جغرافیا  (نشریۀ انجمن جغرافیایی ایران)

جغرافیا (نشریۀ انجمن جغرافیایی ایران)

تحلیل همدید روزهای خشک دوره سرد سال استان خوزستان

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان
گروه جغرافیا، دانشکده جغرافیا و علوم محیطی، دانشگاه حکیم سبزواری، ایران.
چکیده
خشکسالی یک پدیده محیطی تکرارشونده در اقلیم‌های مختلف است و اثرات آن صرفاً به محیط‌های خشک و نیمه‌خشک محدود نمی‌شود بلکه رخداد این پدیده در ارتباط با تکرار سیستم‌های همدیدی و تیپ‌های هوا می‌باشد. از این رو، مطالعه و شناسایی الگوهای گردشی جوی پدیده مذکور برای درک وقوع خشکسالی‌های استان خوزستان ضرورتی اجتناب‌ناپذیر است.در این پژوهش از داده‌های روزانه ایستگاهی و داده‌های بازکاوی جو بالا (2.5×2.5 درجه قوسی) شامل ارتفاع ژئوپتانسیل، فشار سطح دریا ، تاوایی و سرعت قائم هوا در جو (امگا) از مرکز ملی مطالعات اقیانوس و جو ایالات متحده آمریکا (NOAA) استفاده شد. داده‌های بارش 11 ایستگاه استان خوزستان طی 29 سال (1995-2023) از سازمان هواشناسی کشور اخذ گردید. با شاخص SPI، روزهای خشک پاییز و زمستان مشخص و سال 2010 به‌عنوان سال با بیشترین روزهای خشک انتخاب شد. این سال در ArcGIS پهنه‌بندی و با روش سلسله‌مراتبی به چهار طبقه خوشه‌بندی شد. نقشه‌های همدید برای تحلیل همدیدی در نرم‌افزار GRADS تهیه گردید. نتایج تحلیل‌های همدیدی نشان داد که وضعیت عمق ناوه بادهای غربی، محل استقرار و وزش مداری این بادها، به همراه زبانه پرفشار جنب ‌حاره، پرفشار سیبری و پدیده‌های بلوکینگ از مهم‌ترین عوامل جوی مؤثر بر وقوع خشکسالی در استان خوزستان هستند. این عوامل با ایجاد شرایط پایدار و جلوگیری از ورود سیستم‌های باران‌زا به منطقه، باعث کاهش بارندگی و افزایش تعداد روزهای خشک در این استان شده‌اند.این تحقیق با تمرکز بر تحلیل داده‌های روزانه بارش و مدل‌های جو بالا، الگوهای همدیدی خاصی را که با خشکسالی‌های فصول سرد استان خوزستان مرتبط هستند، شناسایی کرده است. این الگوها به عنوان شاخص‌های پیش‌بینی خشکسالی در این منطقه معرفی شده‌اند، برنامه‌ریزی‌های مدیریتی و راهبردهای کاهش تأثیرات خشکسالی باید با در نظر گرفتن این الگوهای همدیدی تدوین شوند. این یافته‌ها به مدیریت بهینه منابع آب و پایش دقیق‌تر جوی و اقلیمی کمک می‌کنند.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Synoptic Analysis of Dry Days in the Cold Season in Khuzestan Province

نویسندگان English

Qorban Jafari
Abdolreza Kashki
Department of Geography, Faculty of Geography and Environmental Sciences, Hakim Sabzevari University, Iran.
چکیده English

