سرفصل درس :

1. سرفصل درس : • آناليز، مدل‌سازي و پيش‌بيني سري‌هاي زماني هيدرومتئورولوژي • توليد داده‌هاي مصنوعي هيدرومتئورولوژي • الگوهاي زماني بارندگي • تحليل رگبار طرح • حداکثر بارش محتمل (PMP) • رواناب ذوب برف • تبخير و تعرق • خشکسالي  • کاربرد رادار در مطالعات هيدرومتئورولوژي

2. 8. خشکسالي (Drought) 8-1.تعاريف 8-2. کليات 8-3. انواع خشکسالي‌ها و توالي اثرات آنها 8-4. مشخصه‌هاي خشکسالي 8-5. پايش خشکسالي 8-6. بررسي خشکسالي‌هاي ايران در دوره اقليمي 2003-1965

3. 8-1.تعاريف • تعريف خشکسالي • پالمر (1965) • خشكسالي عبارتست از كمبود رطوبت مستمر و غيرطبيعي. درتعريف وي، واژة مستمر، بيانگر زمان آغاز تا پايان خشكسالي يا زمان تداوم، و واژة غيرطبيعي به انحراف يا نوسان منفي نسبت به شرايط ميانگين طبيعي دلالت دارد. • سازمان هواشناسي جهاني (1975) • متغيرهاي مورد استفاده درتعريف خشكسالي را (حسب اولويت) عبارتند از: الف ـ بارندگي ب ـ بارندگي و ميانگين درجه حرارت ج ـ رطوبت خاك و متغيرهاي ميزان محصول د ـ شاخص‌هاي آب و هوايي و برآوردهاي تبخير و تعرق و ـ تعاريف و اظهارات كلي

9. 8-2.کليات • جايگاه خشكسالي در بين خطرات طبيعي عمده حوادث طبيعي كه بر يك درصد از جمعيت جهان تأثير داشته‌اند(92-1963).

10. 8-2. کليات • جايگاه خشكسالي در بين خطرات طبيعي درجه‌بندي برخي حوادث طبيعي با توجه به ويژگيها و اثرات آنها. (شمارة (1): پراهميت‌ترين و شمارة (5): كم‌اهميت‌ترين)

11. 8-3. انواع خشکسالي‌ها و توالي اثرات آنها

12. 8-4. مشخصه‌هاي خشکسالي • مدت خشكسالي (Drought Duration) • فاصله زماني آغاز تا پايان خشکسالي • سختي خشكسالي (Drought Severity) • مقدار کمبود بارندگي، يا دبي رودخانه يا آب زير زميني و يا رطوبت خاک نسبت به يک سطح آستانه معين. • بزرگي خشکسالي(Drought Magnitude) • نسبت سختي خشکسالي به مدت خشکسالي • وسعت خشکسالي (Drought Extent) • مساحت منطقه تحت پوشش شدت معيني از خشکسالي. طبقه‌بندي وسعت خشكسالي (Subrahamanyam, 1967)

13. 8-4. مشخصه‌هاي خشکسالي بزرگي خشکسالي سختي خشکسالي تداوم خشکسالي

14. 8-4. مشخصه‌هاي خشکسالي • دوره بازگشت خشکسالي (Drought Return Period) • متوسط فاصله زماني بين دو خشکسالي بحراني متوالي. خشکسالي بحراني مي‌تواند حسب تداوم يا شدت خشکسالي تعريف شود. مثلاً خشکسالي بحراني، خشکسالي است که مدت آن از آستانه معيني بزرگتر و يا شدت آن از آستانه معيني بزرگتر باشد.

