محمدرضا شیخ ربیعی؛ حمید رضا پیروان؛ پیمان دانشکار آراسته؛ مهری اکبری؛ بهارک معتمدوزیری
چکیده
مقدمه
تغییر اقلیم، یکی از مهمترین چالشهایی است که بر اکوسیستمهای طبیعی و جنبههای مختلف زندگی انسان تأثیر دارد. تأثیرات گرمایش جهانی و به تبع آن اثرات تغییر اقلیم بر بخش هیدرولوژی و چرخه آب در طبیعت بسیار جدی است و شناخت این اثرات بهصورت کمی، آمادگی بیشتری برای مقابله با تبعات آن ایجاد میکند. ارزیابی این تغییرات برای ...
بیشتر
مقدمه
تغییر اقلیم، یکی از مهمترین چالشهایی است که بر اکوسیستمهای طبیعی و جنبههای مختلف زندگی انسان تأثیر دارد. تأثیرات گرمایش جهانی و به تبع آن اثرات تغییر اقلیم بر بخش هیدرولوژی و چرخه آب در طبیعت بسیار جدی است و شناخت این اثرات بهصورت کمی، آمادگی بیشتری برای مقابله با تبعات آن ایجاد میکند. ارزیابی این تغییرات برای کاهش اثرات آنها بر حوضه و تدوین استراتژی مناسب برای به حداقل رساندن آثار سوء آنها ضروری است. این پژوهش با استفاده از مدل ترکیبی SDSM و SWAT به بررسی اثرات تغییر اقلیم بر میزان رواناب و رسوب حوزه آبخیز کرگانرود در استان گیلان میپردازد. ایستگاه آبسنجی (ماشینخانه) در داخل این حوضه قرار دارد و دارای سابقه طولانی آماری است. همچنین، در این حوضه کمترین میزان تغییرات کاربری اراضی صورت گرفته است که این امر میتواند نتایج آشکارسازی تغییرات اقلیم بر روی میزان رواناب و رسوب را بهتر نمایان سازد.
مواد و روشها
بهمنظور بررسی پیامدهای تغییر اقلیم بر رواناب و رسوب با استفاده از مدل هیدرولوژیکی SWAT استفاده شد. مدل SWAT توسط الگوریتم SUFI-2 با بهبود نتایج شبیهسازی جریان دبی و رسوب حوضه، مورد واسنجی و اعتبارسنجی قرار گرفت. پس از اجرای مدل SWAT تعداد 109 واحد پاسخ هیدرولوژیک در پنج زیرحوضه استخراج شد. پس از 500 مرحله اجراء شبیهسازی درنهایت، 22 شاخص در تولید رواناب و شش پارامتر در تولید رسوب حوزه آبخیز کرگانرود بهعنوان پارامترهای مؤثر شناخته شدند. سپس با توجه به مقادیر بهدستآمده از معیارهای ارزیابی NS، R² و RMSE، مشخص شد که مدل اقلیمی CanESM5 از دقت و کارایی بهتری نسبت به مدلهای اقلیمی MPI-ESM1.2-HR و NorESM2-MM برخوردار است. با معرفی سری زمانی میانگین بارش و دمای روزانه حاصل از خروجی مدل اقلیمی CanESM5 و با استفاده از مدل ریزمقیاس SDSM، رواناب و رسوب حوضه کرگانرود بهصورت ماهانه در ایستگاه هیدرومتری ماشینخانه در دورههای 2050-2026، 2051-2075 و 2100-2076 برای دو سناریو SSP2-4.5 و SSP5-8.5 شبیه سازی شد.
