Skip to main content
SUPERVISOR
Saeed Soltani Kopaei,Saeed Pourmanafi,Reza Modarres
سعید سلطانی کوپائی (استاد راهنما) سعید پورمنافی (استاد مشاور) رضا مدرس (استاد راهنما)
 
STUDENT
Poria Mohit esfahani
پوریا محیط اصفهانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده منابع طبیعی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1395

TITLE

Assessment of Multivariate Standardized Drought Index (MSDI) in Chaharmahal & Bakhtiari Province
Droughts are one of the most Catastrophic climatic extremes that often damages economy, environment and society; etc. Defining droughts based on a single variable may not be suitable for reliable risk assessment and decision-making. Hence, in this study, we propose a multivariate drought index for monitoring Chaharmahal Bakhtiari province drought conditions. The proposed index is called Multivariate Standardized Drought Index (MSDI), which considers both meteorological and agricultural drought using joint distribution between soil moisture and precipitation probabilities based on Copula functions. Copulas are functions that can be used to derive the joint distribution of two or more variables, regardless of their original marginal distributions. Monthly precipitation data from 26 meteorological stations and daily soil moisture data from Europea Space Agency (ESA) site were used to calculated SPI, SSI and MSDI. MSDI combines the Standardized Precipitation Index (SPI) and Standardized Soil Moisture (SSI) for drought characterization and monitoring. In order to assessment of MSDI, we compare MSDI, SPDI, SSI and SPI for five climate regions in Chaharmahal and Bakhtiari province. The results showed that MSDI characterized drought onset time and drought persistence similar to SPI and SSI, respectively and it does not have similar patterns to Standardized Palmer Drought Index (SPDI) for drought determination. Also MSDI shows a more severe drought condition when both soil moisture and precipitation exhibit a moisture d eficit. The cross correlation between MSDI with SSI and SPI showed that higher correlation occurs at lag times between k=0 to k=3 months and then decreases significantly. The MSDI-based drought monitoring for Charmahal Bakhtiari province showed drought conditions in 2000, 2008, 2011 and 2014 when the most extreme drought occurs in 2008. The results also showed that extreme and rare drought conditions have the highest frequency in the southern and central parts specially Ardal and Lordegan stations (3-17 and 6-15 percentage, respectively). In order to depict regional condition of drought across the province we provide the drought frequency/situation maps by two procedures, a) by meteorological station b) by soil moisture cells, the first method has higher accuracy than the second method while it seems that the second method prepares regular polygons. Key words: Drought Assessment, Multivariate Drought Index, Copula, SPI, SSI, SPDI.
خشکسالی‌ها یکی از فاجعه‌آمیزترین رویداد‌های اقلیمی می‌باشند که اغلب خسارات اقتصادی، زیست محیطی و اجتماعی و… وارد می‌کنند. از این حیث تعریف خشکسالی بر اساس یک متغیر به تنهایی شاید برای ارزیابی خطرات و تصمیم‌گیری و مدیریت آن مناسب نباشد. بدین جهت در این مطالعه ما یک شاخص خشکسالی چند متغیره جهت پایش شرایط خشکسالی استان چهارمحال و بختیاری پیشنهاد می‌کنیم. این شاخص، شاخص چند متغیره استاندارد شده خشکسالی (MSDI) نامیده می‌شود؛ این شاخص با استفاده از توابع کوپلا، توزیع توأم احتمال بین متغیر‌های رطوبت خاک و بارندگی را محاسبه می‌کند و هردو خشکسالی کشاورزی و هواشناسی را به صورت همزمان مدنظر قرار می‌دهد. کوپلا‌ها توابعی هستند که برای محاسبه احتمال توأم دو یا چند متغیر، صرف نظر از توزیع‌های حاشیه‌ای هرکدامیک از آنها مورد استفاده قرار می‌گیرند. در این مطالعه از داده‌های بارش ماهیانه 26 ایستگاه هواشناسی استان و داده‌های رطوبت خاک روزانه سایت آژانس فضایی اروپا (ESA) جهت تهیه شاخص‌های SSI، SPI و MSDI استفاده گردید. به نحوی شاخص MSDI را می‌توان ترکیبی از دو شاخص بارش و رطوبت خاک استاندارد شده (به ترتیب، SPI و SSI) جهت شناسایی و پایش خشکسالی دانست. به منظور ارزیابی کارایی شاخص MSDI این شاخص را در پنج‌ ناحیه اقلیمی استان چهارمحال و بختیاری با شاخص‌های SPDI، SSI و SPI مورد مقایسه قرار دادیم. نتایج نشان داد که شاخص MSDI شروع خشکسالی را مشابه با SPI و تداوم خشکسالی را همانند SSI شناسایی می‌کند و الگوی مشابهی با شاخص SPDI جهت تعیین خشکسالی ندارد. همچنین در شرایطی که هر دو متغیر بارش و رطوبت خاک دچار کمبود از نظر رطوبتی هستند، MSDI شدت خشکسالی را شدیدتر از دیگر شاخص‌ها نشان می‌دهد. همبستگی متقابل بین MSDI با SSI و SPI نشان داد که بالاترین مقادیر همبستگی در تأخیرهای 0 تا 3 ماه وجود دارد و پس از آن میزان همبستگی دو شاخص مذکور با MSDI بصورت چشمگیری کاهش می‌یابد. پایش خشکسالی استان چهارمحال و بختیاری بر اساس شاخص MSDI شرایط خشکسالی را برای سال‌های 2000، 2008، 2011 و 2014 نشان داد که شدیدترین خشکسالی را سال 2008 به خود اختصاص داده است. همچنین نتایج نشان داد که بیشترین فراوانی وضعیت‌های خشکسالی خیلی شدید و استثنائی مربوط به بخش‌های جنوبی و مرکزی استان به ویژه ایستگاه‌های اردل و لردگان (به ترتیب 3-17 و 6-15 درصد) می‌باشد. به منظور نمایش شرایط منطقه‌ای خشکسالی استان، نقشه‌های وضعیت و فراوانی خشکسالی به دو روش تهیه گردید: الف) پهنه‌بندی بر اساس ایستگاه‌های هواشناسی ب) پهنه بندی بر اساس سلول‌های رطوبت خاک؛ روش اول نسبت به روش دوم از صحت بیشتری برخوردار می‌باشد درحالیکه به نظر می‌رسد روش دوم نقشه‌های دقیق‌تر و پلی‌گون‌های منظم‌تری را ارائه می‌کند. کلمات کلیدی: ارزیابی خشکسالی، شاخص بارش استاندارد، شاخص خشکسالی پالمر استاندارد شده ، شاخص رطوبت خاک استاندارد، شاخص چند متغیره خشکسالی، کوپلا.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی