خشک سالی و خشکی(مفهوم، خسارت، انواع، روش ها، ویژگی ها، شاخص ها و…)

فصل دوم: مقدمه و بررسی منابع

2-1-مقدمه  4

2-2-خشک سالی و خشکی… 5

2-2-1-مفهوم خشک سالی… 5

2-2-2-مفهوم خشکی… 5

2-2-3-تفاوت خشک سالی و خشکی… 6

2-3-خسارات خشک سالی… 6

2-3-1-خسارات اقتصادی… 6

2-3-2-خسارات کشاورزی… 7

2-3-3-اثرات زیست محیطی… 7

2-3-4-اثرات اجتماعی… 7

2-4-انواع خشک سالی… 8

2-4-1-خشک سالی هواشناسی… 8

2-4-2-خشک سالی هیدرولوژیک….. 8

2-4-3-خشک سالی کشاورزی… 9

2-4-4-خشک سالی اقتصادی و اجتماعی… 9

2-5-روش های مطالعه خشکسالی… 10

2-5-1-روش مطالعه بیلان آبی… 10

2-5-2-روشهای تحلیل سینوپتیک….. 11

2-5-3-روش تحلیل داده های بارندگی… 11

2-5-4-روش استفاده از اطلاعات ژئومورفولوژیک و تاریخی… 12

2-6-ویژگی‌های خشک سالی… 12

2-6-1-شروع و پایان.. 12

2-6-2-شدت… 13

2-6-3-فراوانی… 13

2-6-4-وسعت…. 13

2-7-شاخص های خشک سالی… 14

2-7-1-شاخص شدت خشک سالی پالمر (PDSI). 15

2-7-2-شاخص ذخیره آب سطحی (SWSI). 17

2-7-3-شاخص رطوبت محصول  (CMI). 19

2-7-4-شاخص احیایی (RDI). 19

2-7-5-شاخص خشکسالی بالم و مولی(BMDI). 20

2-7-6-شاخص درصد بارش متعارف (PNPI). 21

2-7-7-شاخص خشکسالی ویژه محصول (CSDI). 22

2-7-8-شاخص خشکسالی رطوبت خاک (SMDI). 22

2-7-9-شاخص بارش سراسری (RI). 22

2-7-10-شاخص ناهنجاری بارش (RAI). 23

2-7-11-شاخص بارش مؤثر (EPI). 24

2-7-12-شاخص بارش استاندارد (SPI). 25

2-7-13-شاخص دهک‌ها 26

2-7-14-شاخص های جریان کم.. 27

2-7-15-شاخص های نوسانات اقیانوسی-اتمسفری… 27

2-7-16-نمایش خشکسالی ایلات متحده (USDM). 28

2-7-17-اختلاف نرمال شده پوشش گیاهی (NDVI). 29

2-8-معیارهای ارزیابی شاخص‌های خشک سالی… 30

2-8-1-معیار‌های بنیادی… 30

2-8-2-معیار‌های آماری… 32

2-9-نقاط ضعف شاخص‌های خشک سالی… 32

2-9-1-واحد زمان.. 32

2-9-2-تعیین و تعریف دوره کمبود آب… 33

2-9-3-دوره ذخیره منابع آب… 33

2-9-4-توجه به اتلاف منابع آب… 33

2-9-5-داده‌های مورد استفاده. 33

2-9-6-گوناگونی و تنوع اطلاعات… 34

2-10-مطالعات انجام شده در زمینه خشک سالی… 34

منابع

خشک سالی و خشکی

 مفهوم خشک سالی

تعريف كلي خشک سالی عبارت از وضعيت كمبود بارش است بطوري كه از نظر ميزان به حدي باشد كه يك ناحيه را تحت تأثير منفي قرار دهد [89]. اما تعریف خشک سالی و ارتباط آن با پدیده‌های هیدرولوژیک بسیار مشکل است زیرا اولاً ممکن است به طور همزمان تمام اجزای سیستم هیدرولوژیک را تحت تأثیر قرار ندهد، ثانیا خشکسالی یک پدیده مطلق نبوده، بلکه کمبود نسبی رطوبت می باشد. در این صورت، تقاضای زیاد برای آب نیز می تواند خشکسالی ایجاد کند، در حالی که بارندگی ممکن است طبیعی باشد [14]. ازطرف دیگر اين تعريف بسيار كلي است و تفاوتي بين جنبه‌های مهم خشكسالي يعني هواشناسي، هيدرولوژيك، كشاورزي واقتصادی و اجتماعی  قائل نشده است [31].

