Investigation of Soil Temperature Using the Modified Mann-Kendall Non- Prametric Test in Selected Regions of Khuzestan Province

Document Type : Research Paper

Authors

1 MSc student, Department of Soil Science and Engineering, Faculty of Agriculture, Shahid Chamran University of Ahvaz

2 Associate Professor, Department of Soil Science and Engineering, Faculty of Agriculture, Shahid Chamran University of Ahvaz

Abstract

One of the most important signs of climate change is the increase in soil temperature, but compared to other meteorological parameters, it has received less attention by researchers. The objective of this study was to investigate soil temperature trends at 5, 10, 20, 30, 50, and 100 cm depths in selected regions of Khuzestan Province over 25 years (1994-2018). To this end, hourly soil temperature data were collected from 10 selected synoptic stations located in Khuzestan. The modified Mann-Kendall non-parametric test and Sen’s slope estimation method were used to determine soil temperature change trend and the slope of temperature gradient, respectively. The results of soil temperature investigation in all regions showed that with increasing soil depth, soil temperature decreased  in warm seasons (spring and summer); while in cold seasons (winter and fall) the soil temperature increased slightly. The results also revealed that soil temperature trend increased annually and seasonally in all profile depths in most regions of Khuzestan Province. Furthermore, the highest annual increase in soil temperature was observed in winter, summer, and spring, respectively, and the lowest increase occurred in the fall season. The results also showed that the annual temperature of soil profile increased by 1.28 °C during the study period

