تحلیل و برآورد خشکسالی در ایستگاه سینوپتیک کرمانشاه

ایران کشور پهناوری می باشد که به لحاظ موقعیت خاص و ویژگی های توپوگرافیک، مناطق مختلف آن ازآب و هوای متفاوتی برخوردار است. میزان متوسط بارندگی سالانه آن حدود ۲۲۵ تا ۲۷۵ میلی متر ذکر شده که بدین ترتیب حدود یک سوم متوسط بارندگی خشکی ها یعنی ۸۰۰ میلی متر و کمتر از یک چهارم متوسط کره زمین یعنی ۱۲۰۰ میلی متر می باشد. به همین دلیل قسمت اعظم ایران در قلمرو آب و هوای خشک جهان قرار می گیرد.

علاوه بر کمبود بارش، نوسانات شدید بارندگی در مقیاس های روزانه، فصلی و سالانه از جمله خصوصیاتی است که موجب عدم اطمینان کافی نسبت به دریافت حداقل بارش مورد نیاز جهت مصارف کشاورزی، تغذیه جریان های سطحی و سفره های آبهای زیرزمینی و مصارف انسانی می شود.

متوسط بارندگی استان کرمانشاه حدود ۴۸۰ میلی متر می باشد که بیشترین مقدار آن مربوط به قسمت های شمال غربی استان با حدود میانگین ۸۰۰ میلی متر و کمترین آن نیز در قسمت های شرقی با حدود ۳۵۰ میلی متر است. این استان در ارتفاعات زاگرس قرار داشته و از شیب های تندی برخوردار می باشد، به نحوی که مرکز آن دارای ارتفاعات خیلی بلندی است و با شیب تندی به سوی مرز عراق کشیده شده به ارتفاعات پایینی می رسد. در بخش هایی از دامنه های غربی و کم شیب، دشتهای گسترده و آبرفتی و همچنین دره های وسیع مشاهده می گردد.

استان کرمانشاه با وسعت ۲۴۴۳۵ کیلومتر مربع به مرکزیت شهر کرمانشاه، در میانه ضلع غربی کشور بین ۳۲ درجه و ۳۶ دقیقه تا ۳۵ درجه و ۱۵ دقیقه عرض شمالی و ۴۵ درجه و ۲۴ دقیقه و ۴۸ درجه و ۳۰ دقیقه طول شرقی از نصف النهار گرینویچ قرار گرفته و از شمال به استان کردستان، از جنوب به استان های لرستان و ایلام، از شرق به استان همدان و از غرب به کشور عراق محدود شده است.

در این تحقیق امار ۵۴ ساله بارش ماهیانه و سالیانه ایستگاه سینوپتیک کرمانشاه جهت تعیین خشکسالی با استفاده از شاخص های موجود مورد بررسی قرار گرفته است. مشخصات جغرافیایی ایستگاه و نیز آزمون نرمال بودن داده ها در جداول ۱ و ۲ آمده است. نقصان داده های آماری در ایستگاه کرمانشاه بجز چند مورد کمتر دیده شده که موارد موجود نیز با استفاده از روش کمی تفاضلها و روش همبستگی خطی بازسازی گردید.

تحلیل بارش:
نزولات جوی اعم از باران،برف، تگرگ و … جهت ایجاد و شکل گیری به دو عامل رطوبت و سردی هوا نیازمند هستند. در نواحی که شرایط مناسب موجود میزان بارش چشمگیر خواهد بود.
جدول ۳ نشانگر تجزیه و تحلیل اولیه بارشهای منطقه است. برای توصیف و برآورد بارش از ۶۴۸ مشاهده و ثبت مقادیر ماهیانه بارندگی استفاده شده است. ایستگاه کرمانشاه دارای بارش کل ۵/۲۴۳۹ میلی متر در طول دوره می باشد که علت آن را می توان قرار گرفتن در مسیر ورودی سیکلونهای مدیترانه ای و همراهی با کم فشارهای جنوبی دانست.

