مدلسازی پیوند بین خشکسالی، تعداد روزهای بارانی و تبخیر و تعرق در استان فارس
محورهای موضوعی : جغرافیای طبیعی
مریم خسرویان
1
(دانشگاه حکیم سبزواری)
علیرضا انتظاری
2
(دانشگاه حکیم سبزواری)
محمد باعقیده
3
(دانشگاه حکیم سبزواری)
رحمان زندی
4
(عضو هیات علمی دانشگاه حکیم سبزواری)
کلید واژه: مدلسازی, خشکسالی, تعداد روزهای بارانی, تبخیر و تعرق, استان فارس,
چکیده مقاله :
خشکسالی یکی از پدیده‌های تکرارشونده در تمامی نقاط با اقلیم‌های پربارش و کم‌بارش است و بلایی طبیعی به‌شمار می‌رود. ایران نیز از جمله کشورهایی است که با این پدیده در نقاط مختلف درگیر است. ويژگيهاي آن از قبيل شدت، مدت و وسعت خشكسالي از محلي به محل ديگر متفاوت مي‌باشد و خسارت آن به برنامه‌ریزی کشورها بستگی دارند. در اين راستا وجود توان‌های محيطی، اقتصادی، کشاورزی و صنعتی و بهره‌برداری بهينه از آن‌ها و نيز پيش‌بينی وقوع حوادث طبيعی، چون سيل و خشکسالی ضرورت شناخت صحيح شرايط جوی و ويژگي‌های آب و هوايی مناطق مختلف برای برنامه‌ريزان آشکار کرده است. در این تحقیق، به‌منظور بررسی و مقایسه رخدادهای خشکسالی و ترسالی، داده‌های بارش مربوط به دوره¬ی (1987-2017)، و همچنین داده¬های تبخیر و تعرق و تعداد روزهای بارانی طی یک دوره آماری 10 ساله (2008-2017) و از 9 ایستگاه برای استان فارس اخذ شد. شاخص بارش استاندارد شده (SPI)، مورد استفاده قرار گرفت و نقشه پهنه‌بندی خشکسالی، تبخیر و تعرق و تعداد روزهای بارانی استان با استفاده از نرم‌افزار Arc GIS ترسیم شد. در سال‌های مورد مطالعه، 24 سال استان فارس در وضعیت نزدیک به نرمال و 5 سال با خشکسالی و یک سال نیز با ترسالی مواجه بوده است. در ادامه وضعیت خشکسالی در شهرستان شیراز بررسی و تحلیل شد. بنابر نتایج به دست آمده خشکسالی در شهرستان شیراز نسبت به سایر نقاط استان شدیدتر بوده و نیز این روند در آینده نیز ادامه خواهد داشت. شاخص SPI بیشترین میزان همبستگی با پارامترهای تعداد روزهای بارانی با میزان (46/0) و تبخیر و تعرق با میزان (26/0) را به ترتیب در سال‌های 2012 و 2008 داشت.
Drought is one of the recurring phenomena in all parts of the world with high-rainfall and low-rainfall climates and it is consider as a natural disaster. Iran is also one of the countries which involved in this phenomenon in different places. Its characteristics, such as the severity, duration, and extent of the drought, are vary from place to place and its damages is depending on the country's planning. In this regard, the necessity of knowing the correct weather conditions and climatic characteristics of different regions have become clear to planners through environmental, economic, agricultural and industrial potentials and their optimal use, as well as predicting the occurrence of natural disasters such as floods and droughts. In this study, for evaluating and comparing drought and wetness events, the precipitation data for the period (1987-2017), as well as the evaporation and transpiration data and the number of rainy days during a statistical period of 10 years (2008-2017) were obtained from 9 stations in Fars province. The standardized precipitation index (SPI) was used, and the Arc GIS software, the drought zoning, evaporation and transpiration maps, and the number of rainy days in the province were plotted. In the studied years, Fars province has faced a near-normal state for 24 years in and drought for 5 years and wetness for one year. The drought situation was studied and analyzed in Shiraz city in the continuation. According to the obtained results, the drought in Shiraz city is more severe than the other parts of the province and it will continue in the future. The SPI index has the highest correlation with the parameters of the number of rainy days with a rate of (0.46) and evaporation and transpiration with a rate of (0.26) in 2012 and 2008.
