پایش و روندیابی خشک‌سالی بر مبنای محصولات بارش era5، chirps و persiann-cdr در ایران

زمینه و هدف کمبود داده چالش قابل توجهی برای مطالعات خشک سالی است مجموعه داده های جایگزین برای تکمیل منابع داده های موجود ایجاد و ارائه میشوند با وجود عدم قطعیت ذاتی مرتبط با مجموعه داده های جایگزین این مجموعه داده های شبکه بندی شده داده های آب و هوایی پیوسته و بلند مدت به لحاظ مکانی را فراهم میکنند و برای ارزیابی خشک سالی در تغییرات اقلیمی مناسب هستند. چندین مطالعه درباره مدل سازی دوره های خشکسالی در سراسر ایران با استفاده از مجموعه داده های نقطه ای و محصولات شبکه بندی صورت گرفته است با این حال بیشتر این مطالعات بر شناسایی خطاهای مربوط به مقادیر مطلق شاخصهای خشک سالی و تشخیص خشک سالی تمرکز داشته اند.روش پژوهش در این ،مطالعه عملکرد سه مجموعه داده شبکه بندی chirps eras و persiann-cdr در برآورد خشکسالی در شرایط اقلیمی مختلف ایران مورد ارزیابی قرار گرفت مجموعه داده های مورد بررسی نسل پنجم مرکز اروپا برای پیش بینی هوای متوسط (era5)، بارش مادون قرمز گروه مخاطرات آب و هوا با داده های ایستگاه (chirps) و تخمین بارش از اطلاعات سنجش از دور با استفاده از شبکه های عصبی مصنوعی رکورد داده های آب و هوا ( persiann-cdr). شاخص خشکسالی بارش استاندارد شده در سه بازه ی زمانی 3 (si) 6 ،(spi3) و (12) (s12) ماهه استفاده شد. داده های بارش از سازمان هواشناسی ایران برای 35 ایستگاه در بازه زمانی 1988 تا 2017 جمع آوری شد نواحی مورد مطالعه شامل مناطق فراخشک خشک نیمه خشک و مرطوب انیمه مرطوب بودند. برای تجزیه و تحلیل روند تغییرات بارش از برآوردگر شیب سن و آزمون ناپارامتری من کندال استفاده شد.یافته ها: نتایج نشان داد که داده های شبکه بندی در تشخیص ماه های خشک سالی و برآورد مقادیر شاخصها در نواحی مرطوب انیمه مرطوب عملکرد ضعیفی داشتند با این وجود دادههای eras مقدار شاخصهای spi spi3 و spi12 را در بیش از دو سوم مناطق خشک و نیمه خشک با دقت مناسبی برآورد کردند ،همچنین eras در اکثر مناطق خشک و نیمه خشک عملکرد مناسبی در تشخیص دوره های خشک سالی بلند مدت (spi12) از خود نشان داد به طور ویژه داده های era5 رویدادهای خشکسالی شدید و طولانی مدت 2001-1998 و 2007- 2009 را بخوبی در مناطق خشک و نیمه خشک تشخیص دادند این دوره های خشکسالی شدید که توسط eras تشخیص داده شده اند تاثیرات منفی قابل توجهی بر بخش کشاورزی در خاورمیانه ،داشته اند که این به نوبه خود نیاز حیاتی به نظارت وو persiann-cdr مدیریت دقیق خشک سالی را برجسته می .کنند لیکن دادههای chirps و persiann-cdr عملکرد نامناسبی در تخمین مقدار spi تشخیص ماههای خشک سالی در اکثر مناطق خشک و نیمه خشک .داشتند علاوه بر این دادههای eras برآوردی قابل اعتماد از معنی داری و جهت شیب spi 6 spi3 و spi12 در بیش از نیمی از مناطق خشک و نیمه خشک ارائه داد در حالی که chirps . برآوردهای نادرستی در بیشتر مناطق ارائه کردند با این حال در برخی از موارد که مقادیر spi و ماههای خشک سالی به درستی مدل سازی نشدند معنی داری و جهت شیب به درستی تخمین زده شد این یافته ها نشان میدهند که ممکن است برآوردهای نادرست spi مجموعه داده های شبکه بندی شده بیانگر محدودیتهایی در تواناییهای تعریف خشکسالی ،باشد اما این به معنی نامناسب بودن آنها برای تجزیه و تحلیل روند و ارزیابی تغییرات اقلیمی نیست.نتایج: نتایج نشان میدهند که eras عملکرد بهتری در برآورد مقادیر spi تشخیص دوره های خشک سالی و برآورد معنی داری و شیب spi در مناطق خشک و نیمه خشک نسبت به سایر مجموعه داده های جایگزین دارد بنابراین دادههای بارش eras میتوانند برای مدل سازی و نظارت بر خشکسالی تحت تغییرات اقلیمی در مناطق خشک و نیمه خشک به کار روند.

drought monitoring and trend analysis by using rainfall products era5, chirps, and persiann-cdr rainfall products in iran

introduction and aim: ecosystems nowadays play a unique role in meeting human demands and offering a variety of services to their stakeholders. however, occurrence of various happening, including population increase and rising demand for basic human requirements, have created problems for ecosystem services (es). as a result, land degradation is a significant environmental issue that is impacted by a variety of elements and factors. soil conservation and erosion prevention can benefit from management and conservation measures, as well as the development of plant cover in a watershed. therefore, an effort has been made in this study to assess how the sharghong watershed in southern khorasan, iran, and its biological and management activities affect soil erosion at various rainfall intensities. method: the sharghong watershed, with an area of 94.87 km2, is located in birjand township, south khorasan province, iran. the mean annual precipitation in the watershed is approximately 210 mm. due to its steep slopes in the eastern and southeastern parts, the presence of residential areas and barberry orchards in the floodplain, and intense precipitation in the spring, the sharghong watershed has a good potential for flooding. for evaluating. the role of biological restoration operations in soil erosion processes in study watershed invest model was used. annual precipitation data from the qaen, birjand, mousavieh, and mansourabad stations were utilized for the period between 2002 and 2020, with return periods of 2, 5, 10, and 50 years, to generate the inputs for the invest model. the erosivity, erodibility, crop management and land maintenance factor were then determined. results: the maximum rainfall erosivity index (r) values for return periods of 2, 5, 10, and 50 years were 47.08, 63.68, 85.01, and 98.94 mj mm ha-1h-1, respectively. the minimum values of r for the same return periods were 42.88, 56.68, 74.47, and 85.85 mj mm ha-1h-1, respectively. the annual sediment yield for return periods of 2, 5, 10, and 50 years were 6699.27, 9024.56, 17452.27, and 20862.30 t, respectively. following the implementation of the management scenario in different sub-watersheds, sediment yield reached 6439.39, 8668.37, 16892.94, and 17390.87 t, respectively. the obtained results indicated reductions of 3.9, 3.9, 3.2, and 1.7%, respectively, for return periods of 2, 5, 10, and 50 years. conclusion: in this research, the role of biological management in controlling erosion and sedimentation in the sharghonj watershed during the different return periods of rainfall has been evaluated. the results of the research indicate that with the increase in the intensity of rainfall, in the current land use, the amount of erosion and sedimentation has increased, but with the application of management scenarios at the level of different sub-catchment, erosion and sedimentation has slightly decreased during the different return periods of rainfall. due to the fact that the intensity of rainfall in the region plays an important role in creating erosion and its effect is intensified by the combination of sloping lands, the principled use of land in accordance with its potential can play an effective role in preventing land degradation. therefore, the approaches of this research can be beneficial for providing a suitable management model for managers, operators and beneficiaries of watersheds.