سیما رحیمی بندرآبادی؛ بهرام بهرام ثقفیان؛ طیب رضیئی
چکیده
مقدمه
شناخت فرکانس وقوع خشکسالی‌های با شدت و تداوم‌های مختلف و پیش‌بینی به موقع آن‌ها برای اعلام هشدار، یکی از نیازهای اساسی پروژه‌های منابع آب است. پدیده خشکسالی، به سه گروه عمده هواشناسی، کشاورزی و هیدرولوژی تقسیم می‌شود. پایش خشکسالی‌های هیدرولوژیکی، یکی از نیازهای اساسی مدیریت منابع آب در حوزه‌های ...
بیشتر
مقدمه
شناخت فرکانس وقوع خشکسالی‌های با شدت و تداوم‌های مختلف و پیش‌بینی به موقع آن‌ها برای اعلام هشدار، یکی از نیازهای اساسی پروژه‌های منابع آب است. پدیده خشکسالی، به سه گروه عمده هواشناسی، کشاورزی و هیدرولوژی تقسیم می‌شود. پایش خشکسالی‌های هیدرولوژیکی، یکی از نیازهای اساسی مدیریت منابع آب در حوزه‌های آبخیز، به‌ویژه در بخش کشاورزی آبی به شمار می‌آید. در سالهای اخیر، شاخص‌ها و روش‌های جدیدی برای پایش خشکسالی هیدرولوژیکی در سطح جهان ارائه شده است.
مواد و روش‌ها
در این پژوهش، شاخص‌های جریان کمینه (Q75، Q90 و Q95) مستخرج از منحنی تداوم جریان و سری‌های جریان کمینه (10 و30 روزه) و همچنین، حجم کمبود جریان برای پایش خشکسالی هیدرولوژیکی در حوضه دریای خزر، مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفته است. بدین منظور، 40 ایستگاه هیدرومتری که دارای آمار 41 ساله (از سال آبی 1351-1350 تا 1391-1390) بود، انتخاب شد. در مرحله بعد، داده‌های ایستگاه‌های مورد مطالعه از نظر همگنی، استقلال و تصادفی بودن، مورد ارزیابی قرار گرفت. سپس، به کمک روش تحلیل خوشه‌ای مرتبه‌ای و رگرسیون گام به گام، مناطق همگن هیدرولوژیکی تعیین و تحلیل منطقه‌ای این شاخص‌ها انجام شد.
نتایج و بحث
برای بررسی ویژگیهای جریان کمینه در حوضه دریای خزر، ابتدا منحنی تداوم جریان برای هر یک از ایستگاه‌ها رسم و سپس، سه شاخص Q75، Q90 و Q95 برای هر یک از ایستگاه‌ها محاسبه شد. برای مقایسه مکانی جریان کمینه، از دبی کمینه ویژه یا qs (مقدار دبی کمینه تقسیم بر سطح) استفاده شد. شاخص qs75، بین 0.0006 تا 13 متر مکعب بر ثانیه بر کیلومتر مربع تغییر میکند. مقدار qs75، در قسمت‌های شرقی، کمتر (خشک‌تر) و در قسمت‌های غربی منطقه، مقدار خشکی جریان کمتر از سایر نقاط است. بررسی نقشه‌های توزیع مکانی این سه شاخص، نشان میدهد که روند تغییرات مکانی آن‌ها تقریبا مشابه است و همگی بیانگر مرطوبتر بودن مناطق غربی حوضه دریای خزر نسبت به مناطق شرقی و مرکزی هستند. در مرحله بعد، برای بررسی شاخص‌های جریان کمینه، ابتدا سری جریان‌های کمینه 10 و 30 روزه تهیه شد. با مقایسه پارامترهای توزیع به کمک روش امتیازدهی، توزیع لوگ پیرسون تیپ سه، به‌عنوان بهترین توزیع در بیشتر ایستگاه‌ها انتخاب شد. پس از انتخاب مناسب‌ترین توزیع، مقادیر شاخص‌های کمینه 10 روزه و 30 روزه با دوره بازگشت‌های مختلف محاسبه شد. بررسی میانگین شاخص‌ها نشان میدهد که