ارزیابی روشهای مختلف و تعیین روش مناسب پیش بینی خشکسالی در ناحیه شرقی و مرکزی کشور با استفاده از داده های هواشناسی

در این پژوهش نمایه های مختلف خشکسالی بررسی و با توجه به داده های مورد نیاز هریک از این نمایه ها و نیز محدودیتهای منطقه از نظر امکان تامین این داده ها، امکان استفاده از آنها برای منطقه مورد مطالعه ارزیابی گردید. نتیجه بررسی نشان داد که نمایه بارش استاندارد ‭(Standardized Precipitation Index‬، ‭SPI) ‬به علت سادگی محاسبه، نیاز به داده کمتر و نیز پذیرش از سوی بسیاری از پژوهشگران و موسسه های تحقیقاتی جهان به عنوان مناسبترین نمایه برای پایش خشکسالی در منطقه مورد مطالعه می باشد. با استفاده از این نمایه دوره های خشک برای همه ایستگاههای مورد مطالعه در مقیاس های زمانی سه، شش و دوازده ماهه محاسبه و بر اساس آن ویژگی های خشکسالی شامل شدت، مدت و فراوانی محاسبه گردید. ویژگی های خشکسالی به کمک روش کریجینگ به نقشه تبدیل و تغییرات مکانی آنها در سطح منطقه مورد ارزیابی قرار گرفت. همچنین با برازش توزیع های مختلف آماری بر داده های شدت خشکسالی در تداوم های مختلف، برازنده ترین توزیع بر داده ها شناسایی و شدت خشکسالی با تداوم های مختلف برای دوره بازگشتهای مختلف برآورد و بر اساس آن منحنی های شدت- مدت-فراوانی خشکسالی برای همه ایستگاهها تهیه گردید. محدوده مورد مطالعه از نظر تغییر پذیری دوره های خشک و تر با استفاده از تحلیل مولفه های اصلی ‭(Principal Component Analysis) ‬به چند منطقه جغرافیایی همگن تقسیم گردید. منطقه طرح بر اساس تغییرات زمانی ‭SPI ‬سه و دوازده ماهه به دو منطقه و بر اساس تغییرات زمانی ‭SPI ‬شش ماهه به سه منطقه جغرافیایی کاملا همگن تقسیم گردید و سریهای زمانی نمره استاندارد هر مولفه به عنوان سری زمانی منطقه ای ‭SPI ‬مورد استفاده قرار گرفت. برای پیش بینی خشکسالی نیز از مدل زنجیره مارکف مرتبه اول و مدلهای سری زمانی استفاده شد. با استفاده از مدل زنجیره مارکف احتمال رویداد دوره های خشک، نرمال و تر برای همه ایستگاهها محاسبه و نتایج آن به صورت نقشه ارایه گردید. تعداد رویداد های مورد انتظار و تداوم مورد انتظار این رویدادها در آینده نیز با استفاده از مدل زنجیره مارکف مرتبه اول محاسبه و نتیجه آن به صورت نقشه ارایه گردید تا امکان مقایسه مکانی نتایج هموارتر گردد. با برازش مدلهای مختلف سریهای زمانی به سریهای منطقه ای ‭SPI ‬در مقیاسهای مختلف، مدل مناسب برای هر یک از سریهای منطقه ای شناسایی شد. نتیجه این بررسی نشان داد که مدل ‭ARMA ‬با سریهای منطقه ای ‭SPI ‬سه و شش ماهه و مدل ‭SARIMA ‬با سریهای منطقه ای ‭SPI ‬دوازده ماهه بهترین برازش را دارند. با استفاده از مدلهای شناسایی شده برای هریک از سریهای ‭SPI ‬منطقه ای اقدام به پیش بینی مقدار ‭SPI ‬برای گامهای زمانی آینده گردید. نتیجه نشان داد که مدلهای انتخاب شده حد اکثر تا سه ماه آینده را با دقت مناسب پیش بینی کنند اما مقدار پیش بینی برای گاماهای زمانی بیش از سه ماه از دقت کافی برخوردار نیست. کلمات کلیدی: خشکسالی، نمایه ‭SPI‬، پایش، پیش بینی، زنجیره مارکف، مدل سری زمانی فصل اول: کلیات