تاکنون تعاریف بسیار زیادی از خشک سالی شده است اما هر کدام از این تعاریف دیدگاه خاصی را مدنظر داشته‌اند. به هر حال، عدم وجود یک تعریف جامع و دقیق از خشکسالی و متفاوت بودن آن از دیدگاه‌های مختلف تاکنون مانع از درک کامل مفهوم خشکسالی شده است. حال از آنجا که خشک سالی بر کلیه جنبه های زندگی و بخش های مختلف جامعه خصوصاً تغییر محیط طبیعی تأثیرات مستیقیم و غیر مستقیمی دارد، عدم درک مفهوم آن موجب تردید و رکود در بخش های مختلف اقتصادی، مدیریتی و سیاست گذاری‌ها می شود.

از بین تعاریف خشک سالی تعریفی که مقبول‌تر و منطقی‌تر می باشد، عبارت است از این که خشکسالی را می توان معلول یک دوره شرایط خشک غیر عادی دانست که به اندازه کافی تداوم داشته باشد تا عدم تعادل در وضعیت هیدرولوژی یک ناحیه ایجاد شود. در دهه های اخیر در بین حوادث طبیعی که جمعیت های انسانی را تحت تأثیر قرار داده اند، تعداد و فراوانی پدیده خشکسالی از نظر شدت، مدت، فضای تحت پوشش، تلفات جانی، خسارات اقتصادی و اثرات اجتماعی دراز مدت در جامعه، بیشتر از سایر بلایای طبیعی بوده است. هم چنین تمایز این پدیده با سایر بلایای طبیعی در این است که برخلاف سایر بلایا، این پدیده به تدریج و در یک دوره زمانی نسبتاً طولانی عمل کرده و اثرات آن ممکن است پس از چند سال و با تأخیر بیشتری نسبت به سایر حوادث طبیعی ظاهر شود [20].

مفهوم خشکی[1]

خشکی یک پدیده اقلیمی است که در اثر فقدان یا کمبود رطوبت اتفاق می افتد. کمبود رطوبت از روی پوشش گیاهی، خاک و پستی و بلندی مناطق خشک مشخص‌می‌شود.شناخت مناطق خشک ممکن است از طریق مطالعات خاک‌شناسی، گیاه‌شناسی و ژئومورفولوژیکی انجام شود. اساس شناخت مناطق خشک اقلیم می‌باشد.

تفاوت خشک سالی و خشکی

خشکی کمبود رطوبت یک منطقه با توجه به خصوصیات هیدرولوژیک و هواشناسی وهم‌چنین با توجه به خصوصیات اجتماعی-اکولوژیک و زمین‌شناسی آن منطقه می‌باشد. این وضعیت کمبود رطوبت نوعی ویژگی دائمی این منطقه خشک  می‌باشد که در اثر کمبود بارش از مقدار لازم برای حیات در منطقه خشک منطقه می‌باشد. در حالی که  خشک سالی عبارت است از کاهش غیر‌عادی بارش در دوره‌ای معین که ممکن است این منطقه خشک یا مرطوب باشد. میزان این کاهش آنقدر است که روند عادی رشد گیاهان و… را در منطقه با مشکل مواجه می‌کند. بنابراین خشک سالی ویژگی دائمی منطقه نیست و در هر رژیم آب‌و‌هوایی ممکن است رخ دهد.البته خشک سالی در اثر تکرار مداوم، ویژگی خاص منطقه می‌شود و ممکن است به خشکی تبدیل شود[17]. به عبارت دیگر خشکی در اثر تداوم کمبود رطوبت منطقه در مقایسه با مناطق مرطوب دیگر اتفاق می‌افتد و خشک سالی در اثر کمبود رطوبت در یک دوره‌ی خاص نسبت به میانگین بلند‌مدت همان منطقه اتفاق می‌افتد.

خسارات خشک سالی

 خسارات اقتصادی

-خسارت به تولیدات گوشت و لبنیات، تولیدات مرتعی و زراعی و محصولات چوبی.

-خسارت اقتصادی به تفریحگاه‌های تجاری در اثر کاهش سرمایه‌گذاری، کارخانجات سازنده و فروشندگان تجهیزات تفریحی و صنایعی که وابسته به تولیدات کشاورزی هستند.

-افزایش ذبح، محدود‌شدن استفاده چرایی از اراضی مرتعی و افزایش ذبح و در نتیجه از بین رفتن دامها.

-فشار روی مؤسسات مالی و تجاری (ممانعت از سرمایه‌گذاری، افزایش ریسک سرمایه‌گذاری و کاهش درآمد.

-هزینه توسعه منابع آب فصلی و یا جدید وحمل ‌و‌نقل آب.

