نكات ضعف شاخصهاي خشکسالی
1-واحدزمان:
بيشتر شاخصهاي خشكسالي كه تا كنون مورد بررسي قرار داديم دوره زماني ماهيانه ويا طولاني تر را به كار برده اند وهيچ شاخصي از واحد زماني روزانه استفاده نكرده است.اما از آن جائي كه يك رژيم
خشكسالي مؤثر تنها با استفاده از بارندگي مؤثر روزانه به شرايط نرمال پاسخ مي دهد بايد از واحد زماني روزانه استفاده كرد .به علاوه استفاده از واحد زماني روزانه شدت خشكسالي را مكرراً مورد ارزيابي قرار داده ودر هر زماني نشان ميدهد كه نهايتاً اين امر به اذهان عمومي اجازه مي دهد كه بر عليه ريسك آماده باشند(مديريت ريسك به جاي مديريت بحران).
همچنين بايد در نظر داشت كه مشكل استفاده از واحد زماني ماهيانه اين است كه بطور مثال اگر دو ماه متوالي را كه در نظر بگيريم واگر روز اول ماه اول و روز آخر ماه دوم بارشهاي خوبي داشته باشيم ودر عوض در روزهاي مابين هيچگونه بارشي نداشته باشيم ،از ديدگاه واحد زماني ماهيانه ممكن است ميزان بارندگي نرمال باشد اما اين در حالي است كه در واقع ما 58 روز بدون بارندگي داشته ايم ودر واقع يك دوره كمبود 58روزه بارش اتفاق افتاده است.
2-تعيين وتعريف دوره كمبود آب:
خشكسالي با كاهش منابع آب شيرين به وقوع مي پيوندد كه از نظر اقليم شناسي اهميت دارد واهميت آن اين است كه خشكسالي نه تنها كمبود آب در يك زمان مخصوص است بلكه رخدادهاي متوالي از يك كمبود است.بنابراين زماني كه دوره كمبود آب شروع مي شود
ومدت زماني كه ادامه دارد خيلي مهم است.اما بيشتر شاخصهاي خشكسالي كه تا كنون بررسي كرديم فقط كمبود آب را از ديدگاه اقليمي در دوره هاي از پيش تعيين شده ارزيابي مي كنند وقادر به نشان دادن دوره واقعي كمبود آب نيستند.
3-دوره ذخيره منابع آب:
بررسي خطر خشكسالي مي تواند به دو منظور طبقه بندي شود يكي بررسي خطر كمبود رطوبت در خاك وديگري كمبود منابع آب مي باشد.بطوري كه خشكي خاك تحت تأثير دوره كوتاه كمبود بارش كه به تازگي اتفاق افتاده است قرار مي گيرد اما كمبود آب ذخيره شده در منابع آب تحت تأثير مجموع دوره هاي طولاني تر بارش قرار مي گيرد.واين كه ما در مورد ديگر خطرات خشكسالي كه به دوطبقه
مذكور مرتبط نيستند بر اين اساس كار كنيم كار آساني نيست ودرست نمي باشد بنا براين يك طبقه بندي جداگانه براي هر منظور روش بهتري براي ارزيابي خشكسالي است اما با اين حال مشكل ميتوان شاخص خشكسالي را پيدا كرد كه مثلاً هم اثرات كوتاه مدت وهم اثرات بلندمدت خشكسالي را بطور همزمان مدنظر قرار داده باشد.اما شاخص بارش مؤثر از اين مزيت برخوردار است وهم دوره كوتاه 15 روزه وهم دوره 365 روزه را در بر مي گيرد.
4-توجه به اتلاف منابع آب با گذشت زمان :
با توجه به اينكه معمولاً پس از بارندگي رطوبت موجود در خاك ومنابع آب با گذشت زمان بصورت تابعي از نسبت رواناب وتبخير وتعرق كاهش مي يابدبنابراين بايستي اين كاهش به هنگام بررسي ناهنجاريهاي بارش در نظر گرفته شود اما تقريباً همه شاخصهاي خشكسالي از جمع بارندگي ساده استفاده مي كنند (نه بارندگي مؤثر).
