تحلیل اثرپذیری ناهنجاری‌های بارش در زمان وقوع خشکسالی‌های شدید و فوق شدید در جنوب ایران در سه سیکل خورشیدی

نوع مقاله : مقاله مستخرج از رساله دکتری

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری آب و هواشناسی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران.

2 استاد گروه جغرافیای طبیعی، دانشکده علوم زمین، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران.

3 دانشیار گروه تخصصی جغرافیا، واحد تهران شمال، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران.

4 دانشیارگروه تخصصی جغرافیا، واحد یادگار امام، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران.

چکیده

در این پژوهش به بررسی روند تاریخی و اثرپذیری ناهنجاری‌های بارش در زمان وقوع خشکسالی‌های شدید و فوق‌العاده شدید درجنوب ایران پرداخته شده است. برای این منظور داده‌های بارش روزانه و سالانه ایستگاه‌های سینوپتیک منطقه مطالعاتی از داده‌های سازمان هواشناسی استخراج گردید. پایه آماری برای انطباق با سیکل‌های خورشیدی یک دوره 33 ساله منطبق با سال‌های 1986 -2019 انتخاب گردیده است. بر این اساس 34 ایستگاه سینوپتیک از ایستگاه‌های منطقه با این دوره آماری منطبق بودند. ابتدا وضعیت خشکسالی‌ها بر اساس شاخص‌های استاندارد بارش(SPI)، Z چینی (CZI)، نمره (ZSI) Z مورد بررسی قرار گرفت. برای بررسی ناهنجاری بارش از شاخص RAI استفاده شده است. بر اساس معیار‌های انتخابی 7 سال به عنوان نمونه از خشکسالی‌های شدید و فوق شدید انتخاب گردید. روند تاریخی وقوع خشکسالی‌ها نشان داد که اولاً در سه سیکل اخیر در26 سال از 33 سال دوره آماری منطقه جنوبی ایران کمابیش با پدیده خشکسالی مواجه بوده است. تعداد خشکسالی‌های در دو سیکل اخیربشدت افزایش یافته است. به طوری که در سیکل 23 از 11 سال 9 سال و در سیکل 24 از 11 سال 10 سال آن بخش‌های زیادی از منطقه درگیر خشکسالی بوده است. در هر دو سیکل در 4 سال در بیش از نیمی از ایستگاه‌ها خشکسالی شدید و فوق شدید رخ داده است. از لحاظ پدیده‌های مرتبط با بارش نیز ناهنجاری‌های شدیدی رخ داده است در منطقه جنوبی در خشکسالی‌ها، متوسط بارش روزانه نسبت به متوسط بارش طولانی مدت منطقه بشدت در حال کاهش است. به عبارت دیگر توزیع بارش‌ها در واحد زمان کم شده است. به طوری که متوسط بارش روزانه در دوره بارشی از دو میلی‌متر به کمتر از یک میلی‌متر تقلیل پیدا کرده است. تعداد روز‌های خشک در منطقه با شدت بیشتری در حال افزایش است. به طوری که در خشکسالی‌های شدید این تعداد روز‌ها به بیش از 350 روز افزایش یافته است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Analysis of the effectiveness of precipitation anomalies during the occurrence of extreme and extreme droughts in the south of Iran in the last three solar cycles.

نویسندگان [English]

  • Farnaz Mashayekh 1
  • Hassan Lashkari 2
  • Seyedjamaledin Daryabari 3
  • Mohsen Ranjbar 4
1 Ph.D Student Climatology, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran.
2 Professor of Geography, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran.
3 Associate Professor of Geography, Islamic Azad University, North Tehran Branch, Iran.
4 Associate Professor of Geography, Branch Yadegar Imam, Islamic Azad University, Shahre_rey, Iran.
چکیده [English]

