برآورد و ارزیابی روند تغییرات تبخیر– تعرق مرجع سالانه براساس پارامترهای اقلیمی مؤثر در شمال شرق ایران

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری آب و هواشناسی کشاورزی، دانشکده جغرافیا و علوم محیطی، دانشگاه حکیم سبزواری، سبزوار

2 استادیار گروه آب و هواشناسی، دانشکده جغرافیا و علوم محیطی، دانشگاه حکیم سبزواری، سبزوار

3 استادیار آب و هواشناسی، گروه جغرافیا، دانشگاه پیام نوراصفهان، اصفهان

چکیده

تحلیل روند تغییرات تبخیر – تعرق مرجع در هر منطقه از اهمیت بالایی برخوردار می­باشد. در مطالعه حاضر، از آمار پارامترهای اقلیمی دوازده ایستگاه هواشناسی واقع در شمال شرق کشور، برای تخمین تبخیر – تعرق مرجع براساس مدل­های تجربی پاپاداکیس و پنمن مونتیث فائو استفاده گردید. خروجی مدل­ها براساس روش­های مختلف درون­یابی ارزیابی و سپس نتایج روش کوکریجینگ با RMSE کمتر در محیط نرم‌افزارArcGIS10/2، به­صورت پهنه­های هم تبخیر- تعرق مرجع مشخص گردید. روند تغییرات با آزمون ناپارامتری من –کندال (MK) ارزیابی شد. نتایج نشان داد که بیشترین و کمترین تبخیر– تعرق مرجع به­ترتیب، در ایستگاه­های واقع در استان­های خراسان جنوبی و شمالی رخ می­دهد. تبخیر – تعرق مرجع کل منطقه در مقیاس­ سالانه، از شمال به جنوب روندی افزایشی دارد. ارتفاع و عرض جغرافیایی در تعیین پهنه­های هم تبخیر– تعرق مرجع از وزن بیشتری برخوردار بودند. روند تغییرات زمانی ETO سالانه در حالت افزایشی معنی­دار مشاهده شد. در گناباد، سبزوار، بشرویه و قائن روند افزایشی ETO در سطح 05/0 معنی­دار بود. شیب کاهشی تا 14- میلی­متر در سال در ایستگاه­های بجنورد و قوچان و شیب افزایشی تا 17 میلی­متر در سال در ایستگاه­های فردوس و مشهد در سری سالانه تخمین زده شد. روند تغییرات سالانه پارامترهای اقلیمی، فقط برای بارش و رطوبت نسبی ایستگاه­ بیرجند معنی­دار بود. در پارامترهای کمینه دما، بیشینه دما و ساعات آفتابی در تمام ایستگاه­ها، شیب تغییرات فقط افزایشی و برای سرعت باد، بارش و رطوبت نسبی تغییرات شیب هم به­­صورت افزایشی و هم به­صورت کاهشی مشاهده شد. بنابراین، عامل اصلی افزایش تبخیر–  تعرق مرجع در منطقه، روند افزایشی پارامترهای کمینه دما، بیشینه دما و ساعات آفتابی بوده و در اولویت دوم، تغییرات افزایشی و کاهشی پارامترهای رطوبت نسبی، بارش و سرعت باد نیز حائز اهمیت می­باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Estimating and Evaluating the Trends of Annual Refrence Eevapotranspiration based on Influential Climatic Parameters in the North East of Iran

نویسندگان [English]

  • H Ahmadi 1
  • Q Fallahghalhary 2
  • A Shaemi 3
چکیده [English]