5-داده هاي مورد استفاده:
شاخصهاي خشكسالي كه تا كنون مورد بررسي قرار داديم مثل شاخص پالمر علاوه بر بارش از داده هاي متعدد ديگري مثل رطوبت خاك-رواناب-تبخير وتعرق وغيره نيز براي محاسبات خود استفاده مي كنند اما اين پارامترهاي مورد استفاده را بطور مستقيم مشاهده (ديده باني) نمي كنند بلكه آنها را از طريق محاسبه يك سري فرمولها بدست مي آورند بنابراين افزايش تعداد پارامترها دليلي بر دقت بالا نيست واين در حالي است كه شاخص بارش مؤثر روزانه تنها از يك فاكتور استفاده كرده است.
6-گوناگوني وتنوع اطلاعات :
زماني كه خشكسالي اتفاق مي افتد اطلاعات مربوط به آن براي اذهان عمومي از اهميت فوق العاده اي برخوردار است بنابراين شاخصهاي خشكسالي مي بايست طوري گويا و واضح باشند كه بتوانند براي برخي از سؤالات اساسي كه در اذهان عمومي مطرح مي شوند جوابگو باشيم وطوري نباشند كه فقط به بررسي طول دوره خشكسالي قبلي ومقدار كمبود آب اتفاق افتاده بپردازند (مديريت بحران) بلكه بايد تاريخ وقوع وطول مدت خشكسالي وخاتمه آن وهمچنين مقدار بارندگي مورد نياز براي برگشتن به شرايط نرمال را مشخص كنند(مديريت ريسك).
حال با توجه به بيان موارد ذكر شده در بالا به منظور حل مشكلات مذكور وهمچنين بررسي روزانه ودقيق خشكسالي شاخص بارش مؤثر ارائه گرديد.
در اين روش از سه شاخص براي تاريخ شروع وخاتمه خشكسالي وتعيين تداوم خشكسالي وكمبود آب استفاده شد كه عبارتند از:
1-شاخص ميانگين بارش مؤثر روزانه ،اين شاخص خصوصيات اقليم شناسي بارش را بعنوان منبع آب براي يك ناحيه يا يك ايستگاه نشان مي دهد.
2-شاخص انحراف از ميانگين بارش مؤثر روزانه .
3-شاخص انحراف از ميانگين بارش مؤثر روزانه استاندارد شده.
همچنين پنج شاخص مي توان براي كمي سازي شدت خشكسالي استفاده كرد كه عبارتند از :
1-روزهاي متوالي بارندگي مؤثر روزانه منفي كه ميتواند نشان دهنده طول مدت كمي بارش باشد.
2-مجموع روزهاي متوالي بارندگي مؤثر روزانه منفي كه هم طول دوره خشكسالي وهم شدت آن را بطور همزمان نشان ميدهد.
3-مجموع كمبود بارش كه نشان دهنده انحراف مقدار بارش از نرمال در طول يك دوره معين مي باشد.
4-مقدار بارش لازم براي برگشت به دوره نرمال.
5-يك شاخص استاندارد خشكسالي مؤثر كه بتواند به منظور ارزيابي شدت خشكسالي در مقياس جهاني مورد استفاده قرار گيرد.
شاخصهاي فوق در نواحي دشتهاي مرتفع ايالات متحده از سال 1960تا 1996 مورد آزمايش قرار گرفته اند ونتايج آنها با گزارشهاي تاريخي در مورد خشكسالي مقايسه شده اند بطوري كه پس از تجزيه وتحليل به اين نتيجه رسيده اند كه شاخصهاي جديد واقع بينانه تر ومعقولانه تر بوده و يك سري مزيتهاي عملي نيز دارند بطوري كه اين شاخصها اولاً بطور دقيق تعيين كننده طول دوره خشكسالي بوده اند ،ثانياً در نشان دادن يك خشكسالي در حال جريان مؤثر بودندوثالثاً از راههاي گوناگوني خصوصيات يك خشكسالي را تشريح وتوصيف مي كردند.