Extended Abstract
Introduction
Drought is an inseparable phenomenon of climate in any geographical region. But it may have different behavior and different environmental effects with the change of geographical environment. Vulnerable environments will suffer more damage. As a result, to the extent that our understanding of the behavior of this phenomenon is more accurate, we will have a more appropriate behavior and reaction. Adaptive behavior will cause us to have less damage from environmental hazards. During the occurrence of droughts, some features of the rainfall element such as intensity, intervals of rainfall days, number of rainfall days, length of rainfall period, etc. will experience severe abnormalities. The occurrence of abnormality in the normal behavior of precipitations leads to a change in the hydrological behavior of the environment and changes all the elements and factors related to precipitation. The most incompatible environmental elements will suffer the most damage. The southern region of the country, due to its geographical and topographical location, adjacent to the Arabian subtropical high pressure, the hot and dry deserts in the vast expanse of the Arabian Peninsula and the Lut desert in the east and center of Iran, despite access to the moisture resources of the warm seas of Oman, Arabia and the Persian Gulf have a dry and semi-arid climate. As a result, the region inherently faces a shortage of water resources and droughts can aggravate these conditions and lead the region to a water shortage crisis.
 
Methodology
To conduct this research, first, 34 stations from the synoptic stations of southern Iran, which had complete statistics in the years 1986-2019 (corresponding to the last three solar cycles), have been selected. The research design involves the following steps. 1- The daily and annual rainfall data of the synoptic stations of the study area were extracted from the data of the Meteorological Organization. 2- The statistical base has been chosen to adapt to the solar cycles of a 33-year period corresponding to the years 1986-2019. 3- The number of 19 synoptic stations that had these conditions were selected. 4- Wet years were determined based on standard precipitation indices (SPI), Chinese Z (CZI), Z score (ZSI). 5- To check the anomaly of precipitation RAI index is used. 6- Based on the declared indicators, with the criteria of 30% repetition in selected stations, 6 severe wet and based on 50% repetition in selected stations, three severe wets have occurred in the statistical period of 33 years. 7- In this research, two seasons of 1992-1993 and 1995-1996 have been examined in terms of anomaly indices and other rainfall characteristics.
Results and Discussion
In examining the trend of droughts in the last three solar cycles, it was observed that the frequency of years affected by droughts has increased significantly in the 23th cycle (statistical period 1997-2008) and the 24th solar cycle (2009-2019). So that out of 11 years of the 23th solar cycle, in 9 years, between one third and more than half of the study area has been affected by drought. Out of these 9 years, in 4 years there has been widespread drought. In the 24th solar cycle, out of 11 years of this cycle, in 10 of those years, parts of the studied area have experienced drought with different intensities. Of these, in 4 years there has been widespread drought. In these 4 years, more than half of the study area has been involved in severe and ultra-severe drought. Examining the abnormality created in some characteristics of precipitation showed that the intensity of precipitation has shown a sharp decrease in dry years. So that the average daily rainfall has decreased from two millimeters to less than one millimeter. Due to the temperature conditions of this region, when the rainfall intensity of the systems decreases in dry years, the effectiveness of the precipitation also decreases. In other words, a large part of the precipitation is wasted through evaporation and does not get a chance to penetrate. The investigation of rainfall anomalies also showed that the number of dry days in this region is increasing more intensively. So that in severe droughts, the number of dry days has increased to more than 350 days. When the number of dry days increases, a large part of the soil moisture is removed through evaporation and the empty spaces of the soil pores are filled with air. As a result, the little rains of dry years are not able to penetrate and are out of reach in the form of surface flows.
 
Conclusion
Drought disrupts the living conditions in all climates and makes the ecosystem face the reduction of water resources. But in dry and semi-arid climates, these effects are increasingly intensified. Because ecosystems are more vulnerable in these climates. The provinces of the southern coast of Iran, due to their port location, the presence of huge oil and petrochemical resources and industries, climatic features for the production of tropical agricultural products and the products needed by the country in the cold period of the year, are among the demographic and strategic regions of the country. Droughts and aridity in this region of the country will cause irreparable damage to the agriculture and industry of this region. Examining the trend and intensity of droughts in the last three periods of 11 years showed that the frequency of occurrence, the extent of effect and the intensity of droughts are increasing in the southern region of the country. This phenomenon has been increasing, especially in the last two solar cycles. In this way, the southern region of the country, in addition to being involved with the phenomenon of drought, the continuation of this trend will also face the region with aridity. Therefore, it is necessary for practitioners and planners to prepare the conditions for a drier climate than the current situation by redefining short and long-term goals and plans. These changes should be made especially in the pattern of cultivation of agricultural products, which has the highest water consumption in the region.