کمترین مقدار دبی کمینه 10 روزه با مقدار 0.01 متر مکعب بر ثانیه در ایستگاه وطنا (035-12) واقع در شرق حوضه و بیشترین میزان با مقدار 91.2 متر مکعب در ثانیه در ایستگاه رودبار (034-17) در منطقه غرب حوضه است. در مورد میانگین دبی کمینه 30 روزه نیز کمترین مقدار برابر 0.02 متر مکعب برثانیه و بیشترین مقدار برابر 8.52 متر مکعب بر ثانیه در همین دو ایستگاه است. به‌منظور، بررسی تغییرات زمانی شدت خشکسالی هیدرولوژیکی، سری‌های زمانی سالانه جریان کم 10 و 30 روزه در هر ایستگاه نسبت به سال وقوع آن‌ها ترسیم شدند تا روند تغییرات وضعیت خشکسالی در سالهای مختلف مشخص شود. بررسی روند زمانی شاخص‌های جریان کمینه بر روی نمودارها، نشان از کاهش مقدار شاخص‌ها طی سالهای اخیر و روند منفی شاخص‌ها دارد. به عبارت دیگر، نمودارها تقریبا در همه ایستگاه‌ها بیان از خشکسالی‌های هیدرولوژیکی (کاهش شاخص‌های جریان کمینه) طی سالهای اخیر دارند. برای تعیین طول دوره‌های جریان کمینه نیز، در ایستگاه‌های مختلف میانگین‌های متحرک 10 و 30 روزه دبی با مقدار شاخص Q90، مقایسه شد. نتایج نشان میدهد که تداوم خشکسالی در قسمت‌های مرکزی حوضه دریای خزر (زیرحوضه‌های پلور، رزن، کرسنگ، تنگه لاویج، پل‌ذغال و زوات) بیشتر از بقیه مناطق است که این زیرحوضهها در استان مازندران واقع هستند. کمترین تداوم خشکسالی (بین 22 تا 25 روز) نیز مربوط به زیرحوضه‌های شلمان، پل سازمان، پاشاکی، آستانه و توتکابن در قسمت شرقی حوضه دریای خزر و در استان گیلان است. قسمت‌های شرقی حوضه نیز طول دوره خشکسالی بین 28 تا 30 روز را تجربه کرده‌اند.
نتیجه‌گیری
نتایج نشان میدهد که در سالهای 1377 تا 1390، در بیشتر ایستگاه‌ها شدیدترین و طولانی‌ترین خشکسالی‌ها اتفاق افتاده است. بررسی توزیع مکانی شاخص‌های جریان کمینه و حجم کمبود جریان، بیانگر خشک‌تر بودن قسمت‌های شرقی حوضه نسبت به مرکزی و غرب حوضه دریای خزر است. هرچند، طول دوره خشکسالی‌های هیدرولوژیکی در خزر مرکزی بیشتر از سایر نقاط حوضه است. بررسی روند زمانی شاخص‌ها نیز بیانگر افزایش تکرار و طول مدت خشکسالی‌های هیدرولوژیکی در سالهای اخیر است. مقایسه شاخص‌های مختلف نشان میدهد که همه شاخص‌ها نتایج مشابهی در منطقه دارند. بررسی روابط منطقه‌ای نشان داد که در منطقه همگن شرقی عامل تاثیرگذار بر شاخص‌های جریان، ارتفاع است. در حالی‌که در منطقه مرکزی و غربی مساحت و تراکم زهکشی، تاثیر بیشتری دارند.
سیما رحیمی بندرآبادی؛ سعید جهانبخش اصل؛ بهروز ساری صراف
چکیده
هر گونه تغییر در غلظت گازهای گلخانه‌ای باعث بر هم خوردن تعادل بین اجزا سیستم اقلیم می‌شود. اما تغییر در میزان غلظت این گازها و چگونگی اثرات آن‌ها در آینده نامعلوم می‌باشد. برای بررسی اثرات تغییر اقلیم بر سامانه‌های مختلف در آینده، ابتدا باید متغیرهای اقلیمی تحت تغییرات گازهای گلخانه‌ای (سناریوهای اقلیمی) شبیه‌سازی شوند. ...
