| تعداد نشریات | 282 |
| تعداد نشریات سازمان | 80 |
| تعداد شمارهها | 3,227 |
| تعداد مقالات | 35,745 |
| تعداد مشاهده مقاله | 53,902,831 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 93,104,497 |
تحلیل منطقهای انتشار خشکسالی هواشناسی به هیدرولوژیکی و نقش ویژگیهای محیطی حوضهها در استان خراسان رضوی | ||
| مهندسی و مدیریت آبخیز | ||
| دوره 18، شماره 2، تیر 1405، صفحه 223-236 اصل مقاله (777.05 K) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22092/ijwmse.2026.371180.2137 | ||
| نویسندگان | ||
| محمد رستمی خلج* 1؛ حمزه نور2؛ علی باقریان کلات1 | ||
| 1استادیار بخش تحقیقات حفاظت خاک و آبخیزداری، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان خراسان رضوی، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، مشهد، ایران | ||
| 2دانشیار بخش تحقیقات حفاظت خاک و آبخیزداری، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان خراسان رضوی، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، مشهد، ایران | ||
| چکیده | ||
| مقدمه انتشار خشکسالی یعنی انتقال کمبود رطوبت از خشکسالی هواشناسی به خشکسالی هیدرولوژیکی که یکی از مباحث محوری در مدیریت منابع آب بهویژه در اقلیمهای خشک و نیمهخشک است. شناخت الگوهای مکانی این انتشار و تعیین عواملی که آن را تعدیل میکنند، برای طراحی راهکارهای کاهش ریسک و مدیریت پایدار آبخوانها و رواناب ضروری است. با توجه به اهمیت حساسیت حوضهها نسبت به تنشهای اقلیمی در شرق ایران، این پژوهش بهمنظور تحلیل مکانی انتشار خشکسالی و بررسی نقش ویژگیهای محیطی حوضهها در استان خراسان رضوی انجام شد. مواد و روشها در این پژوهش از دادههای ۴۶ حوضه در بازه زمانی ۲۹ ساله (فروردین 1367 تا شهریور 1395) استفاده شد. برای شناسایی خشکسالیهای هواشناسی و هیدرولوژیکی بهترتیب از شاخصهای استاندارد بارش (SPI) و شاخص شدت خشکسالی جریان (SSI) استفاده شد و رخدادهای خشکسالی با آستانه ≤1- استخراج و رخدادهای جفتشده تعیین شدند. برای هر رخداد، شدت و حدت خشکسالی هواشناسی و هیدرولوژیکی محاسبه شد و سپس نسبتهای شدت و حدت انتشار و نسخههای نرمالشده آنها بهدست آمد. مجموعهای از متغیرهای فیزیوگرافی و اقلیمی حوضهها (شیب، شاخص نرمالشده تفاوت پوشش گیاهی (NDVI)، شاخص فصلی بودن بارش (Ps)، کسری برف (fₛ)، شاخص خشکی (Ai) و ظرفیت نگهداری آب خاک (AWC)) بهصورت میانگین حوضهای استخراج شد و مورد تحلیل همبستگی قرار گرفتند. نتایج و بحث تحلیلهای مکانی نشان داد که میانگین شدت خشکسالی هواشناسی در محدوده 0.23 تا 2.17 با میانگین تقریبی 2.1 قرار گرفت، در حالیکه شدت خشکسالی هیدرولوژیکی در دامنه 0.14 تا 1.16 و میانگین 0.65 قرار دارد. ضریب تغییرات شدت خشکسالی هیدرولوژیکی حدود 63 درصد و برای شدت خشکسالی هواشناسی حدود 37.7 درصد محاسبه شد که بیانگر تغییرپذیری مکانی بیشتر خشکسالی هیدرولوژیکی است. در سطح حوضهها، ۵۴ درصد از حوضهها کاهش در شدت انتشار و 67 درصد کاهش در حدت انتشار را نشان میدهند، بهطوری که میانگین شدت انتشار 0.03- و میانگین حدت انتشار 0.1- بهدست آمد؛ این الگو نشاندهنده تضعیف عمومی اثر خشکسالی در مسیر انتقال به سامانههای هیدرولوژیکی است. همبستگی منفی و معنیدار میان ویژگیهای خشکسالی هواشناسی و نسبتهای شدت و حدت انتشار (بهترتیب 0.48- و 0.67-) نشان میدهد که رخدادهای هواشناسی با شدت و حدت بالاتر تمایل دارند در حین انتشار تضعیف بیشتری را تجربه کنند، یعنی شدت بالای خشکسالی جوی همیشه به شدت هیدرولوژیکی متناظر تبدیل نمیشود. در بررسی عوامل محیطی، شاخص پوشش گیاهی (NDVI) رابطه منفی و معنیداری با هر دو نسبت انتشار نشان داد و ظرفیت نگهداری آب خاک نیز با نسبت حدت انتشار همبستگی منفی معنیدار داشت. در مقابل، شاخص فصلی بودن بارش و شاخص خشکی رابطه معنیداری با نسبتهای انتشار نشان ندادند و کسری برف تنها همبستگی منفی ضعیفی با نسبت شدت انتشار داشت. شیب حوضه نیز رابطه معنیداری با نسبتها نشان نداد. این الگوها نشان میدهد که در خراسان رضوی، ویژگیهای درونی حوضه بهویژه پوشش گیاهی و ظرفیت ذخیره خاک نقش کلیدی در تضعیف انتقال خشکسالی ایفا میکنند. نتیجهگیری نتایج این پژوهش نشان داد که در ۴۶ حوضه استان خراسان رضوی، فرایند انتشار خشکسالی عمدتا با تضعیف شدت و حدت همراه است؛ بهگونهای که در ۵۴ درصد حوضهها شدت و در ۶۷ درصد حوضهها حدت خشکسالی در مرحله انتقال کاهش یافت. میانگین نسبتهای انتشار شدت و حدت بهترتیب حدود 0.03- و 0.1- بود. شدت و حدت خشکسالی هواشناسی قویترین کنترلکنندههای انتشار شناخته شدند و بین هر دو با نسبتهای انتشار، همبستگی منفی و معنیدار مشاهده شد. در میان عوامل محیطی، پوشش گیاهی (NDVI) و ظرفیت نگهداری آب خاک مؤثرترین نقش را در تضعیف انتشار داشتند، در حالیکه شاخصهای اقلیمی نقش چشمگیری نشان ندادند. | ||
