اثر تغییر اقلیم بر دما و بارش در دو اقلیم مختلف با استفاده از مدل‌های CMIP6 و سناریوهای حدی SSP

حسینی وردنجانی, سید محمد رضا; خوش‌روش, مجتبی; فتاحی نافچی, روح الله; نوروز ولاشدی, رضا; پورمحمد, یاور

doi:10.22125/iwe.2025.496104.1847

اثر تغییر اقلیم بر دما و بارش در دو اقلیم مختلف با استفاده از مدل‌های CMIP6 و سناریوهای حدی SSP

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

سید محمد رضا حسینی وردنجانی ¹

مجتبی خوش‌روش ²

روح الله فتاحی نافچی ³

رضا نوروز ولاشدی ⁴

یاور پورمحمد ⁵

¹ دانشجوی دکتری گروه مهندسی آب، دانشکده مهندسی زراعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران

² دانشیار گروه مهندسی آب، دانشکده مهندسی زراعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران.

³ استاد، گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، شهرکرد، ایران

⁴ دانشیار، گروه مهندسی آب، دانشکده مهندسی زراعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران.

⁵ محقق دانشگاه ایالتی بویزی، دانشگاه ایالتی بویزی، آمریکا.

10.22125/iwe.2025.496104.1847

چکیده

دمای سطح کره زمین در حال افزایش است، به دلیل تغییرات آب و هوایی، پیش‌بینی می‌شود که این روند ادامه یابد. در این پژوهش به بررسی اثر تغییر اقلیم بر متغیرهای اقلیمی به کمک مدل پیش‌بینی کننده اقلیمی MRI ESM2.0 مطابق با گزارش ششم CMIP6 در لردگان و بروجن با استفاده از داده‌های اقلیمی دما و بارش ثبت شده در دو ایستگاه مذکور طی سال-های 2014-2000 پرداخته شد. سپس بر اساس سناریوهای انتشار طراحی شده شامل سه سناریو خوش‌بینانه SSP1-2-6، حد متوسط SSP2-4-5 و بدبینانه SSP5-8-5 وضعیت جوی آتی دو دوره‌ی بیست ساله در آینده‌ی نزدیک (2040-2020) و آینده-ی دور (2060-2040) پیش‌یابی شد. با مقایسه پارامترهای دوره پایه و مقادیر پیش‌بینی شده آتی، ایستگاه‌ بروجن و لردگان شاهد افزایش مقادیر میانگین‌های دمای حداقل از 3/1 درجه سانتی‌گراد در سناریوی خوشبینانه تا در دوره آینده نزدیک، تا 6/2 درجه سانتی‌گراد در سناریوی بدبینانه در دوره آینده دور نسبت به دوره پایه اتفاق خواهد افتاد و برای دمای حداکثر نیز افزایشی بین 2/1 تا 1/3 درجه سانتی‌گراد در کلیه سناریوهای انتخابی مشاهده شد. همچنین در مقایسه میانگین مجموع بارش تاریخی و پیش‌یابی شده ایستگاه‌های هدف، کاهش چشمگیر میزان بارندگی دوره آتی نسبت به دوره پایه اتفاق خواهد افتاد، که این میزان کاهش در آینده دور نسبت به آینده نزدیک افزونتر خواهد بود. نتایج این مطالعه می‌تواند به مدیریت منابع آب در آینده، ایجاد برنامه‌هایی موثر برای مقابله با تغییرات اقلیمی و زمینه‌ را برای تصمیم‌گیری آگاهانه و برنامه‌ریزی مناسب آماده می‌نماید.

کلیدواژه‌ها

سازگاری

متغیر هواشناسی

مدل گردش عمومی جو

منابع آب

موضوعات

اقلیم

عنوان مقاله English

The Effect of Climate Change on Temperature and Precipitation in Two Different Climates Using CMIP6 Models and SSP Scenarios

نویسندگان English

Seyed Mohammad Reza Hosseini-Vardanjani ¹

Mojtaba Khoshravesh ²

Rooholah Fatahi Nafchi ³

Reza Norooz-Valashedi, ⁴

Yavar Pourmohamad ⁵

¹ PhD Candidate of Irrigation and Drainage, Water Engineering Department, Faculty of Agricultural Engineering, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University, Sari, Iran.

² Associate Professor, Department of Water Engineering, Faculty of Agricultural Engineering, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University, Sari, Iran.

