش و مدیریت آن امری مهم می باشد. در مقابل روش های سنتی که مبتنی بر مشاهدات ایستگاه های هواشناسی هستند و بیشتر به بررسی خشکسالی هواشناسی می پردازند، استفاده از تکنیک سنجش از دور و تصاویر ماهواره ای به عنوان یک ابزار مفید جهت پایش مکانی و زمانی خشکسالی کشاورزی مورد توجه محققین واقع شده است. اما استفاده از این تکنیک و نتایج حاصل از آن همچنان نیاز به ارزیابی و واسنجی برای مناطق مختلف دارد. هدف از این مطالعه بررسی الگوهای مکانی و زمانی خشکسالی با استفاده از داده های ماهواره ای سنجنده مادیس بین سال های 2013-2000 می باشد. بدین منظور شاخص های خشکسالی بر مبنای داده های ماهواره ای شامل: شاخص اختلاف نرمال شده پوشش گیاهی (NDVI)، شاخص وضعیت پوشش گیاهی (VCI)، شاخص وضعیت دما (TCI)، شاخص خشکی (TDVI) و شاخص رطوبت خاک (SWI) از روی تصاویر مادیس برای دوره زمانی مورد نظر و در مقیاس های زمانی فصلی، شش ماهه و سالانه استخراج گردید و نتایج حاصل از این شاخص ها با مقادیر شاخص بارش استاندارد (SPI) مقایسه گردید. نتایج نشان می دهد که محدوده مطالعاتی به طور کلی از پوشش گیاهی متوسط تا کم برخوردار است. برمبنای محاسبه های انجام شده شرایط اقلیمی محدوده با نتایج حاصل از شاخص گیاهی VCI در مقیاس فصلی، تطابق بیشتری دارد. در نتیجه شاخص VCI به عنوان بهترین شاخص جهت پایش خشکسالی کشاورزی استان مرکزی انتخاب گردید. همچنین نتایج به دست آمده از به کار گیری شاخص گیاهی VCI، نشان دهنده وضعیت خشکسالی در سال های 2000 و 2008 و وضعیت ترسالی در سال های 2009 و 2010 نسبت به دوره مطالعاتی در منطقه می باشد.

خشکسالی در زمره پیچیده ترین و ناشناخته ترین پدیده های طبیعی است که باعث بحران دوره ای آب در مناطق متاثر از آن می شود. افزایش تقاضای آب از یک سو و تجربه خشکسالی های سال های اخیر در استان از سوی دیگر منجر به بحران آب گردیده است، شناخت روند خشکسالی یکی از ملزومات مدیریت بحران آب است. هدف از این تحقیق تحلیل روند شاخص خشکسالی اقلیمی SPI استان اصفهان با استفاده آزمون های ناپارامتری سن ، پتی و من-کندال می باشد و از داده های اقلیمی ماهانه 10 ایستگاه همدیدی با طول دوره آماری 27 ساله (2017-1990) برای سری های زمانی مختلف ماهانه استفاده شده است، نتایج تحلیل روند براساس آزمون پتی در 75 درصد ایستگاه ها، براساس آزمون سن در 60 درصد ایستگاه ها و براساس آ زمون من- کندال در 59 درصد ایستگاه ها روند معنی دار نزولی در سطح خطای کمتر از 5 درصد نشان داد. همچنین تحلیل سری زمانی بیش از 6 ماه روند تغییرات را بهتر از سری های زمانی کوتاه مدت نمایان می کند. در نتیجه در استان اصفهان با بحران آب مواجه هستیم و باید مدیریت تقاضای آب و مصرف آن به صورت جدی اعمال گردد.

یکی از پیامدهای تغییرات آب وهوایی، تغییرپذیری الگوهای جوی و افزایش رخداد خشکسالیها می باشد. خشکسالی یکی از مخاطرات طبیعی است که با شناخت ویژگی های آن می توان پیش بینی بهتری از این پدیده جهت کاهش اثرات زیانبار آن انجام داد. هدف این مطالعه پایش خشکسالی های شدید و بسیار شدید و شناسایی الگوهای همدیدی مؤثر در رخداد آن در منطقه غرب میانی ایران است. بدین منظور داده های میانگین روزانه بارش طی یک دوره آماری 26 ساله (اکتبر 1989 تا سپتامبر 2015) برای 16 ایستگاه همدیددر منطقه پژوهش، از سایت سازمان هواشناسی کشور دریافت شد. جهت شناسایی دوره های خشک و بررسی آماری خشکسالی از شاخص بارش استاندارد (SPI) استفاده گردید. محاسبه این شاخص برای مقیاس های زمانی مختلف نشان دهنده فراوانی بالا و تداوم طولانی مدت خشکسالی به خصوص در بازه زمانی سالانه است. از لحاظ مکانی خشکسالی های شدید و بسیار شدید از شمال به جنوب و از غرب به شرق منطقه افزایش داشته است. از این رو ایستگاه هایی مانند همدان، دهلران، بروجرد و سرپل ذهاب به عنوان بحرانی ترین مناطق در منطقه پژوهش شناسایی شدند. در واکاوی همدید یک الگوی پشته، یک الگوی ناوه و دو الگوی زناری در ایجاد خشکسالی منطقه مشخص شدند. الگوی پشته حاصل جابجایی کمربند پرارتفاع جنب حاره بویژه گسترش نصف النهاری پرارتفاع جنوب عربستان است. در الگوی ناوه، ناوه تضعیف شده مدیترانه و عدم تطابق تراز میانی و زیرین جوّبه عنوان علت اصلی رخداد دوره های خشک در غرب میانی ایران ودر الگوی زناری نیز وزش بادهای غربی به شکل زناری و گذر این بادها از منطقه پژوهش علل ایجاد دوره های خشک شناخته شد.

