ارزیابی وضعیت خشک‌سالی استان گیلان با استفاده از شاخص کچ– بایرام (KBDI) در انطباق با شاخص درصد نرمال بارندگی (PNPI)

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار/ گروه انرژی‌های نو و محیط زیست، دانشکدة علوم و فنون نوین، دانشگاه تهران، تهران، ایران

2 دانشجوی کارشناسی ارشد/ گروه علوم و فناوریهای محیطی، دانشکدة علوم و فنون نوین، دانشگاه تهران، تهران، ایران

3 دانش‌آموختة دکتری/ گروه بیابان‌زدایی، دانشکدة منابع طبیعی و علوم زمین، دانشگاه کاشان، کاشان، ایران

چکیده

خشکسالی از جمله بلایای طبیعی است که نسبت به سایر پدیده‌های طبیعی در یک بازۀ زمانی طولانی اتفاق می‌افتد که به‌صورت متناوب جوامع بشری را از طریق اثرات منفی بر روی منابع آب و کشاورزی و به‌دنبال آن اقتصاد را دچار مشکل می‌سازد. پدیدۀ آتش‌سوزی از جمله عوارض خشکسالی است که باعث صدمات جبران‌ناپذیری به محیط زیست و اکوسیستم‌ها می‌شود. برای بیان کمی خشکسالی شاخص‌های گوناگونی وجود دارد. در این پژوهش با استفاده از شاخص‌های درصد از نرمال بارندگی (PNPI) و شاخص خشکسالی کچ-بایرام (KBDI) به بررسی ویژگی‌های زمانی و مکانی خشکسالی در چهار ایستگاه رشت، بندر انزلی، آستارا و منجیل استان گیلان، طی یک دورۀ آماری 30 ساله (1396-1366) پرداخته شده است. بر اساس مطالعات انجام شده، طبق شاخص خشکسالی KBDI طبقه خشکسالی نرمال 3/96 درصد طبقۀ خشکسالی متوسط، 3.6 درصد و طبقۀ خشکسالی شدید 0.5 درصد از سری‌های زمانی ماهانۀ منطقه را به‌طور میانگین به‌خود اختصاص داده است. از سوی دیگر نیز با تحلیل شاخص PNPI نیز درصد فراوانی طبقات خشکسالی نرمال، متوسط، شدید و خیلی شدید به‌ترتیب 68.9، 8.1، 7.5 و 15.4 درصد بوده است که به‌طور تقریباً مشابه تحلیل شاخص KBDI، با در نظر گرفتن درصد تجمعی طبقات خشکسالی منطقه، می‌توان خشک بودن عادی منطقه را استنباط کرد. از سوی دیگر شدیدترین سال خشک برحسب شاخص KBDI، سال 1367 و برحسب شاخص PNPI، سال 1389 بوده است. هم‌چنین طولانی‌ترین دورۀ‌ خشکی به‌طور تقریباً مشترک در هر دو شاخص بین سال‌های 1383 تا 1386 رخ داده شده است. در نهایت می‌توان اشاره داشت احتمال وقوع خشکسالی شدید بر اساس تحلیل سری زمانی گذشته به‌طور گسترده در ماه‌های تیر و مرداد بیش‌تر خواهد بود. نتایج مبین این واقعیت است که خشکسالی در این استان رو به افزایش است که به‌تدریج بر شدت آن نیز افزوده شده است. هم‌چنین با توجه به روند کاهشی بارش منطقه می‌توان انتظار رخداد خشکسالی بیش‌تری را داشت. بنابراین بهتر است، مدیران و کارشناسان در طی فعالیت‌های اجرایی خود از حیث پیش‌گیری و مدیریت منابع آبی و پوشش گیاهی در دو ماه تیر و مرداد توجه ویژه‌ای داشته باشند.

