پیش‌بینی اثرات بلندمدت تغییراقلیم بر مولفه‌های اقلیمی در منطقه‌ی مرطوب

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد آّبیاری و زهکشی، گروه مهندسی آّب، دانشگاه زابل، زابل، ایران

2 استادیار گروه مهندسی آّب، دانشگاه زابل، زابل، ایران

چکیده

بحران آب به همراه اثرات منفی تغییراقلیم بر آن یکی از دغدغه­های جهانی می­باشد. تغییرات درازمدت مولفه­های مهم اقلیمی در دراز مدت در نتیجه­ی انتشار گازهای گلخانه­ای تاثیر معنی­داری بر حجم منابع آب تجدیدپذیر و متعاقبا، بر برنامه­ریزی در راستای تخصیص آن به بخش­های مهم خواهد داشت. به همین منظور در این پژوهش، به بررسی اثرات بلندمدت تغییراقلیم در استان مازندران بر میزان دما، بارش و تبخیر- تعرق پتانسیل تحت سناریوهای A1B، A2 و B2 تا سال 2100 پرداخته شد. ابتدا بر اساس داده­های هواشناسی در طول دوره­ی پایه (2010- 1981) در سه ایستگاه نوشهر، رامسر و بابلسر، میزان تبخیر- تعرق پتانسیل با استفاده از معادله­ی فائو پنمن- مانتیث برآورد شد. سپس قابلیت مدل ANFIS جهت تخمین تبخیر- تعرق پتانسیل با حداقل داده مورد ارزیابی قرار گرفت. نرم‌افزار LARS-WG جهت ریز مقیاس‌سازی داده­های مدل گردش عمومی جو HadCM3 استفاده شده و در ادامه، برای پیش­بینی مولفه­های اقلیمی تا سال 2100 اقلیمی تحت سناریوهای A1B، A2 و  B2استفاده شد. افزایش معنی­دار دمای حداقل و حداکثر باعث افزایش معنی­دار تبخیر-تعرق پتانسیل طی سال­های 2100- 1981 شد.این افزایش در سناریوی A2 بیش­تر بود.افزایش بیش­تر دماهای کاردینال در فصول سرد سال باعث جابجایی فصل کشت خواهد شد. به طور کلی می­توان دریافت که علی­رغم حاکم بودن اقلیم مرطوب طی دوره­ی پایه در منطقه­ی مطالعاتی، افزایش میزان تبخیر- تعرق پتانسیل در تمام سال به ویژه در طول فصل کشت محصولات کشاورزی، بحران آب شدیدی را بر منطقه مطالعاتی حاکم خواهد ساخت. نظر به ارتباط معنی­دار میزان آب مصرفی و تولید محصول، عدم توجه به افزایش تبخیر- تعرق پتانسیل، با اعمال خسارت­های شدید اقتصادی، امنیت غذایی را تهدید خواهد نمود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Predicting The Long-term Effect of Climate Change on Climatic Variables in Humid Region

نویسندگان [English]

  • Mehdi Kalanki 1
  • fatemeh karandish 2
1 Ms.C student in Irrigation and Drainage, Water Engineering Department, Zabol University, Zabol, Iran
2 Assistant Professor, Water Engineering Department, Zabol University, Zabol, Iran
چکیده [English]

Water shortage as well as negative effects of climate change on it is a global concern. Long-term variations of the climatic variables due to greenhouse gases emission has a significant effect on the volume of renewable water resources and consequently, on the planning for water allocation to important sectors. Thus, in this research, the long-term effect of climate change on precipitation, temperature and potential evapotranspiration (ETp) was investigated under A1B, A2 and B2 scenarios until 2100 in Mazandaran province. First, using weather data in three stations of Noshahr, Ramsar and Babolsar during base period of 1981-2010, the potential evapotranspiration was calculated based on FAO-Penman Monteith equation. Then, the ability of ANFIS model for estimating potential evapotranspiration using the least data was evaluated. LARS-WG was used to downscale the HADCM3 atmospheric general circulation model data and thereafter, it was used for predicting the climatic variables under A1B, A2 and B2 scenarios up to 2100. A significant increase in minimum and maximum temperature led to a significant increase in potential evapotranspiration during 1981-2100. This incensement was higher under A2 scenario. More incensement in the cardinal temperatures in the cold seasons would change crops cultivation calendar. Totally, it could be concluded that despite the existence of a humid climate in the study area during the base period, significant increase in potential evapotranspiration during the whole year specially, during the cultivation seasons of agricultural products, would cause a severe water crisis in the study area. Regarding a significant relation between crop water use and yield, inattention to increased potential evapotranspiration would threaten food security due to applying severe economic loss.

