معرفی سیستم هشدار سریع خشکسالی کشاورزی و افت ذخیره آب زیرزمینی با استفاده از شاخص eRDI

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 ، گروه آموزشی مهندسی مرتع و آبخیزداری، دانشکده کشاورزی و منابع‌طبیعی، دانشگاه لرستان، خرم‌آباد، ایران

2 گروه علوم و مهندسی محیط‌زیست، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه جیرفت، جیرفت، ایران

3 دکتری علوم و مهندسی آبخیزداری، گروه مرتع و آبخیزداری، دانشگاه کاشان، کاشان، ایران

10.22125/iwe.2020.114968

چکیده

ارتقاء کیفیت شاخص‌های خشکسالی‌، نقش مؤثری در بهبود سیستم مدیریت منابع آب ایفا می‌نماید. در این پژوهش از شاخص شناسایی خشکسالی مؤثر (eRDI)، به منظور شناسایی و اعلام هشدار سریع خشکسالی کشاورزی در دشت جیرفت استفاده شد و عملکرد آن با استفاده از شاخص NDVI مورد ارزیابی قرار گرفت و در نهایت نسبت به تحلیل ارتباط این شاخص با تغییرات ذخیره آبخوان مبادرت شد. یافته‌های این پژوهش نشان داد که اثر شاخص در مدل کردن خشکسالی کشاورزی در مراحل مختلف رشد گیاه تقریباً مشابه بوده اما شدت برآورد شده در دوره بحرانی رشد گیاه بیشتر بوده است، لذا این دوره به‌عنوان مبنایی برای تحلیل مکانی خشکسالی کشاورزی مدنظر قرار گرفت. نتایج تحلیل مکانی نشان داد که وقوع دوره‌های نرمال، خشک و تر با دسترسی یا کمبود بارش مؤثر برای گیاهان منطقه، متناسب است. همچنین نتایج بیانگر وجود همبستگی معنی‌دار در سطح 5 درصد (87/0= r) بین شاخص‌های eRDI و NDVI در اراضی تنک منطقه، به‌واسطه دخالت تنها عامل بارش مؤثر در شاخص eRDI می‌باشد، در حالی‌که در اراضی آبی، عکس این قضیه به‌دلیل پمپاژ از آب‌زیرزمینی و احتمالاً بهره‌برداری از سد جیرفت اتفاق افتاده است. به طور کلی، نتایج مبین معرفی شاخص eRDI سه ماهه و eRDI هفت ماهه، به ترتیب برای هشدار سریع خشکسالی کشاورزی و افت ذخیره آب زیرزمینی در منطقه مورد مطالعه است

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

An early warning system for agricultural drought and groundwater storage depletion using eRDI index

نویسندگان [English]

  • Mahdi Soleimani Motlagh 1
  • Mojtaba Soleimani Sardo 2
  • Elham Davoodi 3
1 Department of Range and Watershed Management, Faculty of Agriculture and Natural resources, Lorestan University, Khorramabad, Lorestan, Iran
2 Assistant Professor, Department of Environmental Science and Engineering, Faculty of Natural Resources, University of Jiroft, Jiroft, Kerman, Iran.
3 Ph.D. Graduated in Watershed Management Science and Engineering, Department of Range and Watershed Management, University of Kashan
چکیده [English]

