رویکردهای نوین در مهندسی آب و محیط‌زیست
نشریه علمی

ارزیابی اثر تغییر اقلیم بر خشکسالی کشاورزی به کمک شاخص SMDI دررژیم‌های مختلف آبیاری

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

فاطمه حاجی آبادی 1
فرزاد حسن پور 2
مصطفی یعقوب زاده 3
حسین حمامی 4

1 گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بیرجند و دانش آموخته دکتری آبیاری و زهکشی، دانشکده آب وخاک، دانشگاه زابل،

2 گروه مهندسی آب، دانشکده آب وخاک، دانشگاه زابل

3 گروه علوم و مهندسی آب و گروه پژوهشی خشکسالی وتغییراقلیم، دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایران

4 گروه مهندسی تولید وژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بیرجند

https://doi.org/10.22034/nawee.2025.486306.1116
چکیده
هدف: یکی از مهم­ترین شاخص­های خشکسالی که رطوبت خاک را به عنوان پارامتر ورودی در نظر می­گیرد شاخص خشکسالی رطوبت خاک (SMDI) می­باشد
مواد و روش: . بررسی اثر تغییر اقلیم بر خشکسالی کشاورزی به کمک شاخص SMDI در تنش­های شوری و خشکی مختلف به کمک مدل گیاهی Aqua Crop در دوره­ پایه (1975-2005) و آتی (2025-2055) در منطقه بیرجند هدفی است که در این پژوهش دنبال می­شود. جهت پیش­بینی پارامترهای بارش و دمای ماکزیمم و مینیمم در دوره آتی در محدوده مورد مطالعه از پنج مدل اقلیمی IPSL-CM5A-LR, MIROC-ESM, CSIRO-MK3.6, HADGEM2-ES, GFDL- ESM2M تحت سناریوهای انتشار RCP4.5 و RCP8.5 استفاده شد که از این میان مدل CSIRO-MK3.6 با استفاده از روش وزن­دهی و معیارهای عملکردی به عنوان مدل برتر انتخاب گردید.
نتایج: نتایج نشان داد که مقدار بارش پیش­بینی شده برای دوره آتی نسبت به دوره پایه، تحت هر دو سناریوی انتشار کاهش و میانگین سالانه دمای ماکزیمم و مینیمم در دوره آتی نسبت به دوره پایه تحت هر دو سناریو انتشار افزایش داشته است. مقادیر شاخص خشکسالی SMDI برای تیمار دیم  نسبت به تیمارهای آبی در دوره آتی در هر دو سناریو انتشار کمتر می باشد.
نتیجه گیری: نتایج نشان داد تمامی تیمارها، به طور میانگین در دوره آتی در سناریو RCP8.5 نسبت به سناریو انتشار RCP4.5 از درجه خشکسالی کمتری برخوردار خواهند بود.

کلیدواژه‌ها

تغییر اقلیم
خشکسالی
شاخص SMDI
مدل‌های AOGCM و AquaCrop

عنوان مقاله English

Assessing the effect of climate change on agricultural drought by using of SMDI index in different Irrigation levels

نویسندگان English

Fatemeh Hajiabadi 1
Farzad Hassanpour 2
Mostafa Yaghoobzadeh 3
Hossein Hammami 4
1 Expert of Department of Water Engineering, College of Agriculture, University of Birjand and Ph. D. Graduate of Irrigation and Drainage, Department of Water Engineering, College of Water and Soil, University of Zabol, Zabol, Iran
2 Department of Water Engineering, College of Water and Soil, University of Zabol, Zabol, Iran
3 Department of ِResearch Group of Drought and Climate Change University of Birjand, Birjand, Iran. ,Department of Water Engineering
4 Department of Agronomy, Faculty of Agriculture, University of Birjand, Birjand, Iran
چکیده English