کلیدواژه‌ها [English]

  • evere and super severe drought
  • RAI index
  • precipitation anomaly
  1. ادیب، آرش و گرجی زاده، علی (1395). بررسی و پایش خشکسالی با استفاده از شاخص‌های خشکسالی( مطالعه موردی حوضه آبریز دز) ، نشریه علمی - پژوهشی مهندسی آبیاری و آب ایران، دوره 7، شماره 2، صص. 185-173.
  2. پیرمرادیان، نادر؛ شمس ‏نیا، سید امیر؛ بوستانی، فردین؛ شاهرخ ‏نیا، محمدعلی (1387). ارزیابی دوره‏ بازگشت خشکسالی با استفاده از شاخص استاندارد شده بارش (SPI) در استان فارس، بوم شناسی گیاهان زراعی، دوره 4، شماره 13، صص. 21-7.
  3. حجازی زاده، زهرا؛ پژوه، فرشاد؛ شکیبا، هانیه (1400). واکاوی دقت شاخص های خشکسالی و تعیین بهترین شاخص اقلیمی در جنوب شرق ایران، جغرافیا(فصلنامه علمی انجمن جغرافیایی ایران) ، سال 19، شماره 68، صص. 21-6.
  4. خرم بخت، احمدعلی؛ مشیری، سید رحیم؛ مهدوی، مسعود (1394). ارزیابی مشخصه های خشکسالی اقلیمی در منطقه لارستان، فصلنامه علمی - پژوهشی برنامه ریزی منطقه ای، دوره 4، شماره13، صص. 103-120.
  5. زرین کمر مجد، شیرین؛ کتیرایی بروجردی، پری سیما (1395). بررسی تغییرات فصل پذیری و ناهنجاری های بارش فصلی در ایران طی دوره 1977 الی 2006، پژوهش های علوم و فنون دریایی، دوره 11، شماره 3، صص. 39-24.
  6. عفیفی، محمد ابراهیم (1400). بررسی اثر خشکسالی بر روی پوشش گیاهی با استفاده از تکنیک های سنجش از دور، مطالعه موردی: حوضه آبریز سد درودزن، جغرافیا ( فصلنامه علمی انجمن جغرافیایی ایران)، دوره 19، شماره 70، صص. 153-172.
  7. عساکره، حسین و رزمی، رباب (۱۳۹۱). تحلیل ناهنجاری های بارش شمال غرب ایران طی دهه های اخیر، نشریه نیوار، دوره 35، شماره 75، صص.40-24.
  8. غیور، حسن علی و خسروی، محمود (1380). تاثیر پدیده انسو بر نابهنجاری های بارش تابستان و پاییزی منطقه جنوب شرق ایران، تحقیقات جغرافیایی، شماره 62، صص. 174-141.
  9. فرزانمنش، راحله (1384). مطالعه سینوپتیکی نوسانات پرفشار جنب حاره در سالهای نمونه النینو و لانینا(مطالعه موردی: بارش های نیمه جنوبی ایران) ، پایان نامه کارشناسی ارشد، به راهنمایی دکتر فرامرزخوش اخلاق، دانشگاه تهران، دانشکده جغرافیا.
  10. کرمپور، مصطفی؛ طولابی نژاد، میثم؛ عینی، سعیده (1398). پایش و پیش بینی خشکسالی طی دوره رشد پوشش مرتع، (نمونه موردی: حوضه آبخیز قوری چای، شهرستان پارس آباد مغان)، جغرافیا ( فصلنامه علمی انجمن جغرافیایی ایران)، دوره17، شماره 60،صص. 202-214.
  11. محمدی، زینب؛ لشکری، حسن (1397). نقش جابه جایی مکانی پُرفشار عربستان و رودباد جنب‏ حاره‏ ای در الگوهای همدیدی و ترمودینامیکی ترسالی‏ های شدید جنوب و جنوب‏ غرب ایران، پژوهش های جغرافیای طبیعی، شماره 50، دوره 3، صص. 491-509.
  12. مرادی، محمد (1399). آشکارسازی و تحلیل ناهنجاری بارش زمستانه در جنوب شرق ایران، جغرافیا و روابط انسانی، دوره3، شماره9، صص. 113-96.
  13. مرید، سعید و پایمزد، شهلا (1378). مقایسه روش‌های هیدرولوژیکی و هواشناسی جهت پایش روزانه خشکسالی: مطالعه موردی دوره خشکسالی ۱۳۷۸ لغایت ۱۳۸۰ استان تهران، مجله علوم آب و خاک، دوره 11،شماره 42، صص. ۳۳۳-۳۲۵.
  14. Adib, A. & Gorgizadeh, A. (2017). Evaluation and Monitoring of drought using of drought Indexes ;Case study the Dez watershed. Irrigation and Water Engineering,Vol.7, No. 2, pp.173-185. [Persian].