Improving the drought quality indicators play an important role in water resources management. In this research, the Effective Reconnaissance Drought Index (eRDI) was used to detect agricultural droughts and present an early warning system in the Jiroft Plain. For this, the reliability of this index was evaluated using the NDVI and its relationship with storage changes of the aquifer was analyzed. According to the findings, the eRDI index shows the same effects in modeling of agricultural drought in different stages of plant growth but its severity is higher in the critical period of vegetation’s growth and therefore this period was considered for the spatial analysis of agricultural drought. The results showed that the occurrence of normal, dry and wet periods are associated with the accessibility or inaccessibility of effective precipitation. The results indicated a significant correlation between eRDI and NDVI in sparsely vegetation areas at the level of 5% (r = 0.87) due to the effective precipitation role in calculating the eRDI, although a weak correlation has been found between the NDVI and eRDI (r = 0.31) in the irrigated area that is probably due to the groundwater pumping and exploitation from the Jiroft dam. As a result, the eRDI-3 and eRDI-7 could be useful for early warning of the agricultural drought and groundwater storage depletion respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Agricultural drought
  • Effective Precipitation
  • Jiroft plain
  • eRDI
  • NDVI
بی همتا، م ر.، و م ع. زارع چاهوکی. 1387. اصول آمار علوم طبیعی. انتشارات دانشگاه تهران. 300 ص.
پورسیدی، ع.، و ح ع. کشکولی. 1391. مطالعه وضعیت آبهای زیرزمینی دشت جیرفت به کمک مدل PMWIN . علوم و مهندسی آبیاری(مجله علمی کشاورزی) 35 (2): ص 51-63.
جعفری، ح ر.، س. ص. علمداری و  ا. زایند‌ه‌رودی. 1390. بررسی عومل زمین شناسی تأثیر گذار بر کیفیت منابع آب زیرزمینی دشت جیرفت. فصلنامه علمی پزوهشی زمین و منابع واحد لاهیجان. 4(4): ص 1- 10.
دماوندی ع. ا.، م. رحیمی، م.ر. یزدانی، و ع. ا. نوروزی. 1395. پایش مکانی خشکسالی کشاورزی از طریق سری‌های زمانی شاخص های NDVI و LST داده های MODIS (مطالعه موردی: استان مرکزی). فصلنامه علمی – پژوهشی اطلاعات جغرافیایی. سال بیست وپنجم، شماره 99، ص 115 – 126.
شرکت سهامی آب منطقه ای کرمان. 1394. گزارش ممنوعیت منابع آب‌زیرزمینی محدوده مطالعاتی جیرفت. 103ص
صابری ع.، و س. سلطانی گردفرادمرزی. 1396. ارزیابی روش های زمین آمار در پهنه بندی شدت خشکسالی استان آذربایجان غربی. فصلنامه علمی پژوهشی مهندسی آبیاری و آب. 7 (27) : ص 151-165.
Fitts. C. R. 2002. Groundwater Science. Second Edition, UK, Academic Press. 450 pp.
Nohegar, A and M. Heydarzadeh. 2016. Evaluation of the effects of meteorological drought on groundwater table fluctuations (Case study: Hormozgan Province, Iran). Natural Environment Change, 2(2):111-125.
Pablos, M., J. Martínez-Fernández., N Sánchez and A González-Zamora. 2017. Temporal and Spatial Comparison of Agricultural Drought Indices from Moderate Resolution Satellite Soil Moisture Data over Northwest Spain. Remote sensing. 9(11): 1-27.
Parida, B.R. 2006. Analysing the effect of severity and duration of agricultural drought on crop performance using Terra/MODIS satellite data and meteorological data, Indian Institute of Remote Sensing.
Rimkus, E., E. Stonevicius, J. Kilpys, V. Maciulyte, and D. Valiukas. 2017. Drought identification in the eastern Baltic region using NDVI, Earth Syst. Dynam, 8, 627-637.
Stamm, G.G. 1967. Problems and procedures in determining water supply requirements for irrigation projects. In: Hagan et al (eds) Irrigation of agricultural lands. Agronomy monograph 11. American Society of Agronomy, Madison, 771–784.
Tian, Y., Y-P. Xu and G. Wang. 2018. Agricultural drought prediction using climate indices based on Support Vector Regression in Xiangjiang River basin. Science of the Total Environment 622–623:710–720.
Tigkas, D., H. Vangelis and G. Tsakiris. 2017. An Enhanced Effective Reconnaissance Drought Index for the Characterisation of Agricultural Drought. Environmental process, 4: 137–148.