One of the most important indices of drought that considers soil moisture as an input parameter is the soil moisture drought (SMDI) index. Investigating the effect of climate change on agricultural drought using SMDI index in different salinity and drought stresses with the help of Aqua Crop model in the basic period (2005-1975) and upcoming (2025-2055) in Birjand region is the aim of this study. To predict precipitation and maximum and minimum temperature in the upcoming period in the study area of five climate models IPSL-CM5A-LR, MIROC-ESM, CSIRO-MK3.6, HADGEM2-ES, GFDL-ESM2M under RCP4.5 and RCP8.5 emission scenarios ,were used, among which the CSIRO-MK3.6 model was selected as the best model using weighting method and performance criteria. The results showed that the amount of precipitation forecast for the upcoming period compared to the base period decreased under both emission scenarios and the annual average maximum and minimum temperature in the future period increased compared to the base period under both emission scenarios. The severity of the SMDI drought index for rainfed treatment in the upcoming period is lower in both scenarios than in other treatments, indicating the need for rainfed recovery in the region. The results also showed that all treatments, on average, would have a lower degree of drought in the RCP8.5 scenario in the upcoming period than in the RCP4.5 emission scenario

کلیدواژه‌ها English

AOGCM Models
Aqua Crop
Climate Change
Drought
SMDI Index
رمضانی اعتدالی، ه، لیاقت، ع، پارسی نژاد، م.، رمضانی اعتدالی، م. 1391. بررسی وضعیت خشکسالی کشاورزی بر اساس رطوبت خاک در ایستگاه سینوپتیک قزوین. پژوهش آب در کشاورزی. 26(1): 91-81.
رودری، آ، حسن پور، ف، یعقوب زاده، م.، دلاور، م. 1398. بررسی رابطه خشک سالی هواشناسی و هیدرولوژی در دشت سیستان. علوم و تکنولوژی محیط زیست، 21(6): 44-33.
دلقندی، م، جورابلو، س.، گنجی نوروزی، ز. 1402. بررسی اثرات تغییر اقلیم بر شدت، مدت و مقدار خشکسالی منطقه سمنان با استفاده از دو شاخص SPI و RDI. مجله پژوهش های خشکسالی و تغییراقلیم، 1(1): 18-1.
صالحی طبس، م. 1398. اثر تغییراقلیم بر خشکسالی کشاورزی و هواشناسی به­کمک مدل گیاهی و داده­های گزارش پنجم تغییراقلیم، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بیرجند، بیرجند.
یعقوب زاده، م. 1394. شبیه­سازی تبخیر و تعرق و رطوبت خاک به منظور ارزیابی خشکسالی کشاورزی برای دوره­های پایه و آتی به کمک تکنیک سنجش از دور، پایان نامه دکتری، دانشگاه شهیدچمران اهواز، اهواز.
یعقوب زاده، م، احمدی، م، برومند نسب، س.، حقایقی مقدم، س.ا. 1395. اثر تغییر اقلیم بر روند تغییرات تبخیر-تعرق در طی دوره رشد گیاهان مزارع آبی و دیم با استفاده از مدل‌های AOGCM. پژوهش آب در کشاورزی، 30(4): 523-511.
یعقوب زاده، م، امیرآبادی زاده، م، رمضانی، ی.، پوررضا بیلندی، م. 1396. بررسی عدم قطعیت مدل‌های گردش عمومی جو در برآورد رطوبت خاک تحت تاثیر تغییراقلیم. تحقیقات آب و خاک ایران، 48(5): 1119-110.
Chunping, T., Jianping, Y., Man, L. 2015. Temporal-spatial variation of drought indicated by SPI and SPEI in Ningxia Hui autonomous region, China. Journal of Atmosphere, 6, 1399- 1421.
Delghandi, M., Sanaz Joorablou, S., Ganji Nowroozi, Z. 2023. The impact of climate change on severity, duration, and magnitude of drought using SPI and RDI in the Semnan region, JOURNAL OF DROUGHT AND CLIMATE CHANGE RESEARCH, 1(1): 1-18 (In Persian).
Fan, G., Sarabandi, A., Yaghoobzadeh, M. 2021. Evaluating the climate change effects on temperature, precipitation and evapotranspiration in eastern Iran using CMPI5, Water Supply 218: 4316-4327.
Grillakis, M. G. 2019. Increase in severe and extreme soil moisture droughts for Europe under climate change. Science of the Total Environment, 660, 1245-1255.
