خشکسالی پدیده ای اقلیمی بوده و به عنوان بخشی از اقلیم یک منطقه محسوب می شود. این پدیده دارای خصوصیاتی است، که آن را از سایر بلایای طبیعی جدا می کند. تحقیقات انجام شده نشان می دهد که در بین حوادث طبیعی، خسارات ناشی از خشکسالی بیشترین مقدار را شامل است. لذا پایش گسترده آن و ایجاد یک نظام هشدار و پیش آگاهی در مناطق مستعد خشکسالی، امری اجتناب ناپذیر است. یکی از ابزارهای اصلی پایش خشکسالی، استفاده از شاخص های خشکسالی می باشد. نوشتار حاضر، شاخص شدت خشکسالی پالمر را به عنوان الگوی معتبر و کاربردی، مورد استفاده قرار داده است. پارامترهای اصلی ورودی، شامل: بارندگی (P)، درجه حرارت(T)  و مقدار آب قابل دسترس(AWC)  است. در هر دوره، تبخیر- تعرق پتانسیل با استفاده از اطلاعات به دست آمده بر اساس الگوی دو لایه ای ذخیره رطوبت خاک محاسبه می شوند. در پایان نتایج خروجی الگو، که شاخص انحراف رطوبت ماهانه (Z) و شاخص شدت خشکسالی(Xi)  می باشد، ارایه می شود. در این مقاله با استفاده از نرم افزاری که جهت محاسبه شاخص شدت خشکسالی پالمر طراحی شده، این شاخص برای ایستگاه سینوپتیک مشهد طی دوره آماری (2003-1971 میلادی) محاسبه و ارایه گردیده است.

سیستم پایش از مقدمات لازم در طرح های مقابله با خشکسالی بوده که مقیاس زمانی نقش تعیین کننده ای در قابلیت و کارآیی آن دارد. در این تحقیق وضعیت خشکسالی استان تهران در سال آبی 1377-78 که شروع خشکسالی های اخیر بوده، با استفاده از شاخص خشکسالی موثر EDI)) که از مقیاس زمانی روزانه برخوردار است، به طور نقطه ای و مکانی پایش و ارزیابی شده است. در مرحله اول ایستگاههای 30 ساله مورد استفاده قرار گرفته و از آنجاییکه تعداد ایستگاههای 30 ساله برای پایش مکانی استان کم بوده، تاثیر طول دوره آماری کوتاه مدت تر (20 و 25 ساله) نیز بر روی نتایج شاخص مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که طول دوره آماری برروی شاخص منتخب تاثیری چندانی ندارد، لذا می توان برای پایش بهتر، ایستگاههای 25 و20 ساله را نیز اضافه نمود. سپس با توجه به وضعیت ایستگاههای منتخب و با استفاده از امکانات سیستم اطلاعات جغرافیایی نقشه های خشکسالی در سطح استان تهیه گردید. این نقشه ها نشان می دهند که از آبان ماه 1377 در حد خفیف خشکسالی آغاز و توسعه یافته، بطوریکه از فروردین ماه 1378 بخش های مرکزی استان با خشکسالی شدید مواجه می گردد و سپس این وضعیت در ماههای اردیبهشت و خرداد تشدید می شود.