بیشتر
هر گونه تغییر در غلظت گازهای گلخانه‌ای باعث بر هم خوردن تعادل بین اجزا سیستم اقلیم می‌شود. اما تغییر در میزان غلظت این گازها و چگونگی اثرات آن‌ها در آینده نامعلوم می‌باشد. برای بررسی اثرات تغییر اقلیم بر سامانه‌های مختلف در آینده، ابتدا باید متغیرهای اقلیمی تحت تغییرات گازهای گلخانه‌ای (سناریوهای اقلیمی) شبیه‌سازی شوند. روش‌های مختلفی برای این کار وجود دارد که معتبرترین آن‌ها استفاده از مدل‌های اقلیمی می‌باشد. مدل‌های آب و هوایی جهانی (AOGCM)، قادر به شبیه‌سازی در سطوح بزرگ چند صد کیلومتری هستند و نمیتوانند فرایندهای منطقه‌ای و کوچک مقیاس آب و هوا را شبیه‌سازی کنند. از این‌رو، برای شناخت تغییرات بهطور دقیق‌تر و در مقیاسهای کوچکتر از روش‌های ریزمقیاس‌نمایی استفاده می‌شود. یکی از مهمترین روش‌های ریزمقیاس نمایی روش‌های دینامیکی است که مبتنی بر بالابردن قدرت تفکیک و تجزیه هرچه بیشتر مدل‌های آب و هوایی سیاره‌ای هستند. در این مطالعه، به بررسی تغییرات آب و هوا در حوضه کرخه، به‌عنوان یکی از مهمترین حوضه‌های کشور از لحاظ آورد آبی و کشاورزی، در دوره 2070 تا 2100 پرداخته شد. برای این منظور، از مدل ریزمقیاس نمایی دینامیکی PRECIS، برای برآورد بارش و دما تحت دو سناریوی A2 و B2 استفاده شده است. بررسی تغییرات آب و هوایی در حوضه کرخه نشان داد که تحت سناریوی A2، مقدار بارش حدود 11 درصد و میانگین دمای کمینه و بیشینه، حدود پنج درجه افزایش خواهند داشت. برای سناریوی B2، مقدار بارش حدود هفت درصد و مقدار میانگین دمای کمینه و بیشینه، حدود سه درجه افزایش خواهند داشت؛ این در حالی است که تحت هر دو سناریو، بارش فصل پاییز برخلاف دوره پایه، بیشتر از بارش فصل زمستان خواهد بود.
سیما رحیمی بندرآبادی
چکیده
افزایش گازهای گلخانه‌ای ضمن تاثیر بر روی عناصر آب و هوایی، سامانه‌های متاثر از این متغیرها، نظیر منابع آب، کشاورزی، محیط زیست، بهداشت و اقتصاد را نیز دگرگون می‌سازد. تغییر آب و هوا، با ایجاد تغییرات در چرخه هیدرولوژی باعث اثرات معنیداری در منابع آب می‌شود. برای بررسی تغییرات آب و هوا در آینده، روش‌های مختلفی وجود ...
بیشتر
افزایش گازهای گلخانه‌ای ضمن تاثیر بر روی عناصر آب و هوایی، سامانه‌های متاثر از این متغیرها، نظیر منابع آب، کشاورزی، محیط زیست، بهداشت و اقتصاد را نیز دگرگون می‌سازد. تغییر آب و هوا، با ایجاد تغییرات در چرخه هیدرولوژی باعث اثرات معنیداری در منابع آب می‌شود. برای بررسی تغییرات آب و هوا در آینده، روش‌های مختلفی وجود دارد که مهمترین آن‌ها مدل‌های اقلیمی هستند. مدل‌های گردش کلی جفت شده (AOGCM) متغیرهای اقلیمی را در وسعت چند ده هزار کیلومتر مربع شبیه‌سازی می‌کنند، اما قادر به شبیه‌سازی فرایندهای منطقه‌ای و کوچک مقیاس آب و هوا نیستند. برای رسیدن به این مهم، از روش‌های ریزمقیاس‌نمایی استفاده می‌شود که یکی از مهمترین آن‌ها روش‌های دینامیکی می‌باشد. این روش، مبتنی بر بالا بردن قدرت تفکیک و تجزیه هرچه بیشتر مدل‌های گردش کلی هستند. در این مطالعه، به بررسی اثرات تغییر آب و هوا بر جریان کمینه حوضه کرخه، به‌عنوان یکی از مهمترین حوضه‌های کشور از لحاظ آورد آبی و کشاورزی، پرداخته شده است. برای این منظور، از مدل ریزمقیاس‌نمایی دینامیکی PRECIS برای برآورد بارش و دما در دوره 2070 تا 2100 و تحت دو سناریوی A2 و B2 استفاده شده است. برای برآورد دبی روزانه در سالهای آتی نیز از مدل هیدرولوژیکی SWAT (که یک مدل جامع و پیوسته در مقیاس حوضه‌ای می‌باشد) استفاده شده است. بدین صورت که مقادیر بارش و