اعتبارسنجی چهار نمایه‌ی خشکسالی هواشناسی بر اساس حلقه های رشد درختان غیر مثمر (مطالعه‌ی موردی مشهد)

فصلنامه علمی مهندسی منابع آب

مقاله 2، دوره 6، شماره 18، آذر و دی 1392، صفحه 23-38   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

وحید یزدانی^{* 1}؛ کامران داوری²؛ بیژن قهرمان³؛ حمید زارع ابیانه⁴

¹دانشجوی دکتری مهندسی آب دانشگاه فردوسی مشهد

²دانشیار گروه مهندسی آب دانشگاه فردوسی مشهد

³استاد دانشگاه فردوسی مشهد

⁴دانشیار دانشگاه بوعلی سینا همدان

تاریخ دریافت: 10 اسفند 1392،  تاریخ پذیرش: 10 اسفند 1392 

چکیده

مدیریت منابع آب و برنامه­ریزی آن بطور فزاینده­ای تحت تأثیر تغییرات آب و هوایی، بخصوص در مناطق خشک و نیمه خشک، می­باشد. جامعه‌ی آماری مورد استفاده شامل بارندگی فصلی و سالانه با طول گروه آماری20 ساله براساس توصیه­های سازمان جهانی هواشناسی، و سن درختان، مورد سنجش بود. بدین ترتیب، با مشارکت دادن طول مناسبی از گروه داده­ها و 5 مکان در مشهد (آبقد، طرقبه، زشک، طرق، و اولنگ) و سه گونه درخت در تحلیل خشکسالی، اریبی زمانی و مکانی گروه داده­ها حذف گردید. گفتنی است که نیاز آبی درختان انتخاب شده تنها به‌وسیله‌ی بارندگی تأمین می­شده، و به هیچ عنوان تحت آبیاری نبوده­اند. در مقیاس فصلی نتایج تمامی شاخص­ها به جز RAI، از نظر تعداد تقریبا مشابه یکدیگر، لکن در مقیاس سالانه، نتایج سه شاخص Z، SPI و RAI با اندک تفاوت جزئی به یکدیگر نزدیک، ولی متفاوت از شاخص PNPI می‌باشند. به نظر می­رسد PNPI در برآوردهای سالانه شاخص مناسبی نبوده و افزایش بازه‌ی زمانی سبب اخلال در براوردهای PNPI می­شود. نتایج حاکی از همبستگی زیاد بین مقدار شاخص­های خشکسالی و ضخامت حلقه­های رشد در فصل­های بهار و زمستان نسبت به سایر موارد می‌باشند. باید اشاره داشت که پاسخ درخت بید به تغییرات بارش نسبت به دو درخت راش و تبریزی بهتر بوده، و با نوسان­های بارش بیش­تر همخوانی دارد. نتایج به خوبی نشان می­دهند که شاخص­های مورد مطالعه روند همسویی را در رابطه با ضخامت حلقه­های رشد دارند. براین مبنا، تمامی شاخص­ها تقریباً 8 خشکسالی را با شدت­های گوناگون برای دوره‌ی مورد مطالعه نشان می­دهند، لکن شاخص SPI طی دوره‌ی مورد مطالعه، خشکسالی­هایی را با شدت­های کمتری نسبت به دیگر شاخص­ها نشان داده است، که می­تواند توجیه­گر افزایش ضخامت نسبی حلقه­های رشد در آن سال­ها باشد، زیرا افزایش ضخامت حلقه­ها به مراتب تابع طبیعت در ریزش­های حجمی و متناسب با نیاز آبی گیاه است

کلیدواژه‌ها

حلقه های رشد؛ خشکسالی؛ مشهد؛ شاخص خشکسالی

عنوان مقاله [English]

Validation of Four Meteorological Drought Indices Based on the Growth Rings Beech, Poplar, and Willow in the Mashhad Area

نویسندگان [English]

V. Y¹؛ K. D²؛ B. GH³؛ H. Z. A⁴

چکیده [English]