رضایی، ر، حسینی، م، شریفی، ا. تجزیه و تحلیل و توضیح اثرات خشکسالی در مناطق روستایی استان زنجان (مطالعه موردی: روستای هجراش). مجله تحقیقات روستایی.1390. 13-110 :(3)1.
صالح، ا، مختاری، د. تأثیرات اجتماعی و اقتصادی خشکسالی در خانواده‌های روستایی منطقه سیستان. نشریه توسعه و آموزش کشاورزی ایران. 1390. 114-99(3)1.
علیجانی، ب، 1385، آب و هوای ایران، انتشارات دانشگاه پیام نور، تهران، نسخه هفتم.
علیجانی، ب، بابایی، ا. تجزیه و تحلیل فضایی خشکسالی کوتاه مدت، جغرافیا و برنامه ریزی منطقه ای. 1387. شماره پاییز و زمستان.
فرج‌زاده، م، 1385، خشکسالی از مفهوم به راه حل، سازمان جغرافیایی نیروهای مسلح، اولین شماره، صص 16-17.
قطرسامانی، س ،1385، بررسی خشکسالی استان چهارمحال و بختیاری، اولین کنفرانس راهبردی برای مقابله با کمبود آب و خشکسالی در کرمان، 43-36 :1.
کارآموز، م، عراقی‌نژاد، س ،1387، هیدرولوژی پیشرفته دانشگاه امیر کبیر. تهران.
کشاورز، م، 1394، رفاه روستایی و حفاظت از محیط زیست تحت خشکسالی: مورد استان فارس، اداره محیط زیست فارس.
کشاورز، م، کرمی، ا، زمانی، ق .آسیب‌پذیری خشکسالی خانواده‌های مزرعه: مطالعه موردی. نشریه توسعه و آموزش کشاورزی ایران. 1390. 32-15(2)6.
مصطفی¬زاده، ر، ذبیحی، م، 1395، تحلیل و مقایسه شاخص¬های SPI و SPEI در ارزیابی خشکسالی هواشناسی با استفاده از نرم‌افزار R (بررسی موردی: استان کرمانشاه)، مجله فیزیک زمین و فضا. 643-633(3)42.
معدنچی، پ، کاکاشاهدی، م، حبیب¬نژاد، م، سلیمانی، ک، فاتحی مرج، ا، 1398، پهنه¬بندی خشکسالی¬های اقلیمی و بزرگی خشکسالی با استفاده از شاخص SPI و روش زمین آمار کریجینگ(مطالعه¬ی موردی: استان کرمان)، 2015-203(10)38.
نصرتی، ک، آذرنیوند، ح،1385، تجزیه و تحلیل منطقه‌ای از شدت، مدت، دوره خشکسالی با استفاده از داده‌های بارندگی، 61-49(1)7.
وارثی، ح، بیک محمدی، ح، قنبری، س. مقایسه خسارت اقتصادی خشکسالی کشاورزی در شهر نائین با سایر شهرک‌های شهر اصفهان (برای سال های 1999 و 2003)، جغرافیا و برنامه‌ریزی محیطی.1385. 44-21(3)21.
Chu P.S., Nash A.J., and Porter F.Y. 1993, Diagnostic studies of two contrasting rainfall episodes in Hawaii: Dry 1981 and wet 1982, Journal of climate, 6(7):1457-1462.
Chu P.S., Nash A.J., and Porter F.Y. 1993, Diagnostic studies of two contrasting rainfall episodes in Hawaii: Dry 1981 and wet 1982, Journal of climate, 6(7):1457-1462.
Epule, T.E., Peng, C., Lepage, L. 2015, Environmental refugees in sub-Saharan Africa: a review of perspectives on the trends, causes, challenges and way forward. GeoJournal, 80:79-92.
Mishra A. K., Desa, V. R. and Singh, V. P. 2007, Drought Forecasting Using a Hybrid Stochastic and Neural Network Model. Journal of Hydrologic Engineering, 12(6):626–638.
Morid, S., V. Smakhtinb and K. Bagherzadeh. 2007, Drought forecasting using artificial neural networks and time series of drought indices. Int. J. Climatol. 27: 2103-2111.