دمای خروجی مدل PRECIS تحت سناریوهای مختلف به مدل وارد و مقدار دبی روزانه برای زیرحوضهها برآورد شد. سپس، شاخص‌های جریان کمینه (سه شاخص Q75 ،Q90 و Q95) از منحنیهای تداوم و سری جریان‌های کمینه 10 و 30 روزه در هر یک از زیرحوضهها محاسبه شد. بررسی شاخص‌های جریان کمینه طی دوره آینده نشان میدهد که تحت سناریوی A2، جریان کمینه حدود 70 درصد افزایش خواهد داشت و این افزایش دبی کمینه در قسمت‌های شمالی حوضه بیشتر است. این در حالی است که تحت سناریوی B2، شاخص‌ها نشان از کاهش 50 درصدی جریان کمینه در افق 2080 دارند. اما توزیع مکانی جریان کمینه نسبت به دوره پایه تغییری نخواهد داشت. لذا، مناطق مرکزی و تا حدودی شمالی حوضه تحت این سناریو، خشکسالی‌های شدیدی را تجربه خواهد کرد. از این‌رو، با توجه به اثرات متفاوت تغییر اقلیم بر جریان کمینه تحت سناریوهای مختلف، در طرح‌های مدیریتی باید عدم قطعیت سناریوها و همچنین، وضعیت اقتصادی و اجتماعی منطقه در آینده مد نظر قرار گیرد.
سیما رحیمی بندرآبادی؛ سعید جهانبخش اصل؛ بهروز ساری صراف
چکیده
افزایش گازهای گلخانه‌ای تغییراتی را در تعادل آب و هوای کره زمین بهوجود آورده است که تغییر آب و هوا نامیده می‌شود. افزایش گازهای گلخانه‌ای، میتواند علاوه بر تأثیر بر روی پارامترهای آب و هوایی، سامانه‌های متأثر از این متغیرها، نظیر منابع آب، کشاورزی، محیط زیست، بهداشت و اقتصاد را نیز دگرگون سازد. برای بررسی اثرات ...
بیشتر
افزایش گازهای گلخانه‌ای تغییراتی را در تعادل آب و هوای کره زمین بهوجود آورده است که تغییر آب و هوا نامیده می‌شود. افزایش گازهای گلخانه‌ای، میتواند علاوه بر تأثیر بر روی پارامترهای آب و هوایی، سامانه‌های متأثر از این متغیرها، نظیر منابع آب، کشاورزی، محیط زیست، بهداشت و اقتصاد را نیز دگرگون سازد. برای بررسی اثرات تغییر آب و هوا بر سامانه‌های مختلف در آینده، ابتدا باید متغیرهای آب و هوایی تحت تغییرات گازهای گلخانه‌ای (سناریوهای آب و هوایی) شبیه‌سازی شوند. روش‌های مختلفی برای این کار وجود دارد که معتبرترین آن‌ها استفاده از مدل‌های آب و هوایی است. مدل‌های آب و هوایی سیاره‌ای (AOGCM)، قادر به شبیه‌سازی در سطوح بزرگ چند صدکیلومتری هستند و نمیتوانند فرایندهای منطقه‌ای و کوچک مقیاس آب و هوا را شبیه‌سازی کنند. از این‌رو، ضروری است تا این تغییرات بهطور دقیق‌تر و در مقیاسهای کوچکتر بررسی شوند. برای رسیدن به این مهم، از روش‌های ریزمقیاس‌نمایی استفاده می‌شود که یکی از مهمترین آن‌ها روش‌های دینامیکی است که مبتنی بر بالا بردن قدرت تفکیک و تجزیه هر چه بیشتر مدل‌های آب و هوایی سیاره‌ای هستند. این روش همچنین، برای کشورهایی مثل ایران که داده‌های مشاهدهای و ایستگاهی کافی و بلندمدت (مورد نیاز روش‌های سادهتر مثل ریزمقیاس‌نمایی آماری) ندارد، میتواند مناسب باشد. در این مطالعه، به ارزیابی مدل ریزمقیاس‌نمایی دینامیکی PRECIS، برای برآورد بارش و دما پرداخته شده است. نتایج ارزیابی مدل PRECIS نشان داد که بهطور کلی، این مدل میتواند برآورد مناسبی از بارش و دما در منطقه داشته باشد (میانگین درصد خطا در مورد بارندگی حدود 4- درصد)، هر چند که در باره بارشهای پاییزه و بهاره، بهدلیل ماهیت محلی این بارشها، مدل، چندان توانمند نبوده است. از طرف دیگر، با توجه به نتایج به‌دست‌آمده از ارزیابی‌های نقطه‌ای و منطقه‌ای به‌نظر می‌رسد که ارزیابی نقطه‌ای نمی‌تواند معیار مناسبی برای سطح یک منطقه باشد و بهتر است برای ارزیابی مدل‌های اقلیمی و بررسی تغییرت اقلیمی یک حوضه به‌صورت منطقه‌ای عمل شود.