نتایج و بحث
با توجه به مقادیر بهدستآمده از معیارهای ارزیابی NS، R² و RMSE، مشخص شد که مدل اقلیمی CanESM5 از دقت و کارایی بهتری نسبت به مدلهای اقلیمی MPI-ESM1.2-HR و NorESM2-MM برخوردار است. نتایج مدل CanESM5 حاکی از این است که بارندگی، دمای حداکثر و حداقل در تمامی دورههای آتی براساس SSP2-4.5 کاهش مییابد. همچنین، بررسی نتایج مدل CanESM5 در ارتباط با SSP5-8.5 نشان میدهد، بارندگی در تمامی دورههای آتی کاهش و دمای حداکثر در دوره 2075-2051 و 2100-2076 افزایش خواهد یافت. همچنین، نتایج حاصل از دادههای اقلیمی در هر سه مدل اقلیمی و در هر دو سناریو SSP2-4.5 و SSP5-8.5 نشان داد که دروه 2100-2076 دوره خشکتر و گرمتری نسبت به دورههای دیگر خواهد بود. بهمنظور بررسی پیامدهای تغییر اقلیم بر رواناب و رسوب با استفاده از مدل هیدرولوژیکی SWAT و با معرفی سری زمانی میانگین بارش و دمای روزانه حاصل از خروجی مدل اقلیمی CanESM5 و با استفاده از مدل ریزمقیاس SDSM، رواناب و رسوب حوضه کرگانرود بهصورت ماهانه در ایستگاه هیدرومتری ماشینخانه در دورههای 2050-2026، 2051-2075 و 2100-2076 برای دو سناریو SSP2-4.5 و SSP5-8.5. شبیهسازی شد. نتایج مدل SWAT نشان داد، تغییرات رواناب را برای سناریوهای SSP2-4.5 و SSP5-8.5 در تمامی دورههای آتی کاهشی و تغییرات رسوب افزایشی خواهد بود.
نتیجهگیری
با استفاده از نتایج دادههای خروجی مدل اقلیمی CanESM5 مربوط به گزارش ششم و تحت سناریوهای SSP2-4.5 و SSP5-8.5 و با بهکارگیری مدل SWAT، میزان رواناب و رسوب در سه بازه زمانی آینده نزدیک (2050-2026)، متوسط (2075-2051) و دور (2100-2076) انجام پذیرفت. مقدار رسوب در نقطه خروجی ایستگاه آبسنجی ماشینخانه روند افزایشی نشان داد. همچنین، نتایج نشان داد، دبی حدی جریان مشاهداتی با دبی حدی سناریوهای SSP2-4.5 و SSP5-8.5 در دورههای آتی تطابق نداشته ولی رسوب مشاهداتی با دورههای آتی تطبیق دارد. دادههای سناریوی SSP2-4.5 نشان داد که دبی در تمامی دورهها کاهش و رسوب در تمامی دورههای آتی افزایش مییابد. بیشترین تغییرات دبی مربوط به دوره آتی 2100-2076 و به میزان 56.7- درصد و کمترین میزان تغییرات دبی مربوط به دوره آتی 2050-2026 و به میزان 48.5- درصد است. بیشترین تغییرات رسوب مربوط به دوره آتی 2075-2051 و به میزان 54.3 درصد و کمترین میزان تغییرات رسوب مربوط به دوره آتی 2050-2026 و به میزان 5.12 درصد است. همچنین نتایج مدل SWAT براساس دادههای سناریوی SSP5-8.5 نشان داد که دبی در تمامی دورهها کاهش و رسوب در تمامی دورههای آتی افزایش مییابد. بیشترین تغییرات دبی مربوط به دوره آتی 2100-2076 و به میزان 56- درصد و کمترین میزان تغییرات دبی مربوط به دوره آتی 2050-2026 و به میزان 52.8- درصد است. بیشترین تغییرات رسوب مربوط به دوره آتی 2100-2076 و به میزان 113.27 درصد و کمترین میزان تغییرات رسوب مربوط به دوره آتی 2050-2026 و به میزان 29 درصد است. بهنظر میرسد کاهش بارندگی در دورههای آتی باعث کاهش پوشش گیاهی شده و بهخصوص در اواخر تابستان و اوایل پاییز و با ذوب برفهای باقی مانده در ارتفاعات بهدلیل افزایش دما، میزان رواناب تولید شده افزایش مییابد که این امر باعث افزایش رسوب تولید شده در حوضه خواهد شد.