پدیده خشک سالی با تأثیر بر مسائل اقتصادی، اجتماعی و زیست محیطی، منجر به آسیب پذیری جوامع انسانی می شود. در مناطق خشک نظیر استان یزد، اثرات خشکسالی با پدیده خشکی ادغام می شود و فشارهای شدیدی بر جوامع وارد می کند.در این مطالعه به تحلیل آسیب پذیری و تاب آوری جوامع انسانی با خشکسالی به استناد داده های هواشناسی و پایگاه داده های واقعی سرشماری عمومی در طول دوره آماری ۲۰ساله پرداخته شده است.از متغیرهای اقتصادی،اجتماعی وزیست محیطی به عنوان شاخص های تاب آوری وآسیب پذیری استفاده شد. با تحلیل مؤلفه های اصلی چند عامل، به عنوان مؤلفه های اصلی انتخاب گردید .با محاسبه شاخص SPI در منطقه خشک ترین سال مشخص گردید و با محاسبه میانگین وزنی شاخص همبستگی آن با مؤلفه های اصلی منتخب براساس استنباط آماری مناسب بررسی گردید. سپس با استفاده از تحلیل رگرسیون تاثیر خشک سالی بر ابعاد مختلف تابآوری جوامع انسانی بررسی شد.نتایج ، وقوع خشکسالی های مکرر در سال های اخیر در منطقه را بیان می کند.تحلیل ارتباطات خشکسالی با عوامل جوامع انسانی از بین عوامل متعدد اقتصادی،مهم ترین عامل موثر در تابآوری جوامع، سطح درامد می باشد.تحلیل عوامل اجتماعی بیانگر ،تاثیر خشکسالی بر تعداد شرکت تعاونی کشاورزی و نرخ بیکاری میباشد. نتایج عوامل زیست محیطی نشان میدهد، که مساحت جنگل کاری ،بیشترین تاثیر دربرابر خشکسالی را دارد.بطور کلی در این استان ارتباط تنگاتنگی بین خشکسالی آسیب پذیری و تاب آوری جوامع انسانی حاکم است.بنابراین هر میزان آسیب پذیری کاهش یابد میزان تاب آوری جوامع بیشتر می شود.میزان وابستگی به طبیعت بر آسیب پذیری و تابآوری تاثیر گذار است بنابراین در مدیریت بلند مدت این مناطق بایستی وابستگی جوامع انسانی به خشکسالی کاسته شود تا نوسانات آن منجر به تخریب تاب آوری این جوامع نگردد.برای این منظور بهترین راهکار تنظیم تقاضای جوامع انسانی متناسب با زنجیره تولید،صنایع تبدیلی و بازیافت در این مناطق است

خشکسالی پدیده ای خزنده است، که تاثیرات زیاد و تهدید کننده ای بر زندگی انسان دارد. خشکسالی را در یک دوره زمانی با هوای نامعمول خشک که به حد کافی با فقدان آب به علت عدم تعادل هیدرولوژیک روبرو است تعریف می کنند. در خشکسالی چهار ویژگی عمده مورد مطالعه قرار می گیرد که عبارتند از شدت، مدت، فراوانی و گستره خشکسالی. هدف از این تحقیق پهنه بندی شدت خشکسالی در دشت کاشان می باشد. به این منظور، از شاخص بارش استاندارد ( SPI) به عنوان شاخص منتخب جهت پایش خشکسالی در ایستگاه های واقع در داخل دشت با طول دوره آماری مشترک 20 ساله (1390-1369) در مقیاس زمانی 3،6،9،12،24 و 48 ماهه استفاده گردید. بیشترین فراوانی خشکسالی در دوره 24 ماهه و بیش ترین گستره خشکسالی رخ داده در دشت از نوع حاد و بسیار شدید می باشد. مقادیر SPI در سال های خشکسالی شدید در مقیاس های زمانی با استفاده از تکنیک زمین آمار بر پهنه استان تصویر و طبقه بندی گردید. بورسی نقشه ها نشان می دهد، وسعت خشکسالی با افزایش مقیاس زمانی کاهش یافته و وضعیت خشکسالی ها در پهنه دشت از سمت غرب به شرق افزایش می یابد

