بررسی رابطه بین خشک‌سالی و روند فراوانی طوفان‌های گردوغبار در غرب و جنوب غرب کشور

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه مهندسی آبیاری و آبادانی، دانشکده مهندسی و فناوری کشاورزی، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران.

چکیده

امروزه وقوع طوفان‌های گردوغبار علاوه بر تأثیر مستقیم بر زندگی مردم، بر بخش کشاورزی اعم از زراعت، باغبانی، منابع طبیعی و محیط‌زیست، اثرات نامطلوبی بر جای گذاشته است. در این پژوهش برای بررسی روند تغییرات فراوانی روزهای همراه با طوفان‌های گردوغباری (FDSD) و میزان ارتباط آن با شاخص بارش استانداردشده SPI، از داده‌های ساعتی و روزانه گردوغبار و داده‌های بارندگی ماهانه ۲۱ ایستگاه سینوپتیک منتخب در غرب و جنوب غرب کشور با طول دوره آماری ۲۵ ساله (۲۰۱۴-۱۹۹۰) در مقیاس فصلی استفاده شد. پس از بررسی تمامی داده‌های گردوغبار ازنظر غیر نرمال بودن به‌وسیله آزمون کلموگروف-اسمیرنوف و هم‌چنین سنجش حافظه بلندمدت سری‌های زمانی با استفاده از ضریب هرست، از آزمون‌های نا پارامتریک من-کندال و اسپیرمن در سطح اطمینان ۹۵ درصد برای بررسی روند داده‌های غیر نرمال استفاده شد. سپس شاخص خشک‌سالی SPI فصلی در ایستگاه‌های مدنظر محاسبه و روند آن به روش آزمون پارامتریک رگرسیون خطی مورد تجزیه‌وتحلیل قرار گرفت. همچنین پهنه‌بندی آماره‌های من-کندال و رگرسیون خطی متغیرها، به روش IDW در نرم‌افزار Arc GIS انجام شد. سپس برای بررسی ارتباط اقلیمی با طوفان‌های گردوغبار، ایستگاه‌هایی که شاخص SPI و همچنین متغیر فراوانی روزهای همراه با طوفان گردوغبار آن‌ها دارای روند معنی‌داری بودند (طوفان‌های گردوغبار در هر دو روش من-کندال و اسپیرمن و شاخص SPI در روش رگرسیون خطی)، با فن همبستگی پیرسون مورد تحلیل واقع شدند. نتایج نشان داد که از مجموع ۲۱ سری داده‌های فصلی؛ ایستگاه‌های همدان (نوژه)، ایلام، اسلام‌آباد غرب، کرمانشاه، سرپل ذهاب، آبادان، اهواز، بندر ماهشهر، بستان، دزفول، مسجدسلیمان، صفی‌آباد، دوگنبدان، سنندج و خرم‌آباد دارای همبستگی زیادی بین شاخص اقلیمی SPI و فراوانی روزهای همراه با طوفان‌های گردوغبار بودند. به‌نحوی‌که بیشترین همبستگی بین تعداد روزهای گردوغباری و شاخص خشک‌سالی SPI در ایستگاه‌های دزفول، بستان و مسجدسلیمان به ترتیب با ضرایب پیرسون 920/0-، 913/0- و 911/0- و مقادیر P-Value برابر با 002/0، 025/0 و 044/0 وجود داشت. نتایج این مطالعه می‌تواند در مدیریت پیامدهای ناشی از طوفان‌های گردوغبار در مناطق تحت مطالعه مفید واقع شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Investigating the Relationship between Drought and Trend of the Frequency of Dust Storms in the West and Southwest of Iran

نویسندگان [English]

  • Mohammad Ansari ghojghar
  • Masoud Pourgholam-Amiji
  • Shahab Araghinejad
Department of Irrigation and Reclamation Engineering, Faculty of Agriculture Engineering and Technology, College of Agriculture and Natural Resources, University of Tehran, Karaj, Iran.
چکیده [English]