بطور خلاصه شاخص بارش مؤثر جديدترين شاخص بررسي خشكسالي است كه از آن هم در جهت تصوير ونشان دادن خشكسالي هيدرولوژيك وهم خشكسالي هواشناسي استفاده مي شود بطوري كه براي بررسي خشكسالي هيدرولوژيك از يك دوره 365 روزه استفاده مي كند ودليل اين امر نيز آن است كه متداولترين سيكل هيدرولوژيك در همه جاي جهان 365روز ميباشد.
دوره 15 روزه كه براي نشان دادن وقوع خشكسالي در خاك مورد استفاده قرار مي گيرد با توجه به نوع منطقه فرق ميكند زيرا همانطوري كه قبلاً در بررسي خشكسالي از ديدگاه هيدرولوژيك نيز مطرح كرديم طول اين دوره در انگلستان مثلاً 15 روز ودر بالي 6 روز وغيره مي باشد.
بنابراين با استفاده از اين روش مي توان وضعيت خشكسالي را براي هر دوره دلخواه (با توجه به تعريفي كه از خشكسالي در ناحيه مي شود) بررسي نمود و وقوع خشكسالي را در منابع آب وخاك نشان داد.
بررسي خشكسالي هاي تاريخي با استفاده از شاخص پالمر:
همانطوري كه قبلاً در بررسي شاخص شدت خشكسالي پالمر اشاره كرديم يكي از خصوصيات شاخص پالمر كه باعث محبوبيت ومعروفيت آن شده است آن بود كه اين شاخص يك تصوير زماني ومكاني را از خشكساليهاي تاريخي فراهم ميكرد در اينجا براي روشن شدن اين مطلب به بررسي نمونه اي از يافته هاي خشكساليهاي دوران گذشته در ايالت متحده از طريق حلقه هاي درختان بر اساس شاخص پالمر مي پردازيم .
خشكساليها وترساليها معمولاً تأثيرات شديدي بر روي منابع آب ،محصولات كشاورزي ، تجارت وبازرگاني وبطور كلي اقتصاد وبحرانهاي سياسي داشته ودارد .تا كنون يافته هاي ما در باره چگونگي رخداد چنين حوادثي براي گسترش مدلهاي مفيد براي پيش بيني هاي بلندمدت كافي نيست واين
مشكل از يافته هاي ناقص ما از چگونگي رخداد اين حوادث در گذشته ناشي مي شود كه بطور وسيعي در صد سال اخير از گزارشات ثبت شده آب وهوائي بدست مي آيد.
يكي از راههاي بهبود اين مشكل گسترش گزارشات ابزاري گذشته در زمان حال با استفاده از متغيير حلقه هاي پيرترين درختان مي باشد به بيان دقيقتر يك شبكه حساس اقليمي از نظر زماني حلقه هاي درخت را بطور سالانه به منظور بازسازي شاخص شدت خشكسالي پالمر بكار برده است.بطوري كه آنرا در شبكه هاي 3×2 در سراسر مرزهاي ايالات متحده انجام داده است .اين شبكه بازسازي از سال 1700 تا 1978 را در برمي گيرد وبطور مؤثري طول داده هاي
ابزاري (داده هاي ثبت شده توسط ابزار وادوات هواشناسي ) را سه برابر كرده است.اين بازسازي اكنون موردتجزيه وتحليل قرار گرفته است بطور واضحي مدل هاي ناحيه اي ناشي از اين تجزيه وتحليل تنوع خشكسالي را در اين بازسازي نشان ميدهند واين مدلهاي ناحيه اي شامل مدلهائي هستند كه ظاهراً با الينو جريان جنوبي در ارتباط ميباشند.
همچنين تغييرات طولاني تر بطور عمده مثلاً ده تا بيست ساله در اين بازسازي يافت مي شود. اما اين مدل تغييرات تا كنون بعلت ومعلول مؤثري نسبت داده نشده اند .
اهداف استفاده از روشهاي تاريخي (حلقه هاي درخت) در پيش بيني خشكسالي:
اولين هدف استفاده از اين روش ايجاد وبازسازي شبكه اي از شاخص خشكسالي پالمر در محدوده ايالات متحده از طريق داده هاي مبتني بر حلقه هاي درختان مي باشد.اين كار سبب تأمين داده هاي مفيدي ميشود واز طريق آن درك بهتري از متغييرهاي خشكسالي ارائه مي شود وسرانجام منجر به بهبود پيش بيني درازمدت خشكسالي ميگردد.بمنظور دستيابي به اين اهداف داده هاي شاخص خشكسالي پالمر را با استفاده از داده هاي ناشي از ابزار هواشناسي از Noaa وحساسيت آب وهوائي وترتيب زماني حلقه هاي درخت به دقت با استفاده از يك گونه همزمان تعيين شده واز تكنيك ومدلآماري مناسبي براي انواع سريهاي زماني استفاده شده است.
بازسازي شبكه اي شاخص پالمر باعث توسعه اطلاعات در زمينه خشكساليهاي گذشته از سال 1700 يا زودتر شده است وسبب سه برابر شدن گزارشات ابزاري آب وهوا در بيشتر نواحي ايالت متحده شده است.
داده ها وروش كار بررسي خشكساليهاي تاريخي با استفاده از شاخص پالمر:
در اين تجزيه وتحليل يك شبكه 3×2 شامل 155 نقطه از شاخص شدت خشكسالي پالمر بر روي 1000 ايستگاه گسترش داده شده است.
شبكه شاخص خشكسالي پالمر حداقل تا سال 1913 در تمام ايستگاهها دوره بازگشت به گذشته را عرضه كرد وهم ميزان خشكسالي وهم ترسالي را كه مي توانست به ترتيب زماني با حلقه هاي درخت مقايسه شود را ارائه داد.براي نيل به اين هدف شبكه اي شامل 410 ترتيب زماني حلقه هاي درختي كه
حداقل به 1700 سال پيش مربوط ميشدنداز منابع گوناگون گردآوري شده است .دوره هاي بازسازي شده از سال 1700 تا سال 1978 را در برميگيرد كه نتيجه آن ايجاد شبكه اي از شاخص شدت خشكسالي پالمر بازسازي شده با كيفيت بالا در تمام مرزهاي ايالات متحده امريكا مي باشد از سويي ديگر زماني كه هر نقطه از شبكه ايجاد شده تقريباً 300 سال گزارش ثبت شده داشته باشد امكان بررسي تغييرات خشكسالي در مقياس بلند مدت وجودخواهد داشت بعلاوه اين امكان نيز فراهم ميشود كه بتوان الگوهاي ترسالي وخشكسالي قرن بيستم را با الگوهائي كه در زمانهاي قبلي اتفاق افتاده مقايسه كرد.
نتايج حاصل از بررسي خشكساليهاي تاريخي بااستفاده از شبكه شاخص شدت خشكسالي پالمر:
نتايج بازگشت به گذشته نشان داد كه شبكه شاخص شدت خشكسالي پالمر 9 الگوي ناحيه اي جداگانه دارد كه با تجزيه وتحليل شاخص شدت خشكسالي پالمر ابزاري به خوبي توافق دارد هر يك از اين نواحي مدلي از متغييرهاي مخصوص به خود را دارند.دربيشتر نواحي نشاني از تأثير الينو جريان جنوبي وجود داشته ودر ساير نواحي نيز مدلهاي 10 تا 20 ساله وجود داشته است.
علت تغيير خشكسالي در مدلهاي بعدي واضح نيست اما از طريق گزارشات بلند مدت مثل يافته هاي مبتني بر گزارشات ابزاري كه كوتاه مدت اثبات مي شوند تأمين ميگردد.