مهران زند؛ مرتضی میری؛ محمدرضا کوثری
چکیده
شناسایی رخدادهای فرین از نظر زمانی و مکانی در یک منطقه طی دوره مشخص میتواند نقش مهمی در مدیریت و کنترل پیامدهای ناشی از این رخدادها داشته باشد. هدف این پژوهش، بررسی رخدادهای فرین دما و بارش استان لرستان است. دادههای مورد استفاده شامل دادههای بارش، بیشینه و کمینه دمای روزانه نه ایستگاه سینوپتیک استان لرستان طی دوره آماری مشترک ...
بیشتر
شناسایی رخدادهای فرین از نظر زمانی و مکانی در یک منطقه طی دوره مشخص میتواند نقش مهمی در مدیریت و کنترل پیامدهای ناشی از این رخدادها داشته باشد. هدف این پژوهش، بررسی رخدادهای فرین دما و بارش استان لرستان است. دادههای مورد استفاده شامل دادههای بارش، بیشینه و کمینه دمای روزانه نه ایستگاه سینوپتیک استان لرستان طی دوره آماری مشترک 28 ساله (2017-1990) است. محاسبه شاخصهای حدی (26 شاخص حدی بارش و دما بر اساس توصیه گروه کارشناسی CCL/CLIVAR) با استفاده از قابلیتهای نرمافزار R انجام و روند تغییرات هر یک از شاخصها با استفاده از آزمون منکندال بررسی شد. نتایج بررسی روند رخداد شاخصهای حدی سرد و گرم نشان داد که برای تمامی ایستگاهها در حالت کلی، روند شاخصهای گرم با افزایش و روند بیشتر شاخصهای سرد با کاهش همراه شده است. بین شاخصهای حدی گرم، بیشترین روند افزایشی بهترتیب برای شاخص شبهای گرم و روزهای گرم رخ داده است. روند افزایشی برای شبهای گرم تمامی ایستگاهها در سطح 99 درصد و برای شاخص روزهای گرم در 23 درصد ایستگاهها در سطح 95 درصد و برای 77 درصد در سطح 99 درصد معنیدار است. بین شاخصهای حدی سرد، بیشترین کاهش برای روزهای یخبندان و روزهای سرد رخ داده است. روند کاهشی روزهای یخبندان برای 45 درصد از ایستگاهها در سطح 99 درصد و روند کاهشی روزهای سرد برای 77 درصد از ایستگاهها در سطوح مختلف 90، 95 و 99 درصد معنیدار هستند. نتایج حاصل از بررسی فراوانی رخداد و روند شاخصهای حدی بارش نشان داد که مجموع بارش این استان همانند بسیاری از مناطق کشور با کاهش مواجه شده است. در مقابل، وقوع بارشهای حداکثری علاوهبر اینکه در سطح استان قابل توجه است، طی دوره 2017-1990 روند افزایشی داشتهاند. این شرایط میتواند بیانگر افزایش بارشهای شدید و کوتاه مدت و در مقابل کوتاهتر شدن فصل بارش منطقه باشد.
مرتضی میری؛ محمدرضا کوثری؛ مهران زند
چکیده
یکی از مشکلات شایع و تأثیرگذار در مطالعات اقلیمی، وجود کمبودهای فراوان در سریهای زمانی دادههای مختلف اقلیمی و هیدرولوژی است. این پژوهش، با هدف ارزیابی دقت روشهای بازسازی پارامترهای دمایی در مناطق خشک ایران انجام شده است. برای این منظور، دادههای روزانه دمای کمینه، متوسط و دمای بیشینه 73 ایستگاه همدیدی با پراکنش مناسب در ...