Today, the occurrence of dust storms, in addition to having a direct impact on people's lives, has adversely affected the agricultural sector, including agronomy, horticulture, natural resources and the environment. This study was carried out to investigate the trend of frequency changes of days with dust storms and its relationship with Standardized Precipitation Index (SPI), using hourly and daily dust data and monthly rainfall data of 21 selected synoptic station in the west and southwest of the country with a seasonal scale over a 25 years (1990-2014) statistical period. After quality controlling all dust data for abnormality, using Kolmogorov-Smirnov test, and also measuring the long-term memory of time series using the Hurst coefficient, non-parametric Mann-Kendall and Spearman tests were used at a 95% confidence level to examine the trend of abnormal data. Then, the seasonal SPI drought index was calculated in the proposed stations and its trend was analyzed by parametric linear regression test method. Also, the zoning of the Mann-Kendall statistics and the linear regression of the variables were performed by IDW method in ArcGIS software. Then, to investigate the climatic relationship with dust storms, stations with SPI index and also variable frequency of days associated with dust storms had a significant trend (dust storms in both Mann-Kendall and Spearman methods and SPI index in the method of linear regression), were analyzed by Pearson correlation technique. The results showed that out of a total 21 series of seasonal data; the stations of Hamedan (Nozheh), Ilam, Islamabade-Gharb, Keramnshah, Sarpole-Zahab, Abadan, Bandare-Mahshahr, Bostan, Dezful, Masjedsoleyman, Safiabad, Dogonbadan, Sanandaj, and Khorramabad have a high correlation between standard precipitation climatic index and the frequency of dusty days. So that the highest correlation between the number of dusty days and SPI drought index was attributed to Dezful, Bostan and Masjedsoleyman stations with the Pearson coefficients of -0.920, -0.913 and -0.911 and P-Values of 0.002, 0.025 and 0.044, respectively. The results of this study could be useful in managing the consequences of dust storms in the study areas.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Dust
  • Non-Parametric Tests
  • Kolmogorov-Smirnov
  • Hurst Coefficient
  • Standard Precipitation Index

