تحلیل تغییرات مکانی-زمانی بارندگی در سطح کشور در دوره 1957-2016 با استفاده از داده‌های شبکه‌بندی شده cru

بارندگی کمیت و کیفیت منابع آب و تولیدات محصولات کشاورزی را تحت تاثیر قرار می‌دهد و لذا برآورد و بررسی تغییرات مکانیزمانی آن حائز اهمیت می‌باشد. در بسیاری از مناطق کشور به دلیل تراکم کم ایستگاه های اندازه گیری و یا دوره آماری اندک ایستگاه های جدید، اطلاعات زمانی و مکانی محدودی در دسترس است. از سوی دیگر، وابستگی تولید محصولات دیم به بارندگی بر اهمیت تحلیل تغییرات مکانیزمانی این متغیر اقلیمی می‌افزاید. یکی از راه های رفع این محدودیت، استفاده از پایگاه‌های اطلاعاتی شبکه‌بندی‌شده جهانی یا منطقه‌ای می‌باشد. در این تحقیق از داده های ماهانه بارندگی پایگاه اطلاعاتی cru در سطح ایران برای بررسی روند تغییرات سالانه، فصلی و ماهانه شده است. ارزیابی داده‌های پایگاه اطلاعاتی cru در 14 ایستگاه منتخب در سطح کشور در مقیاس ماهانه حاکی از دقت مطلوب این داده‌ها برای تحلیل روند بارندگی در سطح کشور می‌باشد (rmse و r2 برابر با 71/10 میلی متر و 84/0)، به جز در 6 سلول شبکه در نوار شمالی کشور. نتایج این تحقیق نشان می‌دهد که بارندگی سالانه در سی سال اخیر (19872016) در 93% از سطح کشور و به میزان متوسط 78/15 میلی متر در دهه کاهش داشته است. این در حالی است که طی سی سال پیش از آن (1957-1986)، روند افزایشی در 80% از سطح کشور و به میزان 5/13 میلی متر در دهه مشاهده می شود . سه منطقه مهم شامل (1) استان های غرب و شمال غرب کشور، (2) استان های جنوبی و جنوب شرقی و (3) استان های شمال شرقی کشور بیشترین کاهش بارندگی سالانه را در سی ساله دوم داشته اند. کاهش بارندگی سالانه در این دوره عمدتاً مربوط به کاهش بارندگی در فصل زمستان بوده که حدود 96% از کل سطح کشور را در برمی گیرد.

Investigating Spatiotemporal Variations of Precipitation across Iran over 1957-2016 using the CRU Gridded Dataset

Precipitation affects quantity and quality of water resources and agricultural production. Therefore, the estimation and analysis of its spatialtemporal variations is of great importance. In many regions of Iran, limited spatialtemporal information is available due to sparse distribution of monitoring stations and short observational records. On the other hand, dependency of rainfed and irrigated production systems on precipitation increases the importance of the analysis of spatiotemporal variations of this weather variable. One way to address this limitation is to use regional/global gridded datasets. In this study, monthly precipitation data were obtained from the CRU dataset (developed principally by the UKchr('39')s Natural Environment Research Council (NERC) and the US Department of Energy) and used to investigate temporal trends in annual, seasonal and monthly precipitations in 675 grid cells (0.5 ° ×0.5 °) across Iran over two periods, 19571986 and 19872016. The results of the previous studies showed that the CRU gridded dataset offers quality data in Iran, especially for trend analysis. Also, the accuracy of the CRU dataset was validated in 14 selected stations regarding monthly precipitations and temporal trends over two different periods, pre1987 and post1987. The significance of temporal trends was assessed using a modified version of the rankbased nonparametric MannKendall (MK) test. Trend magnitudes (i.e. slope) were estimated with the TheilSen approach and the Trend Free Prewhitening (TFPW) procedure was applied to remove the effect of serial correlation. The results confirm the acceptable accuracy of the CRU dataset for trend analysis purposes, especially over the last three decades, except in the northern strip of the country (RMSE=10.71mm, R2=0.84). Two 30year periods (19571986 and 19872016) were compared in terms of spatial patterns and temporal trends. Annual precipitation over the last three decades (19872016) has decreased as compare to the previous 30year period (19571986) in most parts of the country. Over the last three decades, around 42% and 50% of the country rsquo;s total area experienced significant and insignificant decreasing trends in annual precipitation, respectively. National average annual precipitation has decreased by 15.78 mm/decade over the same period. Three important regions regarding agricultural production experienced the most significant reductions in annual precipitation: (1) Ardebil, East Azerbaijan, Kurdistan, Kermanshah, Ilam, Lorestan, Zanjan, Hamadan, and parts of West Azerbaijan, Markazi and Gilan (in the west and northwest), (2) Sistan and Baluchestan, Kerman, and southern parts of South Khorasan (in the south and south east), and (3) North Khorasan, northern parts of Razavi Khorasan and east of Golestan (in the east and north east). Reduced annual precipitation was mainly attributed to the reduction in seasonal precipitations in winter and spring, which have critical role in agricultural production and domestic water supply. Temporal trends were also analysed at the monthly scale. January, February, March and December revealed the largest number of grid cells with significant decreasing trends over 19872016 while November is the only month with significant number of grid cells experiencing significant increasing trends. The results of this study show that the monthly time series of the CRU TS 4.01 dataset, which has an almost complete spatial and temporal coverage in Iran over the last 60 years, are promising alternatives to weather station observations especially in datascarce regions of Iran. Analysis of variations and the seasonal and monthly scales help understand the recent climate change and target the most crucial features of it when it comes to formulating adaptation strategies.