کلیدواژه‌ها


ادهمی‌مجرد، ا.، مستوری، م.، و هنردوست، ف. (1390). پهنه‌بندی خطر آتش سوزی و تجزیه و تحلیل آن با استفاده از روش فرانسیس، مطالعه موردی: (منابع طبیعی استان گلستان). اولین کنفرانس بین‌المللی آتش‌سوزی در عرصه­ های منابع طبیعی، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی.
باروتی، ح.، ذوالفقاری، م.، سلیمانپور، س.م. (1392). مقایسۀ شاخص‌های PNPI و SPI در پایش و پهنه‌بندی روند خشکسالی در استان قزوین، پنجمین کنفرانس مدیریت منابع آب ایران، دانشگاه شهید بهشتی.
جهانگیر، م.ح.، و سرانی‌راد، م. (1398). ارزیابی خشکسالی در استان خراسان جنوبی با استفاده از شاخص بارش نرمال (PNPI) و شاخص روش استاندارد (Z). علم و فناوری محیط­ زیست، 21 (4)، 1-14.
خسروی، م.، موقری، ع.، منصوری دانشور، م.ر. (1391). ارزیابی شاخص‌های PNI، RAI، SIP و SPI برای پهنه‌بندی شدت خشکسالی ایران با مقایسه دو روش درون‎یابی IDW و مدل ارتفاعی رقومی DEM. جغرافیا و پایداری محیط، 2(4)، 53-70.
خلیقی‌سیگارودی، س.ح.، صادقی‌سنگدهی، ا.، اوسطی، خ.، و قویدل رحیمی، ی. (1387). بررسی مدل‌های ارزیابی خشکسالی و سال‌های مرطوب برای ایستگاه‌های استان مازندران. مرتع و تحقیقات بیابان، 16(1)، 44-54.
درخشان، ح.، عظیمی، ف.، و عزتیان، و. (1390). مقایسۀ شاخص‌های SIAP، PNPI و RAI در مطالعۀ خشکسالی‌های استان فارس با تأکید بر ایستگاه‌های شیراز، آباده و لارستان. اولین کنفرانس ملی هواشناسی و مدیریت آب کشاورزی، دانشگاه تهران.
عباسی، ن.، سلطانی، س.، و جعفری، ر. (1393). پهنه‌بندی پتانسیل آتش‌سوزی جنگل‌ها و مراتع با استفاده از شاخص خشکسالی کچ-بایرام (مطالعۀ موردی: استان اصفهان). بوم‌شناسی کاربردی، 3(10)، 53-62.
قدرتی، ع.، خواجوی، ا.، نظامی، م.ط.، و امیری، آ. (1390). برآورد خشکسالی در استان گیلان با استفاده از شاخص‌های بارش مؤثر روزانه ERI و نمایه استاندارد شده بارش SPI در امر کشاورزی. اولین کنفرانس ملی خشکسالی و تغییر اقلیم، مرکز تحقیقات کم آبی و خشکسالی در کشاورزی و منابع طبیعی.
مودت، ا.، و ملکی، س. (1393). طیف‌بندی و سنجش فضایی آسیب فیزیکی- اجتماعی شهرها در برابر زلزله با بکارگیری تکنیک VIKOR و GIS؛ موردشناسی شهر یزد. فصلنامه جغرافیا و آمایش شهری- منطقه‌ای، 4(11)، 85-103.
 