Extended Abstract
Introduction
One of the primary climatic problems in arid and semi-arid areas is drought, which has a big effect on ecosystems, agriculture, and water supplies. The fall and winter droughts are especially significant in the province of Khuzestan. This study uses the Standardized Precipitation Index (SPI) to quantify the intensity and length of droughts in Khuzestan through both regional and synoptic analysis. According to research, the length of the drought varies from 7 to 12 years in different stations of this province, with shorter return periods in the eastern parts resulting in more severe droughts. Numerous research have examined drought in various regions of the world using the SPI index. According to a synoptic analysis, Siberian and subtropical high-pressure systems are two of the main causes of Khuzestan's ongoing droughts. Furthermore, according to some research, the absence of moisture transfer from important sources like the Mediterranean Sea and the Red Sea has made the drought in this area worse .
Methodology
For this study, daily rainfall data from 11 sites in Khuzestan Province for a 29-year period (1995–2023) were provided by the national meteorological organization. The data were first organized in Excel and then analyzed using the SPI index. This tool makes analyzing long-term trends in precipitation easier. In the United States, upper-atmospheric data from the National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) were analyzed using sea-level pressure, vertical air velocity, geopotential height data at the 500 hPa level, and other relevant factors. The data were analyzed using ArcGIS and GRADS software to identify and investigate the effective synoptic patterns associated with droughts throughout the cold season.
 
Results and Discussion
The results of this study show a direct correlation between certain synoptic patterns and cold-season droughts in Khuzestan Province. The depth of the western wind trough, the direction and speed of these winds, the existence of the Siberian and subtropical highs, and blocking events are some of the recognized atmospheric patterns. There is less precipitation and more dry days as a result of these patterns' ability to stabilize the weather and keep systems that bring rain from entering the area. These results can be useful in developing management plans to lessen the effects of drought and as indicators for anticipating droughts in this area.
Conclusion
One major climatic issue that has a big effect on economies, ecosystems, and communities is drought. Khuzestan Province experiences drought conditions on a regular basis because of its distinct climatic features. Meteorological data analyzed between 1995 and 2023 shows the occurrence of severe droughts, including the ones that happened in 2010. The Arabian high, the Siberian high, the subtropical high, wind flow, and the absence of westerly winds all play a significant role in reducing precipitation and increasing the number of dry days in the region, according to the Standardized Precipitation Index (SPI) and geographic and spatial data. The study's findings are in line with earlier studies, like that of Masoudi et al. (2019), with the exception that this research employs upper-atmospheric models and daily precipitation data to identify synoptic patterns as markers for drought prediction. To minimize negative effects and maximize the utilization of available water resources, management plans and drought mitigation techniques must take these trends into account.

