ارزیابی خشکسالی هواشناسی و هیدرولوژیکی زمان حال و پیش‌نگری آن در آینده در حوزة آبخیز تجن

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 پژوهشگر پسادکتری، دانشکدة منابع طبیعی و علوم دریایی، دانشگاه تربیت مدرس، نور، مازندران، ایران

2 استاد، گروه علوم و مهندسی آبخیزداری، دانشکدة منابع طبیعی و علوم دریایی، دانشگاه تربیت مدرس، نور، مازندارن، ایران

3 دانشیار، گروه مرتع و آبخیزداری، دانشکدة کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران

چکیده

در این پژوهش اثر تغییر اقلیم بر دو نمایندة اصلی خشکسالی هواشناسی و هیدرولوژیکی به‌ترتیب شامل بارش و رواناب در حوزة آبخیز بزرگ تجن مازندران مورد تحلیل قرار گرفت. بدین‌منظور پس از جمع‌آوری داده‌های بارش، دما و دبی با استفاده از داده‌های گزارش پنجم در قالب دو سناریوی انتشار خوش‌بینانه (RCP2.6) و بدبینانه (RCP8.5) نسبت به پیش‌بینی داده‌های اقلیم آینده در یک دورة 27 ساله (2050-2023) در سه ایستگاه کردخیل، سلیمان تنگه و ریگ چشمه اقدام شد. از داده‌های مربوط به دبی جریان ایستگاه کردخیل واقع در خروجی رودخانة تجن نیز برای بررسی تغییرات رواناب در زمان حال و آینده استفاده شد. در ادامه، وضعیت خشکسالی هواشناسی و هیدرولوژیکی حوزة آبخیز مورد نظر بر اساس دو شاخص بارش استاندارد شده (SPI) و خشکسالی جریان رودخانه (SDI) در گام‌های زمانی مختلف سه، شش و 12 ماهه در محیط نرم‌افزار DrinC مورد بررسی قرار گرفت. در نهایت، رواناب آیندة رودخانة تجن با استفاده از مدل بارش-رواناب IHACRES پیش‌بینی شد. نتایج روند بارش آینده با آزمون من-کندال نشان‌دهندة کاهش روند بارش در دو ایستگاه کردخیل و ریگ چشمه و افزایش روند در ایستگاه سلیمان تنگه است. هم‌چنین، شدت خشکسالی هواشناسی آینده در ایستگاه‌های مختلف حوزة آبخیز تجن با یک‌دیگر متفاوت بوده، اما در حالت کلی دارای یک روند مشابه هستند. نتایج خشکسالی آینده نشان داد وضعیت خشکسالی در برخی از سال‌های خشکسالی خیلی شدید و در برخی از سال‌ها فرامرطوب خواهد بود که نشان‌دهند‌ة وجود تغییرات اقلیمی در یک منطقه است. ضریب نش-ساتکلیف (NSE) با 48/0 و ضریب تعیین (R2) با 58/0 نشان‌دهندة صحت مطلوب مدل IHACRES در شبیه‌سازی رواناب آینده است. بررسی روند دبی ایستگاه کردخیل نیز نشان‌دهندة روند کاهشی دبی جریان در آینده بدون تغییرات معنادار است. هم‌چنین، نتایج بررسی وضعیت خشکسالی هیدرولوژیکی نشان‌دهندة غالب بودن وضعیت بدون خشکسالی (0SDI≥) و یا خشکسالی ملایم (0≤SDI<1-) در آینده است. در مجموع می‌توان جمع‌بندی نمود که خشکسالی هیدرولوژی و اقلیمی دارای هم‌زمانی نبوده و می‌توان با مدیریت مناسب شرایط خشکسالی هواشناسی و سایر عوامل محرکه دیگر از جمله تغییر کاربری از تشدید خشکسالی هیدرولوژیکی جلوگیری نمود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