Natale. H.K and Thian Yew Gan. 2003, Drought indices and their application to east Africa. Inter. Journal Climatol, 23.
Serogio, M., and Vicente S. 2006, Differences in Patterns of Drought on Different Time Scales: An Analysis of the Iberian Peninsula, Water Resources Management (2006)20:37-60. DOI: 10.1007/s11269006-2974-8.
Szalai, S. and Szinell, C. 2000, Comparison of two drought indices for drought monitoring in Hungary - a case study. In J. V. Vogt and F. Somma, editors, Drought and Drought Mitigation in Europe, pages 161166. Kluwer, Dordrecht. 325pp.
Tsakiris, G., and Vangelis, H. 2004, Towards a drought watch systems based on spatial SPI, Water resources Research Management, 18:1-12.
Wilhite, D.A., Svoboda, M.D. and Hayes, M.J. 2007, Understanding the complex impacts of drought: A key to enhancing drought mitigation and preparedness, Water Resources Management, Vol. 21, No. 5, pp. 763-774.
Yan-Jun,L.I., ZHENG Xiao-dong and L.U.Fan and M.A.Jing.2012, Analysis of Drought Evolvement Characteristics Based on Standardized Precipitation Index in the Huaihe River Basin. Sciverse ScienceDirect, Procedia Engineering, 28:434-437.
مدلسازی پیوند بین خشکسالی، تعداد روزهای بارانی و تبخیر و تعرق در استان فارس
Modeling the link between drought, number of rainy days and evapotranspiration in Fars province
چکیده
خشکسالی یکی از پدیده‌های تکرارشونده در تمامی نقاط با اقلیم‌های پربارش و کم‌بارش است و بلایی طبیعی به‌شمار می‌رود. ایران نیز از جمله کشورهایی است که با این پدیده در نقاط مختلف درگیر است. خشكسالي ممكن است در هر جايي رخ دهد و باعث كمبود آب گردد. اما ويژگيهاي آن از قبيل شدت ، مدت و وسعت خشكسالي از محلي به محل ديگر متفاوت مي‌باشد و خسارت آن به برنامه‌ریزی کشورها بستگی دارند. در اين راستا وجود توان‌های محيطی، اقتصادی،کشاورزی و صنعتی و بهره‌برداری بهينه ازآنها و نيز پيش‌بينی وقوع حوادث طبيعی، چون سيل و خشکسالی ضرورت شناخت صحيح شرايط جوی و ويژگي‌های آب و هوايی مناطق مختلف برای برنامه‌ريزان آشکار ساخته است. در این تحقیق به‌منظور بررسی و مقایسه رخدادهای خشکسالی و ترسالی، داده‌های بارش، تبخیر و تعرق و تعداد روزهای بارانی طی یک دوره آماری 10 ساله (2008-2017) و از 9 ایستگاه برای استان فارس اخذ گردید. شاخص بارش استاندارد شده (SPI)، مورد استفاده قرار گرفت و نقشه پهنه بندی خشکسالی، تبخیر و تعرق و تعداد روزهای بارانی استان با استفاده از نرم افزار Arc GIS ترسیم شد. در سال‌های مورد مطالعه 7 سال استان فارس در وضعیت نزدیک به نرمال و 3 سال با خشکسالی مواجه بوده است. حادترین خشکسالی در سال‌های 2014 و 2011 بوده است، در ادامه وضعیت خشکسالی در شهرستان شیراز برای 2 دوره 10 و 66 ساله بررسی و تحلیل شد. بنابر نتایج به دست آمده خشکسالی در شهرستان شیراز نسبت به سایر نقاط استان شدیدتر بوده و همچنین این روند در آینده نیز ادامه خواهد داشت. شاخص SPI بیشترین میزان همبستگی با پارامترهای تعداد روزهای بارانی با میزان (46/0) و تبخیر و تعرق با میزان (26/0) را به ترتیب در سال‌های 2012 و 2008 دارد.