| کلیدواژهها | ||
| تضعیف خشکسالی؛ شاخص استاندارد شده؛ شاخص پوشش گیاهی؛ شدت خشکسالی؛ ویژگیهای فیزیوگرافی | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Spatial analysis of meteorological to hydrological drought propagation and the role of environmental basin characteristics in Khorasan Razavi Province | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Mohammad Rostami Khalaj1؛ Hamze Noor2؛ Ali Bagheryian Kalat1 | ||
| 1Assistant Professor, Soil Conservation and Watershed Management Research Department, Khorasan Razavi Agricultural and Natural ResourcesResearch and Education Center, AREEO, Mashhad, Iran | ||
| 2Associate Professor, Soil Conservation and Watershed Management Research Department, Khorasan Razavi Agricultural and Natural ResourcesResearch and Education Center, AREEO, Mashhad, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| Introduction Drought propagation, defined as the transfer of moisture deficits from meteorological to hydrological drought, represents a central topic in water resources management, particularly in arid and semi-arid regions. Understanding the spatial patterns of drought propagation and identifying the controlling factors are essential for designing risk-reduction strategies and achieving sustainable management of aquifers and surface runoff. Considering the sensitivity of catchments to climatic stress in eastern Iran, this study aims to analyze the spatial dynamics of drought propagation and assess the influence of catchment environmental characteristics in Khorasan Razavi Province. Materials and methods This study utilized data from 46 catchments over a 29-year period (April 1988 to September 2016). Meteorological and hydrological droughts were identified using the standardized precipitation index (SPI) and the standardized streamflow index (SSI), respectively. Drought events were extracted using a threshold of SPI or SSI ≤ –1, and paired events were determined. For each event, the intensity and severity of both meteorological and hydrological droughts were calculated, followed by the derivation of drought propagation ratios and their normalized forms. A set of physiographic and climatic catchment variables-including slope, normalized difference vegetation index (NDVI), precipitation seasonality index (Ps), snow fraction (fₛ), aridity index (Ai), and available water capacity (AWC)—were averaged at the catchment scale and analyzed using Pearson correlation to assess their relationships with drought propagation ratios. Results and discussion Spatial analyses indicated that the mean meteorological drought intensity ranged from 0.23 to 2.17, with an average of approximately 2.1, whereas hydrological drought intensity ranged from 0.14 to 1.16, with a mean of 0.65. The coefficient of variation (CV) was 63% for hydrological drought intensity and 37.7% for meteorological drought, indicating greater spatial variability in hydrological drought. At the catchment level, 54% of the catchments exhibited a reduction in propagation intensity, and 67% showed a decrease in propagation severity. The mean propagation intensity and severity ratios were –0.03 and –0.1, respectively, suggesting a general attenuation of drought effects during the transfer from meteorological to hydrological systems. Significant negative correlations between meteorological drought characteristics and propagation ratios (r = –0.48 for intensity and r = –0.67 