بیشتر
یکی از مشکلات شایع و تأثیرگذار در مطالعات اقلیمی، وجود کمبودهای فراوان در سریهای زمانی دادههای مختلف اقلیمی و هیدرولوژی است. این پژوهش، با هدف ارزیابی دقت روشهای بازسازی پارامترهای دمایی در مناطق خشک ایران انجام شده است. برای این منظور، دادههای روزانه دمای کمینه، متوسط و دمای بیشینه 73 ایستگاه همدیدی با پراکنش مناسب در مناطق خشک ایران از آرشیو سازمان هواشناسی کل کشور دریافت و پردازش شد. روشهای بازسازی مورد استفاده شامل روشهای نسبت نرمال، رگرسیون خطی، رگرسیون چندگانه و عکس مجذور فاصله (IDW) میشوند. در این تحقیق، کارایی هر یک از روشهای مذکور در بازسازی نبودهای آماری پارامترهای دمایی در مقیاسهای زمانی روزانه، ماهانه و سالانه مناطق خشک کشور متناسب با میزان نسبت کمبود دادههای گمشده (از پنج تا 50 درصد کمبود دادهها) مورد ارزیابی قرار گرفت. برای ارزیابی آماری روشهای نامبرده از آمارههای ضریب همبستگی R، معیار برآورد خطای RMSE و ضریب Nash استفاده شد. نتایج نشان داد که در حالت کلی، هر کدام از روشهای نامبرده شده در سطح خاصی از بازسازی و مقیاس زمانی از عملکرد مناسبی برخوردارند. در مقیاس سالانه و ماهانه روشهای رگرسیون خطی و نسبت نرمال بیشترین دقت در بازسازی دادههای دما در منطقه خشک ایران را دارند. مقدار همبستگی بین دادههای بازسازی و مشاهدهای در سطوح مختلف با استفاده از این روشها به بیش از 0.95 میرسد. در مقیاس روزانه تفاوت قابل توجهی بین دقت روشهای مورد استفاده در بازسازی دادههای دمایی وجود ندارد و تقریباً هر چهار روش یاد شده از دقت مناسبی برخوردارند؛ چرا که میزان همبستگی بین دادههای بازسازیشده و مشاهدهشده به بیش از 90 درصد میرسد. با وجود این، روش رگرسیون چندگانه با میانگین همبستگی 99/0 درصد در سطوح مختلف بازسازی از بیشترین دقت در بازسازی دادههای روزانه برخوردار است.
مختار کرمی؛ رسول سروستان؛ رضا صبوری
چکیده
ﻫﺪف از پژوهش حاضر، ﺑﺮرﺳﯽ اﺛﺮ ﺗﻐﯿﯿﺮ اﻗﻠﯿﻢ ﺑﺮ دبی ماهانه ﺣﻮزه آﺑخیز کارون بهعنوان بزرگترین حوضه کشور است. در این مطالعه، پنج ایستگاه هیدرومتری (بامدژ، تلهزنگ، حرمله، گتوند و دزفول) و سه ایستگاه سینوپتیکی (اهواز، دزفول و مسجد سلیمان) در نظر گرفته شد. با استفاده از نرمافزار SDSM، دادههای NCEP و دادههای بزرگ مقیاس ...