 خسارات کشاورزی

از بین رفتن محصول زراعی، دامی، لبنیات و محصولات چوبی، افزایش قیمت آب، کاهش شدید محصولات دامی پایه، هجوم حشرات و بیماری‌های گیاهی،  افزایش قیمت محصولات که در نهایت باعث گرسنگی و فقر و نابسامانی اجتماعی و سیاسی می‌شود[21].

واریک[2] (1975) اثرات اجتماعی ناشی از خشکسالی را به صورت زیر طبقه‌بندی نمود[91].

اثرات اجتماعی ناشی از خشک سالی

  اثرات زیست محیطی

-خسارت به زیست بوم حیات‌وحش و گونه‌های جانوری و گیاهی و دریایی

-اثر سوء بر کیفیت آب(تمرکز شوری) و هوا(آلاینده‌ها و گرد‌و‌غبار)

-کمبود غذا و آب شرب و درنتیجه شیوع بیماری

-حساسیت به چرا در اثر تمرکز گونه‌های گیاهی نزدیک آب

-تغییر در کیفیت فضای سبز و مناظر

 اثرات اجتماعی

-مشکلات سلامتی مربوط به جریان کم (افزایش غلظت آلاینده‌ها)

-آتش سوزی جنگل‌ها و مراتع.

-توزیع ناعادلانه اثرات خشک سالی.

-اثر بر روی نحوه‌ی بارش، بیکاری، از دست رفتن مالکیت‌ها، از دست رفتن یا کمبود پس‌اندازها، افزایش بازنشستگی‌های اجباری، اثر روی مزارع کوچک خانوادگی، عدم اطمینان عمومی، تخریب تفریحگاه‌ها، اثر بر بهداشت فردی، مناظر بد ماشین‌ها و خیابان‌ها، استفاده مجدد از آب رودخانه [91].

ویژگی‌های خشک سالی

  شروع و پایان

زمان آغاز خشک سالی تا پایان خشکسالی که به آن دوره‌ی تداوم خشک سالی گفته می‌شود از ویژگی‌های اساسی خشکسالی است. این دوره ممکن است روز، ماه و یا حتی سال باشد. هر‌قدر این زمان طولانی‌تر شود منابع آب بیشتری را تحت تأثیر قرار می‌دهد و در نتیجه شدت خشک سالی بیشتر می‌شود. ولی تعیین نمودن این دو زمان کار نسبتاً مشکلی است و وابسته به تعریف ما از نوع خشکسالی است.

بدیهی است که این زمان پایان آخرین بارش نیست و ممکن است این زمان تا پایان رطوبت خاک به تأخیر بیفتد. از طرف دیگر این حالت ممکن است با بارش‌های هرچند اندک به تأخیر بیفتد. بنابراین می‌توان گفت زمان شروع خشک سالی زمانی است که ذخیره رطوبت ( رطوبت خاک برای خشکسالی کشاورزی و در مخازن برای خشکسالی هیدرولوژیک) به پایان برسد.زمان پایان نیز به همین ترتیب زمانی است که ذخیره رطوبت به حالت نرمال برگردد [11].

  شدت

بدیهی است که هر‌قدرکمبود رطوبت نسبت به حالت نرمال بیشتر باشد، شدت خشک سالی نیز بیشتر است. ولی این تنها عامل مؤثر بر شدت خشکسالی نیست؛ بلکه زمان تداوم خشکسالی نیز بر شدت آن تأثیر دارد. مثلاً اگر دوره ی خشکسالی تنها یک ماه استمرار باشد ممکن است بارش ماه بعد این کمبود را جبران کند، ولی اگر خشکسالی و شرایط کمبود رطوبت تا یک ماه دیگر نیز ادامه یابد به خشک سالی شدت می‌بخشد. بنابراین شدت خشکسالی تابع میزان کمبود و دوره استمرار کمبود رطوبت است. به همین پژوهشگران به منظور مؤثر نشان دادن این عامل در شدت خشک سالی با استفاده از شاخص‌های مختلف درجه ناهنجاری متغیر مورد نطر را نیز مورد مطالعه قرار می‌دهند [11].

فراوانی

فراوانی نیز از ویژگی های مهم خشک سالی برای یک منطقه است که برای مقیاس‌های مختلف زمانی محاسبه می‌شود. هم‌چنین می توان فراوانی را برای شدت های مختلف خشک سالی انجام داد. این کار برای ارزیابی منطقه مورد نظر برای شدت‌های مختلف خشک سالی کاربرد دارد. از توابع توزیع احتمال فراوانی برای بررسی احتمال و با دوره برگشت(عکس فراوانی)  خشک سالی برای پیش‌بینی آینده (تحلیل فراوانی) انجام می‌شود [11].

