روشهای مطالعه خشكسالی

همانطور كه قبلا” ذكر شد با توجه به زمينه فعاليتهای محققان رشته های مختلف ، تعاريف ويژه ای از خشكسالیارائه شده كه درنهايت موجب طبقه بندی و تفكيك اين پديده شده است . اين امر سبب گرديده است كه روشهای مطالعاتی خاصی با توجه به شاخص های موردتوجه همچون بارندگی ، رطوبت خاك ، جريانهای سطحی، مخازن زيرزمينی ، خسارتهای اقتصادی و… ابداع و ارائه گردد . درمطالب ذيل بطوراجمالی روشهای مطالعه خشكسالی و شاخص های هريك از آنها به تفكيك مورد بررسی قرارمی گيرد.

 1-   روش مطالعه بيلان آبی
با توجه به اينكه يكی ازمهمترين زمينه های تاثير گذار خشكسالی، ميزان رطوبت خاك می باشد ، اين مسئله بخشی ازمطالعات مربوط به خشكسالی را بخود اختصاص داده است . نظر به تاثير اين عامل دررشد گياهان و هرگونه فعل و انفعال بيولوژيكی، اين مسئله تحت عنوان خشكسالی كشاورزی قلمداد می گردد كه درمطالعه آن عمدتا” تغييرات رطوبت خاك درطي دوره های خاصی كه گياه نيازمند آن رطوبت می باشد ، مد نظر قرار می گيرد. عمده شاخص هايی كه برای بيان اين حالت خشكسالی بكارگرفته می شوند ، سعی دارند بيلان آبی خاك را شناسائی و تبيين نمايند . بطوركلی برای محاسبه بيلان آبی ، روشهای مختلفی وجود دارد كه بيشترآنها ازمحاسبه تبخير وتعرق بالقوهاستفاده می كنند . درمطالب ذيل دو نوع شاخص مهم كه دراين زمينه مورد استفاده محققان است ، بطور اجمال ذكر می شود .

1-1- شاخص ترنتوايت
مدل بيلان آبی ترنتوايت ، اختلاف بين بارش و تبخير را درنظر گرفته و بيلانی ازكمبود يا مازاد آب را ارائه می كند .اولين لازمه مطالعه اين مدل ، ظرفيت نگهداری آب خاك در رابطه بانوع خاك و كاربری اراضی می باشد . مازاد آب می تواند به راحتی تحت عنوان رواناب محاسبه شود . محاسبه كمبود رطوبت بسيار مشكل است چرا كه تبخير و تعرق واقعي با حجم آب خاك تغيير پيدا مي كند ، درمدل ترنتوايت ، ميزان تبخير و تعرق ازبارندگی با توجه به ميزان آب قابل دسترس باقی مانده درخاك ،‌ محاسبه می گردد . هنگامی كه بارش كمتر از تبخير و تعرق بالقوه باشد ، تبخير و تعرق واقعي با بارش به اضافه هر مقدار رطوبت خاك كه تبخير يا تعرق پيدا كند ، برابرمی شود .
در شاخص ترنتوايت ، تبخير و تعرق بالقوه با استفاده از ميانگين دما محاسبه مي شود . اين مدل  مي تواند برای ارزيابی شرايط انعطاف پذيری آبياری ، مورد استفاده قرار گيرد و اطلاعاتی در رابطه با حجم آب مورد نياز در هر زمان ارائه كند و شاخص مشخصی از خشكسالی را ارائه دهد . ارزشهای محاسبه شده وقتی با مازاد آب درفصلهای ديگر مقايسه شود ، نشان ميدهد كه آيا رطوبت كافی كه درطی فصل موجود بوده ، اجازه آبياری را ميدهد يا نه ؟ درهمان زمان ، تعيين تغييرات ذخيره رطوبت خاك روزانه ، اطلاعات با ارزشی از رطوبت خاك را در زمانهای مختلف برای استفاده درجدول زمانی و مقدار آبياری برای اجتناب از رخداد هر نوع خشكسالی كه ميزان محصولات كشاورزی را محدود خواهد كرد ،ارائه ميدهد .

2-1-شاخص پالمر
 اين شاخص يكی از مهمترين روشهای مطالعه خشكسالی از طريق محاسبه بيلان آبی است كه بطور گسترده درآمريكا و ساير كشورها مورد استفاده قرار گرفته است . شاخص مذكور نيازمند تحليلهای آب و هوايی درازمدت به منظور محاسبه پنج ثبات يا ضريبی مي باشد كه ويژگيهای رطوبتی ويژه ای از آب و هوای منطقه را تعريف می كند . دراولين مرحله، محاسبه اين شاخص نيازمند مطالعه بيلان آبی ماه به ماه برای درازمدت (مثلا” 30 سال يا بيشتر ) می باشد ، پالمر مدل دولايه ای خاك را بكار گرفته واز طريق شاخص ترنتوايت تبخير و تعرق را محاسبه می نمايد ، با اين وجود ، شاخص مذكور روش خاصی را برای محاسبه تبخير و تعرق بالقوه نياز ندارد . نتايج تحليلهای دراز مدت ، مجموعه ای از ارزشهای شاخص خشكسالی را به دست ميدهد كه از –6 تا 6+ درتغيير است ، ارزش صفر دراين شاخص بيانگر شرايط طبيعی منطقه بوده كه درطی زمان ، ارزش مزبور می تواند دارای ناهنجاريهای مثبت (حالت سيلابی يا پر بارانی ) و ناهنجاريهایمنفی(خشكساليها ) باشد .

2-روشهای تحليل جريان
اين گونه تحليلها كه بطور كلي بر روی جريانهای سطحی، مخازن آب ، درياچه ها و سفره های آب زيرزمينی صورت می گيرد ، تحت عنوان خشكسالی هيدرولوژيك قلمداد شده و مورد مطالعه قرار می گيرد . به همين جهت داده های مربوط به كميت جريان رودخانه ها دراين مطالعات از اهميت اساسی برخوردار است . داده های مورد نياز ، سطح و جريان رودخانه و تداوم دوره های بدون جريان را شامل می شود .
دركل مطالعات خشكسالی هيدرولوژيك بر روی رواناب ساليانه ، حداكثر جريان سالانه يا دوره جريان حداقل متمركز می شود . مهمترين تحليلها دراين رابطه ، تحليل طول دوره ای است كه جريان ، زير يك آستانه مشخص باقی مانده و حجم كسری رواناب زيرآستانه را ايجاد كرده است ، درشرايطی كه آب يك رودخانه برای آبياری يا تهيه آب بدون استفاده از هرگونه مخزن ذخيره ، كافي نباشد ، تحليلهای جريان حداقل ، مهمترين عامل بشمار می آيد .
قبل از هرگونه تحليل سريهای مربوط به مقادير هيدرولوژيك مانند حدكثر جريان سالانه يا ميانگين جريان سالانه ، بررسي كيفيت داده ها و استفاده ازهمه اطلاعات قابل دسترس ، ضرورت دارد . درصورتی كه بنا به عللی سريها دارای نقص باشند . بايد به استفاده از روشهای مربوطه ،   داده های گم شده را بازسازی نمود .