خشکسالی اقلیمی به معنی کمبود بارش، بخش های مختلف جوامع انسانی، کشاورزی، تولید آب، صنعت و محیط زیست را تحت تاثیر قرار می دهد. درک روابط زمانی و مکانی پارامترهای موثر بر خشکسالی بعنوان یک خطر طبیعی توسط متغیرهای چندگانه هواشناسی بهتر تفسیر می گردد. هدف این تحقیق استفاده از مدل نمودار سه متغیره برای تفسیر پدیده خشکسالی هواشناسی در ایستگاه های سینوپتیک استان کردستان است. پس از اخذ آمار ماهانه هفت ایستگاه سینوپتیک در سطح استان کردستان شامل بارش، دما و رطوبت نسبی، تحلیل های اولیه روی آن ها انجام گرفت. سپس مقادیر شاخص بارش استاندارد ماهانه برای هر ایستگاه محاسبه گردید. پس از محاسبه و ترسیم نیم تغییرنمای هر مدل ، با روش ارزیابی متقاطع و استفاده از معیارهای ضریب تبیین و مجموع مربعات خطا، روش مناسب درون یابی جهت تهیه نمودارهای سه متغیره انتخاب گردید و نمودارهای سه متغیره بر اساس مقادیر شاخص بارش استاندارد، دمای متوسط ماهانه و درصد رطوبت نسبی برای هر یک از ایستگاه های مورد مطالعه، رسم گردید. بر اساس نتایج، طبقه بندی مقادیر شاخص بارش استاندارد در نمودار سه متغیره چارچوبی را برای تفسیر خصوصیات و تغییرات عناصر اقلیمی فراهم می نماید. هم چنین ضمن مقایسه شرایط رطوبتی میان ایستگاه ها، می توان ارتباط فضایی آن ها را تجزیه و تحلیل نمود. نمودارهای سه متغیره امکان تفسیر ارتباط وقایع حدی و روند میان متغیرها را فراهم می نماید.

هدف از اجرای این پژوهش ارزیابی شاخص استاندارشده بارش (SPI) و اصلاح این شاخص در مناطق خشک مرکز، جنوب، و شرق ایران است. در ای ن پژوهش از داده های آماری 26 ایستگاه سینوپتیک با دوره آماری سی سال به بالا (1364-1398) استفاده شد. به منظور دخالت دادن تأثیر زمانی بارش، شاخص اصلاحی EP-SPI ارائه شده است که در آن داده های بارش ماهانه نخست با تابع EPI میرا شده است. به عنوان ورودی از برنامه SPIGenerator در بازه زمانی دوازده ماهه استفاده شد؛ بدین ترتیب، اثر بارش های قدیمی تر کاهش یافته و شاخص برآورد بهتری از خشک سالی ارائه می نماید. وقوع بارش بیش از نرمال، پیش از شروع دوره خشک، می تواند مقدار شاخص SPI را، با وجود رخداد خشک سالی، نرمال یا حتی ترسال نشان دهد. مطابق بررسی انجام گرفته، بیشترین اختلاف دو روش معادل چهار سطح جابه جایی شاخص خشک سالی از ترسال بسیار شدید به خشک سالی خفیف بوده است. در این تحقیق مشخص شد که 9 / 8 درصد از وقایع خشک سالی دوازده ماهه از دید شاخص SPI مخفی مانده است. کارایی روش EP-SPI برای آشکارسازی خشک سالی در بازه دوازده ماهه، با تصاویر NDVI در تاریخ های نظیر مورد ارزیابی قرار گرفت و نشان داد که تطابق بهتری نسبت به  SPIدارد.  

خشکسالی یکی از پدیده های آب و هوایی است که در همه ی شرایط اقلیمی و در همه ی مناطق کره ی زمین به وقوع می پیوندد. پیش بینی خشک سالی نقش مهمی در طراحی و مدیریت منابع طبیعی، سیستم های منابع آب، تعیین نیاز آبی گیاه  ایفا می نماید. در این پژوهش جهت تخمین شاخص بارش استاندارد 12 ماهه ی چهار ایستگاه باران سنجی دلفان، سلسله، دورود و بروجرد واقع در استان لرستان از مدل شبکه ی عصبی موجک استفاده شد و نتایج آن با سایر روش های هوشمند از جمله شبکه ی عصبی مصنوعی مقایسه گردید. برای این منظور از پارامتر بارش در مقیاس زمانی ماهانه در طی دوره ی آماری (1372-1392) به عنوان ورودی و شاخص بارش استاندارد به عنوان پارامتر خروجی مدل ها انتخاب گردید. معیارهای ضریب همبستگی، ریشه ی میانگین مربعات خطا و میانگین قدر مطلق خطا برای ارزیابی و عملکرد مدل ها مورد استفاده قرار گرفت. نتایج نشان داد هر دو مدل قابلیت خوبی در تخمین شاخص بارش استاندارد دارند، لیکن از لحاظ دقت، مدل شبکه ی عصبی موجک عملکرد بهتری نسبت به شبکه ی عصبی مصنوعی از خود نشان داده است. در مجموع نتایج نشان داد استفاده از مدل شبکه ی عصبی موجک می تواند در زمینه تخمین خشکسالی موثر باشد.