جغرافیا و برنامه‌ریزی

شماره جاری

بر اساس شماره‌های نشریه

بر اساس نویسندگان

بر اساس موضوعات

نمایه نویسندگان

نمایه کلیدواژه ها

درباره نشریه

اهداف و چشم انداز

اعضای هیات تحریریه

اصول اخلاقی انتشار مقاله

فرایند پذیرش مقالات

بانک ها و نمایه نامه ها

اطاعات آماری نشریه

پرسش‌های متداول

اخبار و اعلانات

پیوندهای مفید

پیش‌بینی اثر تغییر اقلیم برشاخص‌های خشکسالی (SPI) و (SDI) در حوزه آبخیز ملایر ‌با استفاده از سری زمانیARIMA

نوع مقاله : مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته کارشناسی ارشد آبخیزداری، دانشگاه ملایر

2 دانشیار دانشگاه ملایر

10.22034/gp.2021.42464.2726

چکیده

در سال‌های اخیر بررسی اثر‌ تغییر اقلیم‌ و‌ پیش‌بینی خشکسالی‌ها ‌در برنامه‌ریزی و مدیریت منابع آب بسیار مورد توجه قرار‌گرفته است‌. در تحقیق حاضر ابتدا تغییرات احتمالی اقلیم روی دما و بارش حوزه آبخیز ملایر در دوره آماری 1992- 2014 بررسی و پیش‌بینی‌های ماهانه، فصلی و سالانه برای دوره آماری (2021-2030) تحت سه سناریوی A2، B1 و A1B‌با استفاده از مدل گردش عمومی HadCM3 انجام و برای ریز‌مقیاس نمایی از مدل LARS- WG و از سری زمانی ARIMA ضربی و معیارهای AIC و SBC و آزمون پرت-مانتو در پیش‌بینی بارش و از شاخص‌های SPI‌،SDI‌ برای پیش‌بینی خشکسالی برای دوره (1397-1418) ایستگاه‌های هیدرومتری مرویل، پیهان و وسج‌ استفاده شده است. نتایج حاصله حاکی از افزایش بارش و دما ‌در هر سه مقیاس ماهانه، فصلی و سالانه در دوره آینده بوده و‌ نشان ‌می‌دهد که‌ بزرگترین خشکسالی هواشناسی برای دوره پایه‌ در سال 79- 1378 به ‌میزان 96/1- رخ داده و در سال 18-‌1417 به ‌میزان 4/2-رخ می‌دهد. بررسی‌ها نشان داد که شدت وقوع خشکسالی‌های متوسط و شدید در دوره آماری آینده در ایستگاه‌های ‌مرویل، پیهان و وسج ‌افزایش می‌یابد و سبب کاهش دبی‌ و خشکسالی هیدرولوژیکی می‌شود. نتایج حاصله بیانگر این است که به‌علت متغیر بودن میزان بارش و میانگین دمای هوا روند تغییرات خشکسالی‌ها در ماه‌های مختلف یکسان نبوده و طول دوره‌، شدت و فراوانی خشکسالی در ماه‌ها و سال‌های مختلف متفاوت می‌باشد. بررسی مقادیر همبستگی ‌(r) و میانگین مربعات خطا (‌MSE‌) بین مقادیر مشاهداتی و محاسباتی دبی و بارش در ایستگاه‌های ‌مورد مطالعه‌ بیانگر توانمندی بالای مدل ARIMA در شبیه‌سازی دبی ماهانه می‌باشد‌ و می‌توان از آن در سایر حوزه های آبخیزکشور استفاده نمود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Predicting the effect f climate change on drought indices (SPI) and (SDI) in Malayer watershed using ARIMA time series model

نویسندگان [English]

  • Samira Fallah Zolleh 1
  • Alireza Ildoromi 2
  • Hamid Nouri 2

1 MSc Watershed Management, Malayer University

2 Associate Professor of Malayer University

چکیده [English]

Introduction
In recent years, the impact of climate change and drought forecasting on water resources planning and management has received much attention. In the present study, probable climate change on Malayer basin temperature and precipitation over the period 2014-2014 was investigated and monthly, seasonal and annual forecasts for the near future (2030-2011) under three scenarios A2, B1 and A1B using HadCM3 general circulation model The LARS-WG model was used for performing and exponential micro-scale.
Data and Method
ARIMA multiplication time series and AIC and SBC criteria and Pert-Manto test in predicting precipitation and SPI and SDI indices have been used to predict drought for the period (1397-1418) of Merville, Pihan and Wasjeh hydrometric stations.The results show an increase in precipitation and temperature in all three monthly, seasonal and annual scales in the coming period, and Shows that the largest meteorological drought for the base period in 1998-1999 is -1/96 and In the coming year 1418-1418 there was adecrease of -2/4. Surveys show that moderate and severe droughts will increase in the coming statistical period at the Mervil, Peyhan and Vasge stations.
Results and Discussion
Drought occurrence reduces discharge and hydrological drought. The results show that due to variability of precipitation and mean air temperature, the trend of drought changes is not the same in different months. Therefore, the duration, severity and frequency of droughts vary from month to year.
Conclusion
Investigation of correlation (r) and mean error (MSE) values ​​between observed and calculated values ​​of discharge and precipitation at the stations under study indicate the high capability of ARIMA model in simulating monthly discharge. And it can be used in other parts of the country.