3-روش تحليل داده های بارندگی
اين روش جزء‌ عمومی روشهای تحليل خشكسالی بشمار می رود . علت اين امر دسترسی    راحت تر و آسانتر به انواع داده های بارندگی دربخشهای مختلف كره خاكی است . ازطرفی مقادير بارندگی جزء‌ بی ثبات ترين متغيرهای آب و هوايی مخصوصا” درمناطق خشك محسوب می شود و ازاين جهت می تواند شاخص خوبی برای مطالعه خشكسالی باشد . ازطرف ديگر بارشهای جوی در واقع مهمترين متعيری است كه تغييرات آن بطور متسقيم در رطوبت خاك و جريانهای سطحی ، مخازن زيرزمينی و … منعكس  شده و بنابراين اولين برداری است كه می تواند در مطالعه هر حالتی ازخشكسالی مورد توجه قرار گيرد . شاخصهای مختلفی برای مطالعه خشكسالی ازاين ديدگاه ، ابداع و ارائه شده است .ساده ترين اين شاخصها ، ميانگين بارندگی درازمدت به عنوان يك عدد آستانه است كه مقادير بارندگی در زمانهای مورد مطالعه نسبت به آن سنجيده و ارزيابی می شود . ازديدگاهی ديگر محاسبه درصد بارش نسبت به ميانگين درازمدت بارندگی می تواند شاخص ديگری باشد كه ارقام آستانه آن می تواند ارزشهای مختلفی به خود گيرد كه براساس آن شدتهای مختلف خشكسالی و فراوانی آنها محاسبه شود . استفاده از انحراف معيار ، شدت خشكسالی طبقه بندی شده و محاسبات لازم بر روی آنها صورت می گيرد .
دراين ميان استفاده از شاخص توزيع استاندارد يكي از شاخصهای اساسی در مطالعه تغييرات حول مركز بشمار می آيد كه محاسبه آن نيازمند داشتن ميانگين و انحراف معيار درازمدت مقادير بارندگی برای دوره های مورد مطالعه است . شاخص دهكها و صدكها نيز شاخصی است كه عمدتا” مورد استفاده محققان استراليايی قرار گرفته است . دهكها و صدكهای يك نمونه ، مقداری است كه وقتی داده ها ازكوچكترين تا بزرگترين مقدار مرتب شدند حداقل مقدار مشخصی مثلا” 10 درصد مشاهدات منطبق براين مقدار يا درسمت چپ (زير) آن و حداقل 90 درصد از مشاهدات منطبق بر اين مقدار يا درسمت راست (بالای) آن باشند . دراين شاخص ، محدوده های هر دهك از توزيع منحنی فراوانی تجمعی يا هر نظام معينی از داده ها محاسبه می شود . از اينرو اولين دهك مقدار بارندگی است كه ازكمترين 10 درصد كل تجاوز نمی كند ،‌دومين دهك مقداری است كه از     20 درصد كل تجاوز نكرده و به همين ترتيب ادامه پيدا می كند . دهك پنجم يا ميانه مقداری است كه از 50 درصد رخدادها تجاوز نمی كند . محدوده دهكها محدوده ارزشهای بين دهكها هستند ، از اينرو هر محدوده دهك بين هفت و هشت می باشد .

4-روشهای تحليل سينوپتيكی
مطالعه درمورد آب و هواشناسی ديناميكی رخداد خشكسالی توجه زيادی را به خود جلب       نكرده است . دراين زمينه تا نهيل توزيع بارندگی بر روی ايالات متحده آمريكا را به وسيله مرجع قرار دادن سيستمهای پرفشار اقيانوس اطلس مطالعه نموده است . به نظر وی اين عامل بطور وسيعی مقدار باران آمريكا را تحت كنترل خود دارد ( تانهيل درسابرامانيام ، 1967 ) بوند (1960 ) نيز تحليلهای خشكسالی را درآمريكای شمالی ، با مرجع قراردادن ويژگيهای گردش عمومی ناحيه عنوان نموده است . وی دريافت كه گردشهای آنتی سيكلونی در مناطق معتدل نيمكره شمالی و جنوبي بطور مستقيم درجريان هوا و وقوع خشكسالی اثر می گذارد ( بوند در سابرامانيام ، 1967) براوروكاوس ( 1991 ) به بررسی شرايط سينوپتيكی و فيزيكی خشكسالی دريك منطقه مفروض پرداخته اند. نتايج بررسيهای آنها نيز نشان ميدهد كه رخداد اين پديده در رابطه مستقيم با گردش عمومی جو و نحوه استقرار مراكز فشار می باشد .

5-روش استفاده از اطلاعات ژئومورفولوژيك و تاريخی
اطلاعات تاريخی كه ازخاطرات ، رسوم خانوادگی ساكنين و از نشانه های ژئومورفولوژيك ازقبيل واروهای گلی (مربوط به سيستم فرسايش يخچالي و ساير پديده های ژئومورفولوژيك محيطهای قديمی به دست می آيد ، رخدادهای پديده های طبيعی گذشته ازجمله خشكسالی را بيان  می نمايد . معمولا” خاطراتی همچون كاهش شديد ميزان محصولات يا ميزان بارندگی در سالهای گذشته به دليل اثری كه درجوامع می گذارد ، درذهنها باقی می ماند ولی متاسفانه اين گونه اطلاعات بيشتر ايام حالت مكتوب به خود نمی گيرد.
سفرنامه های سياحان و مكتشفان اوليه و مهاجرين مستعمرات نيز می تواند اطلاعات ذيقيمتی را دربرداشته باشد. همچنين ، بررسيهای باستان شناسی مي توانند روش ديگری برای مطالعه خشكساليهای گذشته باشند . بعد از جمع آوری مدارك و اسناد چگونگی ربط آنها به مسائل خشكسالی از اهميت خاصلی برخوردار است . معمولا” يافتن تابعهای تبديل برای گفته ها ، خسارتهای كشاورزی و اجتماعی و ارتباط آنها به بارش ساليانه و جريانها درطی دوره های بارانی مساله پيچيده ای محسوب می گردد .