Asghari Sersekanroud, S., & Saeedi Seta, A. (2023). Investigating the effects of land use changes on the runoff of Qara Chai River Basin using the SWAT model. Geography and Environmental Planning, 34(3), 95-118. doi: 10.22108/gep.2023.134432.1535. [In Persian]
Babolhakami, A., Gholami Sefidkouhi, M.A., & Emadi, A. (2020). Assessing the impact of climate change on drought and forecasting Neka River Basin Runoff in future periods. Iranian Journal of Ecohydrology, 7(2), 291-302. doi: 10.22059/ije.2020.287020.1190. [In Persian]
Boroghani, M., Moradi, H., Zangane Asadi, M., & Pourhashemi, S. (2019). Evaluation of the role of drought in frequency of dust in Khorasan Razavi province. Environmental Science and Technology, 21(5), 109-121. doi: 10.22034/jest.2019.10464. [In Persian]
Boroghani, M., Fahiminejad, E., & Pazhouhan, I. (2022). Predicting drought impact on the Caspian Sea coast affected by climate change. Environmental Sciences, 20(2), 99-116. doi: 10.52547/envs.2022.1038. [In Persian]
Chen, S., Zhang, L., Zhang, Y., Guo, M., & Liu, X. (2020). Evaluation of tropical rainfall measuring mission (TRMM) satellite precipitation products for drought monitoring over the middle and lower reaches of the Yangtze River Basin, China. Journal of Geographical Sciences, 30(1), 53–67. doi:10.1007/s11442-020-1714-y.
Ding, Y., Xu, J., Wang, X., Cai, H., Zhou, Z., Sun, Y., & Shi, H. (2021). Propagation of meteorological to hydrological drought for different climate regions in China. Journal of Environmental Management, 283, 111980. doi:10.1016/j.jenvman.2021.111980
Dodangeh, E., Shahedi, K., & Soleimani, K. (2018). Application of Copula theory for IHACRES hydrologic model evaluation (Case study: Taleghan watershed). Journal of the Earth and Space Physics, 44(1), 71-88. doi: 10.22059/jesphys.2017.206373.1006789 [In Persian]
Fooladi, M., Golmohammadi, M.H., Safavi, H.R., & Singh, V.P. (2021). Application of meteorological drought for assessing watershed health using fuzzy-based reliability, resilience, and vulnerability. International Journal of Disaster Risk Reduction, 66, 102616. doi:10.1016/j.ijdrr.2021.102616.
Ghanbari, S., Shayan, M., & Usefipoor, Y. (2021). Assessing the effects of drought (meteorological drought) on the rural development in the villages of Nimroz County. The Journal of Geographical Research on Desert Areas, 8(2), 247-266.
Jakeman, A.J., Littlewood, I.G., & Whitehead, P.G. (1990). Computation of the instantaneous unit hydrograph and identifiable component flows with application to two small upland catchments. Journal of Hydrology 117, 275-300. doi:10.1016/0022- 1694(90)90097-H
Kiani Salmi, S., & Amini Faskhoodi, A. (2018). Identifying the Social factors of drought and uncovering its effects. Spatial Planning, 7(4), 1-18. doi: 10.22108/sppl.2017.81267.0. [In Persian]
Mofidipour, N. (2012). The analysis of relationship between meteorological and hydrological droughts in Atrak Watershed. Journal of Watershed Management Research, 3(5),16-26 http://jwmr.sanru.ac.ir/article-1-52-fa.html [In Persian]
Mohit Esfahani, P., Soltani, S., Modarres, R., & Pourmanafi, S. (2020). Assessment of multivariate standardized drought index (MSDI) and meteoro-agricultural drought monitoring in Chaharmahal and Bakhtiari Porvince. Journal of Water and Soil Science, 24(3), 33-47 http://jstnar.iut.ac.ir/article-1-3957-fa.html. [In Persian]
Mojerloo, F., Fazloula, R., & emadi, A. (2019). Application of theIHACRES model to assess the effects of climate change on the discharge of Tajan Watershed. Iranian Journal of Irrigation & Drainage, 13(1), 129-141. [In Persian]
Mozafari, M., Hosseini, Z., & Fijani, E. (2022). Assessing the role of meteorological and hydrological droughts on the drying up of the Bakhtegan and Tashk lakes. Journal of Natural Environmental Hazards, 11(34), 79-100. doi: 10.22111/jneh.2022.39448.1835. [In Persian]
Nalbantis, I. (2008). Evaluation of a hydrological drought index. Journal of European Water, 23(24), 67-77.
Portner, H.O., Roberts, D.C., Poloczanska, E.S., Mintenbeck, K., Tignor, M., Alegría, A., Craig, M., Langsdorf, S., Löschke, S., Möller, V., & Okem, A. (2022). IPCC: Summary for policymakers. https://edoc.unibas.ch/91322/
Rahimi, D., & Zarei, F. (2019). The effect of climate change on volume of water resources and transfer of Inter-Basin water. Journal of Irrigation Sciences and Engineering, 42(3), 61-74. doi: 10.22055/jise.2017.21862.1565. [In Persian]
Rahimiani Iranshahi, H., Moradi, H.R., & Jalili, K. (2022). Trend of precipitation and temperature changes at different time scales in the Karkheh Watershed. Water and Soil Management and Modelling, 2(2), 1-12. doi: 10.22098/mmws.2022.9520.1048. [In Persian]
Rahvareh, M., Motamedvaziri, B., Moghaddamnia, A., & Moridi, A. (2023). Investigating meteorological and hydrological drought in Zarrineh River Basin. Desert Ecosystem Engineering Journal, 11(37), 15-26. doi: ‎10.22052/deej.2023.248790.1005. [In Persian]
Rajaei, F., Dahmardeh Behrooz, R., & Gholipour, M. (2020). Modelling of input phosphate load to the Caspian Sea from Tajan Watershed using soil and water assesment tool. Journal of Environmental Science and Technology, 22(8), 169-181. doi: 10.22034/jest.2018.20105.2911. [In Persian]
Reiahi, M., Solimani, K., Mosavi, S.R., & Banihashemi, M. (2017). Investigation effect of land use change on the river discharge using HEC-HMS model (Case study: watershed Neka Leaksha). Iranian Water Researches Journal, 11(1), 33-43. [In Persian]
Saedi, Z., Moghaddasi, M., Paimozd, S., & Farahani, A.H. (2020). Evaluation of hydrological and meteorological drought relationship and reservoir impacts (Case study: Zayandeh Rood River Basin). Iranian Journal of Soil and Water Research, 50(9), 2341-2353. doi: 10.22059/ijswr.2019.276183.668128. [In Persian]
Soleimani Motlagh, M,. Talebi, A., & Zareei, M. (2016). The study of drought on the quality of surface water resources in Kashkan Watershed. Journal of Watershed Management Research, 6(12), 154-165. http://jwmr.sanru.ac.ir/article-1-566-fa.html. [In Persian]
Talebi, A., Shahrivar, M., Malekinezhad, H., Poormohamadi, S., & Hosseini, Z. (2019). Investigation of the effects of land use change on flooding and sedimentation in Honifaqan Watershed. Journal of Watershed Management Research, 10(20), 25-37. http://jwmr.sanru.ac.ir/article-1-817-fa.html. [In Persian]
Tavangar, S., Moradi, H., & Massah Bavani, A.R. (2019). Climate change effect on the rainfall amount and intensity in the southern coast of the Caspian Sea. Journal of Irrigation and Water Engineering, 10(2), 190-204. doi: 10.22125/iwe.2019.100751. [In Persian]
Vidyarthi, V.K., & Jain, A. (2020) Knowledge extraction from trained ANN drought classification model. Journal of Hydrology, 585, 124804. doi:10.1016/j.jhydrol.2020.124804.
Wilhite, D.A., & Buchanan-Smith, M. (2005). Drought as hazard: understanding the natural and social context. Drought and water crises: Science, Technology, and Management Issues, 3, 29.
Wu, J., Chen, X., Yao, H., & Zhang, D. (2021). Multi-timescale assessment of propagation thresholds from meteorological to hydrological drought. Science of the Total Environment, 765, 144232. doi:10.1016/j.scitotenv.2020.144232
Zandi Daregharibi, F., Khorsandi, Z., Mozayan, M., & Arman, N. (2017). Comparing the performance of two hydrological models, IHACRES and GR2M For simulating monthly flow of Dareh-Takht Basin. Journal of Irrigation Sciences and Engineering, 40(2), 147-158. doi: 10.22055/jise.2017.13169. [In Persian]
Zarei, M., Habibnejad, M., Shahedi, K., & Ghanbarpour, M. (2011). Calibration and evaluation of IHACRES hydrological model for daily flow simulation. Journal of Water and Soil, 25(1), 104-114. doi: 10.22067/jsw.v0i0.8512. [In Persian]
Zhao, C., Brissette, F., Chen, J., & Martel, J.L. (2020). Frequency change of future extreme summer meteorological and hydrological droughts over North America. Journal of Hydrology, 584, 124316. doi:10.1016/j.jhydrol.2019.124316