کلمات کلیدی: مدلسازی، خشکسالی، تعداد روزهای بارانی، تبخیر و تعرق، استان فارس
Modeling the relationship between drought, number of rainy days and evapotranspiration in Fars province
Abstract
Drought is one of the recurring phenomena in all parts of the world with its high and low climate and natural disaster. Iran is also among the countries involved with this phenomenon. Drought can occur, and may cause water scarcity everywhere. But it is different. Its characteristics, such as severity, duration, and extent of drought vary from one region to another, depending on the extent of the damage to the country's planning. In this regard, existence of environmental, economic, agricultural and industrial capabilities and optimal utilization of them and also prediction of natural disasters such as floods and droughts have revealed the need for proper recognition of climate conditions and climate characteristics of different areas for planners. In this study, in order to investigate and compare the drought events, rainfall, evapotranspiration and rainfall data for a 10-year statistical period (2008-2017) and from 9 stations in Fars province were used. The standardized rainfall index (SPI) was used, and the mapping of drought zonation map, evapotranspiration, and rainy days of the province using Arc GIS software was used. Has been encountered in the studied years of Fars province in a near normal situation and 3 years with drought. The most severe drought in 2014 and 2011 was investigated and analyzed. The drought situation in Shiraz for 2 periods was 10 and 66 years old. According to the results, the drought is more severe in Shiraz than in other parts of the province and will also continue this trend in the future. The SPI index had the highest correlation with the parameters of rainfall days (0.46) and evapotranspiration (0.26), respectively, in 2012 and 2008, respectively.
Keywords: Modeling, Drought, Number of Rainy Days, Evapotranspiration, Fars Province
مقدمه
خشکسالی یکی از پدیده‌های محیطی است که سالانه موجب وارد آمدن خسارات زیادی به جوامع انسانی می‌گردد(Morid et al,2007). شاخص‌های خشکسالی مقادیر متنابهی از اطلاعات اقلیمی هیدرولوژی مانند درجه حرارت، بارندگی، برف، جریان رودخانه‌ها و سایر منابع آبی را به کار می‌گیرند تا تصویر جامعی از وضعیت خشکسالی را به طور منطقه‌ای، در قالب محدوده‌ای از اعداد بیان نماید. خشکسالی یکی از مخاطرات طبیعی پرخسارت است که آثار آن به کندی نمایان می‌شود. کشور ایران به دلیل واقع شدن در محدوده‌ی خشک و نیمه‌خشک جهان و تغییرات اقلیمی گسترده‌ای که در بیشتر نقاط آن دیده می‌شود، همواره خسارات زیادی ناشی از خشکسالی را متحمل می‌شود. با وجود این، تا کنون این پدیده به اندازه‌ی سایر بحران‌های طبیعی از قبیل سیل، زلزله، توفان و رانش زمین مورد توجه قرار نگرفته و بررسی نشده است. از آنجا که خشکسالی مانند سایر بلایای طبیعی از قبیل سیل و زلزله آنی نیست و ماهیت خزشی دارد، تعیین زمان شروع و خاتمه‌ی آن مشکل است. از این رو نیاز به تحقیقات گسترده در این زمینه کاملا ضروری به نظر می‌رسد(Chu et al,1993). خشکسالی اثرات اقتصادی-اجتماعی مختلفی همچون کاهش درآمد خانوار، کاهش منابع درآمد جایگزین، افزایش ساعات و حجم کار، تضاد در زمینه بهره‌گیری از آب، ناامنی غذایی، کمبود غذا و سوءتغذیه، کاهش سلامت و دسترسی نابرابر به خدمات حمایتی مالی، افزایش مهاجرت روستایی، احساس