بررسی خشکسالی‌های هواشناسی (اقلیمی) در استان سیستان و بلوچستان با استفاده از نمایه SPI و مدل زنجیره مارکف

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 مربی/ پژوهشی پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری و دانشجوی دوره دکتری اقلیم‌شناسی، دانشگاه تهران

2 استادیار /دانشگاه بین‌المللی امام خمینی (ره)

3 کارشناس /پژوهشی پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری

4 دانشیار / پژوهشی پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری

چکیده

خشکسالی یکی از پدیده‌های خزنده محیطی است که در مناطق خشک و نیمه خشک نمود بیشتری دارد. بخش‌های مرکزی، شرقی و جنوبی ایران با آب و هوای خشک و نیمه خشک از جمله این مناطق به شمار می روند. پدیده بارندگی در استان سیستان وبلوچستان به دلیل دور بودن از مسیر سامانه‌های باران‌زای مدیترانه‌ای و قرار گرفتن در موقعیت اصلی پرفشار جنب حاره ای از تغییر پذیری زیادی برخوردار است و به همین سبب بیشتر از دیگر نقاط کشور در معرض وقوع پدیده خشکسالی قرار دارد. در این مقاله با استفاده از مدل زنجیره مارکف مرتبه اول و نمایه SPI در مقیاس 3 و 6 ماهه، احتمال وقوع و یا گسترش خشکسالی در این استان مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که در مقیاس شش ماهه، احتمال ماندن در تله خشکسالی در نواحی مرکزی استان بیش از 70 درصد و در نواحی شرقی کمتر از 50 درصد است. همچنین با توجه به احتمال تعادل1 خشکسالی، بخش مرکزی استان در 30 درصد مواقع در خشکسالی بسر می‌برد و از این بابت نسبت به سایر بخش‌های استان در وضعیت آسیب‌پذیرتری قرار دارد.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigation of Meteorological Droughts in the Sistan and Balouchestan Province, Using the Standardized Precipitation Index and Markov Chain Model

نویسندگان [English]

  • T Raziei 1
  • P Daneshkar Arasteh 2
  • R Akhtari 3
  • B Saghafian 4
1 Research Climatologist, Soil Conservation and Watershed Management Research Institute (SCWMRI), Tehran, Iran and Ph.D Candidate in Climatology, University of Tehran, Tehran, Iran-
2 Assistant Professor, International University of Imam Khomeini, Qazvin, Iran
3 Research Assistant, Soil Conservation and Watershed Management Research Institute (SCWMRI)
4 Research Associate, Soil Conservation and Watershed Management Research Institute (SCWMRI), Tehran, Iran
چکیده [English]

Drought is an insidious environmental phenomenon which is more pronounced in arid and semi arid regions. Central, eastern, and southern regions of Iran are characterized as arid and semi arid climate. Precipitation variability in the Sistan and BalouchestanProvince is very high. This is due to remoteness from Mediterranean cyclonic trajectory and the predominance of a subtropical high pressure system. Accordingly, the Sistan and Balouchestan is more prone to drought than other provinces in Iran. In this paper, the probability of drought occurrence and extent in this province is investigated applying lag-1 Markov chain on SPI time series in 3- and 6-month time scales. The results showed that the probability of drought persistence, based on 6-month SPI time series, is higher than 70 percent in central portion of the province and decreases to 50 percent moving east. Considering the drought equilibrium probability, the results also indicated that the central district of the province are affected by drought events 30% of the time and therefore is more vulnerable to drought conditions compared to other regions in the province.

کلیدواژه‌ها [English]

