تحلیل الگوهای مکانی و زمانی تبخیر- تعرق پتانسیل با تلفیق روش‎های هارمونیک، استوکستیک و مونت کارلو (مطالعه موردی: حوضه آبریز زاینده رود)

سابقه و هدف: این تحقیق به ارائه روشی برای بررسی و تحلیل الگوهای مکانی و زمانی تبخیر- تعرق پتانسیل (ETp) در حوضه آبریز زاینده‎رود می پردازد. با توجه به اهمیت مدیریت منابع آب استفاده از روش های کارآمد برای پیش بینی تبخیر- تعرق (ET) ضروری است. تاکنون بررسی الگو‎های یاد‎شده به روش‎های متفاوت انجام شده است، با این‎حال روشی که بتواند ETp را در چارچوب دوره‎های خشک، نرمال و تر برای کل حوضه‎های آبریز با گام زمانی روزانه به‎مدت یک‎صد سال تحلیل کند، ارایه نشده است. در این مطالعه، یک روش تلفیقی برای این موضوع در سطح حوضه زاینده‎رود به عنوان محدوده تحقیق توسعه داده شد. این روش گام زمانی روزانه و شبکه‎ای نسبتا متراکم از نقاط را در سطح حوضه با هدف کاربرد در برنامه‎ریزی منابع و مصارف آب در‎نظر می‎گیرد.مواد و روش ها: روش پیشنهادی از ترکیب سه روش تحلیل هارمونیک، استوکستیک و مونت کارلو برای مدل سازی و پیش بینی ETp استفاده می‎کند. روش هارمونیک به تحلیل الگوهای دوره ای، فصلی و سالیانه داده ها کمک می کند، روش استوکستیک به شبیه سازی نوسانات طبیعی در داده ها می پردازد و از روش مونت کارلو برای تحلیل سناریوهای مختلف آب و هوا استفاده می‎شود. در روش تلفیقی ابتدا تابع هارمونیک به داده‎های دمای هوای بیشینه و کمینه کل ایستگاه‎های حوضه زاینده‎رود و پیرامون آن در یک دوره آماری بلندمدت ۲۶ ساله از ۱۹۹۴ تا ۲۰۱۹ برازش داده شد. سپس توزیع آماری باقیمانده‎ها مشخص شد، همبستگی بین پارامترهای دمای هوا تعیین و مراحل تولید اعداد تصادفی انجام گردید. با استفاده از روش‎های استوکستیک و مونت‎کارلو، یک‎صد سال آمار برای متغیرهای دمای هوای بیشینه و کمینه به صورت روز‎به‎روز تولید شد تا در گام بعدی به روش هارگریوز- سامانی بتوان ETp را محاسبه کرد. برآورد ETp در شبکه متراکمی از نقاط در کل حوضه به روش عکس مجذور فاصله برای دستیابی به الگوهای مکانی انجام شد. با استفاده از شاخص صدک‎ها که در آن صدک ۲۰ درصد برای خشکسالی ملایم، ۵۰ درصد برای نرمال و ۸۰ درصد برای ترسالی ملایم پیشنهاد شد، شرایط رطوبتی مختلف قابلیت بررسی یافتند. اعتبارسنجی برای دوره نرمال مدل صورت پذیرفت. بدین منظور، داده‎های مدل با مقادیر مشاهداتی در گستره نواحی کشاورزی حوضه و برای دوره کشت گندم با آزمون‎های همبستگی و همچنین ANOVA یک طرفه، معنی‎دار بودن اختلاف میانگین‎ها را رد کرد و دقت نتایج مدل را تایید نمود.یافته ها: روند افزایشی ETp در همه نواحی کشاورزی سرتاسر حوضه مشاهده شد، به نحوی که شیب روند به روش سن (Sen) از ۲۸/۱ میلی‎متر در دوره کشت گندم در اراضی پایین‎دست سد خمیران تا ۷۳/۳ میلی‎متر در دوره کشت گندم در اراضی مهیار و جرقویه تغییر می‎کند. با توجه به این که کمترین دوره کشت گندم مربوط به رودشت ۲۱۱ روز و بیشترین دوره در فریدون‎شهر ۲۸۸ روز می‎باشد، انتظار می‎رود مقدار ETp در شرایط نرمال به ترتیب ۵۹۸ و ۷۹۵ میلی‎متر در دوره کشت گندم باشد. بررسی‎ها در سطح حوضه آبریز نیز نشان می‎دهد مقدار ETp در نواحی کوهستانی حوضه و در شرایط نرمال بین ۱۲۹۹ تا ۱۵۱۵ میلی‎متر در سال تغییر می‎کند. این در حالی است که در مناطق مسطح شرقی، تغییرات ETp از ۱۵۲۴ تا ۱۶۰۹ میلی‎متر است. در شرایط خشک ملایم تغییرات ETp در نواحی مرتفع از ۱۳۲۰ تا ۱۵۴۰ و در نواحی مسطح از ۱۵۴۷ تا ۱۶۴۴ میلی‎متر در سال است. همین تغییرات برای شرایط ترسالی ملایم در نواحی کوهستانی از ۱۲۷۶ تا ۱۴۶۰ و در دشت‎ها از ۱۴۹۱ تا ۱۵۸۳ میلی‎متر در‎سال تخمین زده شده است.نتیجه‎گیری: نتایج این مطالعه نشان می دهد که استفاده از روش تلفیقی می تواند به شناخت بهتری از الگوهای زمانی و مکانی ETp در حوضه‎های آبریز منجر شود، دقت پیش بینی ها را افزایش دهد و وضعیت حوضه را تحت شرایط آب و هوایی مختلف تحلیل نماید.

کلیدواژه ها:

پهنه بندی زمانی و مکانی ، تغییرات اقلیمی ، مدل سازی ، هارگریوز سامانی ، مولدهای تصادفی