for severity) indicate that stronger meteorological drought events tend to experience greater attenuation during propagation; that is, high-intensity meteorological drought does not always translate into equally severe hydrological drought. Among environmental factors, NDVI showed a significant negative relationship with both propagation ratios, and AWC was negatively correlated with the severity propagation ratio. In contrast, precipitation seasonality (Ps) and aridity index (Ai) did not exhibit significant correlations with propagation ratios, while snow fraction (fₛ) showed only a weak negative correlation with propagation intensity. Catchment slope also showed no significant relationship with propagation ratios. These patterns suggest that, in Khorasan Razavi, intrinsic catchment characteristics—particularly vegetation cover and soil water storage capacity—play a key role in attenuating drought propagation. Conclusions The results of this study indicate that drought propagation in the 46 catchments of Khorasan Razavi is predominantly characterized by a reduction in both intensity and severity, with 54% of catchments showing decreased propagation intensity and 67% exhibiting reduced severity. The mean propagation ratios for intensity and severity were –0.03 and –0.1, respectively. Meteorological drought intensity and severity emerged as the strongest controls on drought propagation, showing significant negative correlations with propagation ratios. Among environmental factors, vegetation cover (NDVI) and soil water storage capacity were the most influential in mitigating drought propagation, whereas climatic indices had no significant impact. | ||
| کلیدواژهها [English] | ||
| Drought attenuation, Drought intensity, NDVI, Physiographic characteristics, Standardized index | ||
| مراجع | ||
|
Achite, M., Simsek, O., Adarsh, S., Hartani, T., Caloiero, T., 2023. Assessment and monitoring of meteorological and hydrological drought in semiarid regions: The Wadi Ouahrane basin case study (Algeria). Physics and Chemistry of the Earth, Parts A/B/C, 130, 103386. Alimirzaei, Z., Zare Bidaki, R., Zamani-Ahmadmahmoodi, R., 2018. Monitoring Hydrological and Meteorological Drought in the North Karun Basin. Journal of Hydrogeomorphology, 5(15), 115-133. (in Persian). Avand, M., Moradi, H.R., Hazbavi, Z., 2024. Evaluation of present meteorological and hydrological drought and its future forecast in the Tajan Watershed. Water and Soil Management and Modelling, 4(4), 57-78. doi: 10.22098/mmws.2023.13352.1330(in Persian). Azarakhshi, M., Farzadmehr, J., 2022. Investigating the Relationship between Meteorological and Hydrological Drought in Razavi Khorasan Province. 74(4), 689-702. (in Persian). Barker, L.J., Hannaford, J., Chiverton, A., Svensson, C., 2016. From meteorological to hydrological drought using standardised indicators. Hydrology and Earth System Sciences, 20(6), 2483-2505. Chamanpira, R., 2023. Assessment of Hydrological Drought Impacts on Groundwater in the Kashkan Basin, Final Project Report, Soil Conservation and Watershed Management Research Institute. (in Persian). Ding, Y., Xu, J., Wang, X., Cai, H., Zhou, Z., Sun, Y., Shi, H., 2021. Propagation of meteorological to hydrological drought for different climate regions in China. Journal of Environmental Management, 283, 111980. Eskandari Damaneh, H., Zehtabian, G.R., Khosravi, H., Azareh, A., 2016. Investigation and Analysis of Temporal and Spatial Relationship between Meteorological and Hydrological Drought in Tehran Province. Scientific- Research Quarterly of Geographical Data (SEPEHR), 24(96), 113-120. doi: 10.22131/sepehr.2016.18947(in Persian). Hosseini, T.S.M., Hosseini, S.A., Ghermezcheshmeh, B., Sharafati, A., 2020. Drought hazard depending on