15. 8-5. پايش خشکسالي (Drought Monitoring) • تعريف: يک سيستم نظارت و مراقبت دائمي بر پديده خشکسالي اصطلاحاً پايش خشکسالي ناميده مي‌شود. براي پايش خشکسالي از ابزاري بنام شاخص خشکسالي (Drought index) استفاده مي‌شود. • بسته به نوع خشکسالي از شاخص‌هاي مختلفي براي پايش خشکسالي استفاده مي‌شود. به طور معمول براي پايش خشکسالي هواشناسي از بارندگي، براي پايش خشکسالي کشاورزي از رطوبت خاک و براي پايش خشکسالي هيدرولوژي از دبي رودخانه استفاده مي‌شود. برخي از شاخص‌ها نيز از همه متغيرهاي سيکل هيدرولوژي استفاده مي‌کنند. • برخي از مهمترين شاخص‌هاي خشکسالي عبارتند از: • شاخص Z (Z Index) • شاخص بارندگي استاندارد (Standardized Precipitation Index)

16. 8-5. پايش خشکسالي (Drought Monitoring) • شاخص دهک‌ها (Precipitation Deciles Index) • شاخص درصد نرمال (Percent of Normal) • شاخص خشکسالي بالم و مولي (Bahlme and Mooley Drought Index) • شاخص ناهنجاري بارندگي (Rainfall Anomaly Index) • شاخص خشکسالي احيايي (Reclamation Drought Index) • شاخص ذخيره آبهاي سطحي (Surface Water Storage Index) • شاخص سختي خشکسالي پالمر (Palmer Drought Severity Index) • شاخص خشکسالي محصول خاص (Crop-Specific Drought Index) • شاخص اکتشاف خشکسالي (Reconnaissance Drought Index) • شاخص خشکسالي موثر (Effective Drought Index) • شاخص جامع خشکسالي (Aggregated Drought Index)

17. 8-5. پايش خشکسالي (Drought Monitoring)

18. 8-5. پايش خشکسالي (Drought Monitoring) • شاخص دهکها • مرتبنمودن داده‌هاي بارندگي به صورت صعودي. • تعييندامنة دهكي با استفاده از رابطه: Di: دهكiام،i: شماره دهك وn: تعداد داده‌هاي بارندگي است. • برآورد مقادير بارندگي مربوط به هر دهك.

19. 8-5. پايش خشکسالي (Drought Monitoring)

20. 8-5. پايش خشکسالي (Drought Monitoring) • شاخص بارندگي استاندارد (SPI) • اولين بار توسط McKee et al. (1993) براي پايش خشكسالي در ايالت کلرادو ارايه شد. • تنها ورودي مورد نياز SPI داده‌هاي بارندگي ماهانه يا هفتگي است. • SPI يک شاخص چند منظوره است به اين معني که امکان کاربرد آن در پنجره‌هاي زماني مختلف وجود دارد. • مي‌دانيم که منابع آب کره زمين از شدت‌هاي مختلف کمبود بارندگي تاثير مي‌پذيرد. براي مثال، شرايط رطوبتي خاك به کمبودهاي نسبتا كوتاه مدت بارندگي واكنش نشان مي‌دهد بنابراين مي‌توان از پنجره زماني يک تا سه ماه براي محاسبه SPI استفاده کرد. اين در حالي است که آبهاي زيرزميني، جريان آب رودخانه و ذخيره مخزن تحت تأثير کمبودهاي درازمدت بارندگي قرار مي‌گيرند و مي‌بايست پنجره زماني را بزرگتر انتخاب کرد. • اساس شاخص بارندگي استاندارد شده بر محاسبه احتمالات بارندگي در هر پنجره زماني استوار است. از اينرو، برازش يك توزيع آماري مناسب بر سري زماني داده‌هاي بارندگي اولين گام در محاسبه شاخص مذکور است. • بر طبق مطالعات Edwards & McKee (1997) مشخص شده است که توزيع گاما برازش مناسبي بر داده‌هاي بارندگي ماهانه ايالات متحده دارد و تئوري شاخص در ابتدا برمبناي اين توزيع بيان شد.