مراجع

Abdolshahnejad, M., Khosravi, H., Nazari Samani, A. A., Zehtabian, G. R. & Alambaigi, M. (2020). Determining the Conceptual Framework of Dust Risk Based on Evaluating Resilience (Case Study: Southwest of Iran). Strategic Research Journal of Agricultural Sciences and Natural Resources, 5(1), 33-44. (In Farsi)
Alizadeh-Choobari, O., Sturman, A., & Zawar-Reza, P. (2014). A global satellite view of the seasonal distribution of mineral dust and its correlation with atmospheric circulation. Dynamics of Atmospheres and Oceans, 68, 20-34.
Araghinejad, S. (2013). Data-driven modeling: using MATLAB® in water resources and environmental engineering (Vol. 67). Springer Science & Business Media.
Araghinejad, Sh., Ansari Ghojghar, M., Pourgholam-Amiji, M., Liaghat, A & Bazrafshan, J. (2019). The Effect of Climate Fluctuation on Frequency of Dust Storms in Iran. Desert Ecosystem Engineering Journal, 7(21), 13-32. (In Farsi)
Ansari ghojghar, M., Araghinejad, S., Bazrafshan, J., Hoorfar, A. (2020). Trend Analysis of Dusty Days Frequency and its Correlation with Climatic Variables (Case Study: Lorestan Province). Iranian Journal of Soil and Water Research, 50(9), 2289-2301. (In Farsi)
Bazrafshan, J., & Khalili, A. (2013). Spatial analysis of drought over Iran during 1963-2003. Desert, 18, 63-71.
Cao, R., Jiang, W., Yuan, L., Wang, W., Lv, Z., & Chen, Z. (2014). Inter-annual variations in vegetation and their response to climatic factors in the upper catchments of the Yellow River from 2000 to 2010. Journal of Geographical Sciences, 24(6), 963-979.
Chok, N. S. (2010). Pearson's versus Spearman's and Kendall's correlation. Coefficients for continuous data.
Ghorbani, S. & Moddress, R. (2019). Modelling the Relationship between the Frequency of Dust Storms and Climatic Variables in the Summer Time in Desert Areas of Iran. Journal of Water and Soil Science, 23(3), 125-140. (In Farsi)
Goudie, A. S., & Middleton, N. J. (2006). Desert dust in the global system. Springer Science & Business Media.
Guhathakurta, P., Menon, P., Mazumdar, A. B., & Sreejith, O. P. (2010). Changes in extreme rainfall events and flood risk in India during the last century. National Climatic Centre, RR, (3).
Hamed, K. H., & Rao, A. R. (1998). A modified Mann-Kendall trend test for autocorrelated data. Journal of hydrology, 204(1-4), 182-196.
Kang, L., Huang, J., Chen, S., & Wang, X. (2016). Long-term trends of dust events over Tibetan Plateau during 1961–2010. Atmospheric Environment, 125, 188-198.
Karegar, M. E., Bodagh Jamali, J., Ranjbar Saadat Abadi, A., Moeenoddini, M. & Goshtasb, H. (2017). Simulation and Numerical Analysis of severe dust storms Iran East. Journal of Spatial Analysis Environmental Hazards, 3(4), 101-119. (In Farsi)
Kim, D., Chin, M., Kemp, E. M., Tao, Z., Peters-Lidard, C. D., & Ginoux, P. (2017). Development of high-resolution dynamic dust source function-A case study with a strong dust storm in a regional model. Atmospheric environment, 159, 11-25.
McKee, T. B., Doesken, N. J., & Kleist, J. (1993). The relationship of drought frequency and duration to time scales. In Proceedings of the 8th Conference on Applied Climatology, 17(22), 179-183.
Mehrabi, Sh., Soltani, S. & Jafari, R. (2015). Investigating the Relationship between Climatic Parameters and the Exposure of Greenhouses (Case Study: Khuzestan Province). Journal of Water and Soil Science, 19(71), 69-80. (In Farsi)
Mohammadi, G, H., (2015). Analysis of Atmospheric Mechanisms in Dust Transport over West of Iran. Ph.D. thesis, Tabriz University, 142 pp. (In Farsi)
Mohammadkhan, S. (2017). Status and trends of dust storms in Iran from 1364 to 1384. Journal of Range and Watershed Managment, 70(2), 495-514. (In Farsi)
O’Loingsigh, T., McTainsh, G. H., Tews, E. K., Strong, C. L., Leys, J. F., Shinkfield, P., & Tapper, N. J. (2014). The Dust Storm Index (DSI): a method for monitoring broadscale wind erosion using meteorological records. Aeolian Research, 12, 29-40. Pearson, K. (1897). Mathematical contributions to the theory of evolution.—on a form of spurious correlation which may arise when indices are used in the measurement of organs. Proceedings of the royal society of London, 60(359-367), 489-498.
Pourgholam-Amiji, M., Ansari Ghojghar, M., Khoshravesh, M. & Liaghat, A. (2020). Trends of Soil Salinity Changes and Its Relation to Climate Variables. Water Management in Agriculture, 6(2), 77-90. (In Farsi)
Rafiei Majoomerd, Z., Yazdani, M., & Rahimi, M. (2017). Trend analysis of number of dusty days in Iran. Arid Biome, 6(2), 11-23. (In Farsi)
Sarraf, B. S., Rasouli, A. A., Mohammadi, G. H., & Sadr, A. H. (2016). Long-term trends of seasonal dusty day characteristics—West Iran. Arabian Journal of Geosciences, 9(10), 563.
Seiler, M. C., & Seiler, F. A. (1989). Numerical recipes in C: the art of scientific computing. Risk Analysis, 9(3), 415-416.
Shojaeezadeh, K., Derijani, R. & Heidari, F. (2013). Investigating the Relationship between Climate and Dust Phenomena (Case Study: Mahshahr City). 2nd International Conference on Environmental Hazards, 29 October. (In Farsi)
Yarmoradi, Z., Nasiri, B., Mohammadi, Gh. H. & Karampour, M. (2018). Trend analysis of dusty day’s frequency in Eastern parts of Iran associated with Climate Fluctuations. Desert Ecosystem Engineering Journal, 7(18), 1-14. (In Farsi)
Yue, S., Pilon, P., & Cavadias, G. (2002). Power of the Mann–Kendall and Spearman's rho tests for detecting monotonic trends in hydrological series. Journal of hydrology, 259(1-4), 254-271.
Zeinali, B. (2016). Investigation of frequency changes trend of days with dust storms in western half of Iran. Journal of Natural Environment hazards, 5(7), 100-87. (In Farsi)
تحقیقات آب و خاک ایران
دوره 51، شماره 11
بهمن 1399
صفحه 2839-2852

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار