تحلیل روند بلندمدت تبخیر تعرق پتانسیل در حوضه جنوبی رود ارس

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری اقلیم شناسی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

2 استادیار اقلیم شناسی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

چکیده

تبخیر- تعرق پتانسیل () یکی از مهمترین اجزاء چرخه هیدرولوژیکی برای برنامه‌ریزی سیستم‌های آبیاری، آماده سازی داده‌های ورودی برای مدل‌های هیدرولوژیکی بیلان آب و ارزیابی اثرات هیدرولوژیکی تغییر اقلیم است. در این مطالعه مقادیر با استفاده از روش بلانی- کریدل برای 6 ایستگاه واقع در بخش جنوبی حوضه رود ارس در دوره آماری 2008-1986 محاسبه شد. افزون بر این، روند تغییرات و برخی از مهمترین متغیرهای هواشناسی موثر بر آن در دو مقیاس فصلی و سالانه تجزیه و تحلیل شد. برای این کار از آزمون ناپارامتری مان کندال پس از حذف اثر خودهمبستگی داده‌ها استفاده شد. برای محاسبه شیب خط روند از روش تخمین گر Sen استفاده شد. نتایج نشان داد که روند  در ایستگاه‌ها و مقیاس‌های زمانی مختلف متفاوت است. در بین ایستگاه‌های مورد مطالعه خوی شدیدترین روند افزایشی معنی دار (P<0.05) را در مقیاس سالانه برای تجربه کرده بود. در این ایستگاه روند تغییرات حداقل رطوبت نسبی کاهشی و شدیدتر از سایر ایستگاه‌ها بود. در این ایستگاه پارامترهای مربوط به درجه حرارت هوا  و سرعت باد روند افزایشی نشان دادند. شیب خط روند  در این ایستگاه معادل 25 میلیمتر در سال به دست آمد. روند  در ایستگاه‌های ماکو و اهر نیز در مقیاس سالانه افزایشی (ولی غیرمعنی دار) بود. در این ایستگاه روند نزولی رطوبت نسبی هوا تجربه شده است. روند  سالانه سایر ایستگاه‌ها کاهشی (ولی غیر معنی دار) بود. در مقیاس فصلی ترکیبی از روندهای مثبت و منفی در ایستگاه‌های مورد بررسی مشاهده شده است. روند  ایستگاه خوی در همه فصول سال مثبت (و در پاییز معنی دار در سطح 5%) و در ایستگاه پارس آباد منفی (ولی غیر معنی دار) بوده است. در بین پارامترهای مورد بررسی، تعداد ساعات آفتابی در تمام ایستگاه‌ها و در دو مقیاس فصلی و سالانه دارای روند افزایشی است. حداقل، حداکثر و میانگین درجه حرارت هوا در مقیاس سالانه در همه ایستگاه‌ها روند صعودی دارد. بارش فصل پاییز در همه ایستگاه‌ها روند نزولی دارد. روند سرعت باد در همه ایستگاه‌ها (بجز جلفا و پارس آباد) در مقیاس سالانه صعودی است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Analyzing long term trend of potential evapotranspiration in the Southern parts of the Aras river basin

نویسندگان [English]

  • Marziyeh Esmaeilpour 1
  • Y. Dinpazhooh 2
1 Ph.D Student of Climatology, University of Tabriz, Tabriz, Iran
2 Assistant Professor of Climatology, University of Tabriz, Tabriz, Iran
چکیده [English]

Extended Abstract
1- Introduction
Potential evapotranspiration () is one of the most important component of hydrological cycle for irrigation systems scheduling, preparing input data for water balance hydrological models, and assessment of hydrological effect of climate change. One of the major issues of human societies in the present century is global warming due to green house gases increasing and water resources crisis. As a result, climate change may have significant effects on some of the hydrological parameters such as runoff, evapotranspiration, soil moisture and groundwater. Also, evapotranspiration is most important component of hydrological cycle after precipitation and usually crop water requirement
 
 determined using. Any change in climatological parameters due to global warming will affect evapotranspiration too. Eventual global warming may increase dry conditions in the world with increase of evapotranspiration and intensification of desertification. Therefore, Earth’s global warming may change the hydrological cycle components and global water resources will re-distribute in the time and place. This may intensify desertification in arid and semi arid countries such as Iran.
 
