Skip to main content
SUPERVISOR
منیره فرامرزی (استاد راهنما) علیرضا سلطانی تودشکی (استاد مشاور) سعید سلطانی کوپائی (استاد راهنما)
 
STUDENT
SARA AZADI
سارا آزادی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده منابع طبیعی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1390

TITLE

Evaluation of Palmer drought severity index in central Iran
Drought as one of the most complex natural disasters is a creeping phenomenon. With the long period in its occurrence, it gradually appears to cause damages in different sectors such as agriculture, social, etc. Several indices are used to identify drought in accordance with their relevant assumptions. One of these indices is Palmer Drought Severity Index (PDSI) which uses hydrologycal and meteorological variables to solve a simple water balance equation in the soil. It considers the drought or wet conditions as dynamic phenomenon. The main goal of this study was to assess the PDSI based on its original assumptions, its regionalized status; and using the outputs of already calibrated and validated hydrological SWAT model in central regions of Iran. The PDSI in five methods was calculated. These are: 1) original Palmer Index without calibration in which the climate coefficients and the severity equation derived for Kansas and central Iowa; 2) original Palmer Index in which the coefficients of severity equations were adjusted; 3) the Palmer Index with the calibration of equations in central areas of Iran; 4) the Palmer Index using the soil moisture and potential evapotrairation from SWAT model; and 5) the Palmer Index using the soil moisture, potential evapotrairation and runoff from SWAT model. These methods were conducted for 17 major basins covering entire country with a monthly time step for the period 1990-2002. Further the drought severity equations were extracted for dry and wet conditions. Then these methods were applied to account for the PDSI in 160 sub basins in central Iran. The results showed that dual coefficients of severity equations for drought and wet years were 0.912- 0.13 and 0.93- 0.047 in method 2; 0.892- 0.002 and 0.946- 0.002 in method 3; 0.909- 0.011 and 0.945- 0.008 in method 4; and 0.894- 0.009 and 0.922- 0.007 in method 5, respectively. Though the coefficients were 0.897- 0.333 for both drought and wet conditions in method 1. The overall results of this study indicated that methods 2 and 4 had good agreement with method 3. Although the method 4 might address more reliable results as it is based on a robust accounting of physical processes. Therefore it can be expected that in the case of inconsistence with method 3 (10%), the method 4 provides more acceptable results. The results of our study agreed well for the years 1992 and 2001 for which the SPI, I indices recognized them as the most wet and dry years during the study period, respectively. Apart from the agreement that the Palmer Index showed with SPI and I, due to the dynamical nature of PDSI it can also detect the start and end of drought period. The approach used in this study is applicable for regional calibration of Palmer Index and using the outputs of other hydrological models. In addition this research study lays the basis for the assessment of the impacts of climate change on droughts in the future. Keywords : Palmer Index, Drought, Calibration, SWAT model, Central Iran.
خشکسالی به عنوان یکی از پیچیده‌ترین بلایای طبیعی، پدیده‌ای خزنده به شمار می‌رود. تداوم وقوع خشکسالی طولانی بوده و اثرات ناشی از آن حالت غیر‌ساختاری داشته و در نتیجه خسارت‌های ناشی از این پدیده در بخش‌های مختلف، مانند کشاورزی، اجتماعی و غیره، به صورت تدریجی ظاهر می‌شود. برای شناسایی خشکسالی و کمّی‌سازی آن شاخص‌های مختلفی متناسب با فرضیات مربوطه مورد استفاده قرار می‌گیرند. یکی از این شاخص‌ها، شدت خشکسالی پالمر می‌باشد که متغیرهای مختلف هوا-آب‌شناختی را برای یک موازن? آبی ساده در خاک تحلیل می‌کند و شرایط خشکسالی یا ترسالی را بصورت پدیده‌ای پویا درنظر می‌گیرد. هدف این تحقیق، ارزیابی شاخص پالمر بر اساس فرضیات اوّلیه، وضعیت واسنجی‌شده در حوزه‌ها‌ی ایران مرکزی، و همچنین استفاده از خروجی‌های واسنجی- صحت‌سنجی‌شده‌ی مدل ارزیابی آب و خاک (SWAT) به عنوان ورودی شاخص می‌باشد. بر این اساس، شاخص پالمر به پنج روش محاسبه گردید که عبارتند از: 1) شاخص اولیه پالمر بدون‌واسنجی، با استفاده از ضرایب اقلیمی و معادله‌‌‌ی شدت استخراجی برای کانزاس غربی و آیوای مرکزی؛ 2) شاخص اولیه همراه با اصلاح ضرایب معادله‌های شدت خشکسالی؛ 3) شاخص واسنجی‌شده با بومی‌سازی معادلات شدت؛ 4) شاخص با جایگزینی متغیرهای رطوبت خاک و تبخیر‌تعرق پتانسیل از مدل SWAT؛ و 5) شاخص با جایگزینی متغیرهای رطوبت خاک، تبخیر‌تعرق پتانسیل و رواناب از مدل SWAT. این روش‌ها در سطح کل ایران، در قالب 17 حوزه‌ی مطالعاتی، در مقیاس ماهانه مربوط به دوره‌ی آماری 2002-1990 محاسبه و معادلات شدت خشکسالی آنها بصورت تفکیکی برای شرایط خشک و تر استخراج گردید. سپس با استفاده از هر پنج روش، برای 160 زیرحوزه‌ی واقع در ایران مرکزی شدت خشکسالی محاسبه و ارزیابی شد. معادله‌ها‌ی نهایی برای خشکسالی و ترسالی به ترتیب با ضرایب دوگان? 912/0- 13/0 و 930/0- 047/0 در روش (2)، 892/0- 002/0 و 946/0- 002/0 در روش (3)، 909/0- 011/0 و 945/0- 008/0 در روش (4)، و 894/0- 009/0 و 922/0- 007/0 در روش (5) بدست آمده‌اند، درحالی‌که در روش (1) ضرایب 897/0- 333/0 برای هر دو شرایط خشک و تر بود. نتایج کلی این تحقیق نشان داد که، روش‌های (2) و (4) تطابق خوبی را با روش (3) داشته‌اند. گرچه ممکن است روش (4) نتایج مطمئن‌تری را نشان دهد، چراکه بر اساس محاسبات فرآیندهای فیزیکی دقیقی می‌باشد از این‌‌رو می‌توان انتظار داشت که این روش در موارد عدم‌تطابق آن با روش (3) هم (10%) نتایج قابل قبول‌تری را ارائه نماید. همچنین نتایج نشان داد که روش‌های مورد بررسی در سال‌های 1992 و 2001 که طبق شاخص‌های مختلف (SPI، I ) در اغلب زیرحوزه‌ها به عنوان مرطوب‌ترین و خشک‌ترین سال‌های این دوره آماری شناخته می‌شوند، عملکرد خوبی دارند. اگرچه شاخص پالمر توانایی تشخیص شروع و خاتمه خشکسالی را هم دارا می‌باشد. نتایج این پژوهش مطالعه واسنجی شاخص پالمر را برای هر منطقه و با استفاده از خروجی‌ِ سایر مدل‌های هیدرولوژیکی امکان‌پذیر می‌سازد، همچنین زمینه‌ای را برای بررسی تأثیر تغییر اقلیم بر خشکسالی، در آینده فراهم می‌کند. واژگان کلیدی : شاخص پالمر، خشکسالی، واسنجی، مدل SWAT، ایران مرکزی.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی