پایش و پیش بینی خشکسالی با استفاده از روش های آماری (مطالعه موردی: استان گلستان)

خشکسالی یکی از پدیده های آب و هوایی است که در همه شرایط اقلیمی به وقوع می پیوندد و خسارات زیادی به زندگی انسان و اکوسیستم های طبیعی وارد می نماید. از این‏رو بررسی مشخصات خشکسالی (شدت- مدت و فراوانی) و تعیین مناطق تحت خطر و پیش‏بینی آنها امری لازم می‏باشد. به این منظور تعدادی از ایستگاه های باران سنجی در سطح استان گلستان که تا پایان سال آبی 86-1385 مقادیر بارندگی آنها ثبت شده بود، پس از انجام آزمون های آماری لازم انتخاب شدند. وضعیت رطوبتی (خشکسالی) هر یک از ایستگاه ها در طول دوره آماری در سیزده پریود مختلف (شامل 8 پریود ماهانه، 4 پریود فصلی و یک پریود سالانه) با استفاده از شاخص بارش استاندارد شده (spi) مورد بررسی قرار گرفت. بر این اساس وضعیت رطوبتی استان به 7 طبقه رطوبتی تقسیم‏بندی گردید. علاوه بر طبقه بندی وضعیت رطوبتی، به طبقه بندی تداوم خشکسالی در پریودهای زمانی مختلف نیز پرداخته شد و فراوانی هر یک از وضعیت های رطوبتی محاسبه گردید. سپس به منظور پایش و سنجش خشکسالی در هر منطقه، روش های درون یابی قطعی (idw، gpi، rbf) و زمین آماری (kriging) مورد آزمون قرار گرفتند. پس از تعیین بهترین روش درون یابی براساس فاکتور خطا و تعمیم خشکسالی های نقطه ای به منطقه ای، نقشه های شدت این پدیده در طی 25 سال رسم گردید. سپس گسترش مکانی و وسعت وضعیت رطوبتی در طی دوره آماری 25 سال (62-1361 الی 86-1385) در استان گلستان در محیط نرم افزار arcgis ver9.2 رسم گردید و مناطق تحت خطر خشکسالی نیز شناسایی شدند. در نهایت با استفاده از مدل‏سازی سری‏های زمانی arima و sarima به پیش‏بینی مقادیر spiها نه تنها با استفاده از مدل‏سازی سری‏های spiها بلکه با استفاده از مدل‏سازی مقادیر بارندگی هم پرداخته شد. نتایج تحقیق نشان داد که در بیشتر پریودهای زمانی مورد بررسی، خشکسالی‏های حاکم در استان بیشتر از نوع خشکسالی بسیار شدید بوده در حالی‏که ترسالی‏ها از نوع متوسط بوده است. علاوه بر این هرچه طول بازه زمانی بیشتر می‏شود فراوانی وضعیت‏های رطوبتی کمتر شده اما تداوم آنها بیشتر می‏شود. براساس نتایج بدست آمده در بررسی روش‏های درون‏یابی، روش کریجینگ و rbf در پریودهای زمانی مختلف در پهنه‏بندی شدت خشکسالی نتایج مطلوب‏تری را نشان می‏دهند. همچنین نتایج حاصل از پیش‏بینی خشکسالی نشان می‏دهد که با افزایش بازه زمانی از 1 ماه به 48 ماه نتایج پیش‏بینی مناسب‏تر است. علاوه بر این پیش‏بینی مستقیم وضعیت خشکسالی با استفاده از مقادیر spi مشاهده شده در گذشته نسبت به پیش‏بینی با استفاده از مقادیر بارندگی پیش‏بینی شده بهتر و مطلوب‏تر می‏باشد.