2- Methodology
 In this study  values computed using the Blaney- Cridle method for the 6 synoptic stations located at southern part of Aras river basin in the period 1986-2008 (23 years). Furthermore, trend of  and some meteorological variables (precipitation, maximum temperature and minimum temperature) which affect it were analyzed in both annual and seasonal time scales. Data used for  computing involves: mean daily temperature, minimum relative humidity, wind speed (m/s) and sunshine hours. For trend computing, the effects of autocorrelation cofficients until 31 lags were included. Then trend analysis was performed with conventional MK method (for series with insignificant autocorrelation) and modified MK (for series with significant auto correlation). Mann – Kendall method is one of the most commonly used non parametric tests for considering trend in different hydrological and climatological variables. Test statistic Z was obtained from Mann-Kendall equations compared with normal Z in significance level. If Mann-Kendall test statistic absolute value, Z, was more than 1.645 then the trend (increasing or decreasing) considered being significant in 10% level. If it was more than 1.96, trend considered being significant in 5% level and if it was more than 2.33 then trend level will be 1%. In addition to trend test, slope of trend line also estimated using the Sen’s slope estimator.
 
3- Discussion
Results indicated that variation trend of  as one of the main components of hydrological cycle at southern part of Aras river basin has spatial and temporal variations. Among all stations, Khoy experienced the most sever significant increasing trend (P<0.05) at annual time scale. At this station strong decreasing trends detected for minimum relative humidity, which was stronger than other stations. At this station some parameters related to air temperature  and wind speed showed increasing trends. trend line slope estimated about 25 mm/year at the mentioned station. Increasing insignificant trends detected for   at Makoo and Ahar stations at annual time scale. At this station decreasing trend for relative humidity experienced. Other station’s  trend was detected to be decreasing (but insignificant). At seasonal time scale, combinations of both positive and negative trends observed for stations. Khoy station’s seasonal  trend for all seasons was positive (autumn was significant at 5% level) and at Parsabad station was negative (but insignificant). Among considered parameters, trends of sunshine hours at all stations were significant at both seasonal and annual time scales. Minimum, maximum and mean air temperature in annual time scale at all stations had increasing trends. Trends of autumn precipitation at all stations were decreasing. Decreasing trends observed for wind speed at all stations (except Jolfa and Parsabad) at annual time scale.
 
