توصيفگر ها :
موج گرمايي , خشكسالي كشاورزي , رطوبت خاك , تبخير_تعرق , آسياي غربي
چكيده فارسي :
افزايش غلظت گازهاي گلخانه‌اي و گرمايش جهاني موجب تشديد پديده‌هاي حدي مانند خشكسالي و امواج گرمايي شده است كه اثرات جدي بر كشاورزي و محيط زيست دارند. موج‌هاي گرمايي باعث كاهش تعرق گياهان و افزايش تبخير مي‌شوند و در نتيجه تبخير_تعرق كلي افزايش مي‌يابد. رطوبت خاك نقش مهمي در شدت و پايداري اين امواج دارد؛ كمبود رطوبت خاك منجر به كاهش تبخير_تعرق و افزايش دماي هوا مي‌شود كه موج‌هاي گرما را تشديد مي‌كند. همچنين خشكسالي كشاورزي به دليل كمبود رطوبت خاك در زمان وقوع امواج گرمايي تهديدي براي امنيت غذايي جهاني است و نظارت دقيق بر رطوبت خاك و تبخير_تعرق در هنگام موج گرمايي براي مديريت اين خشكسالي ها ضروري است. به همين دليل در سال هاي اخير در طيف وسيعي از مقياس هاي مكاني و زماني دوره هاي موج گرمايي و خشكسالي ناشي از اين پديده مورد بررسي قرار گرفته است. در مطالعه حاضر تاثير امواج گرمايي بر خشكسالي كشاورزي در محدوده ي آسياي غربي مورد بررسي قرار گرفته است. براي اين منظور، داده هاي بيشينه دما، رطوبت خاك و تبخير_تعرق روزانه براي 26 كشور طي دوره مطالعاتي 1980 تا 2020 انتخاب شد. در ابتدا شاخص موج گرمايي با استفاده از روش مقادير بالاتر از يك آستانه متغير توسعه يافت و براي ارزيابي خشكسالي ، شاخص‌هاي استاندارد كمبود تبخير-تعرق و رطوبت خاك محاسبه شدند. سپس، با اجراي آزمون ناپارامتري من-كندال، روند موجود در شاخص‌هاي مورد مطالعه شناسايي و ميزان همبستگي رتبه‌اي بين متغيرها با استفاده از ضريب همبستگي اسپيرمن تعيين گرديد. درادامه، ارتباط بين شاخص‌هاي بيشينه دما، رطوبت خاك و تبخير-تعرق به‌صورت دو متغيره و سه‌متغيره با استفاده از محاسبات اطلاعات متقابل (MI)، آنتروپي انتقال (TE) و تفكيك اطلاعات جزئي (PID) در دوره‌هاي موج گرمايي و غير موج گرمايي تحليل شد و در نهايت، با استفاده از روش طبقه‌بندي اقليم تورنث وايت، محدوده آسياي غربي از نظر اقليمي مورد بررسي قرار گرفت. نتايج نشان مي دهد كه در طي 40 سال گذشته، شاخص‌هاي بيشينه دما و اختلاف دماي حداكثر از حد آستانه در اين منطقه افزايش يافته‌اند كه نشان‌دهنده گرمايش جهاني و افزايش رويدادهاي گرمايي شديد است. كشورهاي با عرض جغرافيايي پايين‌تر نظير عربستان سعودي، ايران و قطر تحت تأثير گرماي بيشتري قرار گرفته‌اند، به ويژه به دليل اقليم خشك خود كه تغييرات بيشتري در تبخير-تعرق و رطوبت خاك را تجربه كرده‌اند. در مقابل، كشورهاي آسياي مركزي مانند قزاقستان، ازبكستان و تاجيكستان نيز از سال 2015 تا 2020 كاهش رطوبت خاك و وقوع خشكسالي را تجربه كرده‌اند. همچنين تحليل‌هاي انجام شده نشان مي دهد كه افزايش دما و رطوبت خاك در دوره‌هاي عدم موج گرمايي بيشترين تأثير را بر كمبود تبخير-تعرق دارند و براساس نقشه‌ي طبقه‌بندي اقليم، آسياي غربي به عنوان يك منطقه خشك و بياباني شناخته شد كه اين امر به واسطه موج‌هاي گرمايي و تشديد كمبود تبخير-تعرق و رطوبت خاك، اقليم خشك و بياباني در اين منطقه را تقويت كرده است.
چكيده انگليسي :
The increase in greenhouse gas concentrations and global warming have exacerbated extreme phenomena such as droughts and heatwaves, which have serious impacts on agriculture and the environment. Heatwaves reduce plant transpiration and increase evaporation, resulting in an overall increase in evapotranspiration. Soil moisture plays a significant role in the intensity and persistence of these heatwaves; a soil moisture deficit leads to reduced evapotranspiration and increased air temperature, which exacerbates heatwaves. Furthermore, agricultural drought due to soil moisture deficits during heatwaves is a threat to global food security, and precise monitoring of soil moisture and evapotranspiration during heatwaves is crucial for managing these droughts. Therefore, in recent years, heatwave periods and droughts caused by this phenomenon have been studied over a wide range of spatial and temporal scales. In the present study, the impact of heatwaves on agricultural drought in the West Asia region was investigated. For this purpose, daily maximum temperature, soil moisture, and evapotranspiration data for 26 countries were selected for the study period from 1980 to 2020. Initially, the heatwave index was developed using the method of values exceeding a variable threshold, and for drought assessment, standardized indices of evapotranspiration deficit and soil moisture were calculated. Then, by conducting the non-parametric Mann-Kendall test, the existing trends in the studied indices were identified, and the rank correlation between variables was determined using the Spearman correlation coefficient. Subsequently, the relationship between maximum temperature, soil moisture, and evapotranspiration indices was analyzed in bivariate and trivariate forms using mutual information (MI) calculations, transfer entropy (TE), and partial information decomposition (PID) during heatwave and non-heatwave periods. Finally, using the Thornthwaite climate classification method, the West Asia region was examined climatically. The results show that over the past 40 years, maximum temperature indices and the maximum temperature difference from the threshold in this region have increased, indicating global warming and an increase in extreme heat events. Lower-latitude countries such as Saudi Arabia, Iran, and Qatar have been more affected by heat, especially due to their dry climate, experiencing more changes in evapotranspiration and soil moisture. In contrast, Central Asian countries such as Kazakhstan, Uzbekistan, and Tajikistan have experienced soil moisture reduction and drought occurrences from 2015 to 2020. Furthermore, the analyses show that temperature and soil moisture increase during non-heatwave periods have the greatest impact on evapotranspiration deficit, and according to the climate classification map, West Asia is identified as an arid and desert region, which, due to heatwaves and intensified evapotranspiration and soil moisture deficit, reinforces the arid and desert climate in this region.