بی‌قدرتی، کاهش کیفیت زندگی و کاهش انسجام اجتماعی را به همراه دارد (رضایی و همکاران،1390؛ صالح و مختاری،1386؛ کشاورز و همکاران، 1389). اثرات خشکسالی را می‌توان نتیجه برهمکنش پدیده طبیعی (کاهش بارش منطقه) و افزایش تقاضای سیستم‌های انسانی برای بهره‌گیری از آب و دیگر منابع طبیعی دانست (Wilhite et al, 2007). طی سال‌های گذشته در تمام قاره‌های جهان، خشکسالی‌های شدیدی رخ داده است که هر یک منجر به خسارات فراوان اقتصادی و اجتماعی، کشاورزی و حتی بروز تنش‌های سیاسی شده است (Epule et al,2014). با توجه به قرار گرفتن کشور ایران در بین عرض‌های 25 تا 40 درجه شمالی و 44 تا 63 درجه طول شرقی هر منطقه دارای آب و هوای متفاوتی میباشد و به دلیل کمی نزولات جوی قسمت‌های زیادی کشور در قلمرو آب و هوای خشک قرار گرفته است(Farajzade,2006). متوسط بارندگی در ایران 250 میلیمتر میباشد که این مقدار یک سوم متوسط جهانی است. از طرفی بی‌نظمی بارش‌ها در ایران زیاد است، بطوریکه بیشتر بارش‌ها در نیمه سرد سال و نه در دوره رشد محصولات ریزش می‌کنند و یا در اکثر مناطق خشک داخلی بخش غالبی از ریزش بارش‌های سالانه در یک روز می‌باشند. این شرایط حاکی از بی‌نظمی بالای بارش‌ها از نظر زمانی و مکانی دارد (علیجانی، 1385). امروزه با توجه به میزان ریزش‌های جوی و توزیع ناهمگون زمانی و مکانی بارش‌ها در ایران، وقوع خشکسالی‌ها و خسارت ناشی از این رخداد و از طرفی افزایش جمعیت، رشد شهرنشینی و منابع غذایی بیشتر، نیاز به آب روز به روز بیشتر شده و مسأله آب به عنوان یکی از مهم‌ترین دغدغه‌های مدیران و برنامه‌ریزان کشور میباشد. بنابراین مطالعه و شناسایی رفتار این پدیده در ایران یکی از ضروریات محققان و کشور بوده تا بتوان با مدیریت صحیح و اصولی در مناطق مختلف ایران، خسارت‌های ناشی از این پدیده را کاهش داد. یکی از اولین اقدامات در بحث مدیریت ریسک خشکسالی شناخت رفتار فضایی (پراکندگی فضایی) این پدیده میباشد. اعمال مدیریت مناسب جهت کاهش خسارات خشکسالی بستگی به اطلاعات به موقع در مورد آغاز خشکسالی و میزان گسترش مکانی-زمانی آن دارد.
تنوع مطالعات خشکسالی به دلیل پیچیدگی آن بسیار گسترده است. مطالعاتی که در زمینه‌ی خشکسالی انجام می‌شوند، از نظر موضوع بررسی شده در چند گروه متمایز قابل طبقه‌بندی هستند. برخی از پژوهشگران به رابطه‌ی گردش عمومی جوّ با خشکسالی و علت وقوع خشکسالی توجه می‌کنند. گروه دیگری از پژوهشگران به شناخت زمان وقوع خشکسالی‌ها و عوامل تأثیرپذیر از آن می‌پردازند و گروهی دیگر احتمال وقوع خشکسالی و تأثیرات آن و خسارت‌های ناشی از آن تجزیه و تحلیل می‌کنند. پایش خشکسالی به منظور بررسی وضعیت منطقه از نظر شروع خشکسالی و چگونگی توسعه‌ی زمانی و مکانی خشکسالی انجام می‌شود. مرسوم‌ترین راه به منظور پایش خشکسالی استفاده از شاخص‌های خشکسالی است(Chu et al, 1993). از مشهورترین شاخص‌های خشکسالی می‌توان به شاخص شدت خشکسالی پالمر (PDSI) (Mishara et al,2007)، و شاخص بارندگی استاندارد1 (SPI) اشاره کرد(Karamouz et al,2009). از آنجا که شاخص SPI در مقیاس‌های زمانی مختلف 1، 3، 6، 9، 12 و 16 ماهه محاسبه می‌شود، می‌تواند برای پایش خشکسالی در سه مقیاس کوتاه‌مدت، میان‌مدت و بلندمدت استفاده شود. مزیت دیگر SPI اسن است که برای محاسبه‌ی این شاخص تنها اطلاعات بارندگی نیاز است. این مزایا سبب شده است که این شاخص کاربرد گسترده‌ای در مطالعات خشکسالی داشته باشد.
ساوری به پهنه‌بندی خشکسالی حوضه کارون به کمک نمایه SPI در محیط GIS پرداخت. او به این نتیجه رسید که با وجود شرایط مناسب از نظر بارندگی، خشکسالی‌های بسیار شدید در طول دوره آماری مورد مطالعه در منطقه مشاهده می‌شود و با تقریب منطقه‌ای یافت نمی‌شود که خشکسالی در آن اتفاق نیفتاده باشد و یا خشکسالی آن شدید نباشد.