کلیدواژه‌ها [English]

  • LARS- WG
  • ARIMA
  • Standard Precipitation Index (‌SPI)
  • Hydrological Drought Index
مراجع
بایزیدی، مطلب، سی و سه مرده، معروف، عصر آگاه، آزیتا، (1395)، پیش­بینی و بررسی روند خشکسالی هواشناسی با استفاده از سری زمانی مطالعه موردی: حوزه آبریز سلماس­، نشریه محیط زیست و مهندسی آب، دوره 2­، شماره 4 ، صص 346-359.
بهلکه­، مرجان­، فتح آبادی­، ابوالحسن­، روحانی­، حامد­، سیدیان­، سید مرتضی، (1396)­، بررسی اثر تغییر اقلیم بر ویژگی­های دوره­های ترسالی و خشکسالی (­مطالعه موردی : ایستگاه­های ارازکوسه و تمر در استان گلستان­)­­، نشریه هواشناسی کشاورزی­، جلد 5­، صص11-23­.
پیرمرادیان، نادر، هادی نیا، حسین، اشرف زاده، افشین، (­1395)، پیش­بینی دمای کمینه و بیشینه، تابش و بارش در ایستگاه سینوپتیک رشت تحت سناریوهای مختلف تغییر اقلیم، نشریه جغرافیا و برنامه­ریزی، دوره­20، شماره 55، صص 29 - 44.
جهانبخش اصل، سعید، عساکره عساکره، حسین،­ اشرفی، سعیده، (1398)، ریزمقیاس نمایی روابط بارش-رواناب حوضه­ی آبریز رود زرد در بستر تغییر اقلیم، نشریه هیدروژئومورفولوژی، دوره 6، شماره 21، صص 109-132.
خورانی، اسداله، جمالی، زهرا، (1395)، اثر تغییر اقلیم بر شدت و مدت خشکسالی در ایستگاه­های خشک و نیمه خشک (بندرعباس و شهرکرد) تحت مدل HADCM3، نشریه جغرافیا و برنامه­ریزی، دوره ­20، شماره 57، صص 115 تا - 131.
دل­آرام، هوشمند­، اسماعیلی­، کاظم، فریدحسینی­، علیرضا، ثنایی­نژاد، سیدحسین، خلیلی، داور ( 1398)، شبیه­سازی اثرات تغییر اقلیم با استفاده از مدل­های گزارش ارزیابی پنجم تحت سناریوهای RCP بر منابع آبی حوضه ­آبریز سد سلمان فارسی­، نشریه­­ آبیاری و زهکشی ایران­، دوره  13، شماره  2، صص 243 -258 .
ساری صراف، بهروز، جلالی عنصرودی، طاهره، (1398)، بررسی تأثیر تغییر اقلیم بر موازنه­ی آبی ناشی از بارش در آبخوان تسوج برای دوره­ی 2030- 2017، نشریه هیدروژئومورفولوژی، دوره 5، شماره 19، صص 163-185.
عساکره، حسین، صیادی، فریبا، (1396)، تحلیل و پیش­بینی روزهای خشک با استفاده از مدل شبکه عصبی مصنوعی (مطالعه موردی: ایستگاه تهران)، نشریه جغرافیا و برنامه ریزی، سال 21 ، شماره60، صص161-177
علیجانی، رضوان، وفاخواه، مهدی، (1397)، پیش­بینی خشکسالی هیدرولوژیکی با استفاده از سری زمانی، مهندسی اکوسیستم کویر، دوره 7، شماره 20، صص 45-56.
قضاوی، رضا، ندیمی، میثم، امیدوار، ابراهیم، ایمانی، رسول، (1397) بررسی تاثیر تغییرات اقلیمی آینده بر تغییرات دبی رودخانه­ی هروچای اردبیل با استفاده از مدل­های SWAT و LARS-WG ، نشریه هیدروژئومورفولوژِی، شماره 15، صص55-74.
کابوسی، کامی­، کردجزی­، محمد، (­1396)­، بررسی اثر تغییر اقلیم بر متغیرهای هواشناسی و خشکسالی استان گلستان­، نشریه­ تحقیقات منابع آب ایران، ­دوره 13، شماره 3­، صص205-213.
کثیری، مریم، گودرزی، مسعود، جانباز قبادی­، غلامرضا­، متولی، صدرالدین، (­1399)­، چشم­انداز آینده تغییرات دما و بارش در سواحل جنوبی دریای خزر، فصلنامه جغرافیای طبیعی­، دوره 13، شماره 47، صص 35-51.
کرمی جوزانی، مهناز، ایلدرمی، علی­رضا، نوری، حمید، پیرنیا، عبدااله، ( 1398)، تأثیر تغییر اقلیم بر روند نوسانات دبی حوضه­ی آبخیز گرگانرود-قره سو با استفاده ازمدل­های گردش عمومی جو، نشریه هیدروژئومورفولوژی، دوره 5، شماره 18، صص 1-18.
کرمی، فریبا، (­1390)، ارزیابی ارتباط خشکسالی هواشناسی با افت سطح آب­های زیرزمینی دشت تبریز، نشریه جغرافیا و برنامه ریزی تبریز، دوره 16، شماره 37، صص 111-131.
مصباح­زاده، طیبه, سلیمانی ساردو، ­فرشاد، (­1397)، بررسی روند زمانی خشکسالی هیدرولوژیک و هواشناسی در حوزه آبخیز کرخه، مجله علوم و مهندسی آبخیزداری ایران­، دوره 12، شماره 40، صص105-114.
AbdulBaten, M., and Titumir, R. (2016). Environmental hallenges of trans-boundary water resources management: the case of Bangladesh, Water resources management, 2: 13–27.