Abbasi, N., Soltani, S., & Jafari, R. (2015). Rangeland and forest fire risk mapping using KBDI drought index (Case study: Isfahan Province). Iranian Journal of Applied Ecology, 3(10), 53-62 (in Persian).
Adhami Mojarad, A., Mastoori, M., & Honardoost, F. (2011). Fire hazard zonation and its analysis using the Francis method (Case study: Natural Resources Areas of Golestan Province). 1st International Firefighting Conference on Natural Resources, Gorgan, Iran (in Persian).
Ainuddin, N.A., & Ampun, J. (2008). Temporal analysis of the Keetch-Byram drought index in Malaysia: implications for forest fire management. Journal of Applied Sciences, 8(21), 3991-3994.
Barooty, H., Zolfaghari, M., & Soleymanpur, S.M. (2013). Comparison of PNPI and SPI indices in monitoring and zoning of drought trend in Qazvin Province. Fifth Iranian Water Resources Management Conference, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran (in Persian).
Bonsal, B., & Regier, M. (2007). Historical comparison of the 2001/2002 drought in the Canadian Prairies. Climate Research, 33(3), 229-242.
Chu, P.S., Nash, A.J., & Porter, F.Y. (1993). Diagnostic studies of two contrasting rainfall episodes in Hawaii: Dry 1981 and wet 1982. Journal of Climate, 6(7), 1457-1462.
Derakhshan, H., Azimi, F., & Ezatian, V. (2011). Comparison of SIAP, PNPI and RAI indicators in the study of droughts in Fars Province with emphasis on Shiraz, Abadeh and Larestan stations. First National Conference on Meteorology and Agricultural Water Management, Karaj, Iran (in Persian).
Dogan, S., Berktay, A., & Singh, V.P. (2012). Comparison of multi-monthly rainfall-based drought severity indices, with application to semi-arid Konya closed basin, Turkey. Journal of Hydrology, 470, 255-268.
Dolling, K., Chu, P.S., & Fujioka, F. (2005). A climatological study of the Keetch/Byram drought index and fire activity in the Hawaiian Islands. Agricultural and Forest Meteorology, 133(1-4), 17-27.
Dowdy, A.J., Mills, G.A., Finkele, K., & de Groot, W. (2009). Australian fire weather as represented by the McArthur forest fire danger index and the Canadian forest fire weather index. CAWCR Technical Report No. 10, Australian Bureau of Meteorology.
Eivazi, M., & Mosaedi, A. (2011). Monitoring and spatial analysis of meteorological drought in Golestan Province using geostatistical methods. Journal of Range and Watershed Management, 64(1), 65-78.
Ghodrati, A., Khajavi, E., Nezami, M.T., & Amiri, A. (2011). Estimation of drought in gilan province using ERI effective daily precipitation indicators and SPI standardized precipitation index in agriculture. First National Conference on Drought and Climate Change, Karaj, Iran (in Persian).
Heim J.R.R., (2002). A review of twentieth-century drought indices used in the United States. Bulletin of the American Meteorological Society, 83(8), 1149-1166.
Jahangir, M.H., & Saranirad, M. (2019). Evaluation of drought in South Khorasan Province (Iran) using normal precipitation index (PNPI) and standardized method index (Z). Environmental Science and Technology, 21(4), 1-14. (in Persian)
Kendall, M., & Stuart, A. (1977). The advanced theory of statistics. Vol. 1: Distribution theory. Griffin, London, 4th edition, 484 pages.
Keetch, J.J., & Byram, G.M. (1968). A drought index for forest fire control. Res. Pap. SE-38. Asheville, NC: US Department of Agriculture, Forest Service, Southeastern Forest Experiment Station. 35, 38.
Khosravi, M., Movaqari, A., & Mansouri Daneshhvar, M.R. (2013). Evaluating the PNI, RAI, SIP AND SPI indices in mapping drought intensity of Iran: Comparing the interpolation method and digital elevation model (DEM). Geography and Sustainability of Environment, 2(4), 53-70 (in Persian).
Khalighi Sigaroudi, S.H., Sadeghi Sangdehi, A., Awsati, KH., & Ghavidel Rahimi, Y. (2007). The Study of Drought and Wet Year Assessment models for Stations in Mazandaran province. Iranaian Journal of Rangeland and Desert Research, 16(1), 44- 54 (In Persian).
Kchouk, S., Melsen, L.K., Walker, D.W., & Van Oel, P.R. (2021). A review of drought indices: predominance of drivers over impacts and the importance of local context. Natural Hazard and Earth System Sciences, https://doi.org/10.5194/nhess-2021-152.
Liu, Y., Stanturf, J., & Goodrick, S. (2010). Trends in global wildfire potential in a changing climate. Forest Ecology and Management, 259(4), 685-697.
Mavedat, E., & Maleki, S. (2014). Classification and spatial measurement of social-physical damages of the cities against earthquakes by using VIKOR technique and GIS, case study: Yazd city. Geography and Territorial Spatial Arrangement, 4(11), 85-103 (in Persian).
Masoudi, M., & Hakimi, S. (2014). A new model for vulnerability assessment of drought in Iran using Percent of Normal Precipitation Index (PNPI). Iranian Journal of Science and Technology (Sciences), 38(4), 435-440.
McKee, T.B., Doesken, N.J., & Kleist, J. (1993). The relationship of drought frequency and duration to time scales. In Proceedings of the 8th Conference on Applied Climatology, American Meteorological Society, California, Pp. 179-184.
Melton, M. (1989). The Keetch/Byram Drought Index: a guide to fire conditions and suppression problems. Fire Management Notes, 50(4), 30-34.
Minghua, N.R.Z.P.S. College of Atmospheric Sciences of Lanzhou University, 730000. National Meteorological Center, 2006-12.
Palmer, W.C. (1965). Meteorological drought. Research paper No. 45. US Department of Commerce Weather Bureau, Washington DC.
Taufik, M., Setiawan, B.I., & Van Lanen, H.A. (2015). Modification of a fire drought index for tropical wetland ecosystems by including water table depth. Agricultural and Forest Meteorology, 203, 1-10.
Türkeş, M., Tatl, H., Altan, G., & Öztürk, M.Z. (2011). Analysis of forest fires for the year of 2010 in Çanakkale and Muğla with the Keetch-Byram drought index. In Proceedings of the National Geographical Congress with International Participation, Istanbul, Turkey.
Vafakhah, M., & Rajabi, M. (2005). Efficiency of meteorological drought indices for monitoring and assessment of drought in Bakhtegan, Tashk, and Maharlo Lakes Watershed. Ecopersia, 2 (1), 441-453.
Van Rooy, M.P. (1965). A rainfall anomaly index (RAI) independent of time and space. Notos, 14, 43-48.
Vogt, J.V., Naumann, G., Masante, D., Spinoni, J., Cammalleri, C., Erian, W., Pischke, F., Pulwarty, R., & Barbosa, P. (2018). Drought risk assessment and management. EUR 29464 EN, Publications Office of the European Union, Luxembourg.
Willeke, G., Hosking, J.R.M., Wallis, J.R., & Guttman, N.B. (1994). The national drought atlas. U.S. Army Corps of Engineers, Water Resources Support Center, Institute for water resources, 587 pages.
Wilhelmi, O.V., & Wilhite, D.A. (2002). Assessing vulnerability to agricultural drought: a Nebraska case study. Natural Hazards, 25(1), 37-58.
Wilks, D.S. (2011). Statistical methods in the atmospheric sciences (Vol. 100). Academic press.
Xanthopoulos, G., Maheras, G., Gouma, V., & Gouvas, M. (2006). Is the Keetch-Byram drought index (KBDI) directly related to plant water stress? Forest Ecology and Management, 234(1), S27.