  15. Afifi, M. E. (2021). Investigation of the Effect of Drought on Vegetation Using Remote Sensing Techniques (Case Study of Dorodzan Dam Catchment). Journal of Geography,Vol. 19, No. 70.pp.153-172. [Persian].
  16. Alexander, L.V. (2016). Global observed long-term changes in temperature and precipitation extremes: A review of progress and limitations in IPCC assessments and beyond, Weather and Climate Extremes, No. 11, pp. 4–16.
  17. Asakereh, H. & Razmi, R. (2012). Analysis of annual precipitation changes in northwest of Iran. Geography and environmental planning,Vol. 23, No. 3,pp. 147-162. [Persian].
  18. Bronikowski, A. & C. Webb. (1996). A critical examination of rainfall variability measures used in behavioral ecology studies, Behavioral Ecology and Sociobiology, No. 39, pp. 27-30.
  19. Chen, Z., Wang, W. & Fu, J. (2020). Vegetation response to precipitation anomalies under different climatic and biogeographical conditions in China, Scientific reports,Vol. 10, No. 1, pp. 1-16.
  20. Costa, J. A. & Rodrigues, G. P. (2017). Space-time distribution of rainfall anomaly index (RAI) for the Salgado Basin, Ceará State-Brazil, Ciência e Natura,Vol. 43, No. 3,pp. 627-634.
  21. Donat, M. G. & Coauthors. (2013). Updated analyses of temperature and precipitation extreme indices since the beginning of the twentieth century: The HadEX2 dataset, Journal of Geophysical Research: Atmospheres, Vol. 118, No. 5, pp. 2098-2118.
  22. Freitas MAS. (2005). Um sistema de suporte à decisão paramonitoramento de secas meteorológicas em regiões semi- áridas, Revista Tecnologia, Vol. 19, No. 1, pp. 84-95.
  23. Ghayour, H. A. & Khosravi, M. (2001). Impacts of el nino/southern oscillation (ENSO) on the summer and autumnal precipitation anomalies in south east of iran. , Vol. 16, No. 62, pp. 141-171. [Persian].
  24. Hartmann, D. L. & Coauthors. (2013). Observations: Atmosphere and surface. Climate Change 2013: The Physical Science Basis, T. F. Stocker et al., Eds., Cambridge University Press, pp.159–254.
  25. Hejazizadeh, Z., Pajooh, F. & Shakiba, H. (2021). Analyzing the accuracy of drought indicators and determining the best climatic indicators in southeastern Iran. Geography, Vol. 19, No. 68,pp. 5-21. [Persian].
  26. Huang, H., J. M. Winter, E. C. Osterberg, R. M. Horton. & B. Beckage. (2017). Total and extreme precipitation changes over the northeastern United States, Journal of Hydrometeorology, Vol.18, No. 6, pp.1783-1798.
  27. IPCC, Climate Change. (2013). The Physical Science Basis. T. F. Stocker et al., Eds., Cambridge University Press, 1535.
  28. Karampor, M. (2019). Exploring and anticipation of famine during pasture covering growth periodCase study: Ghouri chay aquiferous zone (Pars abad Moghan city). Geography, Vol. 17, No. 60,pp. 202-2014. [Persian].
  29. Khorrambakht, A. A., Moshiri, S. R. & Mahdavi, M. (2014). Assessment of climatic drought characteristics of Larestan. Journal Of Regional Planning ,Vol. 4, No. 13.pp.102-120. [Persian].