سعید جهانبخش؛ بهروز ساری صراف؛ عبدالمحمد غفوری روزبهانی؛ سیما رحیمی بندرآبادی
چکیده
خشکسالی هیدرولوژیک از روش‌های مختلف قابل بررسی می‌باشد. یکی از راه‌های متداول، استفاده از شاخص‌های جریان حداقل است. در این مطالعه به‌منظور بررسی ماهیت، تعیین مناطق همگن، استخراج روابط منطقه‌ای و همچنین، بررسی روند جریان حداقل حوزه آبخیز کرخه، از داده‌های 13 ایستگاه هیدرومتری در دوره آماری 2000-1960 استفاده شد. پس از کنترل ...
بیشتر
خشکسالی هیدرولوژیک از روش‌های مختلف قابل بررسی می‌باشد. یکی از راه‌های متداول، استفاده از شاخص‌های جریان حداقل است. در این مطالعه به‌منظور بررسی ماهیت، تعیین مناطق همگن، استخراج روابط منطقه‌ای و همچنین، بررسی روند جریان حداقل حوزه آبخیز کرخه، از داده‌های 13 ایستگاه هیدرومتری در دوره آماری 2000-1960 استفاده شد. پس از کنترل کمی و کیفی و بازسازی داده‌ها، با استفاده از منحنیهای تداوم جریان شاخص‌های Q75 ،Q90 و Q95 و با تحلیل فراوانی جریان کم 10 و 30 روزه شاخص‌های Q10,5، Q10,50، Q10,100، Q30,5، Q30,50 و Q30,100 و چند شاخص دیگر استخراج شد. سپس به کمک برخی عوامل فیزیوگرافی، اقلیمی، زمین‌شناسی و پوشش گیاهی به تجزیه و تحلیل منطقه‌ای این شاخص‌ها پرداخته شد. برای این منظور از روش تحلیل خوشه‌ای مرتبه‌ای و رگرسیون گام به گام استفاده شد. در نهایت نیز سری زمانی شاخص‌ها از لحاظ وجود روند ارزیابی شد. نتایج نشان میدهد که از بین شاخص‌های محاسبه شده Q95 و Q10,100 کمترین مقدار را دارند که با افزایش دوره بازگشت مقادیر این شاخص‌ها کاهش می‌یابد. از طرف دیگر سالهای 1999-1998، 2000-1999 و 2001-2000 در اکثر ایستگاه‌ها شدیدترین و طولانی‌ترین خشکسالی‌ها را تجربه کرده‌اند. بررسی توزیع مکانی شاخص‌ها نیز بیانگر وضعیت بهتر قسمت‌های جنوب شرقی حوضه نسبت به مناطق شمالی و جنوبی حوضه از نظر خشکی می‌باشد. نتایج آنالیز خوشه‌ای منطقه را به دو واحد همگن تقسیم کرد که در هر یک از این واحدها و در کل منطقه روابط منطقه‌ای با سطح معنیداری 0.01 استخراج شد که بررسی این روابط نشان میدهد که در منطقه یک عامل ارتفاع، در منطقه دو تراکم زهکشی و در کل منطقه عامل مساحت و تراکم زهکشی بیشترین تاثیر را دارند. از طرف دیگر طبق آماره اسپیرمن و من کندال جریان حداقل در سرشاخه‌های حوضه دارای روند منفی طی دوره آماری می‌باشند.