بیشتر
ﻫﺪف از پژوهش حاضر، ﺑﺮرﺳﯽ اﺛﺮ ﺗﻐﯿﯿﺮ اﻗﻠﯿﻢ ﺑﺮ دبی ماهانه ﺣﻮزه آﺑخیز کارون بهعنوان بزرگترین حوضه کشور است. در این مطالعه، پنج ایستگاه هیدرومتری (بامدژ، تلهزنگ، حرمله، گتوند و دزفول) و سه ایستگاه سینوپتیکی (اهواز، دزفول و مسجد سلیمان) در نظر گرفته شد. با استفاده از نرمافزار SDSM، دادههای NCEP و دادههای بزرگ مقیاس مدل گردش عمومی جو (HadCM3 برای دما و CgCM3 برای دبی) تحت دو سناریوی اقلیمی A1B و A2 در حوضه کارون ریزمقیاسسازی شد. سپس دادههای تغییر اقلیم و خروجی مدل ریزمقیاسنمایی به نرمافزار SPSS 19 و Minitab 17 وارد تا روند معنیداری دبی برای دورههای اقلیمی آینده (2070-2020) پیشبینی شود. نتایج تحلیل تغییر اقلیم نشان داد که در منطقه مورد مطالعه تحت سناریوهای مختلف دمای هوا در ماههای مختلف سال در سناریوی A1B به میزان 1.60 درجه سانتیگراد و در سناریوی A2 ،1.58 درجه سانتیگراد افزایش پیدا میکند، اما متوسط دبی سالانه ایستگاهها در سناریوی A1B به میزان 19.82 مترمکعب و در سناریوی A2 به 16.27 مترمکعب کاهش مییابد. نتایج همچنین نشان داد، تحت سناریوهای مختلف اقلیمی دبی در فصل بهار و نیمه اول سال در سطح اطمینان 95 درصد بدون روند معنیداری، ولی در دیگر فصلهای سال و نیمه دوم سال دارای روند کاهشی معنیداری میباشد.
باقر قرمزچشمه؛ علیاکبر رسولی؛ مجید رضائیبنفشه؛ علیرضا مساح بوانی؛ علیمحمد خورشیددوست
چکیده
در روشهای ریزمقیاس گردانی آماری که بر اساس رابطه بین دادههای گردش عمومی اتمسفری-اقیانوسی و هر یک از متغیرهای اقلیمی (بارش، دمای کمینه، دمای بیشینه) ایجاد میشود، دوره آتی آن متغیر اقلیمی شبیهسازی میشود. از آنجایی که در شبیهسازی، تمامی عوامل رخ داد، یک متغیر در مدل وارد نمیشود، لذا برآورد بهوجود آمده همراه با خطا و یا ...
بیشتر
در روشهای ریزمقیاس گردانی آماری که بر اساس رابطه بین دادههای گردش عمومی اتمسفری-اقیانوسی و هر یک از متغیرهای اقلیمی (بارش، دمای کمینه، دمای بیشینه) ایجاد میشود، دوره آتی آن متغیر اقلیمی شبیهسازی میشود. از آنجایی که در شبیهسازی، تمامی عوامل رخ داد، یک متغیر در مدل وارد نمیشود، لذا برآورد بهوجود آمده همراه با خطا و یا عدم قطعیت میباشد. خروجی مدلهای ریزمقیاس گردانی بهعنوان ورودی در مدلهای منابع آب و کشاورزی وارد شده و در صورتی که این ورودیها دارای خطا باشند، خروجی مدلهای ذکر شده نیز با عدم قطعیت بیشتری مواجه خواهد شد. شناخت مقدار خطا و یا عدم قطعیت هر مدل در قضاوت و اطمینان به نتایج بهدست آمده ضروری است. در این تحقیق سعی شده است، عدم قطعیت ریزمقیاس گردانی مدلهای GCM با شبکه عصبی در ایستگاههای شمال غرب کشور بررسی شود. بدین منظور، مدل شبکه عصبی اجراء و برای هر یک از ماههای سال، دمای کمینه، بیشینه و بارش با دادههای NCEP واسنجی و ارزیابی شد. سپس، با دادههای HadCM3 در دوره حاضر مدل ایجاد شده، مقادیر فوق شبیهسازی شد. دادههای روزانه مشاهدهای هر ماه در