  30. Lashkari, H. & Mohammadi, Z. (2015). The effect of the location of the Arabian subtropical high pressure on the precipitation systems in the south and southwest of Iran, Researches of Natural Geography, Vol.47, No. 1, pp.73-90. [Persian].
  31. Lashkari, H., Matkan, A. A., Azadi, M. & Mohammadi, Z. (2017). Synoptic analysis of the role of Saudi Arabia subtropical high pressure subtropical and polar jet streams and severe droughts in South and South West of Iran, Journal of Researches in Earth Sciences, Vol.8, 2,pp. 141-163. [Persian].
  32. Min, S. K., X. Zhang, F. W. Zwiers. & G. C. Hegerl. (2013). Human contribution to more-intense precipitation extremes, Nature, No. 470, pp. 378–381.
  33. Mohammadi, Z. & Lashkari, H. (2019).  Synoptic and thermodynamic analysis of spatial movement of sub-tropical jet stream in Sudan low activity (case study: wet years in Fars Province, Iran) ”, Researches in Earth Sciences, Vol.10, No.2, pp. 85-103.
  34. Mohammadi, Z. & Lashkari, H. (2018). Effects of spatial movement of Arabia subtropical high pressure and subtropical jet on synoptic and thermodynamic patterns of intense wet years in the south and south west Iran. Physical Geography Research Quarterly, Vol.50, No. 3, pp.491-509. [Persian].
  35. Mohammadi, Z., Lashkari, H. & Mohammadi, M. S. (2021). Synoptic analysis and core situations of Arabian anticyclone in shortest period precipitation in the south and southwest of Iran”, Arabian Journal of Geosciences, Vol.14, No. 12, pp. 1-18.
  36. Morid, S. & Paymard, S. (2006). Comparison of hydrological and meteorological methods for daily monitoring, Journal of Sciences and Techniques of Agriculture and Natural Resources, Vol.11, No. 42, pp. 325-333. [Persian].
  37. Pirmoradian, N., Shamsnia, S. A., Boustani, F. & Shahrokhnia, M. A. (2009). ٍEvaluation of drought return period using standardized precipitation index (SPI) in Fars province, Iran. Agroecology Journal, Vol.4, No. 4,pp. 7-21. [Persian].
  38. Rhein, M., and Coauthors. (2013). Observations: Ocean. Climate Change 2013: The Physical Science Basis, T. F. Stocker et al., Eds., Cambridge University Press, pp. 255–315.
  39. Rooy MP.(1965).van. A Rainfall Anomaly Index Independent of Time and Space, Notos, No. 14, pp. 43.
  40. Wang, C. &D. B. Enfield. (2001). The tropical western hemisphere warm pool, Geophysical research letters, No. 28, pp.1635-1638.
  41. Westra, S., L. V. Alexander. & F. W. Zwiers. (2013). Global increasing trends in annual maximum daily precipitation, Journal Climate, No. 26, pp. 3904–3918.
  42. Xia, Y. & Guan, Z. (2020). Relationships between convective activity in the Maritime Continent and precipitation anomalies in Southwest China during boreal summer, Climate Dynamics, Vol.54, 1, pp.973-986.
  43. Zaveri, E., Russ, J. & Damania, R. (2020). Rainfall anomalies are a significant driver of cropland expansion, Proceedings of the National Academy of Sciences, Vol.117, 19, pp.10225-10233.