خشکسالی یکی از بزرگترین بلاهای طبیعی محسوب می شود که تاثیر آن بر جوامع بشری بیشتر از دیگر چنین آسیب هاست. در این تحقیق، به منظور بررسی خشکسالی در شهرستان نهاوند واقع در استان همدان، از داده های بارندگی ماهانه و سالانه ایستگاههای وراینه و وسج طی یک دوره آماری مشترک 41ساله (1388- 1348) استفاده گردید. وضعیت خشکسالی بر اساس داده های مذکور با استفاده از شاخصهای ناهنجاری بارندگی (RAI)، معیار بارش -سالانه (SLAP)، درصد بهنجار (PNI)، دهک (DI)، بارش معیار (SPI)، Z چینی (CZI)، Z چینی اصلاح شده (MCZI)، نمره z (ZSI)، مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج نشان دادند که بیشترین وقوع خشکسالی بسیار شدید بر اساس شاخصهای PNI، SPI، CZI، DI، ZSI در هر دو ایستگاه وسج و وراینه در سال آبی 1378-1377 مشاهده شد. بر پایه شاخص MCZI، یک مورد خشکسالی بسیار شدید در هر دو ایستگاه وسج و وراینه در سال آبی 1350-1349 رخ داده است. بر اساس شاخص SLAP، پنج مورد خشکسالی بسیار شدید در ایستگاه وراینه، و هفت مورد خشکسالی بسیار شدید در ایستگاه وسج دیده شد. بر پایه شاخص RAI پنج مورد خشکسالی بسیار شدید در ایستگاه وراینه، و چهار مورد خشکسالی بسیار شدید در ایستگاه وسج، مشاهده شده اند. همچنین، بر اساس شاخصهای پرشمار، فراگیرترین سالهای خشکسالی در شهرستان نهاوند، مربوط به سال آبی 1378-1377بوده است.

خشکسالی نشانه روشنی از نوسانات اقلیمی است. بررسی علمی پدیده خشکسالی به منظور برنامه ریزی و مدیریت منابع آب و مقابله با مشکلات ناشی از کمبود آب ضروری می باشد. در دهه های گذشته معمولا تحلیل خشکسالی به صورت توصیفی انجام می گرفت، ولی امروزه برای بیان کمی پدیده خشکسالی، ارزیابی و پایش آن، از شاخص های مختلف استفاده می شود. در این تحقیق از شاخص بارندگی استاندارد شده (SPI) جهت ارزیابی و تحلیل مکانی خشکسالی هواشناسی در سطح استان گلستان استفاده شده است. به این منظور از آمار بارندگی 24 ایستگاه باران سنجی با طول دوره آماری 29 سال، استفاده شده و وضعیت خشکسالی در محدوده هر ایستگاه و در هـر سـال آبی تعیـین شد. سپس با استفاده از نرم افزار Surfer 8.0 نقشه های وضعیت خشکسالی سالیانه در طول دوره آماری موردنظر، به تفکیک هر سال آبی تهیه شد. نتایج نشان می دهد که به طور کلی نوسانات وضعیت رطوبتی در سطح استان بسیار زیاد می باشد، در حالی که نمی توان به طور قطع از وجود یک سیکل مشخص در نوسانات رطوبتی و وقوع خشکسالی مطمئن بود، ولی می توان به این واقعیت اشاره نمود که در مواردی ترسالی یا خشکسالی های مهم با فواصل زمانی حدود 11 سال به وقوع پیوسته اند. ضمن آنکه در فاصله سال های اشاره شده به دفعات شرایط رطوبتی تغییر نموده است. همچنین با توجه به نقشه های گستره خشکسالی در استان گلستان، دامنه نوسانات و فراوانی خشکسالی در مناطق مرزی و نوار ساحلی دریای خزر که در وضعیت اقلیمی خشک و نیمه خشک قرار دارند، شدید می باشد. علاوه بر آن زمان شروع و خاتمه خشکسالی در مناطق مختلف استان متفاوت بوده و در هر سال آبی حداقل 3 وضعیت رطوبتی در سطح استان مشاهده شده است.

