oF
oC
ویکی واژه هواشناسی
 

نمایه‌هـای خشکسالی

بیشتر تعاریفی که در مورد خشکسالی عنوان میگردد قابلیت انطباق زراعت با شرایط اقلیمی مورد نظر می باشد. مثلـاً یک مرتع دار روی مرتع اصلـاح شده ای که توزیع بارندگی به صورت نرمال هزار میلی متر در سال می باشد. با آسودگی خاطر گوسفند خود را به چرا می برد. در صورتی که بارندگی روی مرتع در یک سال به 750 میلی متر کاهش یابد، علیرغمـ اینکه سال قبل نرمال بوده، برای مرتع دار سال خشک محسوب می شود.

برای مرتع دار دیگری که در یک ناحیه نیمه خشک کار می کند و در آن منطقه سالیانه بطور متوسط 300 میلی متر بارندگی ناظر می شود، بارش 750 میلی متر در سال بعنوان یک رکورد سال مرطوب و پر باران در نظر گرفته می شود و مرتع دار در این ناحیه با توجه به باران اضافی که مشکلـاتی نظیر غرقاب شدن مرتع و خیس بودن خاک، تهیه محل سرپوشیده برای دامـ و انبار کردن محصول، گل آلود بودن جاده و مشکلـات شخمـ و نیز برداشت محصول زیر باران بوجود می آورد از بارش اضافی خشنود نخواهد بود.

بطور کلی در مناطق خشک و نیمه خشک با توجه به وضعیت اقلیمی، تطابق کشاورزی سنتی با آب و خاک و متوسط اقلیمی صورت گرفته و تجارب شخصی روستائیان و سنتهای قدیمی به آنها می آموزد چگونه با تغییرات جزئی در شرایط جوی از خطرات خشکسالی اجتناب کنند.

با آین وجود گاهی وضعیت هوا Weather آنچنان نسبت به متوسط اقلیمی Climatological normal تفاوت دارد که دردسرهایی برای کشاورز و مرتع دار بوجود می آورد.

شاخص‌هـای خشکسالی


اگرچه تعاریف گوناگونی از نظر خشکسالی موجود است ولی تعاریف ارائه شده توسط هواشناسان، جغرافی دانان، مهندسین آبیاری و غیره کاملـاُ متفاوت بوده و هر یک از پارامترهای مشخصی را درفرمول خشکسالی دخالت می دهند.

در هواشناسی کشاورزی خشکسالی بعنوان یک خشکی غیرمعمول و اتفاقی است که در یک یا چند سال اتفاق می افتد.

در مورد شاخص‌هـای خشکی از نظر آب و هواشناسی نویسندگان زیادی مثل کوپن Koppen لـانگ Long، اولدکوپ 01dekop، دومارتن De Martonne، می یر Meyer، تورنت وایت Thornth WaITE و آمبرژه Emberger کار کرده اند که در اکثر موارد این فرمولها در محاسبه ضریب خشکسالی از نظر کشاورزی کاربرد چندانی ندارد.

بعضی از نویسندگان فوق فقط عامل بارش و بعضی عامل بارش و درجه حرارت و یا تبخیر و تعرق را در فرمول خود دخالت داده اند. مثلـاً بعضی از تعاریف خشکسالی که با توجه به عامل بارش معرفی شده اند بشرح زیر است:

 

  • الف- کمتر از 5/2 میلی متر بارندگی در 48 ساعت.

 

  • ب- بارندگی در طول هفته نصف نرمال یا کمتر.

 

  • ج- در یک دوره 10 روزه بارندگی از 5 میلی متر بیشتر نباشد.

 

  • د- در 15 روز بارندگی نداشته باشیمـ.

 

  • و- 21 روز یا بیشتر باران کمتر از 30 درصد نرمال.


به نظر می رسد هیچ یک از تعاریف فوق با شرایط آب و هوایی کشور ما تناسب نداشته باشد و این تعاریف در مناطق مرطوبی در جزیره انگلیس، اروپا و شمال آمریکا بیشتر می تواند مورد استفاده قرار گیرد.