³ Professor, Department of Water Science and Engineering, Faculty of Agriculture, Shahrekord University, Shahrekord, Iran

⁴ Associate Professor, Water Engineering Department, Faculty of Agricultural Engineering, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University, Sari, Iran

⁵ Researcher at Boise State University, Boise, USA

چکیده English

The surface temperature of the Earth is rising, and due to climate change, this trend is expected to continue. This study investigates the effects of climate change on climatic variables using the MRI ESM2.0 climate prediction model in accordance with the sixth CMIP6 report in Lordegan and Borujen, employing temperature and precipitation data recorded at these two stations from 2000 to 2014. Subsequently, future atmospheric conditions were forecasted for two twenty-year periods: the near future (2020-2040) and the distant future (2040-2060), based on three designed emission scenarios—optimistic (SSP1-2-6), intermediate (SSP2-4-5), and pessimistic (SSP5-8-5). By comparing the parameters of the baseline period with the predicted future values, the Borujen and Lordegan stations are expected to see an increase in average minimum temperatures ranging from 1.3 degrees Celsius in the optimistic scenario during the near future to approximately 2.6 degrees Celsius in the pessimistic scenario in the distant future compared to the baseline period. For maximum temperatures, an increase between 1.2 and 3.1 degrees Celsius is observed across all selected scenarios. Specifically, the projected reduction in precipitation for Borujen is estimated to range from 7.5% to 11%, while for Lordegan, it is expected to vary from 12% to 14.7%. The results of this study can contribute to future water resource management, establish effective programs to address climate change, and prepare the ground for informed decision-making and appropriate planning

کلیدواژه‌ها English

Atmospheric general circulation model. Adaptation

Weather variable

water resources

افشاری نیا، م.، ف. پناهی و م. احترام. 1402. ارزیابی تغییرات اقلیمی با استفاده از برون‌داد مدل‌های CMIP6 (مطالعۀ موردی: دشت کاشان). مهندسی آبیاری و آب ایران، 14(2)، 256-237.

حافظی مقدس، ن.، غ. لشکری پور، و ر. پارسائی، ر. 1403. ارزیابی عملکرد مدل های CMIP6 در پیش نگری تغییرات دما و بارش در محدوده چاه نیمه های استان سیستان و بلوچستان. پژوهشهای اقلیم شناسی، 1402(56)، 178-165.

رضائی، ح.، ح. پاشاپور و ف. صادقی. 1403. ارزیابی عملکرد مدل‌های CMIP6 و پیش‌نگری تغییرات دما و بارش تحت سناریوهای خط سیر اجتماعی-اقتصادی مشترک (SSP) در ایران. آینده پژوهی راهبردی، 3(10)، 28-7.

زرین، آ. و ع. داداشی رودباری. 1401. بررسی مدل‌های CMIP6 در برآورد دمای ایران با تأکید بر حساسیت اقلیم ترازمند ECS و پاسخ اقلیم گذرا (TCR). ژئوفیزیک ایران، 17(1)، 56-39.

سالاریه، پ.، م. خوش روش، ر. نوروز ولاشدی و ع.ر. کیانی. 1403. ارزیابی سناریوهای تغییر اقلیم و تغییر تاریخ کشت بر بهرهوری آب ذرت در شهرستان گرگان. آبیاری و زهکشی ایران. 18(2)، 235-227.

عبدالعلی زاده، ف.، ع.م. خورشیددوست، و س. جهانبخش اصل. 1401. ارزیابی دقت مدل‌های CMIP6 برای شبیه‌سازی دما و بارش حوضه آبریز دریاچه ارومیه. پژوهش‌های تغییرات آب و هوایی، 3(11)، 30-17.

نیرومندفرد، ف.، ع. خاشعی سیوکی، ر. هاشمی و خ. قربانی. 1401. بررسی پیش‌نگری تغییر اقلیم بر پارامترهای دما و بارش با استفاده از مدل‌های CMIP6 (مطالعه موردی: ایستگاه بیرجند). تحقیقات آب و خاک ایران، 53(9)، 2026-2009.

Annan, J.D. and Hargreaves, J.C. 2011. Understanding the CMIP3 Multimodel Ensemble. J. Climate, 24: 4529–4538.

Anonymous. 2024. Chaharmahal and Bakhtiari meteorological Administration. Available on: http:// http://www.chbmet.ir. Accessed 19 September.

Cruz González, A., Arteaga-Ramirez, R., Soria-Ruiz, J. Sanchez Cohen, I., Monterroso Rivas, A.I. and Quevedo, A. 2025. Climate change projections in temperature and precipitation using cmip6 in Central Mexico. Theoretical and Applied Climatology.

Feyissa, T.A., Demissie, T.A., Saathoff, F. and Gebissa, A. 2024. Hydrological responses projection to the potential impact of climate change under CMIP6 models scenarios in Omo River Basin, Ethiopia, Results in Engineering, Volume 23, 102708.