Water resources management and its planning are increasingly impact by the climate change, especially in the arid and semi arid area. As the tree rings integrate the effects of internal water stress, their thickness maybe correlated with the amount and distribution of precipitation during the growth period. Therefore, based on the recommendations of the world Meteorological Organization, 20 years of seasonal and annual precipitation were collected from the Mashhad Synoptic Station, and correlated with the growth rings of beech (Fagus Orientalis Lipsky), poplar (Popolus) and willow (Salix). These trees were irrigated solely by precipitation. Four indices, namely, rainfall anomaly index (RAI), Standard Precipitation index (SPI), percent of normal precipitation index (PNPI), and Z score were evaluated to find the best fit between the growth ring thickness and the seasonal and annual precipitation. On the seasonal scale, the number of drought indicators was relatively the same for all of them except the RAI; however, they were different using the PNPI. Apparently, the PNPI is not a good indicator in the annual estimations; lengthening the precipitation duration decreases its prediction rigorousness.  The result was a high correlation between drought indices and the growth ring thickness during spring and winter than in other seasons. Willow’s response to the amount of precipitation was higher than the other two trees. It should be so, as it is a phreatophyte. The results indicate clearly that there are sufficient correlations between the thickness of the growth rings and the chosen indices. All of the indices indicated the occurrence of about eight drought periods with various degrees of sensitivity. The SPI proved to be the weakest drought indicator in the group, as it showed the least sensitivity to the occurrence of droughts; tree rings increased their thickness when the SPI indicated the presence of a drought.

کلیدواژه‌ها [English]

Growth rings, Drought, Mashhad, Drought index

مراجع

18. Ashraf, M., and P.J.C. Haris. 2006.
Abiotic stress plant resistance through
breeding and molecular approaches.
International Book Distribution Co.
Chapman Studio Building, 2nd Floor,
Charbagh, Lucknow, India. 725P.
19. Battipaglia, G., M.Saurer, P. Cherubini,
T.W. Rolf, R.T.W. Siegwolf, and M.F.
Cotrufo. 2009. Tree rings indicate
different drought resistance of a native
(Abies alba Mill.) and a nonnative (Picea
abies (L.) Karst.) species co-occurring at
a dry site in Southern Italy. For. Ecol.
Manage. 257: 820–828
20. Borchert, R. 1998. Responses of tropical
trees to rainfall seasonality and its
longterm changes. Clim. Change 39:
381–393.
21. Guarın, A. and A.H. Taylor. 2005.
Drought triggered tree mortality in mixed
conifer forests in Yosemite National
Park, California, USA. For. Ecol.
Manage. 218 : 229–244.
22. IPCC. 2007. Climate change 2007:
Synthesis report. Intergovernmental
Panel on Climate Change. 52.
23. Larcher, W. 2003. Physiological plant
ecology. Ecophysiology and stress,
physiology of functional crops. Further
edition. Springer, Verlag Berlin
Heidelberg, Germany. 513 P.
24. Newbery, D., and M. Lingenfelder. 2009.
Plurality of tree species responses to
drought perturbation in Bornean tropical
rain forest. Plant Ecol. 201: 147–167.
25. Newbery, D.M., and M. Lingenfelder.
2004. Resistance of a lowland rain forest
to increasing drought intensity in Sabah,
Borneo. J. Trop. Ecol. 20: 613–624.
26. Schongart, J., B. Orthmann, K.J.
Hennenberg, S. Porembski, and M.
Worbes. 2006. Climate-growth
relationships of tropical tree species in
West Africa and their potential for
climate reconstruction. Global Change
Biol. 12: 1139–1150.
27. Swift, C.C., S.M. Jacobs, and K.J. Esler.
2008. Drought induced xylem embolism
in four riparian trees from the Western
Cape Province: Insights and implications
for planningand evaluation of restoration.
S. Afr. J. Bot. 74 : 508–516.
28. Vincent, G., H. Foresta, and R. Mulia.
2009. Co-occurring tree species show
contrasting sensitivity to ENSO-related
droughts in planted dipterocarp forests .
For. Ecol. Manage. 258 : 1316–1322.
29. Willeke, G., J. Hosking, J. Wallis and N.
Guttman. 1994. The national drought
atlas. Institute for Water Resources
Report 94-NDS-4, U.S. Army Corps of
Engineers. 587 P.