پژوهش حاضر جهت پایش خشکسالی و همچنین بررسی ویژگی های پدیده فوق در سطح استان گیلان انجام شده است. بدین منظور ابتدا داده های مورد نیاز برای انجام کار از سازمان آب منطقه ای استان به مدت 30 سال (سال آبی 1357 تا شهریور 1387) اخذ گردید. برای آنالیز داده های بارش از روش شاخص استاندارد شده بارش(SPI)  استفاده شده است. با توجه به قابلیت این روش در پایش خشکسالی و آنالیز شدت، مدت، فراوانی و سطح درگیر این پدیده، نتایج نشان داد که خشکسالی به طور متناوت و با سیکل های نسبتا منظم در منطقه اتفاق می افتد فراوانی وقوع خشکسالی در ایستگاه های مرطوب و خشک با هم متفاوت بوده و فراوانی وقوع خشکسالی در شدت های متوسط و شدید نسبت به ایستگاه های مرطوب بیشتر رخ می دهد. رابطه مدت - فراوانی حاکی از وجود همبستگی معکوس بین دو ویژگی خشکسالی بوده و از تابع لگاریتمی نیز پیروی می نماید. همبستگی مقادیر SPI در 19 ایستگاه مورد مطالعه نشان دهنده هم زمانی وقوع خشکسالی در ایستگاه های مجاور هم است و با افزایش فاصله، میزان آن کاهش می یابد همچنین عدم هم زمانی وقوع خشکسالی بین ایستگاه های مناطق خشک با مرطوب از ضریب همبستگی بسیار پایین آن کاملا مشهود است. همچنین الگوی مکانی - زمانی خشکسالی بعد از پایش، حاکی از وقوع خشکسالی های پیوسته و ناپیوسته در محدوده مورد مطالعه است که شرایط بحرانی برای منابع طبیعی و انسانی ایجاد می نماید.

مدیریت ریسک خشکسالی، به استراتژی نیاز دارد. انتخاب مقیاس مکانی یکی از وجوه استراتژی است. در تحقیق حاضر پایش خشکسالی در مقیاس زیرحوضه بررسی شده و به دلیل حساسیت بیشتر محصولات دیم نسبت به خشکسالی، ارزیابی در مورد محصولات دیم انجام شده است. به این منظور، با استفاده از شبیه ساز SWAT، حوضه ی آبخیز خرم آباد به مساحت 2480 کیلومترمربع براساس همگنی بافت خاک، کاربری اراضی و ارتفاع، به 31 زیرحوضه تقسیم شد. شاخص اکتشاف خشکسالی RDI، متناسب با سال زراعی منطقه، در مقیاس زمانی نُه ماهه برای ارزیابی وضعیت خشکسالی کشاورزی طی مدت 1348 1396 در نظر گرفته شد. با استفاده از روش تیسن و نیز ایستگاه های هواشناسی موجود در محدوده ی مطالعه شده، باران و دمای هر یک از زیر حوضه ها، تخمین زده شد. همچنین، کاهش نسبی عملکرد محصولات دیم، تحت تأثیر هر یک از شدت های مختلف خشکسالی، محاسبه شد. مطالعه ی حاضر توانست مناطق مختلف حوضه را از نظر ریسک خشکسالی محصولات مختلف با یکدیگر مقایسه کند، به گونه ای که نشان داد ریسک تولید محصولات، در هر یک از زیرحوضه ها، متفاوت و دارای دامنه 14 تا 30 درصد است. به طوری که میانگین ریسک تولید گندم، جو، نخود و عدس، به ترتیب 2/21، 8/18، 4/17 و 18 درصد به دست آمد. در ضمن، تأثیر شدت خشکسالی بر عملکرد هر یک از محصول ها متفاوت بود. به این ترتیب که در خشکسالی متوسط 54 60، 47 55، 46 54، 47 57؛ خشکسالی شدید 63 70، 58 64، 49 60، 51 62 و خشکسالی بسیار شدید 75 82، 69 74، 59 68، 67 74 درصد، سبب کاهش عملکرد پتانسیل محصولات به ترتیب، گندم، جو، نخود و عدس شد.

