بررسی اثرات خشکسالی اقلیمی بر سطح آب زیرزمینی با استفاده از تحلیل سری های زمانی در قلمروی زمان و فرکانس

در تحقیق حاضر، ارتباط بین خشکسالی های اقلیمی و نوسانات تراز زیرزمینی در دو حوزه با شرایط اقلیمی متفاوت (دشت مشهد در استان خراسان رضوی با اقلیم نیمه خشک و دشت گوهرکوه در استان سیستان و بلوچستان با اقلیم خشک)، مورد مطالعه قرار گرفته است. برای تعیین شرایط اقلیمی، از شاخص بارش استاندارد (spi) استفاده شده است. به منظور بررسی نوسانات سطح آب زیرزمینی، شاخص جدید سطح ایستابی استاندارد (swti) معرفی شده است. سپس برای تعیین میزان و نحوه ارتباط شرایط اقلیمی و تغییرات سطح آب زیرزمینی، از روش های تحلیل همبستگی سری های زمانی در قلمروی زمان و قلمروی فرکانس استفاده شده است. در قلمروی زمان ضریب همبستگی و زمان تأخیر بین سری های زمانی بارندگی و شاخص spi، و پارامترهای کمّی آب زیرزمینی (تراز آب زیرزمینی و شاخص swti)، با استفاده از تابع همبستگی متقابل (که با انجام تغییراتی در این تحقیق، تحت عنوان mccf بازتعریف گردیده)، محاسبه و نمودارهای همبستگی نگار ترسیم شده است. روش ابتکاری اخیر، امکان محاسبه همبستگی متقابل بین سری های زمانی با طول نامساوی را فراهم نموده است. در قلمروی فرکانس، توابع چگالی طیفی، دامنه طیف متقابل، کوهرنسی و فاز، با استفاده از روش بلکمن- تاکی محاسبه شده است. بر اساس محاسبات انجام شده در قلمروی زمان، میزان ضریب همبستگی و زمان تأخیر بین تغییرات اقلیمی و تغییرات تراز آب زیرزمینی در دشت گوهرکوه (9/0 و 7 سال) بیشتر از دشت مشهد (7/0 و 5 سال) می باشد. مقایسه شرایط و ویژگی های این دو منطقه و نیز تحلیل نتایج همبستگی، نشان داد که برهم کنش عوامل مختلفی از جمله شرایط اقلیمی، هیدررولوژیکی، هیدروژئولوژیکی، و میزان دخالت های بشری در میزان همبستگی و زمان تأخیر بین خشکسالی های اقلیمی و تغییرات سطح آب زیرزمینی، موثر می باشد. با استفاده از روش های قلمروی فرکانس مشخص شد که بیشترین تأثیر خشکسالی بر منابع آب زیرزمینی مربوط به نوسانات فرکانس پایین (دوره های تناوبی طولانی مدت) سری های زمانی می باشد.