ارزیابی شاخص خشکسالی کمبود توأم تحت شرایط اقلیمی ایران

محورهای موضوعی : مدیریت آب در مزرعه با هدف بهبود شاخص های مدیریتی آبیاری

آیدا هاشمی نسب ¹ , جواد بذرافشان ² , آرزو نازی قمشلو ³

1 - دانشجوی سابق کارشناسی ارشد؛ گروه مهندسی آبیاری و آبادانی؛ دانشگاه تهران؛ کرج؛ ایران
2 - استادیار؛ گروه مهندسی آبیاری و آبادانی؛ دانشگاه تهران؛ کرج؛ ایران
3 - استادیار؛ گروه مهندسی آبیاری و آبادانی؛ دانشگاه تهران؛ کرج؛ ایران

تاریخ دریافت : 1393/07/18 تاریخ پذیرش : 1394/03/31 تاریخ انتشار : 1394/03/31

کلید واژه: ایران, پایش خشکسالی, تابع همبند, شاخص کمبود توأم,

چکیده مقاله :

شاخص کمبود توام از ترکیب دوازده متغیر شاخص اصلاح شده بارندگی استاندارد (SPImod) متناظر با پنجره‌های زمانی 1 تا 12 ماه با استفاده از توابع همبند تجربی و نظری محاسبه می‌شود. به دلیل دشواری و زمانبر بودن محاسبه توابع همبند نظری، محققان استفاده از فرم تجربی JDI را پیشنهاد می‌کنند. هدف از این مطالعه، مقایسه شاخص کمبود توام در دو حالت تجربی و نظری تحت شرایط اقلیمی ایران است. در این مطالعه، از داده های بارندگی ماهانه 42 ایستگاه سینوپتیک ایران در طی دوره آماری 2010-1966 جهت محاسبه شاخص کمبود توام استفاده شده است. در حالی که محاسبه شاخص همبند تجربی (EJDI) مبتنی بر روش پیچیده‌ای نمی‌باشد، در محاسبه شاخص کمبود توام نظری (TJDI) می‌بایست مناسبترین فرم تابع همبند از بین چند تابع همبند داوطلب (تی-استیودنت، کلایتون، گامبل، و فرانک) بر مبنای چند معیار اطلاعات تعیین گردد. نتایج نشان داد که در تمام ایستگاهها، مناسبترین تابع همبند نظری، تابع همبند تی-استیودنت است. مقایسه سرهای زمانی EJDI و TJDI نشان داد که هر دو دارای رفتار تقریبا مشابهی هستند، ولی EJDI دو مشکل اساسی در تمام ایستگاه های مورد نظر نشان می دهد: الف- کمینه مقدار EJDI به طور مکرر در بخشهای مختلف سری‌های زمانی تکرار می‌شود، ب- EJDI نمی‌تواند اوج سختی خشکسالی را در طی دوره‌های بحرانی خشکسالی تشخیص دهد. این در حالی است که مشکلات ذکر شده در TJDI دیده نمی‌شود. نتایج بدست آمده نشان دهنده ارجحیت استفاده از شاخص کمبود توام نظری جهت پایش خشکسالی تحت شرایط مختلف اقلیمی ایران می باشد.

چکیده انگلیسی:

Joint Deficit Index (JDI) is computed based on combination of the 12 modified Standardized Precipitation Index (SPImod) corresponding to the 12 time scales 1-12 month using the empirical and theoretical copula functions. Researchers suggest calculating the JDI as empirically due to difficulty and time-consuming in computing its theoretical form. The aim of this paper is to compare the empirical and theoretical copula-based joint deficit indices at 42 weather stations in Iran for the common period 1966-2010. For calculating the theoretical JDI (TJDI), we chosen the best copula function from the four candidate functions including Student’s t, Clayton, Gumbel and Frank using two information criteria. In contrast, calculation of the empirical JDI (EJDI) not need fitting any copula function to data, and therefore it can be computed more simply than TJDI. Results showed that the Student’s t copula is the best function at all selected stations; therefore, the theoretical JDI was computed based on this copula function. Although both indices, i.e. EJDI and TJDI showed a similar behavior of drought severity, the EJDI faced two problems in all selected stations: 1) The lowest value in the EJDI time series is frequently repeated in different parts of its time series, 2) The EJDI was not able to identify the peak of drought severity during the critical drought periods. In contrast, the TJDI did not face the mentioned issues and therefore that is suggested for monitoring overall status of droughts in the study area.