بررسی و تحلیل ارتباط زمانی و مکانی بین خشکسالی هواشناسی و هیدرولوژیکی در استان تهران

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد بیابانزدایی دانشگاه تهران

2 استاد دانشکده منابع طبیعی دانشگاه تهران

3 استادیار دانشکده منابع طبیعی دانشگاه تهران

4 دانشجوی دکتری بیابانزدایی دانشگاه

چکیده

خشکسالی یک رخداد طبیعی تکرارشونده و موقتی است و منجر به وارد آمدن خسارتهای زیادی به زندگی انسان و اکوسیستمهای طبیعی میشود. در این تحقیق، از شاخص بارش استاندارد شده (SPI) و شاخص خشکسالی جریانات رودخانهای (SDI) جهت ارزیابی خشکسالیها استفاده شده است. برای این منظور از آمار ماهانه 72 ایستگاه باران سنجی و 42 ایستگاه هیدرومتری در استان تهران استفاده شد و شاخصهای خشکسالی SPI و SDI نیز در نرمافزار MATLAB محاسبه گردید. در مرحله بعد نقشه پهنه‌‌بندی مربوط به آنها نیز در دورههای مختلف با استفاده از نرم افزار ArcGIS تهیه شد و در نهایت ارتباط بین دو  شاخص خشکسالی نیز از طریق ضریب همبستگی پیرسون بدست آمد. نتایج حاصل از این تحقیق نشان داد که بین خشکسالی هواشناسی و هیدرولوژیکی در منطقه مورد مطالعه، ارتباط معنیداری در سطح 99 درصد وجود دارد و روند خشکسالی تقریباً در مناطق مختلف استان با گذشت زمان افزایش یافته است، به طوری که روند تغییرات هر دو شاخص خشکسالی، از سمت شمال به جنوب دارای افزایش چشمگیری بوده است. بر اساس دادههای بارش و دبی، وقوع خشکسالی هواشناسی به صورت کوتاهمدت یا با تأخیر یک ماهه بیشترین تأثیر را در وقوع خشکسالی هیدرولوژیک دارد. همچنین بررسی نظم مکانی نیز نشان داد که، بیشترین همبستگی بین خشکسالی هواشناسی و هیدرولوژیکی در ایستگاه رودک وجود دارد که دلیل همبستگی بالای آن را میتوان کوچک بودن حوضه بالادست آن به موقعیت ایستگاههای بارانسنجی و هیدرومتری آن مرتبط دانست.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigation and Analysis of Temporal and Spatial Relationship between Meteorological and Hydrological Drought in Tehran Province

نویسندگان [English]

  • Hamed Eskandari Damaneh 1
  • Gholam Reza Zehtabian 2
  • Hassan Khosravi 3
  • Al Azareh 4
1 Ms student of combating desertification, faculty of natural resource, University of
2 Professor of faculty of natural resource, University of Tehran
3 Assistant professor of faculty of natural resource, University of Tehran
4 Ph.D condidate combating desertification, faculty of natural resource, University of Tehran
چکیده [English]

Drought is a recurring and temporary natural event which leads to many damages to human life and natural ecosystems. In this study, the Standardized Precipitation Index (SPI) and Stream flow Drought Index (SDI) were used to assess droughts. For this purpose, monthly statistics of 72 rain-gauge stations and 42 hydrometric stations were used in Tehran province and drought indices of SPI and SDI were calculated in the matlab software. In the next stage, their zoning maps of these indices were prepared using ArcGIS software in different periods and the relationship between the two drought indices was obtained using the Pearson correlation coefficient. The results of this study showed that the drought trend has been increased over time in different parts of the province. Also, there was a significant relationship (at confidence level of 99%) between meteorological drought and hydrological drought in the area. The results show that the extent of drought has been increased over time and from north to south of the province. Based on rainfall and discharge data, the occurrence of meteorological drought, either as instantly or with a time delay of one month, has the highest impact on the hydrological drought. Also, the study of the spatial order showed that the highest correlation between meteorological drought and hydrological drought was found in Roudak station because of the small size of its upstream basin compared to position of its rain-gauge and hydrometric stations.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Meteorological drought
  • Hydrological drought
  • Correlation
  • Tehran province

1-      بذرافشان، ا.ا., م.محسنی ساروی.، م. ملکیان و ا. معینی؛ (1390)؛بررسی وضعیت خشکسالی استان گلستان با استفاده از شاخص بارش استاندارد (SPI). فصلنامه علمی پژوهشی تحقیقات مرتع و بیابان ایران، جلد 18، شماره 3، صص 407-395.

2-    تبوزاده، ش. ح. زارعی.، ا.ا. بذرافشان و س. شکری کوچک.، (1392)؛مطالعه تطبیقی خشکسالی هواشناسی و هیدرولوژیکی در حوضه آبریز بختگان. سی‌و‌دومین گردهمایی و نخستین کنگره بین‌المللی تخصصی علوم زمین، 7 صفحه.