Analysis of the trends of refrence evapotranspiration in any region is very important. In the present study, data of twelve meteorological stations in the North East of Iran, were used to estimate refrence ETo using Papadakis and FAO Penman–Monteith empirical models. The outputs of the models were evaluated based on different interpolation methods and then the results of the Cokriging method with lower RMSE were identified as the refrence evapotranspiration zones using the ArcGIS10/2. Trends were evaluated using the Mann-Kendall (MK) nonparametric test. The results revealed that the highest and lowest values of refrence evapotranspiration took place in stations located in the provinces of South and North Khorasan respectively. The annual ETo showed upward trend from north to south. Altitude and latitude had greater weights in determination of refrence evapotranspiration zones. The temporal trends of annual ETo were increasingly insignificant at 0.05%. The upward trends in Gonabad, Sabzevar, Boshrooyeh and Gha’een were significant at 0.05% level. An annual decreasing trend line slope was estimated up to -14 mm in Bujnoord and Ghoochan stations, whereas positive slope up to 17 mm in Ferdows and Mashhad stations were observed. Trends of climatic parameters were significant only for precipitation and relative humidity in Birjand station. Regarding the parameters of minimum temperature, maximum temperature and sunshine hours, the trends were upward in all the stations, and the changes for wind speed, precipitation and relative humidity were both upward and downward. Therefore, the main causes of increased potential evapotranspiration in the region were minimum temperature, maximum temperature and sunshine hours. The falling and rising changes of relative humidity, precipitation and wind were significant as well.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Cokriging
  • Papadakis
  • Penman–Monteith
  • Refrence evapotranspiration
  • Trend
اسمعیل پور م و دین‌پژوه ی،1391. تحلیل روند بلند مدت تبخیر و تعرق پتانسیل در حوضه جنوبی رود ارس. نشریه جغرافیا و   برنامه‌ریزی محیطی، جلد 23، شماره 3، صفحه­­های 193 تا 210.
دین پژوه ی، 1389. بررسی روند تبخیر– تعرق پتانسیل ماهانه گیاه مرجع در زابل. مجله علمی و فنی نیوار، شماره 70 و 71، صفحه­های 23 تا 34.
دین پژوه ی و شریفی ع، 1392. حساسیت تبخیر – تعرق گیاه مرجع به تغییر در پارامترهای هواشناسی (مطالعه موردی: سنندج و سبزوار). نشریه دانش آب و خاک، جلد 23، شماره 3، صفحه­های 25 تا 42.
سبزی پرور ع­ا و شادمانی م،1390. تحلیل روند تبخیر و تعرق مرجع با استفاده از آزمون من – کندال و اسپیرمن در مناطق خشک ایران. نشریه آب و خاک (علوم و صنایع کشاورزی)، جلد 25، شماره 4، صفحه­­های 823 تا 834.
زارع ابیانه ح، بیات ورکشی م، سبزی پرور ع­ا، معروفی ص و قاسمی ع، 1389. ارزیابی روش­های مختلف برآورد تبخیر – تعرق گیاه مرجع و پهنه­بندی آن در ایران. پژوهش­های جغرافیای طبیعی، شماره 74، صفحه­های 95 تا 110.
سلطانی ا، 1389. برآورد تبخیر- تعرق مرجع با استفاده از داده‌های محدود هواشناسی در شرایط اقلیمی. پایان­نامه کارشناسی ارشد، دانشکده کشاورزی، گروه مهندسی آبیاری و زهکشی، دانشگاه تربیت مدرس.
شریفان ح وهزارجریبی ا، 1389. اصول و عملیات هوا و اقلیم‌شناسی از دیدگاه کشاورزی. انتشارات آژند، سبزوار، 488 صفحه.
شیر غلامی ه و قهرمان ب، 1384. بررسی روند تغییرات دمای متوسط سالانه در ایران. نشریه علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، شماره 1، صفحه­­های 9 تا 23.
صبح­خیز س، 1384. مطالعه بیلان آبی و کاربرد نتایج آن در کشاورزی (در ایستگاه­های منتخب حوضه آبریز ارومیه). پایان­نامه کارشناسی ارشد، دانشکده جغرافیا و برنامه‌ریزی، گروه جغرافیایی طبیعی، دانشگاه تبریز.
طبری ح، سبزی پرور ع­ا و معروفی ص، 1387. بررسی روند تغییرات سالانه پارامترهای هواشناسی در دو اقلیم سرد و گرم ایران. پژوهش‌های کشاورزی: آب، خاک وگیاه در کشاورزی، شماره 1، صفحه­­های 161 تا 175.
علیجانی ب، محمودی پ، سلیقه م و ریگی چاهی ا­ب، 1390. بررسی تغییرات کمینه­ها و بیشینه­های سالانه دما در ایران. فصل­نامه تحقیقات جغرافیایی، شماره 3، صفحه­­های 102 تا 122.
فتحی هفشجانی ا، بیگی هرچگانی ح­ا، داودیان دهکردی ع و طباطبایی س­ح، 1392. مقایسه چند روش درون­یابی مکانی و انتخاب مناسب­ترین روش برای پهنه­بندی نیترات و فسفات در آب زیر­زمینی شهرکرد. فصل­نامه علمی پژوهشی مهندسی آبیاری و آب، شماره 15، صفحه­­های 51 تا 63.
