پژوهش‌های حفاظت آب و خاک (Sep 2017)
ارزیابی اثر تغییر اقلیم بر خشکسالی کشاورزی به کمک شاخص‌های ETDI و SPI
Abstract
سابقه و هدف: به دلیل وابستگی کشاورزی به آب، تعیین شرایط خشکسالی در هر منطقه به منظور برنامه‌ریزی تأمین غذا مهم است. متاسفانه چون تعریف یکسانی از شرایط خشکسالی وجود ندارد؛ شاخص‌های متعددی برای آن ارائه شده است. شاخص بارش استاندارد شده (SPI) یکی از شاخص‌های مهم هواشناسی استکه به منظور تعیین خشکسالی‌های کشاورزی مورد استفاده قرار می‌گیرد. شاخص کمبود تبخیر-تعرق (ETDI) نیز یکی از شاخص‌های مهم است که به منظور استفاده در بخش کشاورزی ارائه شده است. این شاخص در مناطق خشک و نیمه‌خشک کاربرد دارد. با وجود اینکه تحقیقات متعددی در خصوص شاخص‌های خشکسالی از جمله SPI وجود دارد، تاکنون مطالعات اندکی فقط در خارج کشور در خصوص کاربرد شاخص ETDI انجام شده است. لذا در این تحقیق سعی شد، تعیین خشکسالی با استفاده از شاخص‌های ETDI و SPI در دشت نیشابور به کمک مدل‌های تغییراقلیم انجام شود. مواد روش‌ها: این تحقیق به منظور تعیین خشکسالی در دشت نیشابور واقع در عرض جغرافیایی و طول جغرافیایی انجام شد. شاخص ETDI براساس کمبود تبخیر-تعرق هفتگی در این منطقه تعیین شد. به منظور مقایسه نتایج شاخص ETDI نسبت به سایر شاخص‌های خشکسالی، از شاخص SPI که یکی از مهم‌ترین شاخص‌های مورد استفاده در این خصوص است، استفاده شد. داده‌های مورد نیاز این تحقیق از ایستگاه هواشناسی نیشابور در بازه 1373 تا 1390 (1992 تا 2011) گرفته و برای مزارع آبی (مزارع گندم فاروب و سلیمانی، جو و ذرت) و مزارع دیم (برای گندم دیم) استفاده شد. برای تعیین داده‌های هواشناسی مورد نیاز هر شاخص در مزارع آبی در دوره‌های آتی (2020 تا 2039 و 2080 تا 2099) از مدل‌های HADCM3، ECHOAM و CGCM3 T47 براساس سناریوهای A2، B1 و A1B استفاده شد. برای مزارع دیم نیز از مدل HADCM3 براساس سناریوهای A2 و B1 استفاده گردید. آماره‌های میانگین مربعات خطا (RMSE)، میانگین خطای مطلق (MAE)، ضریب تبیین (R2) نیز برای مقایسه نتایج دو شاخص ETDI و SPI مورد استفاده قرار گرفتند. یافته‌ها: نتایج نشان داد که شاخص ETDI برای مزرعه فاروب در دوره پایه (1992 تا 2011) در حالت "رطوبت اولیه" قرار داشت در حالی که در دوره‌های آتی (2020 تا 2039 و 2080 تا 2099) در حالت "خشکی" تعیین شد. شاخص ETDI برای مزرعه سلیمانی در دوره پایه در حالت "نرمال" قرار داشت. این شاخص برای مزرعه سلیمانی در دوره‌های 2020 تا 2039 و 2080 تا 2099 به ترتیب در حالت‌های "نرمال" و "خشکی اولیه" تعیین شد. شاخص ETDI در دوره پایه برای مزارع جو و ذرت به ترتیب در حالت‌های "نرمال" و "خشکی اولیه" قرار داشت. این شاخص برای هر دو مزرعه دو دوره‌های آتی در حالت "نرمال" قرار گرفت. مقدار شاخص ETDI برای گندم دیم در دوره پایه کمتر از گندم آبی بود در حالی که عکس این حالت در دوره آتی مشاهده شد. با استفاده از اکثر سناریوهای تغییر اقلیم، شاخص ETDI مقداری منفی داشت. این نشان دهنده‌ی بروز خشکسالی در دوره‌های آتی به دلیل کمبود تبخیر-تعرق است. نتایج شاخص SPI نشان داد که شاخص خشکسالی در این منطقه در وضعیت "خشکسالی اولیه" بود و در زمان‌های آتی نیز تغییری نیافت.نتیجه‌گیری: نتایج شاخص‌های ETDI و SPI بسیار با هم تفاوت داشت. علت آن نیز این بود که خشکسالی کشاورزی به کمبود تبخیر-تعرق وابسته است و به همین دلیل شاخص ETDI نتایج بهتری به دست داد. مقایسه نتایج بین این دو شاخص با استفاده از آماره RMSE تفاوت زیادی در دوره‌های آتی نشان داد. علاوه بر این، شاخص ETDI و SPI همبستگی زیادی نسبت به هم (براساس آماره R2) نداشتند. وجود این تفاوت‌ها منطقی است زیرا شاخص SPI از داده‌های بارش و شاخص ETDI از داده‌های تبخیر-تعرق استفاده می‌کنند. براساس نتایج این تحقیق، شاخص SPI به عنوان یک شاخص برای تعیین خشکسالی کشاورزی پیشنهاد نمی‌شود.
Keywords