  • meteorological drought
  • Markov-Chain
  • Sistan and Balouchestan Province
  • SPI
آشگر طوسی، شادی.، علیزاده، امین و سهیلا. جوانمرد (1382) "پیش‌بینی احتمالات وقوع خشکسالی در استان خراسان" فصلنامه تحقیقات جغرافیایی، 82، شماره 3: 119-128.
حقیقت جو، پرویز. و زمان شاه محمدی (1380) "کاربرد زنجیره مارکف در بررسی خشکسالی و ترسالی منطقه سیستان با توجه به دبی رودخانه هیرمند"، کنفرانس بررسی راهکارهای مقابله با بحران آب، دانشگاه زابل، 173-177.
رضیئی، طیب، ثقفیان، بهرام و علیرضا شکوهی (1382) "پیش بینی شدت- تداوم- فراوانی خشکسالی با استفاده از روش‌های احتمالاتی و سری‌های زمانی (مطالعه موردی استان سیستان و بلوچستان)"، مجله بیابان، 8(2):292-310.
Arasteh, P.D. and Mianehrow. M. (2004), "Water deficit and drought forecast by a Markov-Chain model: case study in Central Iran", Proceedings of the 4th International Iran and Russia Conference in Agriculture and Natural Resources, Shahrekord, Iran.
Bhalme, H.N. and Mooley, D.A. (1980), "Large-scale drought/floods and monsoon circulation", Monthly Weather Review, 108: pp. 1197-1211.
Bordi, I., Frigio, S., Parenti, P., Speranza, A., and Sutera. A. (2001), "The analysis of the Standardized Precipitation Index in the Mediterranean area: large scale patterns", Annali Di Geofisica, Vol.44, No. 5/6: pp. 965-978.
Edwards D.C. and McKee TB. (1997), "Characteristics of 20th century drought in the United States at multiple timescales", Colorado State University: Fort Collins. Climatology Report No. pp. 97-2.
 
Gibbs, W.J. and Maher. J.V. (1967), "Rainfall deciles as drought indicators", Bureau of Meteorology Bulletin No. 48, Commonwealth of Australia, Melbourne, Australia.
Guttman, N. B. (1999), "Accepting the Standardized Precipitation Index: a calculation algorithm", J. of Amer. Water Resources Assn., 35, pp. 311-322.
Hayes, M.J., M.D. Svoboda, D.A. Wilhite and Vanyarkho. O.V. (1999), "Monitoring the 1996 drought using the Standardized precipitation Index", Bulletin of the American Meteorological Society, 80(3): pp. 429- 437.
Keyantash, J. and Dracup. J.A. (2003), "The Quantification of drought: An evaluation of drought indices", American Meteorological Society, 83, No. 8 (Aug): pp. 1167–1180.
Lloyd-Hughes, B. and Saunders. M.A. (2002), "A drought climatology for Europe", International Journal of Climatology 22: pp. 1571–1592.
Lohani, V.K. and Loganathan. G.V. (1997), "An early warning system for drought management using the Palmer Drought Index",  JAWA, 33(6): pp. 1375-1386.
McKee, T.B., N.J. Doesken, and Kleist. J. (1993), "The relationship of drought frequency and duration to time scales", Proceedings of the 8th Conference on Applied Climatology, Anaheim, CA, USA, pp. 179-184.
McKee, T.B., N.J. Doesken, and Kleist. J. (1995), "Drought monitoring with multiple time scales", Proceedings of the 9th Conference on Applied Climatology, Dallas, TX, USA, pp. 233-236.
Palmer, W.C. (1968), "Keeping track of crop moisture conditions, nationwide: the new Crop Moisture Index", Weatherwise, 21: pp. 156-161.
Palmer, W.C. (1965), "Meteorological Drought", Research Paper No. 45, U.S. Department of Commerce Weather Bureau, Washington, D.C.
Paulo, A.A., C. Coelho, and Pereira. L.S. (2003), "Drought class transition analysis through Markov and log linear models", Proceedings of the 6th Inter-regional Conference on Environment-Water, Land and Water Use Planning and Management, Albacete, Spain.
Paulo, A.A., E. Ferreira, and Pereira. L.S. (2005), "Stochastic prediction of SPI drought class transitions", ICID 21st European regional conference, 15-19 May 2005, Frankfurt (Oder), Germany.
Shafer, B.A. and. Dezman. L.E (1982), "Development of a Surface Water Supply Index (SWSI) to assess the severity of drought conditions in snow pack runoff areas", IN Proceedings of the (50th) Annual Western Snow Conference, pp.164-175. Fort Collins, CO: ColoradoStateUniversity.
Thompson, S. A. (1990), A Markov and runs analysis of drought in the central united states", Physical Geography, 11 (3), 191-205.
Thyer, M. and Kuczera. G. (2000), "Modeling long-term persistence in hydroclimatic time series using a hidden state Markov model", Water resources. Res., 36(11), pp. 3301-3310.
Wilks, D.S. (1995), "Statistical methods in the atmospheric sciences", Academic Press, San Diego, California, USA, 467 pp.
Willeke, G., J.R.M. Hosking, J.R. Wallis, and Guttman. N.B. (1994), "The national drought atlas", Institute for water resources, report 94-NDS-4, U.S. Army Corps of Engineers.