نصرتی (2003) با اتسفاده از شاخص SPI به تحلیل منطقه‌ای خطر خشکسالی‌ها در حوزه آبخیز اترک پرداخت و به این نتیجه رسید که خشکسالی از جنوب‌شرقی حوزه آغاز شده و بتدریج افزایش می‌یابد.
قطره سامانی (2001) به بررسی روند خشکسالی توسط شاخص دهک‌ها و SPI در استان چهارمحال بختیاری پرداخت و به این نتیجه رسید که در استان خشکسالی اتفاق افتاده و شدت خشکسالی از شرق به غرب کاهش می‌یابد.
زالایی (2000) کاربرد نمایه SPI را در مجارستان مورد بررسی و ارزیابی قرار داده و به این نتیجه رسید که این نمایه مناسب‌ترین نمایه برای تعریف و تحلیل کمی از انواع خشکسالی‌های هواشناسی، کشاورزی و آب‌شناختی است. با استفاده از نمایه SPI، دوره‌های خشک و تر در ایتالیا (Tsakiris et al,2004) و آفریقای جنوبی(Natale et al,2003) مورد بررسی و تجریه و تحلیل قرار گرفتند
در سال 2006 سرجیو در پژوهشی به این نتیجه رسید که تفاوت‌های الگوی مکانی خشکسالی، در مقیاس‌های زمانی متفاوت با استفاده از نمایه SPI، توزیع پیرسون تیپ 3 جهت محاسبه نمایه خشکسالی برای تکرارهای بارش در مقیاس‌های زمانی مختلف 1، 3،6، 12، 24 و 36 ماهه کارایی دارد. در مقیاس‌های زمانی بلندمت 24 یا 36 ماهه ارتباط بین سری‌های SPI مشاهداتی کاهش می‌یابد. در نتیجه نواحی همگنی با بخش‌های دارای خشکسالی مشابه که بتواند برای مدیریت خشکسالی مؤثر با هشدار سریع نقش داشته باشد، وجود نخواهد داشت.
لی یان جون و همکاران (2012) با تجزیه و تحلیل ویژگی‌های سیر تکاملی خشکسالی بر اساس شاخص بارش استاندارد (SPI) در حوزه رودخانه هواین (Huaine) به این نتیجه رسیدند که فراوانی خشکسالی در حوزه رودخانه هواین کاهش یافته و شدت خشکسالی در آغاز قرن 21 افزایش یافته است.
[1] . Standardized Precipitation Index
با توجه به شرایط خشکسالی که در سال‌های اخیر در استان فارس رخ داده و حتی منجر به خشکی پهنه‌های آبی موجود در این محدوده شده، در این پژوهش خشکسالی‌های اخیر با انتخاب 9 ایستگاه در سراسر استان و طی 10 سال (2008-2017) و نیز ارتباط آن با تبخیر و تعرق و تعداد روزهای بارانی بررسی شده است.
مواد و روش‌ها
محدوده مورد مطالعه استان فارس با مساحتی در حدود 122608 کیلومترمربع، در فواصل جغرافیایی بین '27 °2 تا '31 °42 عرض شمالی و عرض جغرافیایی '50 °42 تا '55 °36 طول شزقی از نصف النهار مبداء قرار دارد.
شکل1: نقشه منطقه مورد مطالعه
در این مطالعه بارندگی و خشکسالی و ارتباط آن با تبخیر و تعرق و تعداد روزهای بارندگی استان فارس برای سال‌های 2008 تا 2017 بررسی شد. بر اساس این اطلاعات اجزای بارش شامل میانگین، چولگی ، انحراف معیار، ضریب همبستگی و محاسبه فرمول خط رگرسیون به منظور تعیین روند و میزان تغییرات بارش سالیانه مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. سپس بر اساس شاخص بارندگي استاندارد شده (SPI)داده های بارندگی و خشکسالی استان فارس و شهرستان شیراز بررسی گردید.
داده‌های مورد استفاده در این پژوهش بارش، تبخیر و تعرق و تعداد روزهای بارانی طی دوره مطالعاتی 2008 تا 2017 و در ایستگاه‌های آباده، اقلید، شیراز، داراب، درودزن، زرقان، فسا، لار و لامرد میباشد.