متوسط بارندگی سالانه در کرمانشاه ۸/۴۵۱ میلی متر و متوسط دمای ماهیانه ۲/۱۴ درجه سانتی گراد می باشد. تفاوت بارندگی سالانه با حداکثر ۶/۷۵۷ میلی متر در سال ۱۳۴۷ و حداقل۹/۲۲۷ میلی متر در سال ۱۳۷۸ برابر ۷/۵۲۹ میلی متر است. بررسی مقادیر بارندگی سالیانه از سال ۱۳۳۰ تا سال ۱۳۸۳ نشان می دهد که طی ۳۳ سال بارش کمتر از نرمال در این شهر روی داده است که در صورت پذیرش تعریف خشکسالی با مقادیر کمتر از میانگین عملا ۳۳ سال با خشکسالی مواجه بوده است. تحلیل منحنی های ترسیم شده میانگین روان ۳ و ۵ ساله در این شهر نشان می دهد که تکرار خشکسالیها در منحنی های هموار شده در دوره های هفت ساله قرار دارند.

توزیع فصلی بارندگی در کرمانشاه به گونه است ۲۹% بارندگی سالانه در فصل بهار کمتر از ۱% درصد در فصل تابستان، ۲۸% در فصل پاییز و ۴۳% در فصل زمستان بارش می نماید. به علت رژیم مدیترانه ای حاکم بر منطقه زمستان فصل مرطوب و تابستان فصل خشک می باشد.

بیشترین بارش دریافتی به ماه اسفند و کمترین آن به تیر تعلق دارد. ضریب تغییرات ماهانه دوره های گرم به مراتب از سایر ماهها بیشتر می باشد که بیانگراتفاقی و نامنظم بودن بارش دوره گرم است. پس از زمستان بیشترین بارش فصلی ایستگاه کرمانشاه در بهار و تا حدودی مشابه آن در پاییز روی می دهد. اما باید توجه داشت ضریب تغییرات بارش ماهانه در بهار بیشتر از پاییز می باشد.
روند بارش:
برای ارزیابی و شناخت بارش ایستگاه کرمانشاه بررسی روند بارش طبق روش کمترین توانهای دوم در دستور کار قرار گرفت و هدف شناخت وجود یا عدم وجود تغییرات بارش در ناحیه مورد مطالعه است. هر سری زمانی دارای چهار مولفه است که اولین مولفه تغییرات نوسانی یا همان روند عددی است. در روش کمترین مربعات، متوسط بارش سالیانه برای تغییر روند بارش محاسبه قرار گرفته است سپس با استفاده از معادله y,x,y=a+bx محاسبه شده اند. معادله خط روند بارش ایستگاه کرمانشاه به شرح ذیل است:
R2 =0.0006 . Y=446/81+0/18
شکل شماره ۳ نشان دهنده پراکنش سری زمانی بارش و بهترین خط متناسب با نقاط پراکنش می باشد. با تجزیه و تحلیل آن می توان دریافت که میانگین دراز مدت ایستگاه کرمانشاه در طول دوره آماری ۸/۴۴۶ میلی متر و مقدار تغییرات این ایستگاه ۱۸/۰ است که می توان تقریبا انرا بدون روند دانست.

شاخص های تعیین خشکسالی:
یکی از بهترین کاربردهای خشکسالی تهیه گزارش شدت و وسعت خشکسالی می باشد شاخص خشکسالی وسیله ای است که با خلاصه نمودن اطلاعات خشکسالی به صورت دوره ای، اطلاعات شرایط رطوبتی در منطقه را نشان می دهد.

به عنوان مثال دو استفاده ابتدایی در رابطه با شاخص خشکسالی کشاورزی وجود دارد که اولی اغلب در مقایسه یک ناحیه با نواحی اطراف خسارات خشکسالی را بررسی می کند و دومی وسعت و شدت خشکسالی را در روی یک منطقه به صورت دوره ای ارزیابی می کند. همچنین مدت خشکسالی یا به عبارتی زمان آغاز تا پایان خشکسالی که به عنوان دوره تداوم خشکسالی خوانده می شود یکی از ویژگی های اصلی خشکسالی محسوب می شود. مقیاس زمانی دوره تداوم خشکسالی می توان از روز و ماه تا سال تفاوت کند. هر اندازه دوره تداوم خشکسالی طولانی تر شود، میزان ذخایر آب منطقه تحت خطر جدی قرار گرفته، به همین جهت می تواند شدت خشکسالی رخ داده را افزایش دهد. در تحقیق حاضر به

منظور تعیین خشکسالی کرمانشاه دو عنوان خشکسالی توزیع استاندارد و درصد از بارش نرمال به کار گرفته شده است. فرج زاده (۱۳۷۴) در تحقیقی تحت عنوان خشکسالی در ایران، از این دو شاخص همراه با چندکها و شاخص انحراف معیار استفاده کرده است: که در نهایت، درصد از بارش نرمال را برای طبقه بندی خشکسالی در ایران بهتر از شاخص های دیگر ارزیابی نموده است.

