كاربرد مشاهدات ماهواره ي GRACE در پايش خشكسالي (مطالعه ي موردي: حوضه ي آبريز مركزي كشور)

Application of GRACE Satellite Observations in Drought Monitoring (Case Study: Markazi Basin, IRAN

پايش خشكسالي يكي از اركان اصلي مديريت خشكسالي است. از اين رو محقيقان همواره به دنبال يافتن راهي براي پايش هرچه دقيق تر اين پديده هستند. هدف اصلي مقاله حاضر، بررسي كارايي مشاهدات ماهواره ي بازيابي گرانش و آزمايش اقليمي (GRACE) در پايش خشكسالي در حوضه ي مركزي ايران بين سال هاي 2016-2002 است. با پرتاب اين ماهواره امكان پايش بيهنجاري هاي ذخيره ي كل آب (TWSA) براي كل جهان با دقت بالا فراهم شد. با توجه به معني دار بودن اثر فعاليت هاي انساني بر TWSA در حوضه ي مذكور، شاخص هاي متداول خشكسالي GRACE مبناء مانند شاخص شدت خشكسالي(DSI)، در حوضه ي مركزي كارايي مناسبي ندارند. از اين رو در اين مقاله شاخص شدت خشكسالي اصلاح شده (MDSI) با حذف روند از سري زماني TWSA معرفي شد. همچنين، شاخص هاي بارش استاندارد شده (SPI) و بارش- تبخير و تعرق استاندارد شده (SPEI) نيز به عنوان مبنايي براي ارزيابي كارايي شاخص هاي DSI و MDSI بكار گرفته شدند. بر اساس نتايج، ضريب همبستگي بين DSI و شاخص هاي SPI12 و SPEI12 به ترتيب برابر 0/42 و 0/26 به دست آمده است؛ در حالي كه اين مقادير براي MDSI به ترتيب برابر 0/69 و 0/56 مي باشند. نتايج مربوط به MDSI نشان داد كه در دوره ي مورد مطالعه، شديدترين و طولاني ترين خشكسالي در سال هاي 2009-2008 رخ داده است. در اين دوره حوضه با كمبود 238 كيلومتر مكعبي آب روبرو بوده است. بر اساس نرخ حداكثر و متوسط تغييرات كمبودها در حوضه، براي جبران اين كمبود حداقل 21 ماه و به طور متوسط 91 ماه زمان لازم است.

Drought monitoring is one of the main pillars of drought management. Therefore, investigators are always seeking ways to improve the drought monitoring accuracy. The main purpose of this study was to investigate the efficiency of GRACE satellite observations in drought monitoring in the Markazi basin of Iran between 2002 and 2016. With the launch of this satellite, it has been possible to monitor total water storage anomalies (TWSA) for the entire world with high precision. Due to the significance of human activities impact on Total Water Storage Anomaly (TWSA), obtained from GRACE in the above mentioned basin, the common GRACEbased drought indices, such as Drought Severity Index (DSI), has not been efficient in this basin. Therefore, in this paper the newly Modified Drought Severity Index (MDSI) is introduced based on de-trended TWSA time series. Also, both Standardized Precipitation Index (SPI) and Standardized Precipitation Evapotranspiration Index (SPEI) were used, as the criteria to assess the performance of DSI and MDSI. The results showed that the correlation coefficient between DSI and SPI12/SPEI12 were respectively equal to 0.42 and 0.26, while these values for MDSI were equal to 0.69 and 0.56. Calculated MDSI time series revealed that during the studied period, the most severe and longest drought occurred in 2008-09. During this period the basin faced a water deficit of 238 km3. On the basis of maximum and average rate of deficit changes in the basin, at least 21 and on average 91 months is needed for recovery of this deficit.