3-     زمانی، ع.م.، ک. آخوندعلی.، ف. سلیمانی.، پ. انصاری و پ. بخشیان؛ (1391)؛کاربرد زمین‌آمار در پهنه‌بندی شدت‌های خشکسالی (مطالعه موردی: استان فارس). پژوهشنامه مدیریت حوزه‌های آبخیز سال سوم، شماره 6، صص 29-15.

4-  سلطانی، س.؛ و م. محرابی؛ (1391)؛ارزیابی خشکسالی با استفاده از شاخص جریانات رودخانه ای(SDI) وشاخص بارش استاندارد(SPI) (مطالعه موردی حوزه سد درودزن در استان فارس). اولین همایش ملی بیابان، تهران، مرکز تحقیقات بین المللی بیابان دانشگاه تهران، 11 صفحه.

5-    عیوضی، م.، و ا. مساعدی؛ (1390)؛پایش و تحلیل مکانی خشکسالی هواشناسی در سطح استان گلستان با استفاده از روش‌های زمین آمار. نشریه مرتع آبخیزداری، مجله منابع طبیعی، دوره 64، شماره 1، صص 65-78. 

6-   قاسمیان، د.، م. طارمی سمیرمی.، ج. چزگی.، و م. بروغنی؛ (1388)؛بررسی ارتباط خشکسالی‌های هیدرولوژیکی و اقلیمی استان خراسان شمالی با استفاده از شاخص SPI. دومین همایش ملی اثرات خشکسالی و راهکارهای مدیریت آن، مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی اصفهان، 5صفحه. 

7-    مفیدی پور، ن.، و. بردی شیخ.، م. اونق.، و ا. سعدالدین؛ (1391)؛بررسی رابطه خشکسالی هواشناسی و هیدرولوژیکی در حوزه آبخیز اترک. پ‍‍ژوهشنامه مدیریت حوزه آبخیز، صص 25-16.

 

8-Azareh, A., Rahdari, M. R., Sardoii, E. R., and Moghadam, F. A. (2014). Investigate the relationship between hydrological and meteorological droughts in Karaj dam Basin. European Journal of Experimental Biology, 4(3), 102-107.

9- Eslamian. S., A. Zarei and A. Abrishamchi. 2004. Regional estimates of low flows in the river basin of Mazandaran. Journal of Agricultural Sciences and Natural Resources. 8(1): 37-27.

10- Hao, C., Zhang, J., and Yao, F. (2015). Combination of multi-sensor remote sensing data for drought monitoring over Southwest China. International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation, 35, 270-283.

11-Liu, L., Hong, Y., Bednarczyk, C. N., Yong, B., Shafer, M. A., Riley, R., et al. (2012). Hydro-climatological drought analyses and projections using meteorological and hydrological drought indices: a case study in Blue River Basin, Oklahoma. Water resources management, 26(10), 2761-2779.

12-McKee, T. B., Doesken, N. J., and Kleist, J. (1995). Drought monitoring with multiple time scales. Paper presented at the Ninth Conference on Applied Climatology. American Meteorological Society, Boston.

13-Moradi, H., A. Sepahvand and M. Khazayi. 2009. Assessment of meteorological and hydrological drought by using the modified SPI index and SDI (Case study: watershed Khorramabad). Fifth National Conference on Science and Engineering Iranian Watershed.117 pp.

14-Nalbantis, I. (2008). Evaluation of a hydrological drought index. Eur Water, 23(24), 67-77.

15-Nalbantis, I., and Tsakiris, G. (2009). Assessment of hydrological drought revisited. Water Resources Management, 23(5), 881-897.

16- Nikbakht, J., Tabari, H., and Talaee, P. H. (2013). Streamflow drought severity analysis by percent of normal index (PNI) in northwest Iran. Theoretical and applied climatology, 112(3-4), 565-573.

17-Shaban, A. (2009). Indicators and aspects of hydrological drought in Lebanon. Water resources management, 23(10), 1875-1891.

18- Shahid, S., and Hazarika, M. K. (2010). Groundwater drought in the northwestern districts of Bangladesh. Water resources management, 24(10), 1989-2006.

19-Soleimani‌Sardouf., and Bahramand, A. (2014). Hydrological drought analysis using SDI index in Halilrud basin of Iran. International Journal of Environmental Resources Research, 1(3), 279-288.

20-Tabari, H., Nikbakht, J., and Talaee, P. H. (2013). Hydrological drought assessment in Northwestern Iran based on streamflow drought index (SDI). Water resources management, 27(1), 137-151.

21-Tabrizi, A. A., Khalili, D., Kamgar-Haghighi, A. A., and Zand-Parsa, S. (2010). Utilization of time-based meteorological droughts to investigate occurrence of streamflow droughts. Water resources management, 24(15), 4287-4306.

22-Tirandaz, M., and Eslami, A. (2012). Zoning Droughts and Wetness Trends In North of Iran (case study: Guilan Province). Texas Journal of Science, 23(4).

23-Vicente-Serrano, S. M., and López-Moreno, J. I. (2005). Hydrological response to different time scales of climatological drought: an evaluation of the Standardized Precipitation Index in a mountainous Mediterranean basin. Hydrology and Earth System Sciences Discussions, 9(5), 523-533.