Keywords

Main Subjects

References

  1. اسدی، ل.، هزارجریبی، ا.، قربانی، خ.، ذاکری نیا، م. و آقا شریعتمداری، ز. 1393. تخمین دمای خاک با استفاده از روش‌های نوین داده‌کاوی. نشریه آبیاری و زهکشی ایران، 8 (1) : 152-145.
  2. باعقیده، م.، انتظاری، ع . و کردی، ا. ۱۳۹۶. بررسی روند تغییر دمای اعماق مختلف خاک در شمال غرب ایران. پانزدهمین کنگره علوم خاک ایران، اصفهان، ص6-1.
  3. بختیاری، س.، میراحمدی، م.، گلستانی کرمانی، س.، بختیاری، ب. 1400. شناسایی روند تغییرات دمای هوا و خاک با استفاده از آزمونهای پارامتری و ناپارامتری در سه ایستگاه همدیدی جنوب شرق کشور. نیوار، 45 (113-112): 27-16.
  4. بی­نام. 1397. ویژگی­های جغرافیایی واقلیمی استان خوزستان. اداره کل هواشناسی استان خوزستان، هواشناسی گروه تحقیقات هواشناسی کاربردی خوزستان. صص. 16.
  5. حمادی، ک.، ذاکری حسینی، فا. 1393. تاثیر تغییر اقلیم بر درجه حرارت پروفیل سطحی خاک در اهواز. نشریه پژوهش­های اقلیمی آب، 4(10): 84-75.
  6. زادمهر،ح.، فرخیان فیروزی، ا. 1399. برآورد دمای خاک از داده­های هواشناسی با استفاده از مدلهای یادگیری ماشین سریع، شبکه عصبی مصنوعی و رگرسیون خطی چندگانه. مجله تحقیقات آب و خاک ایران، 51 (4): 906-895.
  7. سبزی­پرور، ع.ا. طبری، ح.، آیینی، ع. 1398. برآورد میانگین روزانه دمای خاک در چند نمونه اقلیمی ایران با استفاده از داده های هواشناسی. علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، علوم آب و خاک. 14(52): 137-125.
  8. کرم­پور، م. یارمرادی، ز . بررسی روند تغییرات دمای اعماق خاک در ایستگاه خرم‌آباد. نشریه علوم و مهندسی محیط‌زیست،4(7): 23-13.
  9. گلشن، س.، رائینی سرجاز، م. و نوروز ولاشدی، ر. 1394. بررسی و آشکارسازی اثر گرمایش جهانی بر تغییرات روند دمای خاک و برآورد آن با روش همبستگی رگرسیونی (مطالعه موردی: کرمان). مجله پژوهش‌های حفاظت آب و خاک، 22(4): 121-138.
  10. محمدی، م.، فروزان­فرد، م. 1395. بررسی روند درجه حرارت عمق­های مختلف خاک در چند نمونه اقلیمی ایران. نشریه پژوهشهای اقلیم شناسی، (25 و 26): 140-127.
  11. مزیدی، ا. فلاح­زاده، ف. 1390. تحلیل سالانه روند دمای خاک در ایستگاه یزد. جغرافیا و توسعه، 24: 50-29.
  12. نجفی مود، م.ح.، علیزاده ا.، محمدیان، آ.، موسوی، ج. 1387. بررسی رابطه دمای هوا و دمای اعماق مختلف خاک و برآورد عمق یخبندان (مطالعه موردی استان خراسان رضوی). علوم و صنایع کشاورزی. 22 (2): 466-456.
  13. .نصیری محلاتی، م. 1395. اگرواکولوژی. تالیف استیون گلیسمن، چاپ اول، انتشارات دانشگاه فردوسی مشهد.، 460ص.
  14. Araghia, A., M. Mousavi-Baygia, M., Adamowskib, J. 2017. Detecting soil temperature trends in Northeast Iran from 1993 to 2016. Soil & Tillage Research 174: 177–192.
  15. Behzadi, F., Wasti, A., Rahat, S. H., Tracy, J. N., Ray, P. A. 2020. Analysis of the climate change signal in Mexico City given disagreeing data sources and scattered projections. Journal of Hydrology: Regional Studies 27: 1006625.
  16. Fang, X., Luo, S., and Lyu, S. 2019. Observed soil temperature trends associated with climate change in the Tibetan Plateau, 1960–2014. Theoretical and applied climatology, 135(1-2), 169-181.‏
  17. García‐Suárez, A. M., and Butler, C. J. 2006. Soil temperatures at Armagh observatory, Northern Ireland, from 1904 to 2002. International Journal of Climatology: A Journal of the Royal Meteorological Society.26(8), 1075-1089.‏
  18. Hamed, K. H., and Rao, A. R. 1998. A modified Mann-Kendall trend test for autocorrelated data. Journal of hydrology, 204(1-4): 182-196.‏
  19. Kendall, M. G. 1975. Rank correlation measures. Charles Griffin, London, (4th ed). London: Griffin.
  20. Knighta, J., Minasnya, B., McBratneya, A. B., Koenb, T. B. and Murphyb, B. W. 2018. Soil temperature increase in eastern Australia for the past 50 years. Geoderma 313: 241–249.
  21. Kundzewicz, Z.W. and Robson, A. (2000) Detecting Trend and Other Changes in Hydrological Data. World Climate Program Data and Monitoring. WMO/TD-No. 1013.
  22. Mann, H. B. 1945. Nonparametric tests against trend. Econometrica: Journal of the Econometric Society, 13(3), 245-259.‏
  23. Nelson, F. E. 2003. (Un) frozen in time. Science, 299(5613), 1673-1675.‏
  24. Qian, B., Gregorich, E. G., Gameda, S., Hopkins, D. W., and Wang, X. L. 2011. Observed soil temperature trends associated with climate change in Canada. Journal of Geophysical Research: Atmospheres,116(D02106): 1-16.‏
  25. Sen, P. K. 1968. Estimates of the regression coefficient based on Kendall's tau. Journal of the American statistical association, 63(324), 1379-1389.
  26. Shi, X., Wang, G., Chen, T., Li, S., Lu, J. and Hagan, D.F.T. 2021. Long-term changes in layered soil temperature based on ground measurements in Jiangsu Province, China. International Journal of Climatology, 41(5): 2996-3009.
  27. Shirvani, A., Moradi-Choghamarani, F., Zand-Parsa, S., and Moosavi, A.A. 2018. Analysis of long-term trends in air and soil temperature in a semi-arid region in Iran. Environmental earth sciences, 77(5): 1-11.‏
  28. Svilicic, P., and Vucetic, V. 2015. Spatial and Seasonal Variability of Extreme Soil Temperature in Croatia. In EGU General Assembly Conference Abstracts, 17: EGU2015-3626-1.
  29. Vučetić, V., Jakovčić, P., Filić, S., Derežić, D., and Smolić, A. 2013. Impact of climate change on soil temperature in Croatia. In 2nd International Scientific Conference Soil and Crop Management: Adaptation and Mitigation of Climate Change.‏
  30. Yeşilırmak, E. 2014. Soil temperature trends in B üyük M enderes B asin, T urkey. Meteorological Applications, 21(4): 859-866.‏
  31. Yusefi, A., Farrokhian Firouzi, A., Aminzadeh, M. B. 2020. The effects of shallow saline groundwater on evaporation, soil moisture, and temperature distribution in the presence of straw mulch. Hydrology Research, 51 (4): 720-738.
  32. Zahraei A., Poodineh, M.R., Panjekoubi, P. Hosseini, S.A. 2020. Analysis of soil depth temperature changes in Iran according to classification of atmospheric circulation patterns. Modeling Earth Systems and Environment, 6: 865-877.
  33. Zhang, Y., Chen, W., Smith, S. L., Riseborough, D. W., and Cihlar, J. 2005. Soil temperature in Canada during the twentieth century: Complex responses to atmospheric climate change. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 110 (D03112): 1-15.
Iranian Journal of Soil Research
Volume 35, Issue 4
February 2022
Pages 429-443

Files

Share

How to cite

Statistics