Al-Faraj, F.A.M., Scholz, M., Tigkas, D. (2014). ­Sensitivity of Surface Runoff to Drought and Climate Change: Application for Shared River Basins . Water, 6(10): 3033-3048.
Banze, F.G., Xiaotao, Sh. (2018). Impact OfClimate Change On Precipitation In Zambeze River Basin In Southern Africa. Nature Environment AndPollution Technology, 17 (4): 1093-1103.
Han, P., Wang, P., Tian, M., Zhang, S., Liu, J., Zhu, D. (2013). ­Application of the ARIMA Models in Drought Forecasting Using the Standardized Precipitation Index. In Computer and Computing Technologiesin Agriculture VI, Springer, Pp 352-358.
Heydari, Sh., Hosseini, S.A., Heydari, A. (2020). Investigating The Effects Of Climate Change On Stream Flows Of Urmia Lake Basin In Iran, Modeling Earth Systems And Environment, 1: 329-339.
Lee, J. H., Kwon, H. H., ­Jang, H. W., Kim, T. W.(­2016). Future Changes in Drought Characteristics under Extreme Climate Change over­ ­South Korea.­­Advances­in­Meteorology, http://dx.doi.org/10.1155/2016/9164265.
Lin, B., Chen, X., Yao H., Chen, Y., Liu, M., Gao, L., James, A. (2015). Analyses of landuse change impacts on catchment runoff using different time indicators based on SWATmodel, Ecological Indicators, 58: 55-63.
Liu,J., Chen, S., Li, L. (2017). Statistica Downscaling And  Projection  Of  Future  Air Temperature Changes In Yunnan Province, China, Advances In Meteorology, 17: 1-11.
Manjushree, S., Singh, R., Vipul, S. (2011). Application of Software Packages for Monthly Stream Flow Forecasting of Kangsabati River in India, Inter. J. Com. Appl, 20(3): 7-14.
Meresa, H. K., Osuch, M., Romanowicz, R.(­2016). Hydro-Meteorological Drought Projections into the 21-st Century for Selected Polish Catchments Water, 8 (206): 1-22.
Nilawar, A.P., Waikar, M L. (2019). Impacts Of Climate Change On Stream Flow And Sediment Concentration Under RCP 4.5 And 8.5: A Case Study In Purna River Basin, India . Science OfThe Total Environment, 2: 2685-2696.
Parajuli, P.B., Jayakody, P., Sassenrath, G.F., Ouyang, Y. (2016). Assessing the impacts of climate change and tillage practices on stream flow, crop and sediment yields from the Mississippi River Basin, Agricultural Water Management, 168: 112-124.
Pathan, A., Waikar, M. (2020). Future Assessment Of Precipitation And Temperature For Developing Urban Catchment Under Impact Of Climate Change, International Journal Of Recent Technology And Engineering (IJRTE), 8 (5): 3396-3404.
Shi, H.Y., Wang, G.Q. (2015). Impacts of climate change and hydraulic structures on runoff and sediment discharge in the middle Yellow River, Hydrological Processes, 29(14): 3236–3247.
Tan, M.L., Ibrahim, A.L., Yusop, Z., Chua, V.P. and Chan, N.W. (2017). Climate change impacts under CMIP5 RCP scenarios on water resources of the Kelantan River Basin, Malaysia. Atmospheric Research.Supplement C:1-10.
Vrochidou, A.E.K., Tsanis, I.K., Grillakis, M.G., Koutroulis, A.G. (2013). The impact of climate change on hydrometeorological droughts at a basin scale. Journal of Hydrology, 476: 290–301.
Zhang, Q., Kong, D., Singh, V.P., Shi, P. (2017). Response of vegetation to different time-scales drought across China: Spatiotemporal patterns, causes and implications. Global and Planetary Change, 152: 1-11.
جغرافیا و برنامه‌ریزی
دوره 25، شماره 77
آبان 1400
صفحه 205-218
فایل ها
هم رسانی
ارجاع به این مقاله
آمار