تحلیل روند خشکسالی هواشناسی با استفاده از شاخص SPI در منطقه دامغان

سابقه و هدف: خشکسالی هواشناسی، به عنوان چالشی کلیدی در مناطق نیمه‌خشک، کشاورزی، منابع آب، و اکوسیستم‌های استان سمنان را تهدید می‌کند. حوضه دامغان‌رود، به دلیل اقلیم خشک و وابستگی به بارش‌های فصلی، در برابر نوسانات اقلیمی آسیب‌پذیر است. این مطالعه با هدف تحلیل چندمقیاسی خشکسالی در این حوضه با استفاده از شاخص بارش استانداردشده (SPI) در یک دوره سی‌ساله انجام شد. داده‌های بارش ماهانه از سه ایستگاه هواشناسی (کشاورزی دیم، انتقالی، خشک) برای بررسی الگوهای خشکسالی در مقیاس‌های کوتاه‌مدت، میان‌مدت، و بلندمدت تحلیل شد تا چارچوبی برای پایش خشکسالی ارائه شود.

مواد و روش: داده‌های ماهانه بارش از سه ایستگاه هواشناسی در منطقه دامغان، که نشان‌دهنده کاربری‌های مختلف زمین و میکرواقلیم‌ها هستند، از سال 1990 تا2020 جمع‌آوری شدند. کیفیت داده‌ها با استفاده از آزمون‌های آماری شامل نرمال بودن (شاپیرو-ویلک)، همگنی (پتیت) و تشخیص داده‌های پرت (روشIQR ) بررسی شد و ناهنجاری‌ها از طریق درون‌یابی اصلاح شدند. شاخص SPI در مقیاس‌های 1، 3، 6، 12، 24، 48 ماهه با استفاده از توزیع گاما که از طریق برآورد حداکثر درست‌نمایی تنظیم شده بود، محاسبه شد و سپس به توزیع نرمال استاندارد تبدیل شد تا دوره‌های خشک (SPI < -1) و مرطوب (SPI > 1) شناسایی شوند. تحلیل‌ها با استفاده از نرم‌افزار R برای اطمینان از دقت محاسباتی انجام شدند. تغییرات مکانی با مقایسه نتایج ایستگاه‌ها بر اساس خصوصیات منطقه‌ای (توپوگرافی، کاربری زمین) ارزیابی شد.

نتایج و بحث: تحلیل شاخص SPI، تنوع قابل‌ملاحظه‌ای در الگوهای خشکسالی بین سه ایستگاه را نشان داد که عمدتاً به تفاوت‌های میکروکلیمایی و کاربری اراضی نسبت داده می‌شود. ایستگاه دامغان، واقع در منطقه‌ای با کشاورزی دیم، خشکسالی‌های کوتاه‌مدت را در اواخر زمستان و بهار نشان داد. این دوره‌ها، که با مراحل کاشت محصولات کلیدی مانند گندم و جو هم‌زمان هستند، می‌تواندً بهره‌وری کشاورزی را کاهش داده و برنامه‌ریزی زراعی را مختل کند. ایستگاه فولادمحله، در ناحیه‌ای انتقالی، خشکسالی‌های پاییزی و زمستانی را نشان داد که رطوبت خاک را برای کشت غلات و حبوبات کاهش داده و نیاز به آبیاری تکمیلی را افزایش داده است. ایستگاه چهارده دامغان، در منطقه‌ای خشک‌تر و حساس از نظر زیست‌محیطی، خشکسالی‌های بهاری و اوایل تابستان را تجربه کرده است که می‎تواند به کاهش پوشش گیاهی منجر شود. در مطالعه‌ای در مناطق نیمه خشک ایران (Bazrafshan et al. 2019) نتایج مشابهی را گزارش نمودند. در مقیاس‌های میان‌مدت (6 و 12 ماهه)، هر سه ایستگاه دوره‌های خشکی پایداری را ثبت کردند که می‎تواند به کاهش منابع آب سطحی و زیرزمینی منجر شود. در مقیاس بلندمدت (24 ماهه)، خشکسالی‌های شدید اما با فراوانی کم‌ مشاهده شد که پایداری اکوسیستم‌های وابسته به آب‎زیرزمینی را تهدید می‎کند. این تنوع الگوها اهمیت مدیریت منطقه‌محور منابع آب را برجسته می‌سازد از محدودیت‎های موجود در این تحقیق تعداد محدود ایستگاه‌های هواشناسی است، که وضوح مکانی مطالعه را کاهش داد. تمرکز بر بارش و نبود داده‌های دما، تبخیر وداده‎های اجتماعی- اقتصادی تحلیل جامع خشکسالی را محدود کرده است. پیشنهاد می‌شود در مطالعات آتی از داده‌های ماهواره‌ای (TRMM، GPM)، شاخص SPEI و مدل‌های هیدرولوژیکی (SWAT، CMIP6) استفاده شود.

نتیجه‌گیری: تحلیل SPI در دوره‎های بازگشت مختلف، آسیب‌پذیری منطقه دامغان را به خشکسالی‌های هواشناسی تأیید کرد. الگوهای خشکسالی، مناطق کشاورزی، انتقالی و خشک را به‌طور متفاوتی تحت تأثیر قرار می‌دهند که نشان‎دهنده‎ی ضرورت مدیریت آب منطقه‌محور است. بنابراین، پایش پیشرفته، مدل‌سازی تلفیقی وپیادهسازی روش‎های سازگار با اقلیم برای پایداری منابع آب و کشاورزی ضروری است.