4- Conclusion
Results showed that among all stations, Khoy had highest significant increasing trend which is due to significant increase in wind speed, sunshine and significant decrease in relative humidity values. Maximum value of trend line slope at this station observed at annual time scale which was estimated equal with 25 mm/year. Among all stations the strongest decreasing trend slope belonged to Parsabad station (at annual time scale) equal with 8.4 mm/year. Among parameters which their effects considered on evapotranspiration more variation related to autumn sunshine hours in Ardebil station which is about 3.7 hours/year. The most decreasing precipitation trends observed at Ahar and Parsabad station which the slope of trend line was about 2.4 mm/year.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Evapotranspiration
  • Blaney-Criddle
  • Trend
  • Mann-Kendall
  • Southern Basin of Aras River
 اسمعیل‌پور، مرضیه، (1386)، ارزیابی بیلان آب برای استفاده کشاورزی در حوضه جنوبی رود ارس، سعید جهانبخش، پایان نامه کارشناسی ارشد رشته جغرافیای طبیعی، دانشگاه تبریز.
دانشور وثوق، فرزانه، دین پژوه، یعقوب و محمد تقی اعلمی،(1390)، تاثیر خشکسالی بر تراز آب زیرزمینی در دوهه اخیر (مطالعه موردی: دشت اردبیل)، مجله دانش آب و خاک (دانشگاه تبریز) جلد 21، شماره 2 (پذیرفته شده).
سبزی پرور، علی اکبر؛ تفضلی، فرزین؛ زارع ابیانه، حمید؛ بانژاد، حسین؛ غفوری، محمد؛ موسوی بایگی، محمد و زهره مریانجی،(1387)، ارزیابی حساسیت مدلهای مختلف تبخیر- تعرق مرجع(ETo) به سیگنالهای تغییر اقلیم در اقلیم سرد نیمه خشک همدان، علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، سال دوازدهم، شماره چهل و ششم، 592-581.
شیر غلامی،‌هادی؛ قهرمان، بیژن؛ علیزاده، امین و جواد بداق جمالی، (1383)، بررسی روند تبخیر تعرق گیاه مرجع در ایران، پژوهشنامه علوم کشاورزی و منابع طبیعی خزر، سال دوم، شماره سوم، 27-11.
علیزاده، امین، (1382)، اصول هیدرولوژی کاربردی، انتشارات دانشگاه امام رضا، چاپ شانزدهم، مشهد، 815 صفحه.
قره خانی، ابوذر و نوذر قهرمان، (1389)، بررسی روند تغییرات فصلی و سالانه رطوبت نسبی و نقطه شبنم در چند نمونه اقلیمی در ایران، نشریه آب و خاک (دانشگاه فردوسی مشهد)، جلد 24، شماره 4، 646-636.
کیانی سفیدان جدید، طاهره، (1384)، تحلیل سینوپتیکی بارش‌های رگباری در حوضه جنوبی رود ارس، پایان نامه کارشناسی ارشد، گروه جغرافیای طبیعی، دانشگاه تبریز.
موحد دانش، علی اصغر، (1373)، هیدرولوژی آب‌های سطحی ایران، انتشارات سمت، چاپ اول، تهران، 378 صفحه.
Abtew, W., Obeysker, J. and Iricanin, N., (2011), Pan evaporation and potential evapotranspiration trends in South Florida. Hydrological Processes, 25: 11 pages.
Dinpashoh, Y., Jhajharia, D., Fakheri-Fard A., Singh, V.P., Kahya, E., (2011), Trends in reference crop evapotranspiration over Iran, Journal of Hydrology, 399: 12 pages.
Fooladmand, H.R., and Ahmadi, S.H., (2009), Monthly spatial calibration of Blaney-Criddle equation for calculating monthly                          in Southern Iran.Irrigation and Drainage, 58: 12 pages.
Gong, L., Xu, CH., Chen, D., Halldin, S., Chen, Y., (2006), Sensivity of the Penman- Monteith reference evapotranspiration to key climatic variables in the Changjiang (Yangtze River) basin. Journal of Hydrology, 329: 10 pages.
Goyal, R.K., (2004), Sensivity of evapotranspiration to global warming: a case study of arid zone of Rajastan (India), Agricultural Water Management, 69: 11pages.
Jhajharia, D., Shrivastava, S.K., Sarkar, D. and Sarkar, S., (2009), Temporal characteristics of pan evaporation trends under the humid conditions of northeast India. Agricultural and Forest Meteorology, 149: 8 pages.
Jhajharia, D.,Dinpashoh, Y., Kahya, E., Singh, V.P., (2011), Trends in reference evapotranspiration in humid region of northeast India, Hydrological Processes, Doi: 10.1002/hyp.8140: 15 pages.
Kumar, S., Merwade, V., Kam, J., Thurner, K., (2009), Streamflow trends in Indiana: Effects of long term persistence, precipitation and subsurface drains, Journal of Hydrology, 374: 13 pages.
Shuttleworth, W.J., (1993), Evaporation in: Maidment, D.R. "Handbook of Hydrology", McGraw-Hill. 4.1-4.53.
Tabari, H., Marofi, S., Aeini, A., Talaee, P.H. and Mohammadi, K., (2010), Trend analysis of reference evapotranspiration in the western half of Iran. Agricultural and Forest Meteorology, 151 (2): 9 pages.
Tabari, H. and Talaee, P.H., (2011), Temporal variability of precipitation over Iran: 1966-2005. Journal of Hydrology, 396: 8 pages.
Thomas, A., (1999), Spatial and temporal characteristics of potential evapotranspiration trends over China. Int. J. Climatol, 20: 16 pages.
Wang, Y., Jiang,T., Bothe, O., and Fraedrich,K., (2006), Changes of pan evaporation and reference evapotranspiration in the Yangtze River basin, Theoretical and Applied Climatology , 90 (1-2): 8 pages.
Xu, Ch.Yu., Gong, L., Jiang T, Chen D., and Singh, V.P., (2006), Analysis of spatial distribution and temporal trend of reference evapotranspiration and pan evaporation in Changjiang (Yangtze River) catchment, Journal of Hydrology, 327: 13 pages.
Zhang, X., Ren, Y., Yin, Z., Lin, Z. and Zheng, D., (2009), Spatial and temporal variation patterns of reference evapotranspiration across Qinghati- Tibetan. J. of Geophysical Research, 114, D15105, doi: 10.10292009JD011753: 14 pages.
Zhang, X., Xu, CH., Chen, Y., Ren, L., (2011), Comparision of evapotranspiration variations between the Yellow River and Pearl River basin, China. J. of Stoch Environ Res Risk Assess 25, 12 pages.
Zhang, Q., Xu, C.H.Y. and Xiaohong, C., (2011), Reference evapotranspiration changes in China: natural processes or human influences? Theoretical and Applied Climatology, 103, (3-4): 10 pages.