بررسی روند مکانی-زمانی خشکسالی که با روند کند و عوامل بوجود آورنده متعدد بر کشاورزی و تامین غذای مردم اثر می گذارد، الزامی است؛ بنابراین پژوهش حاضر باهدف ارزیابی خشکسالی کشاورزی در شهر کرمانشاه با بکارگیری شاخص های ماهواره ای (میانگیری تصاویر ماهواره های Sentinel2 و Landsat8 در فصل رشد) و زمینی (با استفاده از داده های بارش و دما از سال 1369 تا 1399) انجام شد. نتایج شاخص های زمینی حاکی از عدم وجود خشکسالی در سال های 1381، 1386، 1397 و 1398 است. SPEI 12 و 24ماهه سال 1380 و SPI 24ماهه، 1378 را در رده خشکسالی بسیار شدید برآورد کرد. شاخص های ماهواره ای در سال 1394 و 1396؛ ازدیاد دمای سطح زمین و در سال 1398 (افزایش رطوبت زمین و خشکی دمایی گیاه) و 1399 افزایش تراکم گیاهان را برآورد کرد. کاهش عملکرد چغندرقند در سال های 78 تا 82 و افزایش در سال های 85 تا 88، 90/91 و 99/1400 موید نتایج بالاست. در نواحی شمال، شمال شرقی و شرق؛ درجه حرارت بالا و میزان بارندگی و رطوبت کم، خاک را خشک و بر رشد، سلامت و تراکم گیاهان اثر منفی گذاشته اما ناحیه جنوب همیشه مرطوب بوده است. وجود خشکسالی در دوره مطالعه مشهود و تصاویر سنتینل دو از حساسیت بیشتری درباره شاخص های گیاهی برخوردار بودند.

مقدمه شناخت فرکانس وقوع خشکسالی های با شدت و تداوم های مختلف و پیش­ بینی به موقع آن ­ها برای اعلام هشدار، یکی از نیازهای اساسی پروژه های منابع آب است. پدیده خشکسالی، به سه گروه عمده هواشناسی، کشاورزی و هیدرولوژی تقسیم می­ شود. پایش خشکسالی های هیدرولوژیکی، یکی از نیازهای اساسی مدیریت منابع آب در حوزه های آبخیز، به ویژه در بخش کشاورزی آبی به شمار می­ آید. در سال های اخیر، شاخص ها و روش های جدیدی برای پایش خشکسالی هیدرولوژیکی در سطح جهان ارائه شده است. مواد و روش ­ها در این پژوهش، شاخص های جریان کمینه (Q­75، Q90 و Q95) مستخرج از منحنی تداوم جریان و سری های جریان کمینه (10 و30 روزه) و همچنین، حجم کمبود جریان برای پایش خشکسالی هیدرولوژیکی در حوضه دریای خزر، مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفته است. بدین منظور، 40 ایستگاه هیدرومتری که دارای آمار 41 ساله (از سال آبی 1351-1350 تا 1391-1390) بود، انتخاب شد. در مرحله بعد، داده های ایستگاه های مورد مطالعه از نظر همگنی، استقلال و تصادفی بودن، مورد ارزیابی قرار گرفت. سپس، به کمک روش تحلیل خوشه ­ای مرتبه ­ای و رگرسیون گام به گام، مناطق همگن هیدرولوژیکی تعیین و تحلیل منطقه ای این شاخص ها انجام شد. نتایج و بحث برای بررسی ویژگی‏ های جریان کمینه در حوضه دریای خزر، ابتدا منحنی تداوم جریان برای هر یک از ایستگاه‏ ها رسم و سپس، سه شاخص Q­­75، Q90 و Q95 برای هر یک از ایستگاه ها محاسبه شد. برای مقایسه مکانی جریان کمینه، از دبی کمینه ویژه یا qs (مقدار دبی کمینه تقسیم بر سطح) استفاده شد. شاخص qs75، بین 0.0006 تا 13 متر مکعب بر ثانیه بر کیلومتر مربع تغییر می‏ کند. مقدار qs75، در قسمت های شرقی، کمتر (خشک تر) و در قسمت های غربی منطقه، مقدار خشکی جریان کمتر از سایر نقاط است‎. بررسی نقشه