اصلاح شاخص خشكسالي كشاورزي رطوبت خاك استاندارد شده بر اساس توزيع‌هاي احتمالاتي به‌منظور استفاده در اقليم‌هاي مختلف ايران

سابقه و هدف: بر اساس نوع خشكسالي شامل هواشناسي، كشاورزي و هيدرولوژيكي، خشكسالي مي‌تواند با كمبود در يكي از متغيرهاي بارش، رطوبت خاك و رواناب نسبت به ميانگين بلندمدت آغاز شود. خشكسالي كشاورزي بيانگر كاهش رطوبت خاك و داراي اثرات مهمي از جمله كاهش عملكرد محصولات كشاورزي است. يكي از پركاربردترين روش‌هاي پايش خشكسالي استفاده از شاخص‌هاي استاندارد شده مي‌باشد. هدف از پژوهش حاضر اصلاح شاخص خشكسالي كشاورزي رطوبت خاك استاندارد شده (SSI) با انتخاب توزيع مناسب برازش‌يافته بر متغير رطوبت خاك در اقليم‌هاي مختلف ايران مي‌باشد. مواد و روش‌ها: بدين منظور از داده‌هاي اندازه‌گيري شده روزانه در 40 ايستگاه سينوپتيك و داده‌هاي رطوبت خاك ماهانه در دو لايه اول (0-7 سانتي‌متر) و دوم (7-28 سانتي‌متر) از پايگاه ERA5 طي سال‌هاي 2020-1979 استفاده شده است. پس از جمع‌آوري داده‌هاي مورد نياز تحقيق، دقت داده‌هاي پايگاه ERA5 در مقايسه با مقادير اندازه‌گيري شده سه متغير بارش، دماي ميانگين و تبخير و تعرق پتانسيل با استفاده از معيارهاي ضريب تبيين (R2)، ميانگين خطاي اريبي (MBE) و شاخص پراكندگي (SI) مقايسه شد. توزيع‌هاي برتر برازش يافته روي متغيرهاي رطوبت خاك لايه اول و دوم از بين 49 توزيع مختلف در نرم‌افزار EasyFit 5.5 با انجام آزمون كلموگروف- اسميرنوف در سطح معني‌داري يك و پنج درصد مشخص شدند. در ادامه براي 40 ايستگاه مورد مطالعه، 12 شاخص SSI در مقياس‌هاي زماني 1، 3 و 6 ماهه محاسبه شده است. در نهايت مشخصات خشكسالي شامل تعداد رخدادها، فراواني، مدت و شدت خشكسالي براي تمامي شاخص‌ها محاسبه و در اقليم‌هاي مختلف با يكديگر مقايسه شدند.يافته‌ها: بر اساس معيار شاخص پراكندگي بيشترين دقت داده‌هاي ERA5 به ترتيب مربوط به متغيرهاي دما، تبخير و تعرق پتانسيل و بارش است. نتايج برازش توزيع‌ها نشان‌دهنده‌ي برازش معني‌دار توزيع گاما به عنوان توزيع برتر به ترتيب تنها در 11 و 5 درصد سري‌هاي زماني رطوبت خاك لايه اول و دوم در ايستگاه‌هاي مختلف است. سه توزيع برتر برازش يافته روي رطوبت خاك لايه اول توزيع‌هاي لوگ‌نرمال، بتا و لجستيك و براي رطوبت خاك لايه دوم به ترتيب توزيع‌هاي لجستيك، بتا و نرمال مي‌باشند. حداقل فراواني خشكسالي در ايستگاه‌هاي آباده، انار، ميناب و كرمان و به ترتيب برابر 7، 3، 4 و 2 درصد و حداكثر فراواني در ايستگاه‌هاي ايرانشهر، بم، زابل و ايرانشهر و به ترتيب برابر 18.4، 17.8، 21.0 و 25.4 درصد است. كمترين و بيشترين مدت خشكسالي كشاورزي به ترتيب در ايستگاه‌هاي سنندج و انار به ترتيب برابر با 18 و 64 ماه رخ داده است. شدت خشكسالي‌ها از شاخص بر مبناي توزيع گاما به شاخص بر مبناي توزيع برتر در رطوبت لايه اول خاك از 1.53 به 1.44 (خشكسالي شديد به خشكسالي متوسط) و در رطوبت لايه دوم خاك از 1.91 به 1.65 كاهش مي‌يابد.نتيجه‌گيري: حساسيت مشخصات خشكسالي كشاورزي بر مبناي نوع توزيع استفاده شده در محاسبه شاخص، در اقليم‌هاي خشك‌تر و در رطوبت خاك لايه دوم تغييرات بيشتري را نشان مي‌دهد. به طوري‌كه در برخي موارد با توجه به نوع توزيع استفاده شده در محاسبه شاخص طبقه خشكسالي تغيير مي‌يابد. به طور كلي نتايج تحقيق حاضر بيانگر ضرورت بررسي و انتخاب توزيع برتر به جاي توزيع گاما در محاسبه شاخص خشكسالي استاندارد شده كشاورزي مي‌باشد.