Gupta, H.V., Kling, H., Yilmaz, K.K. and Martinez, G.F. 2009. Decomposition of the mean squared error and NSE performance criteria: Implications for improving hydrological modelling. Journal of Hydrology, 377(1-2): 80-91.

IPCC. 2021. Climate change 2021 the physical science basis, AR6, Summary for policymakers. https://www.ipcc.ch/report/ar6/wg1/.

Khan, S.F. and Naeem, U.A. 2023. Future climate projections using the LARS-WG6 downscaling model over Upper Indus Basin, Pakistan. Environ Monit Assess. 195(7).

Kawai H., Yukimoto S., Koshiro T., Oshima N., Tanaka T., Yoshimura H. and Nagasawa R. 2019. Significant improvement of cloud representation in the global climate model MRI-ESM2. GMD, 12: 2875–2897.

Kouman, K. D., Komlavi, A., Kouadio, B.H., Kabo-bah, A.T., Moctar, D., Siabi, E.K. and Mensah, J.K. 2024. Assessment of climate change in the North-East Region of Côte d’Ivoire: future precipitation, temperature, and meteorological drought using CMIP6 models. Cogent Engineering, 11(1): 2345506.

Nikkhoo Amiri, S., Khoshravesh, M. and Norooz Valashedi, R. 2023. Assessing the effect of climate and land use changes on the hydrologic regimes in the upstream of Tajan river basin using SWAT model. Applied Water Science, 13(6): 1-13.

O’Neill, B., Kriegler, E., Ebi, K., Kemp-Benedict, E., Riahi, K., Rothman, D., Van Ruijven, B., Van Vuuren, D., Birkmann, J., Kok, K., Levy. and Solecki, W. 2017. The roads ahead: Narratives for shared socioeconomic pathways describing world futures in the 21st century. Global Environmental Change, 42(1): 169-180.

O'Neill, B.C., Tebaldi, C., van Vuuren, D.P., Eyring, V., Friedlingstein, P., Hurtt, G., Knutti, R., Kriegler, E., Lamarque, J.F., Lowe, J., Meehl, G.A., Moss, R., Riahi, K. and Sanderson, B.M. 2016. The Scenario Model Intercomparison Project (ScenarioMIP) for CMIP6, Geosci. Model Dev. 9: 3461–3482.

Rasco, P., Szeidl, L. and Semenov, M.A. 1991. A serial approach to local stochastic models. J. Ecological Modeling 57: 27-41.

Shahi, S., Hosseini, K. and Mousavi, S.F. 2024. Assessing the Effects of Climate Change on Temperature and Precipitation using CMIP6 models (case study: Damghan, Iran). Journal of Hydraulic and Water Engineering, 1(2): 163-177.

Semenov, M.A., Senapati, N., Coleman, K. and Collins, A.L. 2024. A dataset of CMIP6-based climate scenarios for climate change impact assessment in Great Britain. Data Brief 55: 110709.

Semenov, M.A. and Stratonovitch, P. 2015. Adapting wheat ideotypes for climate change: accounting for uncertainties in CMIP5 climate projections. Lim Res. 65: 123–139.

Valipour, M., Khoshravesh, M. and Gholami Sefidkouhi, M.A. 2017. Estimation and trend evaluation of reference evapotranspiration in a humid region. Italian Journal of Agrometeorology, 1: 19-36.

Wang, L., Zhang, J., Shu, Z., Wang, Y., Bao, Z., Liu, C., Zhou, X. and Wang, G. 2021. Evaluation of the Ability of CMIP6 Global Climate Models to Simulate Precipitation in the Yellow River Basin, China. Front. Earth, Sci.

Yukimoto, S., Yoshimura, H., Hosaka, M. and Sakami, T. 2011. Meteorological Research Institute-Earth System Model Version 1 (MRI-ESM1) — Model. Meteorological Research Institute, Japan Meteorological Agency.

Yukimoto, S., Kawai, H., Koshiro, T., Oshima, N., Yoshida, K., Urakawa, S., Tsujino, H., Deushi, M., Tanaka, T. and Hosaka, M. 2019. The Meteorological Research Institute Earth System Model Version 2.0, MRI-ESM2.0: Description and Basic Evaluation of the Physical Component. Journal of the Meteorological Society of Japan, 97(5): 931-965.

Yang, X., Zhou, B., Xu, Y. and Han, Z. 2021. CMIP6 Evaluation and Projection of Temperature and Precipitation over China. Advances in Atmospheric Sciences. 38. 817-830.