Toorajzadeh, O., Piri, H., Barati, M. 2024. Sensitivity analysis and evaluation of Aquacrop model in simulating water productivity and quinoa yield under different irrigation water amount and salinity management and Biochar and NanoBiochar application, Journal of Water and Soil Conservation, 31(1): 1-25 (In Persian).
IPCC. 2013. Summary for policymakers. In: Field, C.B., Barros, V., Stocker, T.F., Qin, D., Dokken, D.J., Ebi, K.L., Mastrandrea, M.D., Mach, K.J., Plattner, G.-K., Allen, S.K., Tignor, M., Midgley, P. (Eds.), Managing the Risks of Extreme Events andDisasters to Advance Climate Change Adaptation. Cambridge University Press, 1–19
Narasimhan, B., Srinivasan, R. 2005. Development and evaluation of Soil Moisture
Deficit Index (SMDI) and Evapotranspiration Deficit Index (ETDI) for agricultural
drought monitoring. Agricultural and Forest Meteorology, 133(1-4): 69-88.
Oliveira-Júnior J.F., Gois G., Terassi P.M.B., Silva Junior C.A., Blanco C.J.C., Sobral B.S., Gasparini K.A.C. 2018. Drought severity based on the SPI index and its relation to the ENSO and PDO climatic variability modes in the regions North and Northwest of the State of Rio de Ja­neiro – Brazil, Atmos. Res. 212: 91–105.
 Ramezani, H.,   Liaghat, A.,  Parsinejad, M.,  Ramezani, M. 2012. Status of Agricultural Droughts Based on Soil Moisture in Qazvin, Journal of Water Research in Agriculture, 26(1), 81-91 (In Persian).
Roodari, A., Hassanpour, F., Yaghoobzadeh, M., Delavar, M. 2019. Investigation of relation between meteorological and hydrological drought in Sistan plain. Journal of Environmental Science and Technology, 21: 33-44 (In Persian).
Salehi Tabas, M. 2019. The investigation of climate change impact on agriculture and meteorological drought of birjand plain by DSSAT vegetarian model and drought indexes. MSc dissertation, Faculty of Agriculture, University of Birjand, Iran (In Persian).
Semenov, M. A., Barrow, E. M. 2002. A stochastic weather generator for use in climate impact studies. User Manual, Hertfordshire, UK (August):0–27
Vicente-Serrano, S.M., Miralles, D.G., DomínguezCastro, F., Azorin-Molina, C., El Kenawy, A., McVicar, T.R., Tomás-Burguera, M., Beguería, S., Maneta, M. Peña-Gallardo, M. 2018. Global assessment of the standardized evapotranspiration deficit index (SEDI) for drought analysis and monitoring. Journal of Climate, 31(14), 5371-5393.
Wambua, R. M. 2019. Spatio-temporal characterization of Agricultural Drought using Soil Moisture Deficit Index (SMDI) in the Upper Tana River basin, Kenya.
Yaghoobzadeh, M. 2015. The simulation of evapotranspiration and moisture soil for agricultural drought evaluation in the base line and future by using remote sensing, Ph.D. dissertation, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz (In Persian).
Yaghoobzadeh M., Ahmadee, M. boroomand, S. 2017. Impact of Climate Change on Changing Trend of Evapotranspiration during the Growth Period of Irrigated and Rainfed Field Crops by AOGCM Models, Journal of Water Research in Agriculture, 30(4): 511-523 (In Persian).
Yaghoobzadeh, M., AmirAbadi Zadeh, M., Ramezani, Y.,  Pourreza, M. 2018. An uncertainty analysis of general circulation models for estimation of soil moisture affected by climate change, Iranian Journal of Soil and Water Research, 48(5): 1109-1119 (In Persian).
Yaghoobzadeh, M. 2022. Selecting the best general circulation model and historical period to determine the effects of climate change on precipitation, IDŐJÁRÁS/Quarterly journal of the Hungarian meteorological service, 126(2): 247-265.
 
 
رویکردهای نوین در مهندسی آب و محیط‌زیست
دوره 4، شماره 1
فروردین 1404
صفحه 72-84

صفحه اصلی

راهنمای نویسندگان

ارسال مقاله

داوران

تماس با ما