تحلیل و مقایسة شاخص‌های SPI و SPEI در ارزیابی خشکسالی هواشناسی (مطالعه موردی: غرب ایران)

سابقه و هدف: خشکسالی پدیده‌ای اقلیمی است که به طور دوره‌ای به دلیل کمبود رطوبت ناشی از کاهش بارندگی‌ها به وقوع می‌پیوندد و به دلیل تبعات گسترده اقتصادی، اجتماعی و زیست‌محیطی، از مهم‌ترین بلایای طبیعی به شمار می‌رود. ارزیابی دقیق خشکسالی برای برنامه‌ریزی و مدیریت منابع آب امری ضروری است. در میان شاخص‌های متعدد خشکسالی، شاخص استاندارد شده بارش (SPI) به دلیل سادگی و وابستگی تنها به داده‌های بارش، و شاخص استاندارد شده بارش و تبخیر-تعرق (SPEI) به دلیل درنظرگیری همزمان بارش و دما (تبخیر-تعرق)، از پرکاربردترین شاخص‌ها هستند. هدف اصلی این پژوهش، مقایسه عملکرد و الگوی وقوع خشکسالی بر اساس این دو شاخص در مقیاس‌های زمانی مختلف در غرب ایران، به عنوان یکی از مناطق مهم و نسبتاً پربارش کشور، است.
مواد و روش‌ها: این مطالعه در غرب ایران (شامل استان‌های ایلام، لرستان، کردستان، کرمانشاه و همدان) انجام شد. از داده‌های ماهانه دمای کمینه، بیشینه و بارش 32 ایستگاه هواشناسی در یک دوره 30 ساله (2017- 1988) استفاده گردید. پس از بازسازی و کنترل کیفی داده‌ها، تبخیر-تعرق پتانسیل به روش هارگریوز-سامانی محاسبه شد. شاخص‌های SPI و SPEI در مقیاس‌های زمانی یک، شش و دوازده ماهه برای کل دوره 30 ساله و نیز دو زیردوره 15 ساله (2002-1988 و 2017-2003) محاسبه گردید. محاسبه SPI  با استفاده از نرم‌افزار SPI_SL_6 و برازش توزیع گاما بر داده‌های بارش انجام شد. برای محاسبه SPEI، از تفاضل بارش و تبخیر-تعرق (D = P - PET) استفاده و سپس بر روی این داده‌ها توزیع لجستیک عمومی برازش داده شد. پهنه‌بندی مکانی نتایج با استفاده از سامانه اطلاعات جغرافیایی (GIS) و تحلیل همبستگی بین دو شاخص با نرم‌افزار SPSS انجام گرفت.
یافته‌ها: نتایج نشان داد که در دوره 30 ساله، منطقه در هفت سال (1990، 1995، 1996، 1998، 2007، 2010، 2017) با خشکسالی فراگیر مواجه بوده است. بر اساس SPI چهار سال (1994، 2000، 2009، 2015) و بر اساس SPEI شش سال (1992، 1993، 1994، 2009، 2013، 2015) ترسالی فراگیر رخ داده است. شاخص SPEI  دوره‌های طولانی‌تر و شدیدتری از خشکسالی را نسبت به SPI در اکثر ایستگاه‌ها نشان داد که حاکی از تأثیر مهم عامل دما و تبخیر-تعرق است. در مقیاس ماهانه، در دوره 2017-2003، شاخص SPEI پنج ماه (ژانویه، سپتامبر، اکتبر، نوامبر، دسامبر) را دارای خشکسالی فراگیر نشان داد، در حالی که SPI تنها دو ماه (اکتبر و دسامبر) را در این شرایط شناسایی کرد. تحلیل همبستگی رابطه معنی‌داری را بین دو شاخص تأیید نمود. بالاترین ضریب همبستگی در مقیاس سالانه برای دوره 2017-2003 (0.938) و در مقیاس ماهانه متعلق به ماه‌های فوریه (0.945) و ژانویه (0.908) در دوره 2002-1988 بود. پایین‌ترین همبستگی نیز در ماه‌های نوامبر و اکتبر مشاهده شد.
نتیجه‌گیری: به طور کلی، شاخص SPEI به دلیل درنظرگیری توأم بارش و دما، حساسیت بیشتری به خشکسالی به ویژه در شرایط افزایش دما نشان می‌دهد و دوره‌های خشک طولانی‌تر و شدیدتری را شناسایی می‌کند. با این وجود، وجود همبستگی قوی در مقیاس‌های زمانی طولانی‌مدت (شش ماهه و یکساله) بین دو شاخص، امکان استفاده از شاخص ساده‌تر SPI را در مناطق فاقد داده‌های دمایی قابل اطمینان فراهم می‌سازد. با توجه به تغییرات اقلیمی و روند افزایش دما، استفاده از شاخص SPEI برای پایش و ارزیابی خشکسالی در منطقه غرب ایران و مناطق مشابه، نتایج واقع‌بینانه‌تری ارائه خواهد داد.