ارزيابي رطوبت هفتگي خاك و خشكسالي كشاورزي براي دوره هاي آتي با استفاده از مدل DSSAT (مطالعه موردي: دشت بيرجند)

Estimation of Weekly Soil Moisture and Agricultural Drought for Future Periods Using DSSAT Model (Case Study: Birjand Plain)

رطوبت خاك يك پارامتر تعيين كننده در بسياري از فرآيند هاي پيچيده زيست محيطي است و نقش تعيين كننده اي در وقوع خشكسالي كشاورزي دارد. بدين منظور در اين تحقيق، با استفاده از داده هاي برآورد شده رطوبت خاك توسط مدل DSSAT و داده هاي گزارش پنجم تغييراقليم، خشكسالي كشاورزي به كمك شاخص كمبود رطوبت خاك (SMDI) براي دوره هاي آتي (2015-2045) و (2045-2075) تعيين و با دوره پايه (1975-2005) مقايسه گرديد. خروجي مدل هاي GCM تحت دو سناريو انتشار RCP4.5 و RCP8.5 به كمك مدل LARS-WG در موقعيت محدوده مطالعاتي ريزمقياس به مدل DSSAT وارد شد. در نهايت با استفاده از داده هاي رطوبت عمق هاي 30-0 و 60-30 سانتي متري خاك، خشكسالي كشاورزي به كمك شاخص SMDI مورد ارزيابي قرار گرفت. نتايج نشان داد كه دماي كمينه و بيشينه و بارش در دوره آتي نسبت به دوره پايه در محدوده مطالعاتي افزايش يافته است و سناريو RCP8.5 نسبت به سناريو RCP4.5، دماي بيشتر و بارش كمتري را برآورد كرده است.رطوبت هفتگي خاك براي دوره هاي آتي نسبت به دوره پايه كاهش يافته و مقادير رطوبت خاك در سناريو RCP4.5 نسبت به سناريو RCP8.5 بيشتر برآورد شده است. همچنين تغييرات رطوبت هفتگي خاك در سطوح مختلف آبياري در دوره پايه نسبت به دوره هاي آتي كم تر است. مقادير برآورد شده شاخص خشكسالي SMDI سناريو RCP4.5 عمق 30-0 در دوره 2045-2015 نسبت به دوره 2075-2045 منفي تر و خشكسالي بيشتري را نشان مي دهد؛ در حالي كه در سناريو RCP8.5 دوره 2045-2015 وضعيت بهتري را دارد. شاخص خشكسالي SMDI عمق 60-30 در هر دو سناريو براي دوره 2045-2015 مقادير كم تر از دوره 2075-2045 را نشان مي دهند. سناريو RCP4.5 شاخص خشكسالي SMDI بيشتري را نسبت به سناريو RCP8.5 برآورد مي كند.

Soil moisture is a determining parameter in many complex environmental processes and plays a decisive role in the occurrence of agricultural drought. For this purpose, in this study, using soil moisture data estimated by DSSAT model and Fifth Climate Change Report data, agricultural drought was determined by soil moisture deficiency index for future periods of (2015-2045) and (2045-2075) and they were compared with baseline period (1975-2005). The climatic data were estimated using GCM models and two emission scenarios RCP4.5 and RCP8.5 and they were scaled using LARS-WG model and entered into DSSAT model. Finally, using soil moisture data of 30 and 60 cm depths, agricultural drought was evaluated using SMDI index. Climate change results showed that the minimum and maximum temperature and precipitation will increase in the next period compared to the baseline period, and the RCP8.5 scenario estimated a higher temperature and lower precipitation than the RCP4.5 scenario. Weekly soil moisture decreased for future periods compared to the baseline and soil moisture values in RCP4.5 scenario were higher than the ones in RCP8.5 scenario. Also, weekly soil moisture changes at different irrigation levels in the base period are less than those in the future. Estimated values of SMDI drought index by RCP4.5 scenario at 0-30 depth in period of 2015-2045 are more negative and drought than the ones in future period 2045-2075; while the future period of 2045-2015 in RCP8.5 scenario has a better situation. The SMDI drought indices of 30-60 cm depth in both scenarios for the upcoming 2015-2045 period show lower values than the ones in 2045-2075 future period. The RCP4.5 scenario estimates a higher SMDI drought index than the RCP8.5 scenario.