کلیدواژه‌ها English

Standardized Precipitation Index
Khuzestan
Dry Days
Synoptic Analysis
  1. اشرف، بتول و موسوی بایگی، محمد (1390). مطالعه الگوهای سینوپتیکی منجر به خشکسالی‌های پاییزه و زمستانه در استان خراسان رضوی. مجله پژوهش‌های حفاظت آب‌وخاک، (18)4، 184-167.https://dorl.net/dor/20.1001.1.23222069.1390.18.4.9.9  
  2. اشتری، فرهاد؛ شریفی فرد، هاشم؛ شبانکاری، مهران؛  کیکاوسی، علی؛ هاشمی فرد، اکبر؛ گل‌افشان، عزیز و درویشی، نسرین  (1403). استان‌شناسی خوزستان. تهران: شرکت چاپ و نشر کتاب‌های درسی ایران. چاپ چهاردهم.
  3. جهانگیر، محمدحسین؛ حسین دوست، محمدصادق و ارست، مینا (2021). ارزیابی وضعیت خشک‌سالی استان گیلان با استفاده از شاخص کچبایرام (KBDI) در انطباق با شاخص درصد نرمال بارندگی (PNPI).مدل سازی و مدیریت آب و خاک, (4)1, 67-57. https://doi.org/10.22098/mmws.2021.9407.1038
  4. خوش‌اخلاق، فرامرز؛ کریمی احمدآباد، مصطفی؛ جاسمی، سید میثم؛ کاکی، سیف‌الله (2020) . واکاوی آماری همدید تغییرپذیری آب و هواشناختی رژیم بارش غرب میانی ایران با تأکید بر رخداد خشکسالی‌های شدید. پژوهش‌های تغییرات آب‌وهوایی،  (1)1 ,82، 63 . https://doi.org/10.30488/ccr.2020.235986.1004
  5. خوش‌اخلاق، فرامرز؛ عزیزی، قاسم و رحیمی، مجتبی (1391). الگوهای همدید خشکسالی و ترسالی زمستانه در جنوب غرب ایران، نشریه تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی (25)12، 77-57 http://jgs.khu.ac.ir/article-1-652=html.fa.
  6. غزنوی، منصوره؛ مساعدی، ابوالفضل؛ قبائی سوق، محمد (2021). تأثیر شکست سری زمانی داده‌های بارش بر تغییرات مشخصه‌های خشکسالی (مطالعه موردی شهرهای تبریز و اراک).آب‌وخاک، (3)35، 425-409.https://doi.org/10.22067/jsw.2021.14899.0
  7. صادقی، فرشاد؛ قویدل، یوسف و  فرج‌زاده. منوچهر (1401). تغییرات زمانی و مکانی شدت خشکسالی‌های فراگیر و کوتاه مدت منطقه غرب آسیا. جغرافیا (فصلنامه علمی انجمن جغرافیایی ایران)، (73) 20،118-99.http://dor.net/dor/20.1001.1.27833739.1401.20.73.6.4
  8. قنبری، عبدالرسول؛ روستا، حسن و فتوحی نژاد، مهدی (2020). تحلیل آمار فضایی خشکسالی اقلیمی بلندمدت استان فارس (در بازه زمانی 1990 تا 2014 میلادی).نیوار،  (110-111) 44، 69-57.https://doi.org/10.30467/nivar.2020.146655.1105
  9. مقیمی (2020). سخن سردبیر (حکمرانی بحران در جهان اسلام بر مبنای تعاون محوری).مدیریت اسلامی,  (2)28, 9-5.‎https://dorl.net/dor/20.1001.1.22516980.1399.28.2.1.8
  10. نامنی، عزت؛ صادقی، سلیمان و دوستان، رضا (1392). تحلیل همدیدی خشکسالی فراگیر در خراسان رضوی. مجله جغرافیا و مخاطرات محیطی، (5)2، 54-37https://doi.org/22067/geo.v2i1.17464.
  11. یوسفی، حسین؛ کاشکی، عبدالرضا؛ کرمی، مختار؛ حسین‌زاده، احمد و ریحانی، الیاس (1397). مقایسه و پهنه‌بندی کیفیت منابع آب زیرزمینی دشت بجنورد طی دوره‌های خشکسالی و ترسالی با استفاده از شاخص‌های  SPI، RAI و PN. مجله اکوهیدرولوژی، (3)5، 1005-993. https://doi.org/10.22059/ije.2018.257381.875
  12. Adeola, O. M., Masinde, M., Botai, J. O., Adeola, A. M. & Botai, C. M. (2021). An analysis of precipitation extreme events based on the SPI and EDI values in the Free State province, South Africa. Water, 13(21), 3058. https://doi.org/3390/w13213058
  13. Alawsi, M. A., Zubaidi, S. L., Al-Bdairi, N. S. S., Al-Ansari, N. & Hashim, K. (2022). Drought forecasting: a review and assessment of the hybrid techniques and data pre-processing. Hydrology, 9(7), 115.‏ https://doi.org/10.3390/hydrology9070115
  14. Ahmadi, M. & Hosseini Nia, N. (2022). Analysis of temporal-spatial changes of water deficit index in Khuzestan province in the last decade. Physical Geography Research, 54(3), 387-401[Persian] ‏http://doi.org/10.22059/JPHGR.2022.339321.1007689