برای محاسبه شاخص خشکسالی SPI از اطلاعات بارندگی ماهانه ایستگاه‌های سینوپتیک استفاده می‌شود که لازم است برای هر ایستگاه به صورت متنی تهیه شود آنگاه داده‌های بارش با استفاده از تابع گاما برازش یافته و استاندارد می‌شوند که این عملیات توسط نرم افزار SPI-SL-6 انجام شده است. پس از محاسبه شاخص SPI، بین میزان آن در سال‌های مورد مطالعه با تعداد روزهای بارانی و تبخیر و تعرق ثبت شده در همان سال‌ها و ایستگاه‌های ذکر شده، همبستگی گرفته شد.
شاخص بارش استاندارد( SPI)
اساس شاخص بارندگي استاندارد شده براي محاسبه احتمالات وقوع بارندگي براي تمام مقياس هاي زماني مي باشد، ولي بيشتر در مقياس زماني1، 3، 6، 12، 24و 48ماهه استفاده مي شود و يکي از شاخص هاي مهم جهاني براي خشکسالي مي باشد(1).
که درآنz شاخص استاندارد شده بارش، 
بارندگي درسال موردنظر، 
ميانگين بارندگي طولاني مدت وs انحراف معيار بارندگي مي باشد.
طبقه بندی خشکسالی با استفاده از شاخص SPI در جدول 1 بیان شده است.( برهاني وهمکاران،1385).
وضعیّت | شاخص SPI |
ترسالی بسیار شدید | 2+ و بیشتر |
ترسالی شدید | 99/1 تا 5/1 |
ترسالی متوسط | 49/1 تا 1 |
نزدیک به نرمال | 99/0 تا 99/0- |
خشکسالی متوسط | 1- تا 49/1- |
خشکسالی شدید | 5/1- تا 99/1- |
خشکسالی بسیار شدید | 2- و کمتر |
جدول 1- طبقه بندی شدّت خشکسالی با استفاده از شاخص SPI
ارقام مثبت شاخص بارش استاندارد معرف بهتري نسبت به ميانگين بارش مي‌باشد در حالي كه مقادير منفي اين شاخص معرف پايين تري نسبت به ميانگين بارش مي‌باشند .چون شاخص بارش استاندارد شده رقومي شده است يعني به صورت عدد درآمده بنابراين ميتواند به روش يكساني معرف اقليم‌هاي خشك و مرطوب باشد همچنين مي توان دوره‌هاي مرطوب را نيز از طريق اين شاخص نشان داد.
نتایج و بحث
به طور كلي متوسط بارش استان فارس طي دوره آماري 2017-2008 به ميزان 65/264 ميليمتر مي‌باشد كه بررسي‌ها نشان مي‌دهد بيشترين بارش استان مربوط به شهرستان درودزن با 2/485 و بعد از آن شیراز با 3/329 ميليمتر و كمترين بارندگي استان نيز به ترتيب مربوط به شهرستان نیریز با 7/183 و آباده با 4/111 ميليمتر مي‌باشد (شکل1).