شاخص توزیع استاندارد:
اولین شاخص که به منظور تجزیه و تحلیل بارش ایستگاه کرمانشاه به کار گرفته شده توزیع استاندارد است که بدین منظور، نمرات zscore بارش سالانه ایستگاه تعیین گردید. برحسب این شاخص شدیدترین خشکسالیهای ایستگاه کرمانشاه در سال ۱۳۷۸ با بارش۹/۲۲۷ میلی متر و نمره استاندارد ۸۵/۱- و سال ۱۳۳۷ با بارش۸/۲۵۱ میلی متر و نمره ۷/۱- بوده است. از نکات قابل توجه، وقوع خشکسالی های ممتد در سالهای اخیراست بطوری که از سال ۱۳۷۷ تا ۱۳۸۰ به طور متوالی خشکسالی با درجه های متفاوت به وقوع پیوسته است.

شاخص درصد از بارش میانگین
دومین شاخص به منظور تعیین خشکسالی، درصد از بارش میانگین می باشد. محاسبه مقادیر بارشها نسبت به میانگین دراز مدت منطقه که به درصد عنوان میشود به علت سادگی، جامعیت و قابلیت انعطاف پذیری زیاد به عنوان شاخص مهم مورد توجه محققین است که از رابطه زیر محاسبه میشود:

در این رابطه pi میزان بارندگی در سال مفروض و p میانگین بارش بلند مدت می باشد. براساس شاخص مذکور سال ۱۳۷۸با ۵۰% و سال ۱۳۳۷ با ۵۶% بزرگترین خشکسالی را داشته اند.

با مشاهده جدول ۷ و با نظر به شاخص توزیع استاندارد می توان دریافت که بیشترین فراوانی در بین انواع خشکسالی متعلق به خشکسالی ضعیف است که ۵۳% خشکسالیهای کرمانشاه را شامل می شود. خشکسالی شدید نیز ۳ مورد با ۱۸% اتفاق افتاده است در حالیکه خشکسالی بسیار شدید مربوط به خشکسالی متوسط با تعداد ۷ مورد و فراوانی ۵۸% بوده است و پس از آن خشکسالی ضعیف با ۴ مورد و ۳۳% می باشد از نکات بارز این جدول که تحیل و بررسی بیشتر را می طلبد، تفاوت بین دو شاخص در تحلیل خشکسالی است به طوریکه ۹ مورد خشکسالی ضعیف توزیع استاندارد به ۴ مورد در درصد از بارش میانگین کاهش یافته است.

تحلیل عناصر مهم جوی استان در فصل پاییز سال ۱۳۸۶
فصل پاییز به طور معمول فصل شروع بارندگی ها در سال زراعی محسوب می شود همچنین پراکنش بارندگی در آن اهمیت موضوع را زیادتر می نماید. با توجه به سطح زیر کشت دیم، بارش پاییزه در کشاورزی استان نقش مهمی دارد. اما متاسفانه امسال شاهد بارش مناسبی در سطح استان نبودیم که باعث خلل در انجام کشت دیم گردید. آمار بارشهای نرمال پاییزه استان نشان دهنده حاکمیت طراوت و سرسبزی در غالب نقاط و به ویژه مناطق گرمسیری در پایان ماه آذر می باشد. اما امسال طبق گزارشات هواشناسی کشاورزی کشت دیم حتی مرحله پنجه زنی را پشت سر نگذاشته است. به هر جهت مطابق معمول تحلیل آماری پارامترهای هواشناسی منجمله دما، بارش و رطوبت و مقایسه آنها با سال قبل و دوره آماری در پاییز می پردازیم.

بررسی وضعیت بارش
میانگین بارش های جوی استان در طول پاییز به ۱/۱۸ میلی متر رسید که نسبت به دوره مشابه سال قبل ۷/۳۱ درصد و نسبت به دوره آماری بلند مدت است ایستگاه های استان ۶/۲۷ درصد کاهش داشته است و در مقایسه با آمار بلند مدت از حد نرمال کمتر بوده است. این کاهش بارندگی در تمامی سطح استان مشاهده می گردد و مربوط به مناطق خاصی نیست.
بیشترین بارندگی فصل مربوط به پاوه با ۴/۵۱ میلیمتر و کمترین بارش مربوط به سومار با ۸/۲ میلیمتر می باشد. کرمانشاه در این مدت ۸/۱۲ میلیمتر بارش داشته است.