در منطقه ایران که یک فصل و گاه 5 ماه از سال هیچگونه بارشی دیده نمی شود. تعیین ضریب خشکسالی بصورت دوره‌هـای کوتاه مدت چند روزه مقدور نیست.

در حقیقت در مناطق خشک و نیمه خشک اگر باران خارج از فصل ببارد نه تنها مفید نیست بلکه خساراتی نظیر سیل یا خرابی مرتع به همراه دارد. در چنین مناطقی اگر در فصل بارش به فواصل زمانی معین بارش نداشته باشیمـ بطوریکه رشد گیاه تداومـ نیابد و یا شروع بارانهای بهاری با تاخیر همراه باشد خشکسالی پیش بینی میگردد. در تعاریف خشکسالی کشاورزی تنها عامل بارش نمی تواند تعیین کننده شاخص باشد.

راسل در 1896 اظهار داشت که خشکسالی استرالیا یا خشکسالی انگلستان کاملـاً متفاوت است و این تفاوت برای هواشناسان قدیمی استرالیا که قبلـاً در انگلستان بوده و به آب و هوای آنجا آشنایی دارند کاملـاً محسوس است. وی اضافه می کند علـاوه بر تغییرات بارندگی در تعیین شاخص خشکسالی بایستی گرمای زیاد و بادهای خشک کننده گیاه را نیز در نظر گرفت.

اکوچف در اواخر قرن نوزدهمـ، ترانسو ( 1905) و Vysotsky در 1905 شاخص P/E را برای تخمین خشکسالی بکار برده و اهمیت تبخیر را در بررسی خشکسالی موردتاکید قرار داده اند.

استفاده از میانگین دما توسط Kolostrov ) 1925 ) سیلیانینوف و تورنث وایت توصیه شده است. البته کاربرد مدلهایی که بر اساس درجه حرارت معرفی شده اند خارج از محیطی که تجربه شده اند چندان موفق نبوده و بایستی با احتیاط بیشتری از آنها استفاه نمود. با وجود این اگر آمار کنترل شده بمدت طولـانی دراختیار باشد این مدلها در تکمیل اطلـاعات خشکسالیها بسیار موثر هستند.

تلـاشهایی بعمل آمده تا اندازه گیری کمبود اشباع نیز که شاخص خوبی برای درجه خشکی جو میباشد در فرمولهای رطوبت بکار رود. نمونه ای از این شاخص‌هـا روابط نوع دلتون Delton است که توسط پژوهشگران زیادی برای تخمین تبخیر از سطح آزاد آب بکار رفته است.

خشکسالی جوی به خشکی غیر معمول هوا گفته میشود و تعاریف زیادی با استفاده از پارامتر کمبود اشباع برای طبقه بندی خشکسالی جو بکار رفته است.

در خشکسالی کشاورزی موضوع به شاخصهای خشکسالی کشاورزی محدود میشود که نشان دهنده درجه یا مقدار تاثیر پذیری گیاه به کمبود غیر معمول رطوبت خاک است. کمبود رطوبت ممکن است از کاهش غیر عادی آب در خاک و یا نیاز رطوبتی زیاد گیاه بصورت غیر معمول ناشی شده باشد.

در حالیکه کاهش تولید آب برای چهارپایان معمولـاً یک جنبه از خشکسالی کشاورزی را نشان می دهد ولی در واقع این مشکل جدا از مسائل کشاورزی است. زیرا این نوع کمبود آب هیچگونه ارتباط اولیه ای به رطوبت خاک ندارد. می توان کمبود آب برای چهارپایان را در واقع نوعی خشکسالی هیدرولوژیکی بحساب آورد که با خشکسالی کشاورزی فصل مشترک دارد.

علت جدا کردن بحث خشکسالی کشاورزی از خشکسالی هیدرولوژیکی این است که در مطالعه خشکسالی کشاورزی، باران موثر بعنوان بخشی از باران که بتواند در ناحیه ریشه نفوذ کند مورد نظر میباشد در حالیکه در خشکسالی هیدرولوژیکی باران موثر بخشی از بارندگی است که به ناحیه ریشه در خاک نفوذ نمی کند بلکه در سطح زمین یا در زیر زمین جاری شده و به افزایش آب در چشمه‌هـا، جویبارها، دریاچه‌هـا و حوضچه‌هـا می انجامد. تعیین شاخص خشکسالی در کشاورزی به منظورهای ذیل صورت می گیرد:

الف - بررسی گرایش اقلیمـ بطرف خشکی

Evaluation of climatic proneness aridity

یک استفاده معمول و همیشگی ضریب خشکسالی برای تعیین گرایش اقلیمـ بطرف خشکی و یا پتانسیل خشکسالی منطقه است که به مفهومـ عامـ مورد استفاده میباشد. مثلـاً تامرکین Tumertekin و کان ترک Conturk از فرمول خشکی دومارتن یعنی برای بدست آوردن فراوانی وقوع درجات خشکی در 86 ایستگاه هواشناسی ترکیه استفاده نموده اند. ضریب بدست آمده توسط این دو پژوهشگر نشان داد که مقادیر ضریب خشکی در تمامـ ایستگاهها خیلی نزدیک به توزیع گوسن بوده است. بنابراین با استفاده از انحراف معیار و میانگین ضرایب خشکی می توان نقشه‌هـایی که نشان دهنده فواصل متوسط بین درجات مختلف خشکی می باشند را رسمـ نمود. چنین مطالعاتی را می توان در ارزیابی پتانسیل خشکسالی بعنوان نوعی بررسی اولیه محل خشکسالیها منظور نمود. متاسفانه ضرایب تجربی ساده نظیر فرمول دومارتن یک بررسی واقعی از محدودیتهای کشاورزی را درسالهای خشک بدست نمی دهد.

ب- تخمین نیاز آبیاری در منطقه


برای بدست آوردن اطلـاعات اضافی در مورد سیکل فصلی و فراوانی نقصان آب، بایستی دوره‌هـای کمتر از یکسال مثلـاً دوره‌هـای ماهیانه، ده روزه و حتی روزانه را جهت محاسبه بیلـان آب در نظر گرفت که این محاسبه بر اساس آمارهای طولـانی سالیانه بدست آمده باشد. نقصان تبخیر و تعرق را می توان با یکی از روشهای هواشناسی و استفاده از قابلیتهای فرضی ذخیره آب در محل ریشه محاسبه نمود.

مطالعات ون باول Van – Bavel از این نوع میباشد. نتایج را می توان با در نظر گرفتن کل دوره زمانی مثلـاً تعداد روزهایی که فصل رشد ادامه دارد و در این دوره محصول از کمبود رطوبت خاک در مضیقه بوده است و یا کل عمق آب اضافی که می توانست مانع کمبود ذخیره رطوبت باشد ارائه نمود.

اگرچه نتایج فوق و اطلـاعاتی که از این طریق بدست می آید در حل مشکلـات آبیاری موثر است معذالک این نوع مطالعات مورد انتقاد قرار گرفته اند زیرا بطور مناسبی تمامـ عوامل موثر در تعادل رطوبت محصولـات ویژه ای را در زمان معین در نظر نمی گیرند. این انتقادات از پیچیدگیهایی که در اهداف پروژه‌هـا در نظر گرفته شده ناشی می شوند.

ارزیابی خشکسالی بشکل محلی

To evaluate drought in a local setting

مخالفین استفاده از شاخصهای خشکسالی میل دارند که توجه به وضعیت آب در رشد نوع خاصی از محصول صورت گیرد که این محصول در شرایط زمانی و مکانی خاصی در روی خاک مطالعه میشود. بطور کلی فقط دو نوع افراد به ارزیابی خشکسالی بصورت محلی اعتقاد دارند.

یکی تجربه کننده‌هـای حرفه ای که می خواهند فراینده‌هـای اصلی فیزیکی و بیولوژیکی در حال انجامـ را در محل اندازه گیری نموده و بلـافاصله با اندازه گیریها و درک فرآیندهای اصلی فیزیکی و بیولوژیکی نتایج را به زبان علمی توزیع دهند. دومین گروه کشاورزانی هستند که نوع خاصی از محصول را می کارند و به رشد آن توجه دارند.

در تعیین شاخص خشکسالی سه مسئله مهمـ وجود دارد:

 

  1. ظرفیت محیط برای تبخیر و تنفس گیاه که در واقع جنبه انرژی مسئله است.
  2. قابلیت خاک و گیاه که بتوانند آب لـازمـ را برای تبخیر و تنفس گیاه فراهمـ کنند.
  3. قابلیت محیطی جو که رطوبت را بپذیرد و بخار آبی را که در فرآیند تبخیر و تنفس گیاه جذب کرده است در خود پراکنده کند.


در اولین مسئله اندازه گیری تشعشع و انتقال افقی گرمای محسوس مورد نظر می باشد. در دومین مسئله لـازمـ است توانایی سیستمـ گیاه و خاک بعنوان یک منبع و یک پمپ برای فراهمـ کردن آب جهت تبخیر بررسی شود و این خود مسائل جدیدی مثل ترکیب فیزیکی و شیمیایی خاک از جمله مشخصات جذب و رها سازی آب را در ناحیه رشد مورد بحث قرار می دهد.

مقدار آبی که بوسیله بارندگی یا آبیاری به سطح خاک اضافه میشود بایستی اندازه گیری شود. این اندازه گیری روی مزرعه کوچکی که بیش از چند جریب را نمی پوشاند کار مشکلی است. با وجود این نمونه گیری بارش توسط باران سنج روش مناسبی است. سپس باران که در بخش کوچکی از زمین جاری شده و در ناحیه ریشه نفوذ کرده بایستی اندازه گیری شود. اینگونه اندازه گیری میزان نفوذ، زهکشی سطح و قسمت زیر سطح زمین و نفوذ به عمق لـایه خاک را بدست می دهد. معمولـاً لـازمـ است، مقدار باران در فواصل کوتاه مثلـاً هر ساعت یک مرتبه اندازه گیری شود. گاهی انتقال بخار آب بداخل خاک بسیار مهمـ بوده و لـازمـ است پروفایل دما در لـایه خاک مورد بررسی قرار گیرد.

سومین مسئله یعنی میزان پذیرش و انتقال بخار آب در جو، اندازه گیری پروفایل سرعت باد، درجه حرارت و رطوبت هوا را ضروری می سازد. برای محاسبه دقیق پیچیدگیهای آئرودینامیکی و انرژیتیکی مسئله تبخیر و فرمول تقریبی برای استفاده روزانه در آبیاری منطقه و بررسیهای اقلیمی به کتاب عوامل میکروکلیمای موثر در تبخیر و تنفس گیاه نوشته پن من مراجعه شود.

گزارش شدت و وسعت خشکسالی


یکی از مهمترین کاربرد شاخص خشکسالی تهیه گزارش دوره ای شدت و وسعت خشکسالی است. شاخص خشکسالی وسیله ای است که با خلـاصه نمودن اطلـاعات خشکسالی بصورت دوره ای، این اطلـاعات و شرایط رطوبتی محصول در منطقه گزارش می گردد.

اینگونه اطلـاعات که در آن پیشرفت و رشد محصول و جنبه‌هـای تولید مورد نظر است، بطور شدید مورد نیاز موسسات دولتی و گروههای دیگری که علـاقه یا مسئولیتی در قبال یک ناحیه وسیع یا در سطح ملی دارند می باشد.

گروههای زیادی به مجموعه اطلـاعاتی از این قبیل علـاقه دارند که بسهولت در دسترس آنان قرار نمی گیرد.

بنابراین دو استفاده ابتدایی از 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 روی یک منطقه بصورت دائمی یا بصورت دوره ای ارزیابی می نماید. در هر دو مورد روشهایی مورد نیاز است که بتوان بصورت واقعی میزان متوسط آب ورودی منطقه و میزان خروجی آن را بدست آورد. اگر بخواهیمـ بطور واقعی تغییرات مهمـ هوا را منعکس کنیمـ بایستی ارزیابی هر چند روز یکمرتبه صورت گیرد. بررسی یکماهه کافی نیست زیرا در یک ماه اتفاقات زیادی برای محصول رخ می دهد. بررسی یک روزه بسیار ایده آل است ولی جزئیات زیاد بصورت تکرار در می آیند. بنظر می رسد بررسی‌هـای 5 تا 10 روزه مناسب‌تـر می باشند.

شاخص خشکسالی پالمر


مطلوب ترین روش ترکیبی متغیرهای بارش و درجه حرارت روش پالمر است. ضریب پالمر به این دلیل جهانی است که درجه حرارت و بارندگی بصورت نرمال درتمامـ فصول و هر گونه اقلیمعنوان پیوند بطور ثابت عدد صفر را نشان می دهد. بعلـاوه در دوره‌هـای طویل المدت شدیدترین خشکسالی غیر معمول ضریبی در حدود 6- بدست می دهد. بدون اینکه درجه خشکی یا مرطوب بودن وضعیت اقلیمی منطقه ایکه مورد مطالعه است در آن نقشی داشته باشد.

نتایج بدست آمده از آنالیز دوره طولـانی یک سری از مقادیر ضرایب خشکسالی ماهیانه نشان می دهد که کلـاً این مقادیر بین 6+ و 6ـ تغییر می کنند.

احتمال وقوع ضرایب مثبت همیشه وجود دارد ولی مقادیر مثبت غیر معمول یک دوره طولـانی هوای مرطوب غیر نرمال را نشان می دهد، درتجزیه وتحلیل آمار هواشناسی به روش پالمر اطلـاعات هواشناسی به چند دوره خشکسالی، مرطوب غیر نرمال، نرمال یا نزدیک نرمال، تقسیمـ می شود. جدول زیر شرح وضعیت ‌هـای خشکسالی یا ترسالی را در فاصله تغییرات ضرایب پالمر نشان می دهد.

شاخص خشکسالی پالمر




وضعیت هوا
عدد شاخص



بسیار مرطوب‌تـر از نرمال 4 یا بیشتر
خیلی مرطوب‌تـر از نرمال
3 تا 99/3

نسبتاً مرطوب‌تـر از نرمال
2 تا 99/2

کمی مرطوب‌تـر از نرمال 1 تا 99/1

یک حوزه مرطوب درحال شکل گیری
5/0 تا 99/0

تقریباً نرمال
49/0 + تا 49/0-

ابتدای خشکسالی
5/0- تا 99/0-

خشکسالی ملـایمـ
0/1- تا 99/1-

خشکسالی متوسط
0/2- تا 99/2-

خشکسالی شدید
0/3-تا 99/3-

خشکسالی بسیار شدید 0/4- یا کمتر


-روش پالمر بطور گسترده در آمریکا و بعضی دیگر از نقاط جهان استفاده می شود. روش از نظر محاسبات ریاضی ساده ولی طولـانی و خسته کننده است. اگر محاسبات با دست انجامـ شود وقت زیادی گرفته شده و کار به آهستگی پیش می رود ولی در صورت دسترسی به کامپیوتر محاسبات خیلی سریعتر و ارزان‌تـر انجامـ می شود.

روش پالمر بیشتر برای تجزیه و تحلیل‌هـای اقلیمی مناسب است ودرعملیات مزرعه کمتر مورد استفاده می باشد. با وجود این در خلـال دوره ایکه یک خشکسالی بزرگ در حال وقوع و گسترش می باشد این ضریب وسیله خوبی برای ارزیابی روزانه توزیع منطقه ای خشکسالی و درجات گوناگون شدت خشکی است. در آمریکا این ارزیابی بصورت هفتگی در وضعیت‌هـای بحرانی خشکسالی انجامـ می شود.

 

 

منبع:دانشنامه رشد

نفیسه ناجی    بابک خسروشاهی


ویکی واژه تصادفی

سایکرومتر چیست؟

WEATHERFA.ir: هواشناسی ایران، پیش بینی وضع هوا، سایت هواشناسی، بارش باران، آب و هوا
کلیه حقوق سایت محفوظ است. استفاده از مطالب اين سايت با ذكر منبع (لينك سايت) مجاز است. ارتباط با ما
طراحى و پشتيبانى توسط: شركت شبكه نگاه