   وسعت

خشک سالی ممکن است با وسعت چند صد کیلومتر اتفاق بیفتد ولی شدت خشکسالی در سرتاسر منطقه یکسان نیست.

در این رابطه یوجوویچ[1] (1975) خواص منطقه‌ای خشکسالی را به صورت زیر بیان می‌کند[11]:

• پوشش منطقه‌ای خشکسالی ممکن است 5 تا 15 کیلومتر مربع را فراگیرد.
• خشک سالی‌ های بزرگ ممکن است وسعت خشکسالی را بیش از پوشش منطقه ای آن کند.
• انتظار می‌رود شکل منطقه تحت تأثیر خشک سالی بیشتر شبیه یک لوزی باشد تا یک دایره.

هم‌چنین سابرامانیام[2] (1967) جدول صفحه‌ی را برای طبقه‌بندی خشکسالی ارائه نمود[11]:

طبقه‌بندی خشک سالی توسط سابرامانیام

 شاخص های خشک سالی

بر پایه معیارهای خشک سالی مورد نظر، شدت و مدت خشکسالی با یک شاخص بیان می شود. یک شاخص، پارامترهای مختلف هواشناسی و هیدرولوژیک مانند بارندگی، دما، تبخیر – تعرق، رواناب و دیگر شاخص‌های تامین آب را در یک قالب یا فرمول جمع آوری می کند  و یک تصویر جامع از تصمیم گیری را ارائه می دهد. این شاخص‌ها به منظور استفاده بیشتر از داده های خام و قابل فهم بودن آنها و همچنین ایجاد قدرت تصمیم‌گیری برای طراحان و برنامه‌ریزان معمولا تنها به صورت یک عدد بیان می شوند. مسئولان و کمیته‌های دولتی یا خصوصی با استفاده از چنین شاخص‌هایی به ارزیابی خشک سالی و چگونگی واکنش به آن می پردازند.

سازمان جهانی هواشناسی در سال 1992، شاخص خشکسالی را به صورت شاخص مربوط به بعضی اثرات تجمعی طولانی مدت و غیر‌عادی کاهش رطوبت تعریف کرد. با ابداع شاخص خشک سالی، فریدمن چهار شرط  را برای این تعریف، ضروری دانست [38]:

• مقیاس زمانی (دوره) مناسب برای مسئله (خشکسالی) وجود داشته باشد.
• بایستی دارای اندازه‌گیری‌هایی در مقیاس مکانی بزرگ و در دوره های زمانی مناسب باشد.
• قابل استفاده در موارد خاص نیز باشد.
• داده های با دقت مناسب برای محاسبه‌ی این شاخص در دسترس یا قابل محاسبه باشد.

شاخص‌های متعددی وجود دارد که گویای وضعیت خشکسالی می باشند، هر چند که هیچ کدام به طور ذاتی نسبت به دیگری ارجحیت ندارند، ولی بعضی از آنها در شرایط بهتری عمل می کنند. به عنوان مثال شاخص خشک سالی پالمر، که به طور گسترده ای در آمریکا و استرالیا کاربرد دارد، در دشت‌های وسیع با همواری یکسان بهتر عمل می‌کند تا مناطق کوهستانی، و برای مناطق کوهستانی، شاخص ذخیره آب های سطحی^[3]  معرّف بهتری از خشکسالی است.

در میان شاخص های مختلف خشک سالی، شاخص شدت خشک سالی پالمر^[4] ، شاخص رطوبت محصول^[5]، شاخص ذخیره آب سطحی و شاخص بارش استاندارد به طور گسترده‌ای برای مدیریت منابع آب، پایش و پیش بینی خشک سالی کشاورزی استفاده می‌شوند. بسیاری از طراحان پروژه‌های آبی توصیه می کنند که وضعیت خشک سالی با چند شاخص بررسی گردد و تصمیمات بر مبنای تنها یک شاخص منفرد اتخاذ نگردد[11]. در ادامه هر یک از شاخص های مذکور به همراه دیگر شاخص های هواشناسی و کشاورزی مورد بررسی و ارزیابی قرار می گیرد.

[1] Yujic

[2] Subramaniam

[3] SWSI ( Surface Water Supply Index)

[4] PDSI (Palmer Drought Severity Index)

[5] Crop Specific Drought Index

جهت مشاهده نمونه های دیگر از فصل دوم پایان نامه ارشد کشاورزی کلیک کنید.