ارزیابی تغییر مقدار تبخیر و تعرق مرجع در ایران طی دهه‌های اخیر

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری اقلیم شناسی، گروه جغرافیای طبیعی، دانشکده علوم زمین، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران.

2 دانشیار گروه جغرافیا، دانشکده ادبیات و علوم انسانی، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران.

3 استاد اقلیم شناسی، گروه جغرافیای طبیعی، دانشکده علوم زمین، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران.

4 استادیار اقلیم شناسی، گروه جغرافیای طبیعی، دانشکده علوم زمین، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران.

چکیده

بررسی تبخیر و تعرق مرجع در مناطق خشک و نیمه خشکی مانند کشور ایران برای مدیریت علمی منابع آب ضروری است. در پژوهش حاضر تبخیر و تعرق مرجع طی دهه‌های اخیر مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور از داده‌های 40 ایستگاه همدیدی (1356 تا 1400) بهره‌گیری شد. برپایۀ طبقه‌بندی اقلیمی ایستگاه‌ها به روش کوپن-گایگر، 7 طبقۀ اقلیمی حاصل شد. برای برآورد تبخیر و تعرق، روش‌های فائو پنمن مانتیث، هارگریوز سامانی و پریستلی تیلور استفاده شد. اعتبارسنجی نتایج حاصل از برآورد تبخیر و تعرق با استفاده از آماره‌های RMSE و MAE نشان داد که روش‌های هارگریوز سامانی و پریستلی تیلور در مقایسه با روش استاندارد فائو پنمن مانتیث؛ روش مناسب برآورد تبخیر و تعرق برای هر اقلیم است. مطابق ارزیابی، روش هارگریوز سامانی در اقلیم‌های نیمه‌بیابانی، استپ خشک و سرد، بیابان خشک، معتدل با تابستان‌های خشک، نیمه‌بیابانی بسیار گرم و اقلیم برفی به ترتیب با تعداد 9، 6، 5، 5، 2 و 2 ایستگاه و پریستلی تیلور در اقلیم‌های بیابانی خشک، معتدل با تابستان‌های خشک، نیمه‌بیابانی و نیمه‌بیابانی بسیار گرم با تعداد ایستگاه‌های 3، 3، 2 و 1 روش برتر شناخته شدند. در اقلیم معتدل پرباران بندر انزلی، روش هارگریوز سامانی و در رشت پریستلی تیلور، مناسب ارزیابی شد. نتایج در مقیاس ماهانه و سالانه پهنه‌بندی و تحلیل شد. آزمون‌های من کندال، شیب سن و روند نوآورانه ITA برای ارزیابی تغییرات روند تبخیر و تعرق استفاده شدند. براساس نتایج ترکیب عناصر اقلیمی، عوامل محلی نظیر ارتفاعات و عرض جغرافیایی و فرامحلی مانند عناصر گردش عمومی جو بر تغییر روند تبخیر و تعرق نقش زیادی دارند. بطوری که در عرض‌های جنوبی که از گرمایش بیشتر سطح زمین برخوردارند، مقدار تبخیر و تعرق بیشتر و در عرض‌های شمالی به دلیل دمای پایین‌تر، کمتر است. نتایج حاکی از آن است که روند سالانۀ تبخیر و تعرق افزایشی و نیاز آبی گیاهان افزایش یافته است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مراجع

