شاخص بارش استاندارد شده

خشک سالی یکی از پدیده های آب و هوایی و از جمله رخدادهای مصیبت باری است که هر ساله خسارت های زیادی را باعث می شود. یکی از راه های تعدیل خشک سالی، ارزیابی و پایش خشک سالی بر اساس شاخص هایی است که بتوان بر اساس آن میزان شدت و تداوم آن را در یک منطقه تعیین نمود. در مقاله حاضر روند خشک سالی (شدت، تداوم و سطح درگیر با خشک سالی) در استان چهارمحال و بختیاری با استفاده از شاخص بارش استاندارد شده برای بازه های زمانی 3، 6، 12، 24 و 48 ماهه مورد مطالعه قرار گرفته است. ویژگی این روش کمک می کند تا کمی از رخدادهای خشک سالی را در مکان ها و مقیاس های زمانی متفاوت مقایسه کنیم. به منظور پایش خشک سالی از اطلاعات بارندگی ماهانه ایستگاه های سینوپتیک و اقلیم شناسی استان طی دوره آماری 2001 - 1960 استفاده شد. با استفاده از نرم افزار کامپیوتری SPI محاسبات مربوط به شاخص بارش استاندارد شده انجام گرفت؛ نتایج بررسی ها نشان داد که فراوانی رخداد دوره های خشک کوتاه مدت (سه ماهه) در کلیه ایستگاه ها بیشتر از 80 مورد است، در حالی که فراوانی رخداد دوره های خشک بلندمدت در مقیاس های زمانی 12، 24 و 48 ماهه خیلی کمتر می باشد، همچنین تداوم دوره های خشک در بازه های زمانی 12، 24 و 48 ماهه نسبت به بازه های زمانی 3 و 6 .ماهه خیلی بیشتر است. بنابراین برای برگشت به حالت نرمال در مورد خشک سالی های هیدرولوژیکی (آب های زیرزمینی و سطحی) ماه ها زمان نیاز است در حالی که برای بـازه های کوتاه مدت3 و 6 ماهه (خشک سالی های کشاورزی و رطوبت خاک) بارش های روزانه می توانــــداوضاع را تعدیل کند تا به حالت نرمال برگشت نماید. این بازه های زمانی برخورد خشک سالی را نسبت به دست رسی منابع مختلف آب بازگو می نماید. واکنش رطوبت خاک نسبت به نابهنجاری بارش کوتاه مدت است در حالی که پاسخ آب های زیرزمینی، جریان رودخانه ها و ذخیره منابع آبی نسبت به کمبود بارش، فرآیندی بلند مدت است.

در پژوهش حاضر جهت بررسی تغییرات سطح پوشش برف در ارتباط با خشکسالی از داده های ماهواره ای به منظور تعیین سطح پوشش برف و داده های ایستگاه هواشناسی به منظور برآورد خشکسالی استفاده شده است. در این راستا داده های ماهواره ای سال های 1385 تا 1395 از سایت ناسا تهیه گردید و پس از اعمال تصحیحات هندسی و اتمسفری بر اساس شاخص نرمال شده برف1 و استفاده از باندهای 4 و 6 جهت تعیین سطح پوشش برف مورد استفاده قرار گرفته است و با استفاده از شاخص بارش استاندارد شده،2 نرخ خشکسالی برآورد گردیده است. مطالعات سطح پوشش برف نشان داده که از میزان سطح پوشش برف کاسته شده و این مساله متناسب با نرخ خشکسالی است و بطور غالب روند سطح پوشش برف و شاخص استاندارد شده بارش روند نزولی دارد. اما در سال هایی دیده شده که با وجود ترسالی و افزایش شاخص SPI از میزان سطح پوشش برف کاسته شده و یا برعکس. دلیل این امر را می توان در نوع بارش در طی این سالها جستجو نمود و احتمال داد که بیشتر بارش ها در سالهای ترسالی که سطح پوشش برف کم بوده، از نوع باران بوده و در سالهایی که خشکسالی بوده و پوشش برف افزایش داشته، نوع بارش بیشتر برف بوده است.

مجموعه رادیومتر تصویربرداری مادون قرمز مرئی (VIIRS) یکی از ابزارهای کلیدی روی فضاپیمای سازمان ملی امریکا در مدار قطبی (Suomi NPP) است که با موفقیت در 28 اکتبر 2011 پرتاب شد که نسل جدیدی از قابلیت های تصویربرداری با وضوح متوسط عملیاتی پس از AVHRR  در NOAA، MODIS در ماهواره های Terra و Aqua را امکان پذیر می کند. VIIRS  نظارت عملیاتی محیطی و پیش بینی عددی آب وهوا با 22 باند تصویربرداری رادیومتریک با طول موج های 41/0 تا 5/12 میکرومتر را پوشش می دهند. به منظور آشکارسازی تأثیر بارش بر پوشش گیاهی استان لرستان، میانگین ماهانه شاخص استاندارد بارش SPI با استفاده از داده های بارش 7 ایستگاه هواشناسی استان محاسبه شد. سپس با استفاده از تصاویر مادون قرمز به صورت میانگین هفتگی در دوره زمانی 2021-2013 (اول آوریل تا پایان ژولای) اخذ شده از سنجنده Suomi NPP  به بررسی وضعیت پوشش گیاهی پرداخته شد. نتایج نشان داد میزان همبستگی شاخص استاندارد بارش با شاخص NDVI، VCI،TCI و VHI به ترتیب 0037/0، 0048/0، 174/0 و 150/0 است. شاخص TCI همبستگی بیشتری با شاخص SPI داشته و به عنوان یک روش ترکیبی از سنجش ازدور و اطلاعات ایستگاه های هواشناسی برای بررسی شرایط پوشش گیاهی در استان لرستان مناسب است. پوشش گیاهی همه ساله با درجات مختلفی از خشکسالی روبه رو بوده و شدیدترین خشکسالی پوشش گیاهی در 2021 در بیشتر مناطق استان به ویژه قسمت های مرکزی، جنوبی و شمال شرقی استان رخ داده است. در سال های  2013، 2015 و 2018 خشکسالی پوشش گیاهی با شدت کمتری رخ داده و در 2016،2018، 2019 و 2020 پوشش گیاهی در شرایط مطلوب تری قرار داشته است.