کلیدواژه‌ها [English]

  • ANFIS
  • LARS-WG model
  • Mazandaran
  • Potential Evapotranspiration

اشرف، ب.، م. موسوی بایگی، غ. کمالی و ک. داوری. 1391. ارزیابی تغییر مصرف آب گندم و چغندرقند با توجه به اثرات تغییر اقلیم در دو دهه آتی در دشت‌های منتخب استان خراسان رضوی. نشریه آبیاری و زهکشی ایران، 6(2): 117-105.

جهان­بخش، س.، ع.م. خورشید دوست، ح. میر هاشمی، ه. خرمی و م. تدینی. 1393. روندیابی تغییرات نیاز آبی گیاه مرجع و متغیرهای هواشناختی مرتبط با آن در آذربایجان شرقی. نشریه آب و خاک 28(2): 306-296.

حق طلب، ن.، م. گودرزی، م. حبیبی نوخندان، ا. ر. یاوری و ح. ر. جعفری. 1392. مدل سازی اقلیم استان‌های تهران و مازندران با استفاده از مدل اقلیمی LARS-WG و مقایسه تغییرات آن در جبهه های شمالی و جنوبی البرز مرکزی. علوم و تکنولوژی محیط زیست. 15(1): 49-37.

دانش­فراز، ر. و ه. رزاق­پور. 1393. ارزیابی اثرات تغییر اقلیم بر تبخیر و تعرق پتانسیل در استان آذربایجان غربی. فصلنامه علمی-پژوهشی فضای جغرافیایی، 14(46): 211-199.

دوستی، م.، م. حبیب­نژاد روشن، ک. شاهدی و م. ح. میریعقوب­زاده. 1392. بررسی شاخص­های اقلیمی حوضه آبخیز تمر، استان گلستان در شرایط تغییر اقلیم با کاربرد مدل LARS-WG. مجله فیزیک زمین و فضا. 39(4): 189-177.

راهنمای نرم افزار متلب 2009.

روشن، غ.، ع. قانقرمه و ا. شاهکویی. 1392. اثر تغییر اقلیم منطقه­ای بر نیاز آبی غلات دیم ایران. جغرافیا و برنامه­ریزی محیطی، 24(4): 194-179.

شیر غلامی، ه.، ب. قهرمان، ا. علیزاده و ج. بداق جمالی. 1383. بررسی روند تبخیر-تعرق گیاه مرجع در ایران. پژوهشنامه علوم کشاورزی و منابع طبیعی خزر. 2(3): 26-11.

علیزاده، ا.، ن. سیاری، م. ر. حسامی کرمانی، م. بنایان اول و ع. فرید حسینی. 1389. بررسی پتانسیل اثرات تغییراقلیمی بر منابع و مصارف آب کشاورزی (مطالعه موردی: حوضه آبریز رودخانه کشف­رود). نشریه آب و خاک. 24(4): 835-815.

علیزاده، ا. و ن. صالح نیا. 1393. استفاده از نمایه خشکی جهت بررسی تغییرات تبخیر-تعرق پتانسیل و پهنه‌بندی آن در ایران به منظور استفاده در برآورد نیاز آبی گیاهان. نشریه آبیاری و زهکشی ایران، 8(1): 144-136.

عیوضی، م.، ا. مساعدی، م. مفتاح هلقی و م. حسام. 1389. بررسی روند تغییرات بارش در مناطق شمالی استان گلستان. مجله پژوهش­های حفاظت آب و خاک. 17(2): 168-155.

کوهی، م. و ح. ثنایی نژاد. 1392. بررسی سناریوهای تغییراقلیم بر اساس نتایج حاصل از دو روش ریزمقیاس گردانی آماری برای متغیر تبخیر-تعرق مرجع در منطقه ارومیه. نشریه آبیاری و زهکشی ایران، 7(4): 575-559.

گوهرریزی، ف. و م.  اژدری مقدم. 1390 . بررسی آسیب ناشی از خلا زایی با استفاده از منطق فازی.  مجله پژوهش آب ایران.  5(8): 116-107.

مهدوی میمند، ا.، ج. احدیان و م. احترام. 1393. تحلیل حساسیت عوامل مؤثر در هوادهی سرریز با استفاده از روش‌های هوشمند مصنوعی و  ANFIS. فصلنامه علمی پژوهشی مهندسی آبیاری و آب. 5(17): 95-83.

هاشمی نسب خبیصی، ف.، م. موسوی بایگی، ب. بختیاری و ک. داوری. 1392. پیش­بینی تغییرات بارش 20 سال آینده در استان کرمان با استفاده از مدل­های ریز مقیاس کننده LARS-WG و گردش عمومی HadCM3. فصلنامه علمی پژوهشی مهندسی آبیاری و آب. 3(12): 58-43.

Allen, R. G., L. S. Pereira, D. Raes, and M. Smith. 1998. Crop evapotranspiration guideline for computing crop water requirements. FAO Irrigation and Drainage Paper 56. 1-281.

Croitoru, A. E., A. Piticar, C. S. Dragota and D. C. Burada. 2013. Recent changes in reference evapotranspiration in Romania. Global and Planetary Change. 111: 127-132.

Goyal, R. K. 2004. Sensitivity of evapotranspiration to global warming: A case study of arid zone of Rajasthan (India). Agricultural Water Management. 69: 1-11.

Hassan, Z., S. Shamsudin and S. Harun. 2014. Application of SDSM and LARS-WG for simulating and downscaling of rainfall and temperature. Theoretical and Applied Climatology. 116:243-257.

Huo, Z., X. Dai, S. Feng, S. Kang and G.Huang. 2013. Effect of climate change on reference evapotranspiration and aridity index in arid region of China. Journal of Hydrology. 492:24-34.

IPCC. Summary for Policy Makers. Climate Change. 2007.The Physical Science Basis. Contribution ofWorking Group I to the Fourth Assessment Report. Cambridge University Press, Cambridge.

Jang J. S. R. 1993. ANFIS: Adaptive-network-based Fuzzy Inference System. IEEE Transactions on Systems, Manand Cybernetic, 23(3): 665–685.

Jang, J. S. R., C. T. Sun, E. Mizutani. 1997. Neuro-Fuzzy and Soft Computing: AComputational Approach to Learning and Machine Intelligence. Prentice-Hall,New Jersey. 34(1): 1021-1030.

Lee, W. and J. A. Hoops. 1996. Prediction of Cavitation Damage for Spillways. Journal of Hydraulic Engineering.122(9): 481-488.

McCuen, R. H. 1974. A sensitivity and error analysis of procedures used for estimating evapotranspiration. Water Resources Bulletin, 10(3), 486-498 .

Qunying, L., W. Bellotti, M. Williams and E. Wang, Adaptation to climate change of wheat growing in South Australia: analysis of management and breeding strategies. Agric. Ecosyst. Environ., 2009, 129, 261–267.

Reddy, K. S., M. Kumar, V. Maruthi, B. Umesha, and C. V. K. Nageswar 2014. Climate change analysis in southern Telangana region, Andhra Pradesh using LARS-WG model. Current science. 107: 54-62.

Zhang, D., L. Xiaomang and H.Haoyuan. 2013. Assessing the effect of climate change on reference evapotranspiration in China. Stochastic Environmental Research and Risk Assassment. Springer, DOI:10.1007/s00477-013-0723-0.