  1. Ahmad, M. U. D., Kirby, J. M., & Cheema, M. J. M. (2019). Impact of agricultural development on evapotranspiration trends in the irrigated districts of Pakistan: evidence from 1981 to 2012. Water International, 44(1), 51-73. DOI: https://doi.org/10.1080/02508060.2019.1575110
  2. Ahmadyan, M., Sobhani, B., Jahanbakhsh Asl, S. (2023). Evapotranspiration changes of reference Crop during the growth stages of apple tree in Urmia and Semirom cities, Journal of Applied Researches in Geographical Sciences, 23(70), 21-36. [In Persian]
  3. Allen, R. G., Pereira, L. S., Raes, D., & Smith, M. (1998). Crop evapotranspiration-Guidelines for computing crop water requirements-FAO Irrigation and drainage paper 56.Rome: Fao.
  4. Allen, R. G., Walter, I. A., Elliott, R., Howell, R., Itenfisu, D., & Jensen, M. (2005). RL Snyder, the ASCE standardized reference evapotranspiration equation. Environmental and Water Resources Institute of the American Society of Civil Engineers, 57. DOI: https://doi.org/10.1061/40499(2000)126
  5. Amiri, M., & Pourghasemi, H. R. (2019). Comparing different methods of potential evapotranspiration and studying temporal and spatial changes in the Mahalou Watershed using GIS. Journal of Watershed Management Research, 10(19), 22-35. DOI: http://dx.doi.org/10.29252/jwmr.10.19.22
  6. Asadi, M., Karami, M. (2020). Estimation of evapotranspiration in Fars province using experimental indicators, Geographical Sciences, 20 (56), 159-175. DOI: http://dx.doi.org/10.29252/jgs.20.56.159 [In Persian]
  7. Babaei, N. (2021) Temporal and spatial assessment of actual evapotranspiration by semi-distributed model and a remote sensing method. PhD thesis, University of Shahid Beheshti. [In Persian]
  8. Blyth, E. M., Martinez-de la Torre, A., & Robinson, E. L. (2019). Trends in evapotranspiration and its drivers in Great Britain: 1961 to 2015. Progress in Physical Geography: Earth and Environment, 43(5), 666-693. DOI: https://doi.org/10.1177/0309133319841891
  9. Cabral Junior, J. B., de Almeida, H. A., Bezerra, B. G., & Spyrides, M. H. C. (2019). Detecting linear trend of reference evapotranspiration in irrigated farming areas in Brazil’s semiarid region. Theoretical and Applied Climatology, 138(1), 215-225. DOI: https://DOI:10.1007/s00704-019-02816-w
  10. D’Andrea, M. F., Rousseau, A. N., Bigah, Y., Gattinoni, N. N., & Brodeur, J. C. (2019). Trends in reference evapotranspiration and associated climate variables over the last 30 years (1984–2014) in the Pampa region of Argentina. Theoretical and Applied Climatology, 136(3), 1371-1386. DOI: https://doi.org/10.1002/wcc.316
  11. Foroghi, M., Dinpashoh, Y., & Jahanbakhsh Asl, S. (2020). Impact of Climate Change on Reference Crop Evapotranspiration Trends in the west region of Iran. Climate Research, 10 (37), 21-37. [In Persian]
  12. Gao, Z., He, J., Dong, K., & Li, X. (2017). Trends in reference evapotranspiration and their causative factors in the West Liao River basin, China. Agricultural and Forest Meteorology, 232, 106-117. DOI: https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2016.08.006
  13. Ghafouri-Azar, M., Bae, D. H., & Kang, S. U. (2018). Trend analysis of long-term reference evapotranspiration and its components over the Korean Peninsula. Water, 10(10), 1373. DOI: https://doi.org/10.3390/w10101373
  14. Hargreaves, G. H., & Samani, Z. A. (1985). Reference crop evapotranspiration from temperature. Applied engineering in agriculture, 1(2), 96-99. DOI: https://DOI:10.13031/2013.26773
  15. Hwang, J. H., Azam, M., Jin, M. S., Kang, Y. H., Lee, J. E., Latif, M., & Hashmi, M. Z. (2020). Spatiotemporal trends in reference evapotranspiration over South Korea. Paddy and Water Environment, 18(1), 235-259. DOI: https://doi.org/10.1007/s10333-019-00777-4
  16. Iran Meteorological Organization (2022). product & services database, from https://irimo.ir/eng/wd/720-Products-Services.html
  17. Javan, Kh. (2021). Identification of hydrological drought trends in the Lake Urmia Basin. Hydrogeomorphology, 7 (25), 119-138. DOI: https://dx.doi.org/10.22034/hyd.2021.43326.1562 [In Persian]
  18. Kaveh, H., Nazarifar, H., & Salari, A. (2020). Spatial estimation and zoning of reference evapotranspiration using the geostatistics and Thiessen method (case study: Hamadan), Irrigation & Water Engineering, 10 (39), 98-112. DOI: https://doi.org/10.22125/iwe.2020.107095 [In Persian]
  19. Kendall, M.G. (1948). Rank correlation methods, New York: Griffin.
  20. Li, Y., Qin, Y., & Rong, P. (2022). Evolution of potential evapotranspiration and its sensitivity to climate change based on the Thornthwaite, Hargreaves, and Penman–Monteith equation in environmental sensitive areas of China. Atmospheric Research, 273, 106178. DOI: https://doi.org/10.1016/j.atmosres.2022.106178
  21. Lin, P., He, Z., Du, J., Chen, L., Zhu, X., & Li, J. (2018). Impacts of climate change on reference evapotranspiration in the Qilian Mountains of China: historical trends and projected changes. International Journal of Climatology, 38(7), 2980-2993. DOI: https://doi.org/10.1002/joc. 5477
  22. Liu, R., Wen, J., Wang, X., & Wang, Z. (2017). Validation of evapotranspiration and its long-term trends in the Yellow River source region. Water and Climate Change, 8(3), 495-509. DOI: https://doi.org/10.2166/wcc.2017.134
