Analysis of spatio-temporal variations of drought intensity in the Caspian basin using GPCC girded data

Document Type : Original Article

Authors

1 Geography Department, Payame Noor University, Tehran, Iran

2 M.A in Climatology, Payame Noor University, Tehran, Iran

10.30488/ccr.2021.317582.1059

Abstract

One of the most important consequences of climate change is the increase in the frequency of climate hazards such as floods, droughts, rising sea levels, tropical cyclones, heat and cold waves, heavy rainfall, dust storms, etc.; The most common of them in Iran are floods and droughts. The aim of this study was to investigate the spatio-temporal variations of drought intensity in the Caspian basin. In this study, the GPCC global precipitation database was used with a spatial resolution of 0.5° × 0.5° from 1951 to 2013. One of the highlights of this study is the use of network data in the long term scale to investigate spatio-temporal variations of drought intensity in the Caspian basin. Then, by coding in Matlab software, the data required to estimate the RAI drought index in the basin during the statistical period were converted into a matrix. Then the amount of rainfall anomaly index (RAI) in monthly, seasonal and annual timescales was estimated to investigate the spatio-temporal variations of drought intensity. To analyze the precipitation temporal trend, averages of annual, seasonal and monthly were prepared from the data obtained from this database and non-parametric Mann-Kendall test was performed on monthly, seasonal and annual timescales. The results showed that in terms of the temporal observed drought of mild, moderate, severe and extreme occurred during the statistical period and in terms of spatial drought with mild intensity in all months, seasons and annual scale in most areas of the Caspian basin. At the same time, in May, moderate drought is evident in the southeastern heights of the Sefidrood sub-basin. Analysis of the Caspian basin rainfall trend in monthly time series also shows a significant decreasing trend in March and the annual scale in this basin.

Keywords


  1. آسیایی، مهدی. (1385). شاخص­های خشکسالی، انتشارات سخن­گستر مشهد، چاپ اول. 176 صفحه.
  2. افشین، یداله. (1374). رودهای ایران، جلد 2، وزارت نیرو- مهندسین مشاور جاماب، 1187 صفحه.
  3. بری ابرقویی، حسین.، بداق جمالی، جواد.، توکلی زاده، محمود. (1382). کاربرد برخی از شاخص‌های آماری هواشناسی جهت ارزیابی شدت خشکسالی در مقیاس کشوری (بین استان­ها). مجله­ی تحقیقات جغرافیایی. شماره 69 ، ص 106-86.
  4. بذرافشان، جواد. (1381). مطالعه بررسی شاخص­های خشکسالی هواشناسی در چند نمونه اقلیمی ایران. پایان­نامه کارشناسی‌ارشد. دانشگاه تهران.
  5. پیرمرادیان، نادر، شمس­نیا، سیدامیر، بوستانی، فردین، شاهرخ­نیا، محمدعلی. (1387). ارزیابی دوره بازگشت خشکسالی با استفاده از شاخص استاندارد شده بارش (SPI) در استان فارس، دانش نوین کشاورزی، شماره 13. ص 21-7.
  6. جوانمرد، سهیلا.، آسیایی، مهدی. (1383). پیش­بینی احتمالات وقوع خشکسالی در استان خراسان. فصلنامه تحقیقات جغرافیایی، دوره 18، شماره 3. ص 128- 119
  7. جوی­زاده، سعید (1384). پایش خشکسالی در استان فارس، پایان­نامه کارشناسی‌ارشد رشته جغرافیا گرایش اقلیم شناسی، دانشگاه تربیت معلم تهران.
  8. جوی زاده، سعید و حجازی زاده، زهرا (1390). کتاب مقدمه ای بر خشکسالی و شاخص­های آن، سازمان چاپ و انتشارات وزارت فرهنگ و ارشاد اسلامی. انتشارات سمت. تهران، چاپ اول، 376 صفحه.
  9. خلیلی، علی و بذرافشان، جواد. (1387). ارزیابی مخاطره تداوم خشکسالی با استفاده از داده‌های بارندگی سالانه قرن گذشته در ایستگاه‌های قدیمی ایران، مجله ژئوفیزیک ایران، دوره 2، شماره 2، ص 23-13
  10. رضیئی، طیب، شکوهی، علیرضا و ثقفیان، بهرام (1382). پیش بینی شدت، تداوم و فراوانی خشکسالی با استفاده از روش­های احتمالاتی و سری‌های زمانی (مطالعه موردی استان سیستان و بلوچستان). مجله بیابان، دوره 8، شماره 2، ص 310 - 292
  11. رضیئی، طیب (1382). پایش پدیده خشکسالی در ایران مرکزی با استفاده از SPI، سومین کنفرانس منطقه ای و اولین کنفرانس ملی تغییر اقلیم، دانشگاه اصفهان
  12. سعیدی دهکی، ناهید، برنا، رضا و عظیمی، فریده. (1389). مقایسه شاخص­های PN، SIAP و RAI در بررسی خشکسالی­های استان خوزستان با تأکید بر ایستگاه­های آبادان و دزفول، مجله جغرافیای طبیعی.دوره 3، شماره 9. ص88-77
  13. علیزاده، امین، انصاری، حسین و ارشادی، سارا. (1387). پایش و پیش بینی خشکسالی در استان سیستان و بلوچستان، مجله جغرافیا و توسعه­ی ناحیه ای، شماره 11. ص 17-1
  14. عطایی زاده، هوشمند، میرحسینی، سیدعباس و اسدی، سعید (1388). پهنه‌بندی خشکسالی استان کرمان با استفاده از شاخص شدت خشکسالی پالمر در محیط GIS، دومین همایش ملی اثرات خشکسالی و راهکارهای مدیریت آن، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی، اصفهان.
  15. فرج‌زاده، منوچهر، قائمی، هوشنگ و موحد دانش، علی اصغر (1383). خشکسالی در ایران، با استفاده از برخی شاخص­های آماری، مجله دانش کشاورزی جلد 5، شماره 1 و 2. ص 50-31.
  16. کردوانی، پرویز (1380). خشکسالی و راه‌های مقابله با آن در ایران، انتشارات دانشگاه تهران. چاپ اول، 392 صفحه.
  17. سازمان جغرافیایی وزارت دفاع و پشتیبانی نیروهای مسلح (1382). فرهنگ جغرافیایی رودهای کشور، حوضه آبریز دریای خزر. جلد دوم.
  18. مساعدی، ابوالفضل، خلیلی‌زاده، مجتبی و محمدی، کلایه امین (1387). پایش خشکسالی هواشناسی در سطح استان گلستان، نشریه علوم کشاورزی و منابه طبیعی، دانشگاه گرگان، دوره 15 شماره 2، ص 182-176
  19. مقدسی، مهرنوش.، پایمرد، شهلا. مرید، سعید. (1384). پایش مکانی خشکسالی سال­های 78-1377 تا 80-1379 استان تهران. فصلنامه مدرس علوم­انسانی. دوره 9 . شماره 1. ص 217-197
  20. وخشوری، علی، جعفرپور، زین­العابدین و کردوانی، پرویز، (1396). مقایسه شاخص­های خشکسالی اقلیمی در ایستگاه‌های بارشی ایران، جغرافیای طبیعی، شماره 36. ص 108-89.
  21. Bacanli, U., Firat, M., and Dikbas, F. (2009). Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System (ANFIS) for drought forecasting, Stoch Environ Res Risk Assess, 23:1143–1154
  22. Benjamin, L.H., and Saunders, A. (2002). A drought climatology for Europe, Int. J. climatol. 22: 1571-1592.
  23. Buttafuoco, G., Caloiero, T., Ricca, N., and Guagliardi, I. (2018). Assessment of drought and its uncertainly in a southern Italy area (Calabria region), Measurment, 113: 205-210.
  24. Dalezios, N.R., Loukas, A., Vasiliades, L., and Liakopoulos, E. (2000). Severity duration frequency analysis of droughts and wet periods in Greece, Hydrology Seie, 45(5): 751-768.
  25. Henriques, A.G., and Santos, M.J. (1998). Regional drought distribution Model. Phys, Chem, Earth, 24(1-2):19-22.
  26. Liang, L., Shu-he, Z., Zhi-hao, Q., Ke-xun, H., Chong, C., Xing-dong, Z., and Yun- xiao, L., (2014). Drought change trend using MODIS TVDI and Its relationship with climate factors in China from 2001 to 2010. J. Inte. Agric. 13(7), 1501-1508.
  27. Loukas, A., Vasiliades, L., and Dalezios, N.R. (2003). Inter comparison of meteorological drought indices for drought assessment and monitoring in Greece, 8 International Conference on Environmental Science and Technology Lemons Island, Greece, 8-10 September.
  28. Milasi, E., Halabian,H., and Habibi, A. (2014). Drought monitoring and zoning in western Azerbaijan province using standardized index SPI, Journal of Middle East Applied Science and Technology (JMEAST), 12(2), 323-327.
  29. Mishra, A.K., and Desai, V.R. (2005). Drought forecasting using stochastic models, Stochastic Environmental Research and Risk Assessment, 19(5), 326-339.
  30. Vivekanandan, N. (2007). Analysis of trend in rainfall using non parametric statistical methods. International Symposium on Rainfall rate and radio wave Propagation. American Institute of Physics, P: 101-113.
  31. Wilhite, D.A., and Glantz, M.H. (1985). Understanding the drought phenomenon: the role of definitions. Water International, 10(3), 111-120.