های توزیع مکانی این سه شاخص، نشان می دهد که روند تغییرات مکانی آن ­ها تقریبا مشابه است و همگی بیانگر مرطوب­تر بودن مناطق غربی حوضه دریای خزر نسبت به مناطق شرقی و مرکزی هستند. در مرحله بعد، برای بررسی شاخص های جریان کمینه، ابتدا سری جریان‏ های کمینه 10 و 30 روزه تهیه شد. با مقایسه پارامترهای توزیع به کمک روش امتیازدهی، توزیع لوگ پیرسون تیپ سه، به‏ عنوان بهترین توزیع در بیشتر ایستگاه ها انتخاب شد. پس از انتخاب مناسب ­ترین توزیع، مقادیر شاخص های کمینه 10 روزه و 30 روزه با دوره بازگشت­ های مختلف محاسبه شد. بررسی میانگین شاخص ها نشان می دهد که کمترین مقدار دبی کمینه 10 روزه با مقدار 0.01 متر مکعب بر ثانیه در ایستگاه وطنا (035-12) واقع در شرق حوضه و بیشترین میزان با مقدار 91.2 متر مکعب در ثانیه در ایستگاه رودبار (034-17) در منطقه غرب حوضه است. در مورد میانگین دبی کمینه 30 روزه نیز کمترین مقدار برابر 0.02 متر مکعب برثانیه و بیشترین مقدار برابر 8.52 متر مکعب بر ثانیه در همین دو ایستگاه است. به منظور، بررسی تغییرات زمانی شدت خشکسالی هیدرولوژیکی، سری­ های زمانی سالانه جریان کم 10 و 30 روزه در هر ایستگاه نسبت به سال وقوع آن ها ترسیم شدند تا روند تغییرات وضعیت خشکسالی در سال های مختلف مشخص شود. بررسی روند زمانی شاخص های جریان کمینه بر روی نمودارها، نشان از کاهش مقدار شاخص ها طی سال ­های اخیر و روند منفی شاخص ها دارد. به عبارت دیگر، نمودارها تقریبا در همه ایستگاه ها بیان از خشکسالی­ های هیدرولوژیکی (کاهش شاخص های جریان کمینه) طی سال­ های اخیر دارند. برای تعیین طول دوره­ های جریان کمینه نیز، در ایستگاه های مختلف میانگین ­های متحرک 10 و 30 روزه دبی با مقدار شاخص Q90، مقایسه شد. نتایج نشان می دهد که تداوم خشکسالی در قسمت­ های مرکزی حوضه دریای خزر (زیرحوضه های پلور، رزن، کرسنگ، تنگه لاویج، پل ذغال و زوات) بیشتر از بقیه مناطق است که این زیرحوضه ها در استان مازندران واقع هستند. کمترین تداوم خشکسالی (بین 22 تا 25 روز) نیز مربوط به زیرحوضه های شلمان، پل سازمان، پاشاکی، آستانه و توتکابن در قسمت شرقی حوضه دریای خزر و در استان گیلان است. قسمت­ های شرقی حوضه نیز طول دوره خشکسالی بین 28 تا 30 روز را تجربه کرده اند. نتیجه گیری نتایج نشان می دهد که در سال های 1377 تا 1390، در بیشتر ایستگاه­ ها شدیدترین و طولانی­ ترین خشکسالی ها اتفاق افتاده است. بررسی توزیع مکانی شاخص های جریان کمینه و حجم کمبود جریان، بیانگر خشک ­تر بودن قسمت های شرقی حوضه نسبت به مرکزی و غرب حوضه دریای خزر است. هرچند، طول دوره خشکسالی های هیدرولوژیکی در خزر مرکزی بیشتر از سایر نقاط حوضه است. بررسی روند زمانی شاخص ها نیز بیانگر افزایش تکرار و طول مدت خشکسالی های هیدرولوژیکی در سال­های اخیر است. مقایسه شاخص های مختلف نشان می دهد که همه شاخص ها نتایج مشابهی در منطقه دارند. بررسی روابط منطقه ای نشان داد که در منطقه همگن شرقی عامل تاثیرگذار بر شاخص های جریان، ارتفاع است. در حالی­ که در منطقه مرکزی و غربی مساحت و تراکم زهکشی، تاثیر بیشتری دارند.