ارزیابی اثر تغییر اقلیم بر خشکسالی کشاورزی به کمک شاخص های ETDI و SPI

به دلیل وابستگی کشاورزی به آب، تعیین شرایط خشکسالی در هر منطقه به منظور برنامه ریزی تامین غذا مهم است. متاسفانه چون تعریف یکسانی از شرایط خشکسالی وجود ندارد؛ شاخص های متعددی برای آن ارائه شده است. شاخص بارش استاندارد شده (SPI) یکی از شاخص های مهم هواشناسی استکه به منظور تعیین خشکسالی های کشاورزی مورد استفاده قرار می گیرد. شاخص کمبود تبخیر-تعرق (ETDI) نیز یکی از شاخص های مهم است که به منظور استفاده در بخش کشاورزی ارائه شده است. این شاخص در مناطق خشک و نیمه خشک کاربرد دارد. با وجود اینکه تحقیقات متعددی در خصوص شاخص های خشکسالی از جمله SPI وجود دارد، تاکنون مطالعات اندکی فقط در خارج کشور در خصوص کاربرد شاخص ETDI انجام شده است. لذا در این تحقیق سعی شد، تعیین خشکسالی با استفاده از شاخص های ETDI و SPI در دشت نیشابور به کمک مدل های تغییراقلیم انجام شود.
این تحقیق به منظور تعیین خشکسالی در دشت نیشابور واقع در عرض جغرافیایی و طول جغرافیایی انجام شد. شاخص ETDI براساس کمبود تبخیر-تعرق هفتگی در این منطقه تعیین شد. به منظور مقایسه نتایج شاخص ETDI نسبت به سایر شاخص های خشکسالی، از شاخص SPI که یکی از مهم ترین شاخص های مورد استفاده در این خصوص است، استفاده شد. داده های مورد نیاز این تحقیق از ایستگاه هواشناسی نیشابور در بازه 1373 تا 1390 (1992 تا 2011) گرفته و برای مزارع آبی (مزارع گندم فاروب و سلیمانی، جو و ذرت) و مزارع دیم (برای گندم دیم) استفاده شد. برای تعیین داده های هواشناسی مورد نیاز هر شاخص در مزارع آبی در دوره های آتی (2020 تا 2039 و 2080 تا 2099) از مدل های HADCM3، ECHOAM و CGCM3 T47 براساس سناریوهای A2، B1 و A1B استفاده شد. برای مزارع دیم نیز از مدل HADCM3 براساس سناریوهای A2 و B1 استفاده گردید. آماره های میانگین مربعات خطا (RMSE)، میانگین خطای مطلق (MAE)، ضریب تبیین (R2) نیز برای مقایسه نتایج دو شاخص ETDI و SPI مورد استفاده قرار گرفتند.
نتایج نشان داد که شاخص ETDI برای مزرعه فاروب در دوره پایه (1992 تا 2011) در حالت «رطوبت اولیه» قرار داشت در حالی که در دوره های آتی (2020 تا 2039 و 2080 تا 2099) در حالت «خشکی» تعیین شد. شاخص ETDI برای مزرعه سلیمانی در دوره پایه در حالت «نرمال» قرار داشت. این شاخص برای مزرعه سلیمانی در دوره های 2020 تا 2039 و 2080 تا 2099 به ترتیب در حالت های «نرمال» و «خشکی اولیه» تعیین شد. شاخص ETDI در دوره پایه برای مزارع جو و ذرت به ترتیب در حالت های «نرمال» و «خشکی اولیه» قرار داشت. این شاخص برای هر دو مزرعه دو دوره های آتی در حالت «نرمال» قرار گرفت. مقدار شاخص ETDI برای گندم دیم در دوره پایه کمتر از گندم آبی بود در حالی که عکس این حالت در دوره آتی مشاهده شد. با استفاده از اکثر سناریوهای تغییر اقلیم، شاخص ETDI مقداری منفی داشت. این نشان دهنده ی بروز خشکسالی در دوره های آتی به دلیل کمبود تبخیر-تعرق است. نتایج شاخص SPI نشان داد که شاخص خشکسالی در این منطقه در وضعیت «خشکسالی اولیه» بود و در زمان های آتی نیز تغییری نیافت.
نتایج شاخص های ETDI و SPI بسیار با هم تفاوت داشت. علت آن نیز این بود که خشکسالی کشاورزی به کمبود تبخیر-تعرق وابسته است و به همین دلیل شاخص ETDI نتایج بهتری به دست داد. مقایسه نتایج بین این دو شاخص با استفاده از آماره RMSE تفاوت زیادی در دوره های آتی نشان داد. علاوه بر این، شاخص ETDI و SPI همبستگی زیادی نسبت به هم (براساس آماره R2) نداشتند. وجود این تفاوت ها منطقی است زیرا شاخص SPI از داده های بارش و شاخص ETDI از داده های تبخیر-تعرق استفاده می کنند. براساس نتایج این تحقیق، شاخص SPI به عنوان یک شاخص برای تعیین خشکسالی کشاورزی پیشنهاد نمی شود.