دوره (2001-1961) تهیه و در هر ایستگاه و هر ماه با روش بوت استرپ فاصله اطمینان 99 درصد استخراج شد. سپس متوسط ماهانه دوره هر یک از متغیرهای اقلیمی برآورد شده بهوسیله شبکه عصبی محاسبه شد. برای این منظور از دو معیار میانگین و واریانس دادهها استفاده شد. در هر ماه هرگاه میانگین یا واریانس برآورد شده در محدوده اطمیان قرار گیرد، برآورد بهدست آمده دارای اطمینان است. برای مقایسه نتایج از تعداد ایستگاه-ماه استفاده شد. نتایج نشان داد که میانگین دمای بیشینه در 14 ایستگاه-ماه در محدوده اطمینان واقع شدند. تحلیل ماهانه آن نیز نشان داد، دقت شبکه عصبی در تابستان کم بوده و عدم قطعیت بالاتری نسبت به فصول دیگر دارد. در شبیهسازی دمای کمینه بر اساس این معیار 18 ایستگاه-ماه در محدوده اطمینان واقع شد. دقت شبکه عصبی در تابستان برای برآورد دمای کمینه کم و دارای عدم قطعیت در اغلب ایستگاهها بود. بهطوری که در ماههای ژوئن و آگوست در هیچ یک از ایستگاهها برآورد بهدست آمده در محدوده اطمینان قرار نگرفت. محدوده اطمینان بارش بهدلیل ماهیت تغییرات زیاد آن نسبت به دما بسیار بالا بوده و تا بیش از 50 درصد بارش متوسط ماه نیز در برخی ایستگاهها رسید. باتوجه به دامنه اطمینان بالای بارش، در 53 مورد ایستگاه-ماه در محدوده اطمینان قرار گرفتند.
محمدرضا میرزایی
چکیده
در این مطالعه، میانگین درجه حرارت ماهانه در ایستگاه هیدرومتری شاهمختار در استان کهگیلویه و بویراحمد برای یک دوره 39ساله بین سالهای 1349 تا 1388 مورد بررسی قرار گرفت.جهت مدلسازی درجه حرارت در این ایستگاه از تکنیک تحلیل کاوشگرانه دادهها (EDA) استفاده شد. روشهای گرافیکی متعددی، مانند استفاده از نمودارهای تناوبنگار، خود همبستگی ...
بیشتر
در این مطالعه، میانگین درجه حرارت ماهانه در ایستگاه هیدرومتری شاهمختار در استان کهگیلویه و بویراحمد برای یک دوره 39ساله بین سالهای 1349 تا 1388 مورد بررسی قرار گرفت.جهت مدلسازی درجه حرارت در این ایستگاه از تکنیک تحلیل کاوشگرانه دادهها (EDA) استفاده شد. روشهای گرافیکی متعددی، مانند استفاده از نمودارهای تناوبنگار، خود همبستگی و خود همبستگی جزئی برای بررسی دادهها از جمله وجود چرخه (S) و مناسب بودن استفاده از تحلیل سریهای زمانی جهت مدلسازی باقیماندهها (R) تعیین شد. مدلسازی چرخه موجود در دادهها با استفاده از مدل سینوسی و با تعیین دقیق پارامترهای آن با استفاده از تکنیکهای EDA انجام شد. باقیماندهها نیز با استفاده از Modelexpert در نرمافزار SPSS 19 جهت تحلیل سریهای زمانی مورد بررسی قرار گرفت. بهترین برازش با توجه به کمترین مقدار برای معیار NBIC، مدل ARIMA(0,1,2) تعیین شد. جهت تایید مدل، بررسی تصادفی بودن مقادیر خطاهای مدل (E) و نرمال بودن توزیع آنها در سطح پنج درصد بهترتیب با استفاده از آزمون Ljung-Box (با مقدار آماره برابر 24.3) و Kolmogorov-Smirnov (با مقدار آماره برابر 0.4088) بررسی و مورد تایید قرار گرفت.