elevation and precipitation in Lorestan, Iran. Theoretical & Applied Climatology, 142. Houmma, I.H., Hadri, A., Boudhar, A., Karaoui, I., Oussaoui, S., El Khalki, E. M., ... Kinnard, C., 2025. Analysis of the propagation characteristics of meteorological drought to hydrological drought and their joint effects on low-flow drought variability in the Oum Er Rbia Watershed, Morocco. Remote Sensing, 17(2), 281. Huang, S., Li, P., Huang, Q., Leng, G., Hou, B., Ma, L., 2017. The propagation from meteorological to hydrological drought and its potential influence factors. Journal of Hydrology, 547, 184-195. Janbozorgi, M., Hanifepour, M., Khosravi, H., 2021. Temporal changes in meteorological-hydrological drought (Case study: Guilan Province). Water and Soil Management and Modelling, 1(2), 1-13. doi: 10.22098/mmws.2021.1215(in Persian). Khoshgoftar, M.M., Akhoondzadeh Hanzaei, M., Khosravi, I., 2019. The Comparison of ARIMA and Neural Network methods for Modeling and Monitoring of Drought Using Remote Sensing Time Series Data (Case Study: City of Arak). Scientific- Research Quarterly of Geographical Data (SEPEHR), 28(109), 185-197. doi: 10.22131/sepehr.2019.35646(in Persian). Koushki, R., Rahimi, M., Amiri, M., Mohammadi, M., Dastorani, J., 2017. Investigation of relationship between meteorological and hydrological drought in Karkheh watershed. Journal of Ecohydrology, 4(3), 687-698. doi: 10.22059/ije.2017.62496 (in Persian). Kubiak-Wójcicka, K., Bąk, B., 2018. Monitoring of meteorological and hydrological droughts in the Vistula basin (Poland). Environmental monitoring and assessment, 190(11), 691. Liu, Q., Zhang, S., Zhang, H., Bai, Y., Zhang, J., 2020. Monitoring drought using composite drought indices based on remote sensing. Science of the total environment, 711, 134585. McKee, T.B., Doesken, N.J., Kleist, J., 1993. The relationship of drought frequency and duration to time scales. In Proceedings of the 8th Conference on Applied Climatology (Vol. 17, No. 22, pp. 179-183). Razi, F., Shokoohi, A., 2020. Determining the Effect of Intensity and Duration of Drought on the Lag Time Between Meteorological and Hydrological Drought and Examining Uncertainties (Case Study: Anzali Basin). Journal of Ecohydrology, 7(4), 843-854. doi: 10.22059/ije.2020.303979.1341(in Persian). Raziei, T., Daneshkar Arasteh, P., Akhtari, R., Saghafian ,B., 2007. Investigation of Meteorological Droughts in the Sistan and Balouchestan Province, Using the Standardized Precipitation Index and Markov Chain Model. Iran-Water Resources Research, 3(1), 25-35. (in Persian). Salimi, H., Asadi, E., Darbandi, S., 2021. Meteorological and hydrological drought monitoring using several drought indices. Applied Water Science, 11(2), 1-10. Wu, G., Chen, J., Shi, X., Kim, J. S., Xia, J., Zhang, L., 2022. Impacts of global climate warming on meteorological and hydrological droughts and their propagations. Earth's Future, 10(3), e2021EF002542. Xiong, H., Han, J., Yang, Y., 2025. Propagation from meteorological to hydrological drought: Characteristics and influencing factors. Water Resources Research, 61(4), e2024WR037765. Zeleňáková, M., Abd Elhamid, H., Soľáková, T., Purcz, P., de Michele, C., Blišťan, P., ... Portela, M.M., 2025. Assessment of meteorological and hydrological droughts in the eastern Slovakia using SPI and SSI indices. Modeling Earth Systems and Environment, 11(4), 253. Zhou, Z., Shi, H., Fu, Q., Ding, Y., Li, T., Liu, S., 2021. Investigating the propagation from meteorological to hydrological drought by introducing the nonlinear dependence with directed information transfer index. Water Resources Research, 57(8), e2021WR030028. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 182 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 96 |
||