6-ملاحظات خشكسالی در رابطه با ايران
ايران كشور پهناوری است كه بعلت موقعيت خاص و ويژيگهای توپوگرافيك ، از آبی و هوای متفاوتی برخورداست . ميزان بارندگی متوسط سالانه آنرا حدود 224 تا 275 ميليمتر ذكر نموده اند ، كه بدين ترتيب حدوی يك سوم متوسط بارندگيهای خشكيها (800 ميليمتر ) و كمتر از يك سوم بارندگی متوسط كره زمين (1133 ميليمتر ) می باشد .
به همين دليل ، قسمت اعظم ايران در قلمرو آب و هواهای خشك جهان قرار می گيرد .           علاوه برقلت بارندگی ، نوسانات شديد بارندگی درمقياسهای روزانه ، فصلی و سالانه ازجمله خصوصياتی است كه موجب عدم اطمينان كافی نسبت به دريافت حداقل بارش مورد نياز جهت مصارف كشاورزی ، تغذيه جريانهای سطحی و سفره آبهای زيرزمينی و مصارف انسانی می شود .  با توجه به وجود نوسانات منفی شديد دربارشهای مناطق مختلف كشور، وقوع خشكسالی های ضعيف تا شديد دركشور امری اجتناب ناپذير محسوب می شود ، وقوع اين خشكساليها ، اثر بسيار زيانباری را بر بخشهای كشاورزی و اقتصادی كشور تحميل می كند .
تحقيقات انجام گرفته نشان ميدهد كه درصد فراوانی وقوع خشكسالی و شدت آن در كشور بسيار بالا بوده كه بيشترين فراوانی با 50 درصد متعلق به منطقه بندرعباس می باشد و پس ازآن به ترتيب ، زابل 7/46% ، زاهدان 43% ، يزد 42% ، ايرانشهر 40% ،‌كرمان 27% ، دارای خشكسالی می باشند كه همگی جزو مناطق خشك ايران محسوب می شوند . بطوركلی پراكندگی جغرافيائی مجموع درصد خشكسالی محاسبه شده درنواحی جنوبی كشور از گستردگی زيادتری برخوردار است و هرچه ازبخشهای جنوبی و مركزی كشور فاصله گرفته می شود از شدت و فراوانی خشكساليها نيز كاسته می شود .
دليل اين امر ، تاثير سيستمهای پرفشار جنب حاره ای است كه مقادير بارندگی بخشهای جنوبی كشور را نسبت به بخشهای شمالی و غربی بطور محسوس كاهش داده و مانع ازتاثير سيستمهای شمالی و غربی به اين مناطق می شود .بطوركلی بايد گفت كه وقوع خشكسالی از ويژگيهايی اصلی آب و هوای ايران محسوب می شود كه هم درقلمرو آب و هوای مرطوب به هم خشك قابل مشاهده است . اين حالت در نتيجه وجود نوسانات آب وهوائی شديد در مقياسهای مختلف زمانی حاصل می شود . ويژگيهای خشكسالی ايران نشان ميدهد كه بطوركلی هيچ منطقه ای ازكشور ، ازاين پديده درامان نبوده و به نسبت موقعيت طبيعی خود اثرهای اين پديده مخرب را تجربه می نمايد و بخشهای جنوبی ، شرقی و مركزی كشور به علت نوسانات بيشتر درمقادير بارندگی ، از آسيب پذيری زيادتری برخوردار هستند .(برگرفته از سایت سازمان هواشناسی کشور)