شكل2- متوسط بارندگي استان فارس طي دوره آماري 2017-2008
در سال 2008، غالب مناطق استان شرایط نرمال را سپری کرده است. شهرستان شیراز و مناطقی از شهرستان‌های کوار، فیروزآباد، خرامه، مرودشت و ارسنجان با خشکسالی مواجه بوده و مناطق شمال‌غربی شهرستان‌های رستم و نورآبادممسنی و همچنین قسمت محدودی از مناطق جنوب‌غربی استان شامل بخش‌هایی از خنج، مهر و فراشبند شرایط مساعدتری را پشت سر گذاشته است (شکل3). در سال 2009 مجددا غالب استان شرایط نرمال را سپری کرده و خشکسالی نیز با ضریب بالا در همان محدوده‌ی قبلی، منتهی به سمت غرب استان کشیده شده است (شکل4). غالب استان در سال 2010 همچنان در شرایط نرمال به سر می‌برد. خشکسالی افزایش پیدا کرده، بطوریکه شیراز خشکسالی بسیار شدید را نشان می‌دهد. همچنین محدوده‌ی خشکسالی وسیع‌تر و علاوه بر محدوده‌ی قبلی شهرستان‌های فسا و بخش‌هایی از استهبان، سروستان و جهرم را نیز دربر گرفته است. ضمن اینکه در این سال میزان بارندگی افزایش پیدا کرده و شاهد ترسالی در شهرستان‌های رستم، نورآباد ممسنی، و بخش‌هایی از مهر، خنج و فراشبند هستیم (شکل5). در غالب نقاط استان در سال 2011 شرایط نرمال را سپری کرده است. ضمن اینکه شهرستان‌های شیراز، کازرون، کوار، سروستان، فیروزآباد و فراشبند خشکسالی را نشان می‌دهند. سال 2011 حادترین خشکسالی در سطح استان رخ داده، که البته به بخش غربی استان محدود می‌شود(شکل6). در سال 2012 کمترین و محدودترین خشکسالی را مشاهده می‌کنیم که شامل مناطق شیراز، فیروزآباد، کوار و کازرون و همچنین به میزان کم در شهرستان‌های لارستان، گراش و لامرد میباشد. از نظر ترسالی در سال 2012 استان فارس شرایط مطلوبی را سپری کرده، بطوریکه در سال‌های مورد مطالعه جزء سال‌های پربارش محسوب می‌شود. شهرستان‌های اقلید، مرودشت و بخش شرقی شیراز را شرایط مساعدی را از نظر بارش پشت سر گذاشته‌اند اما وضعیت کلی استان همچنان خشکسالی میباشد(شکل7). غالب نقاط استان در سال 2013، شرایط نرمال را سپری کرده است. میزان بارندگی به مراتب کاهش پیدا کرده و به صورت متمرکز به شهرستان آباده محدود شده است(شکل8). سال 2014، از لحاظ خشکسالی شرایط حادی را سپری کرده است(شکل9). نواحی جنوب‌غربی استان شامل بخش‌هایی از شهرستان‌های خنج، مهر و فراشبند و همچنین به صورت محدود بخش‌هایی از آباده و نورآباد ممسنی شرایط مساعدتری را نسبت به سایر نقاط استان دارند. استان فارس در سال 2015، وارد شرایط به نسبت نرمال‌تری شده است. مناطقی از شهرستان‌های شیراز، سپیدان، کازرون، فیروزآباد، ارسنجان،مرودشت و نورآباد ممسنی با شرایط خشکسالی مواجه بوده است(شکل10). اکثر نواحی استان در سال 2016، کماکان در شرایط نرمال بوده است. در این سال خشکسالی به شدت افزایش یافته است و تنها در شهرستان‌های لارستان، خنج، فراشبند و مهر به ترسالی نزدیک میباشد (شکل11). در سال 2017 کماکان شهرستان‌های شیراز، بخش‌هایی از شهرستان‌های کازرون، کوار، فیروزآباد، خرامه و سروستان خشکسالی را پشت سر گذاشته‌اند. محدوده خشکسالی گسترده‌تر شده و تا شهرستان‌های آباده، اقلید، مرودشت و خرمبید کشیده شده است. همچنین قسمت جنوب‌غربی استان شمال شهرستان‌های داراب، بخش‌هایی از زرین‌دشت، نیریز و فسا ترسالی شدید را داشته‌اند.
بطور کلی در سال‌های مورد مطالعه، تمامی نقاط استان با شرایط نرمال و رو به خشکسالی مواجه بوده است. خشکسالی بیشتر در قسمت غربی استان به محوریت شهرستان‌های شیراز، کازرون، کوار، فیروزآباد و سروستان میباشد. در طی 10 سال مورد بررسی، فقط سال‌های 2010، 2012 و 2017 ترسالی را پشت سر گذاشته است. در کل شهرستان‌های مهر، فراشبند، لامرد، آباده، رستم، نورآباد ممسنی،آباده و اقلید از شرایط مساعدتری نسبت به سایر شهرستان‌های استان برخوردار بوده‌اند.
شکل 3: خشکسالی استان فارس در سال 2008 شکل 4: خشکسالی استان فارس در سال 2009
شکل 5: خشکسالی استان فارس در سال 2010 شکل 6: خشکسالی استان فارس در سال 2011