معرفي شاخصي براي ارزيابي خشكي با استفاده از تكنيك تجزيه به مؤلفه هاي اصلي

Introduction of an index for drought evaluation using principle components analysis

استان اصفهان در مركز ایران واقع شده و دارای اقلیم خشك و نیمه خشك است. در سال های اخیر كمبود آب در این منطقه شدت گرفته و تولید محصولات كشاورزی را تحت تأثیر قرار داده است. گندم از جمله محصولات مهم این استان است. در این تحقیق با استفاده از داده های بلند مدت اقلیمی موجود و تكنیك تجزیه به مؤلفه های اصلی (PCA)، شاخصی برای ارزیابی خشكی (DEI) در استان ارائه شد و شهرستان های مورد مطالعه از نظر شدت خشكی مورد بررسی قرار گرفتند. علاوه بر DEI برای كمّی كردن اثر خشكی، شاخص خشكی (AI) در مقیاس های زمانی مختلف در هر شهرستان محاسبه شد. داده های اقلیمی و عملكرد دانه ی گندم به ترتیب از سازمان هواشناسی كشور و جهاد كشاورزی استان اصفهان جمع آوری شدند. جهت حذف اثرات مثبت بهبود ژنتیكی و مدیریت زراعی بر عملكرد گندم، روش هموار سازی نمایی اجرا شد. بر اساس DEI، اصفهان، شهرضا، گلپایگان و نظنز اقلیم نیمه خشك و اردستان، خوروبیابانك، كاشان و نایین اقلیم خشك داشتند. بر اساس AI، شهرستان های مورد مطالعه دارای اقلیم خشك بودند. مقدار AI، تنها در گلپایگان در حالی كه DEI، در اصفهان، شهرضا، گلپایگان، كاشان و نطنز از مقادیر عددی بالا تری برخوردار بودند. نتایج PCA نشان داد كه در این شهرستان ها درجه حرارت حداكثر (ضریب 51/3) مهم ترین متغیر در تعیین شرایط اقلیمی و میانگین سرعت وزش باد (ضریب 27/2) نیز بر شرایط اقلیمی این مناطق مؤثر بوده است. همبستگی ضعیف شاخص های خشكی محاسبه شده با عملكرد نشان داد كه استفاده از سایر شاخص های اقلیمی در توجیه نوسانات عملكرد گندم در این استان مناسب تر است.

Isfahan province is located in the center of Iran and has arid and semi-arid climate. In recent years, water shortage has increased in this region and has affected crop production. Wheat is one of the most important crops of the province. In the present research, an index (DEI) has been developed for drought evaluation using long term climatic data through application of principle components analysis (PCA). The counties of the province were classified and evaluated according to drought intensity. In addition to DEI for quantifying drought, Aridity index (AI) was also calculated at different time scales in each county. The climatic and grain yield data were collected from the Iranian Meteorological Organization and Isfahan Agricultural Organization, respectively. In order to remove the positive effects of genetic improvement and progress in agronomic management on long-term wheat grain yield, double exponential smoothing technique was used. According to DEI, Isfahan, Shahreza, Golpaygan and Natanz had semi-arid climate and Ardestan, Khoorobiabanak, Kashan and Naein could be classified as arid, while according to AI studied counties had arid climate. AI had the greatest amount only in Golpaygan while DEI had the greatest value in Isfahan, Shahreza, Golpaygan, Kashan and Natanz. PCA results showed that maximum temperature (coefficient of 3.51) followed by mean wind speed (coefficient of 2.27) were the main climatic variable influencing counties weather. Calculated drought indices showed poor correlation with wheat yield, indicating that other meteorological indices should still be examined to capture wheat yield variability in this province.