  15. Evgeniev, R., Malcheva, K., Marinova, T., Chervenkov, H. & Bocheva, L. (2023). Assessment of drought in Bulgaria in recent years through the standardized precipitationI index. International Multidisciplinary Scientific GeoConference: SGEM, 23(4.1), 245-252.‏http://dx.doi.org/10.5593/sgem2023/4.1/s19.31
  16. Gebrewahid, M. G., Kasa, A. K., Gebrehiwot, K. A. & Adane, G. B. (2022). Analyzing Drought Conditions, Interventions and Mapping of Vulnerable Areas using NDVI and SPI Indices in Eastern Ethiopia, Somali Region. OMO International Journal of Sciences, 5(2), 70-87.https://doi.org/10.59122/13439FE
  17. Jordaan, Andries J., Mlenga, Daniel H., & Mandebvu, Blessing. (2019). Monitoring droughts in Eswatini: A spatiotemporal variability analysis using the Standard Precipitation Index. Jàmbá: Journal of Disaster Risk Studies, 11(1), 1-11.https://doi.org/10.4102/jamba.v11i1.712
  18. Kavianpour, M., Seyedabadi, M., Moazami, S., & Yamini, O. A. (2020). Copula based spatial analysis of drought return period in southwest of Iran. Periodica Polytechnica Civil Engineering, 64(4), 1051-1063.‏[Persian] https://doi.org/10.3311/ppci.16301
  19. Masoudi, M., & Elhaeesahar, M. (2019). GIS analysis for vulnerability assessment of drought in Khuzestan province in Iran using standardized precipitation index (SPI). Iran Agricultural Research, 38(2), 9-16.‏ [Persian]https://doi.org/10.22099/IAR.2019.5291
  20. McKee, T. B., Doesken, N. J., & Kleist, J. (1993, January). The relationship of drought frequency and duration to time scales. In Proceedings of the 8th Conference on Applied Climatology (Vol. 17, No. 22, pp. 179-183).‏https://climate.colostate.edu/pdfs/relationshipofdroughtfrequency.pdf
  21. Mooreh, K. A. M., & Razi, M. (2016). Study Drought in Khouzestan Province and Effect on Increase Dust. International Journal of Current Research and Academic Review, 4, 122-139. https://doi. rg/10.20546/IJCRAR.2016.405.012
  22. Safarianzengir, V., Fatahi, A., Sobhani, B., & Doumari, S. A. (2022). Temporal and spatial analysis and monitoring of drought (meteorology) and its impacts on environment changes in Iran. Atmospheric Science Letters, 23(5), e1080.‏ [Persian]https://doi.org/10.1002/asl.1080
  23. Sakellariou, S., Spiliotopoulos, M., Alpanakis, N., Faraslis, I., Sidiropoulos, P., Tziatzios, G. A., ... & Dercas, N. (2024). Spatiotemporal Drought Assessment Based on Gridded Standardized Precipitation Index (SPI) in Vulnerable Agroecosystems. Sustainability, 16(3), 1240.‏https://doi.org/10.3390/su16031240
  24. Salehvand, I., Montazeri, M., Gandomkar, A., Moemeni, M., & Ataei, H. (2015). Study Pressure Fields Affecting Cyclone Rainfall: Case Study of Iran. Atmospheric and Climate Sciences, 5(02), 129.‏ [Persian]http://dx.doi.org/10.4236/acs.2015.52010
  25. Sodoge, J., Kuhlicke, C., Mahecha, M. D. & de Brito, M. (2023). Text-mining uncovers the unique dynamics of socio-economic impacts during multi-year drought. Natural Hazards and Earth System Sciences Discussions, 2023, 1-25. https://doi.org/10.5194/nhess-2023-228
  26. Van Schalkwyk, L., Blamey, R. C., Gijben, M. & Reason, C. J. (2023). A Climatology of Dryline‐Related Convection on the Western Plateau of Subtropical Southern Africa. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 128(18), https://doi.org/10.1029/2023JD038966
  27. Veritt, S., Landau, S. & Leese, M. (2001). Cluster Analysis Fourth ed. London: Arnold. ISBN 0-340-76119-9.
  28. Wilhite, Donald A. & Glantz, Michael H. (1985). Understanding: the drought phenomenon: the role of definitions. Water International, 10 (3), 111-120. https://doi.org/10.1080/02508068508686328