معصوم­پور سماکوش ج، رجایی س و یگانه­فر م، 1393. تغییر پذیری زمانی – مکانی و روند تبخیر– تعرق گیاه مرجع در ایران. نشریه تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، شماره 34، صفحه­های 7 تا 25.
موسوی بایگی م، عرفانیان م و سرمد م، 1388. استفاده از حداقل داده­های هواشناسی برای برآورد تبخیر – تعرق گیاه مرجع و ارائه ضرایب اصلاحی (مطالعه: موردی استان خراسان رضوی). مجله آب و خاک (علوم و صنایع کشاورزی)، جلد 23، شماره 1، صفحه­­های 91 تا 99.
Allen RG, Pereira LS, Raes D, Smith M, 1998. Crop evapotranspiration: Guidelines for computing crop water requirement. FAO Irrigation and Drainage Paper No. 56, FAO Rome, Italy.
Croitoru AE, Piticar A, Dragotă CS, Burada DC, 2013. Recent changes in reference evapotranspiration in Romania. Global and Planetary Change 111: 127-132.
El-Nesr M, Alazba A, Abu-Zreig M, 2010. Analysis of evapotranspiration variability and trends in the Arabian Peninsula. American Journal of Environmental Sciences 6(6): 535-547.
Anonymous 2007. Climate Change 2007: Impacts, Adaptation, and vulnerability. IPCC, UNEP WMO, Arendal, Norway.
Jhajharia D, Dinpashoh Y, Kahya E, Singh VP, Fakheri-Fard A, 2012. Trend in reference evapotranspiration in the humid region of northeast India. Hydrological Processes 26(3): 421-435.
Kendall M, 1975. Multivariate analysis. Charles Griffin Book, London. 218 p
Liu X, Zhang D, 2012. Trend analysis of reference evapotranspiration in Northwest China: The roles of changing wind speed and surface air temperature. Hydrological Processes 27(26): 3941-3948.
Mann H.B, 1945. Nonparametric tests against trend. Econometrica: Journal of the Econometric Society 13(3): 245-259.
Moratiel R, Snyder RL, Durán JM, Tarquis AM, 2011. Trends in climatic variables and future reference evapotranspiration in Duero Valley (Spain). Natural Hazards and Earth System Science 11(6): 1795-1805.
Moratiel YR, DuranAltisent JM, Snyder RL, 2010. Responses of reference evapotranspiration to changes in atmospheric humidity and air temperature in Spain. Climate Research 44(1): 27-40.
Nam W.H, Hong E.M, Choi JY, 2015. Has climate change already affected the spatial distribution and temporal trends of reference evapotranspiration in South Korea. Agricultural Water Management 150: 129-138.
Papadakis J, 1966. Climate of the world and their agricultural potentialities, DAPCO. Rome.
Singh SP, Singh CJ, Hundal SS, 2003. Verification of empirically estimated PET in South – Western Punjab. Journal of Agriculture Physics 3(1&2): 126-129.
Tabari H, Hosseinzadeh Talaee P, 2014. Sensitivity of evapotranspiration to climate change in different climates. Global and Planetary Change 115: 16-23.
Tang B, Tong L, Kang S, Zhang L, 2011. Impacts of climate variability on reference evapotranspiration over 58 years in the Haihe river basin of north China. Agricultural Water Management 98:1660-1670.
Thomas A, 2000. Spatial and temporal characteristics of potential evapotranspiration trends over china. International Journal of Climatology 20: 381-396.
Vicente-Serrano S.M, Azorin-Molina C, Sanchez-Lorenzo A, Revuelto J, López-Moreno J.I, González-Hidalgo J.C, & Espejo F, 2014. Reference evapotranspiration variability and trends in Spain, 1961–2011. Global and Planetary Change, 121: 26-40.
Xing  W, Wang  W, Shao  Q, Peng  S, Yu  Z, Yong  B, Taylor  J, 2014. Changes of reference evapotranspiration in the Haihe river basin: present observation and future projection from climae variables through multi – model ensemble. Global and Planetary Change 115:1-15.
Xu Ch, Gong L, Jiang T, Chen D Singh VP, 2006. Analysis of spatial distribution and trend of reference evapotranspiration and pan evaporation in Changjiang (Yangtze River) catchment. Journal of Hydrology 327: 81-93.
Zongxing  L, Qi  F, Wei L, Tingting  W, Yan  G, Yamin W, Aifang  C, Jingguo L, Li  L, 2015. Spatial and temporal trend of potential evapotranspiration and related driving forces in Southwestern China, during 1961-2009. Quaternary International 336: 127-144.