ارزیابی کاربرد شاخص های خشکسالی SSPI و SSPEI در مناطق خشک و نیمه خشک، مورد مطالعه: عراق

هدف: تغییرات اقلیمی، فعالیت های انسانی تاثیرگذار بر کاهش منابع آب و نیز نبود ایستگاه های هواشناسی با پراکنش مناسب در عراق مطالعه خشکسالی در این کشور را پیچیده می کند. از سوی دیگر قرار گرفتن این کشور در کمربند بیابانی جهان که سبب افزایش بسیار زیاد دمای هوا و بی نظمی شدید در بارش می شود، مطالعه خشکسالی در این کشور را از دیدگاه روش شناسی نیز با چالش های جدی روبه رو می کند. از این رو، پژوهش حاضر با هدف تامین ابزاری دقیق تر برای مدیریت بحران های آب و اقلیم در عراق کوشش می کند تا کارایی و دقت شاخص های SSPI و SSPEI را در مقایسه با شاخص های SPI و SPEI در اقلیم های خشک و نیمه خشک کشور عراق مورد ارزیابی قرار دهد. روش پژوهش: داده های مورد استفاده شامل: بارش، بیشینه و کمینه دما، تبخیر و تعرق طی دوره طولانی مدت ۷۱ ساله (۱۹۵۰-۲۰۲۰) با استفاده از داده های شبکه ای تولید شده توسط مراکز اقلیمی GPCC و CRU با دقت ۲۵/۰ درجه جغرافیایی است. به منظور مطالعه خشکسالی، از شاخص های SPI، SSPI، SPEI و SSPEI در مقیاس های زمانی ۳، ۶، ۹، ۱۲ و ۲۴ ماهه استفاده شد. یافته ها: مقایسه SSPI و SPI بر اساس داده های شبکه ای نشان داد که الگوی تغییرات هر دو شاخص در بخش عمده ای از کشور عراق مشابه است و این شباهت با افزایش مقیاس زمانی بیشتر می شود. در مقیاس ۳ ماهه، تفاوت میان دو شاخص در برخی نواحی غرب، شرق و مرکز عراق بیشتر بود، در حالی که در مقیاس های زمانی بلندتر، میزان انطباق آنها افزایش یافت. مقادیر ضریب همبستگی میان آنها بین ۰/۸۸ تا ۰/۹۹ و ضریب تعیین بین ۰/۷۹ تا ۱ قرار داشت. مقادیر ریشه میانگین مربعات خطا، اریبی و شیب خط نیز نشان دادند که اختلاف میان دو شاخص در بیشتر مناطق محدود است و با افزایش مقیاس زمانی کاهش می یابد. مقایسه SSPEI و SPEI نیز انطباق بسیار بالای دو شاخص را در تمامی مقیاس های زمانی نشان داد؛ به طوری که مقادیر همبستگی و ضریب تعیین عمدتا در محدوده ۰/۹۷ تا ۰/۹۹ قرار داشتند و مقادیر شاخص های کارایی، ریشه میانگین مربعات خطا، اریبی و شیب خط نیز تطابق نزدیک دو شاخص را تایید کردند. با وجود این شباهت، در شرایطی که برازش توزیع های آماری مورد استفاده در SPI و SPEI با محدودیت مواجه می شود، شاخص های اصلاح شده SSPI و SSPEI با استفاده از تابع تبدیل باکس-کاکس امکان محاسبه شاخص را بدون نیاز به یک توزیع احتمال مشخص فراهم کردند. نتیجه گیری: یافته های این پژوهش نشان داد که شاخص های اصلاح شده SSPI و SSPEI در بخش عمده ای از کشور عراق الگوی مشابهی با شاخص های SPI و SPEI دارند و میزان این انطباق در مقیاس های زمانی بلندتر بیشتر است. مزیت اصلی شاخص های اصلاح شده نه در ایجاد تفاوت محسوس با شاخص های متداول در همه شرایط، بلکه در فراهم کردن روشی پایدارتر برای استانداردسازی سری های اقلیمی در شرایطی است که ساختار آماری داده ها، برازش توزیع های احتمال مورد استفاده در روش های متداول را با مشکل مواجه می کند. از این رو، SSPI و SSPEI می توانند به عنوان روش های جایگزین و مکمل برای پایش خشکسالی در مناطق خشک و نیمه خشک که در آن چولگی شدید داده ها به دلیل وجود مقادیر فراوان صفر برازش توزیع های آماری به داده ها را با مشکل روبه رو می کند، مورد استفاده قرار گیرند.

کلیدواژه ها:

برازش توزیع آماری ، پایگاه داده GPCC و CRU ، تابع انتقال باکس-کاکس ، توزیع نرمال استاندارد ، خشکسالی