  23. Mann, H.B. (1945). Nonparametric tests against trend, Econometrica, 13(3), 245-259. DOI: https://doi.org/10.2307/1907187
  24. Nouri, M., & Bannayan, M. (2019). Spatiotemporal changes in aridity index and reference evapotranspiration over semi-arid and humid regions of Iran: trend, cause, and sensitivity analyses. Theoretical and applied climatology, 136(3), 1073-1084. DOI: https://doi.org/10. 1007/s00704-018-2543-0
  25. Peng, L., Li, Y., & Feng, H. (2017). The best alternative for estimating reference crop evapotranspiration in different sub-regions of mainland China. Scientific reports, 7(1), 1-19. DOI: http://dx.doi.org/10.1038/s41598-017-05660-y
  26. Pour, S. H., Abd Wahab, A. K., Shahid, S., & Ismail, Z. B. (2020). Changes in reference evapotranspiration and its driving factors in peninsular Malaysia. Atmospheric Research, 246, 105096. DOI: https://doi.org/10.1016/j.atmosres.2020.105096
  27. Pravalie, R., Piticar, A., Roșca, B., Sfîca, L., Bandoc, G., Tiscovschi, A., & Patriche, C. (2019). Spatio-temporal changes of the climatic water balance in Romania as a response to precipitation and reference evapotranspiration trends during 1961–2013. Catena, 172, 295-312. DOI: https://doi.org/10.1016/j.catena.2018.08.028
  28. Priestley, C. H. B., & Taylor, R. J. (1972). On the assessment of surface heat flux and evaporation using large-scale parameters. Monthly weather review, 100(2), 81-92. DOI: https://doi.org/10.1175/1520-0493(1972)100<0081:OTAOSH>2.3.CO;2
  29. Rahimi, J., Laux, P., & Khalili, A. (2020). Assessment of climate change over Iran: CMIP5 results and their presentation in terms of Koppen–Geiger climate zones. Theoretical and Applied Climatology, 141, 183-199. DOI: https://doi.org/10.1007/s00704-020-03190-8
  30. Rahman, M. A., Yunsheng, L., Sultana, N., & Ongoma, V. (2019). Analysis of reference evapotranspiration (ET0) trends under climate change in Bangladesh using observed and CMIP5 data sets. Meteorology and Atmospheric Physics, 30(3), 1-117. DOI: https://doi.org/10.1007/s00703-018-0596-3
  31. Raziei, T., Daneshkar Arasteh, P., & Saghafian, B. (2005). Annual rainfall trend analysis in arid and semi-arid regions of central and eastern Iran. Water and Wastewater, 54, 73-81. [In Persian]
  32. Sabziparvar, A.A., Shadmani, M. (2011). Trends analysis of reference evapotranspiration rates by using the Mann-Kendall and Spearman tests in arid regions of Iran. Water and Soil, 25(4), 823-834. DOI: https://doi.org/10.22067/jsw.v0i0.10242 [In Persian]
  33. Safari, F., Kaviani, A., Azizian, A., & Etedali, H. R. (2022). Modification of the coefficients of some equations for estimation of evapotranspiration of the reference plant. Environment and Water Engineering, 8(2), 411-426. DOI: https://doi.org/10.22034/jewe.2021.293310.1593
  34. Sen, P.K (1968). Asymptotically efficient tests by the method of n rankings. Journal of the Royal Statistical Society 3(2), 312-317. DOI: https://doi.org/10.1111/j.2517-6161.1968.tb00730.x
  35. Sen, Z. (2012). Innovative trend analysis methodology. Hydrologic Engineering, 17(9), 1042-1046.
  36. Shiri, N., & Kazemi, M. H. (2022). Calibration and evaluation of five radiation-based reference evapotranspiration estimation methods in Yazd province, Watee and Soil Science, 32(2), 129-141. DOI: https://dx.doi.org/10.22034/ws.2021.40889.2364 [In Persian]
  37. Sun, S., Chen, H., Sun, G., Ju, W., Wang, G., Li, X., & Hua, W. (2017). Attributing the changes in reference evapotranspiration in Southwestern China using a new separation method. Hydrometeorology, 18(3), 777-798. DOI: https://doi.org/10.1175/JHM-D-16-0118.1
  38. Tavoosi, T., Mansouri Daneshvar, M.R., & Movaqqare, A.R. (2012). The zonation of aridity intensity in Iran using Hargreaves- Samani evapotranspiration model based on digital elevation model (DEM), Geography and Environmental Sustainability, 2 (4), 95-110. [In Persian]
  39. Theil, H. (1950). A rank-invariant method of linear and polynomial regression analysis, Part 3. Proc Koninalijke Nederlandse Akad Weinenschatpen A, 53, 1397–1412.
  40. Yang, L., Feng, Q., Adamowski, J. F., Yin, Z., Wen, X., Wu, M., Jia, B & Hao, Q. (2020). Spatio-temporal variation of reference evapotranspiration in northwest China based on CORDEX-EA. Atmospheric Research, 238, 104868. DOI: https://doi.org/10.1016/j.atmosres.2020. 104868
  41. You, G., Arain, M. A., Wang, S., Lin, N., Wu, D., McKenzie, S., ... & Gao, J. (2019). Trends of actual and potential evapotranspiration based on Bouchet’s complementary concept in a cold and arid steppe site of Northeastern Asia. Agricultural and Forest Meteorology, 279, 107-684. DOI: https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2019.107684
  42. Zhang, X., Wang, L., & Chen, D. (2019). How does the temporal trend of reference evapotranspiration over the Tibetan Plateau change with elevation? Climatology, 39(4), 2295-2305. DOI: https://doi.org/10.1002/joc.5951
مدیریت بیابان
دوره 11، شماره 1 - شماره پیاپی 25
6 مقاله
خرداد 1402
صفحه 39-58

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 06 اردیبهشت 1402
  • تاریخ بازنگری: 05 خرداد 1402
  • تاریخ پذیرش: 09 خرداد 1402

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار