نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• مرضیه سادات میراحسنی ¹
• عبدالرسول سلمان ماهینی ²
• رضا مدرس ³
• علیرضا سفیانیان ⁴
• رضا جعفری ⁵
• جهانگیر محمدی ⁶

¹ دانشجوی دکترای ارزیابی و آمایش سرزمین، دانشکده شیلات و محیط‌ زیست، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

² دانشیار گروه محیط‌ زیست، دانشکده شیلات و محیط‌زیست، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

³ استادیار گروه مرتع و آبخیزداری، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه صنعتی اصفهان

⁴ دانشیار گروه محیط‌ زیست، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه صنعتی اصفهان

⁵ دانشیار گروه مرتع و آبخیزداری، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه صنعتی اصفهان

⁶ استادیار گروه جنگلداری، دانشکده علوم جنگل، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

چکیده

حوزه آبخیز زاینده‌رود با نقش حیاتی در شرب، زیست‌بوم، کشاورزی، صنعت و توریسم ایران، با مشکلات خشکسالی روبه‌رو شده ‌است. بررسی وضعیت پراکنش منطقه‌ای خشکسالی در طی زمان با استفاده از خوشه‌بندی داده‌های خشکسالی بر اساس فاصله اقلیدسی ایستگاه‌ها می‌تواند یک رویکرد مدیریتی در جهت کاهش اثرات خطر خشکسالی باشد. در این پژوهش، رویکرد تعیین پراکنش مکانی-زمانی خوشه‌های ویژگی‌های خشکسالی حوزه آبخیز، برای بیان تغییرات بر اساس بارش شاخص‌ نمایه استاندارد بارش (SPI) ایستگاه‌ها بر اساس احتمال بارش برای مقیاس زمانی 12 ماهه به‌کار رفته ‌است. از آن‌جا که بیشینه پراکندگی مکانی ایستگاه‌های منطقه و بیشینه بازه زمانی دوره آماری بلندمدت ممکن و موجود با شروع یکسان مدنظر بود، از آمار سری ‌زمانی بارش مربوط به 26 ایستگاه، طی 12 سال به‌عنوان داده‌های مرجع استفاده شد. سپس، شاخص SPI 12 ماهه منتهی به دسامبر برای تحلیل‌های خوشه‌بندی شاخص SPI آبخیز تهیه شد. در مرحله بعد، 144 داده‌ سری زمانی بارش به چهار گروه خوشه‌بندی شدند. در ادامه، تحلیل پهنه‌بندی بر روی خوشه‌های داده‌های حاصل صورت گرفت. سپس، رابطه ارتفاع به‌عنوان یک عامل شکل زمین موثر در خشکسالی با خوشه‌های شاخص خشکسالی SPI با استفاده از همبستگی متغیرها بررسی شد. بدین صورت که همبستگی SPI با ارتفاع ایستگاه‌های هر خوشه بررسی و یک عدد حاصل شد. نتایج نشان داد که داده‌های خشکسالی 12 ماههSPI  همبستگی بالا و منفی با داده‌های ارتفاع دارند. در ادامه، مساحت هر خوشه و نتایج مقایسه شد. همچنین، نتایج نمودار سری زمانی نوسانات شاخص SPI، خشکسالی بسیار شدید در سال‌های 2008 و 2009 و خشکسالی شدید در سال‌ 2010 و خشکسالی ملایم در سال‌های 2003، 2005 و 2013 را نشان داد. نتیجتاً، پایش مکانی-زمانی خوشه‌های شاخص‌های خشکسالی به‌عنوان راه‌کاری در جهت مدیریت اثرات خطر خشکسالی ‌توصیه می‌شود.

کلیدواژه‌ها

• پراکندگی مکانی
• خشکسالی کشاورزی
• خوشه‌بندی
• شاخص SPI
• همبستگی

عنوان مقاله [English]

Spatio-temporal monitoring of meteorological drought based on the zoning of station clusters in Zayandeh-rud Basin

نویسندگان [English]

• Marziye Sadat Mirahsani ¹
• Abdolrasol Salman Mahini ²
• Reza Moddares ³
• Alireza Soffianian ⁴
• Reza Jafari ⁵
• Jahangir Mohhamadi ⁶

¹ PhD Student, Faculty of Environment and Fishery, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Iran

² Associate Professor, Faculty of Environment and Fishery, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Iran

³ Assistant Professor, Department of Natural Resources, Isfahan University of Technology, Iran

⁴ Associate Professor, Department of Natural Resources, Isfahan University of Technology, Iran

⁵ Associate Professor, Department of Natural Resources, Isfahan University of Technology, Iran

⁶ Assistant Professor, Faculty of Forest Science, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Iran

چکیده [English]

Zayandeh Rood Basin has a vital role in Iran's poetry, biomass, agriculture, industry and tourism, faced with drought problems. Clustering approach can be a management approach to reduce drought risk impacts which groups the members with regard to the division based on the Euclidean distance of stations. In this research, the approach of determining the spatial-temporal distribution of drought clusters in watersheds is used to express variations based on precipitation precipitation index (SPI) parameters of stations, which depends on the probability of precipitation for any time scale. Since the maximum spatial distribution of the meteorological stations in the region and the maximum time period of the long-term and possible long-term statistical period were considered the same, the data of 26 stations from 12 years (2003 to 2014) was used as reference data. In this regard, the12 months SPI index was first calculated. Then, the 12-month SPI index, which ended in December, was used for cluster analysis of the SPI, and then 144 data were clustered into four groups. Further, zoning analysis was performed on data clusters. Then, the relationship between elevations as an effective landform factor in drought with SPI drought index cluster was investigated using correlation of variables. SPI correlation with mean height of each cluster stations was studied and the results were compared and analyzed. The results of the SPI drought fluctuation chart showed a very severe drought in 2008 and 2009 and 2010, and severe drought in 2010 and mild drought in 2003, 2005 and 2013. Also, 12-month SPI drought data showed a high and negative correlation with height data. Consequently, spatial-temporal monitoring of drought indicators clusters is recommended as a way to manage the impacts of drought risk.

کلیدواژه‌ها [English]

• Agricultural drought
• Clustering
• Correlation
• spatial distribution
• SPI index