21. 8-5. پايش خشکسالي (Drought Monitoring)

22. 8-5. پايش خشکسالي (Drought Monitoring) • در مرحله بعد، تابع توزيع احتمال تجمعي بارندگي محاسبه مي‌شود: • چون تابع توزيع گاما به ازاي x = 0 (بارندگي صفر ميلي‌متر) تعريف نشده است و توزيع بارندگي ممكن است داراي مقادير صفر باشد، تابع احتمال تجمعي کل كه در برگيرنده مقادير صفر هم باشد به صورت زير است: كه در آن q احتمال مقدار بارندگي صفر است. • Thom (1958) بيان کرد اگر m تعداد داده‌هاي بارندگي باشد كه مقدار آنها در سري زماني معادل صفر است، آنگاه q از رابطة زير بدست مي‌آيد:

23. 8-5. پايش خشکسالي (Drought Monitoring) • پس از محاسبة تابع تجمعي كل ( Hx(x)) تغيير شكل هم احتمالي تابع تجمعي گاما به متغير تصادفي نرمال استاندارد Z ( يا SPI) با ميانگين صفر و واريانس يک صورت مي‌گيرد . نمايش گرافيکي محاسبه SPI طبقات مختلف SPI

24. 8-5. پايش خشکسالي (Drought Monitoring) • براي دستيابي راحت‌تر به مقادير Z يا SPI بهتر است از تقريبAbramovitz & Stegun (1965)استفاده نمود. اين تقريب، احتمالات تجمعي را به متغير تصادفي نرمال استاندارد تبديل مي‌نمايد: C0 = 2.515517 , C1 = 0.802853 , C2 = 0.010328 , d1 =1.432788 , d2 = 0.189269, d3 = 0.001308

25. 8-6. بررسي خشکسالي‌هاي ايران در دوره اقليمي 2003-1965

26. 8-6. بررسي خشکسالي‌هاي ايران در دوره اقليمي 2003-1965 تعداد ايستگاههاي واجد آمار بارندگي در سال‌هاي آبي مختلف

27. 8-6. بررسي خشکسالي‌هاي ايران در دوره اقليمي 2003-1965 تعداد سالهاي فاقد آمار بارندگي در ايستگاههاي مورد بررسي.

28. 8-6. بررسي خشکسالي‌هاي ايران در دوره اقليمي 2003-1965 مقادير حدي شاخص استاندارد بارندگي سالانه در گستره کشور طي سالهاي آبي مختلف

29. 8-6. بررسي خشکسالي‌هاي ايران در دوره اقليمي 2003-1965 توزيع درصد فراواني طبقات مختلف خشکسالي ضعيف (b) ، متوسط (c) و شديد (d) در مقايسه با نرمال (a) در گستره کشور

30. 8-6. بررسي خشکسالي‌هاي ايران در دوره اقليمي 2003-1965 توزيع درصد مساحت کشور از نظر طبقات مختلف شاخص SIAP طي سالهاي آبي مختلف

31. 8-6. بررسي خشکسالي‌هاي ايران در دوره اقليمي 2003-1965 توزيع شدت خشکسالي در گستره کشور در سال آبي a) 69-1968 ،b) 70-1969 ،c) 71-1970 ،d) 72-1971 ، e) 73-1972

32. 8-6. بررسي خشکسالي‌هاي ايران در دوره اقليمي 2003-1965 توزيع شدت خشکسالي در گستره کشور در سال آبي a) 85-1984 ، b) 86-1985 ، c) 87-1986 d) 88-1987 ، e) 1989-1988

33. 8-6. بررسي خشکسالي‌هاي ايران در دوره اقليمي 2003-1965 توزيع شدت خشکسالي در گستره کشور در سال آبي (a): 96-1995 ، (b): 97-1996 ، (c): 98-1997 ، (d): 99-1998 ، (e): 2000-1999

34. 8-6. بررسي خشکسالي‌هاي ايران در دوره اقليمي 2003-1965 تصوير مناطق تحت تأثيرخشكسالي گسترده (2001-1999)در مقياس جهاني