ارزیابی سالیانه مؤلفه های اقلیمی حوضه آبخیز کشف رود در دوره های آتی با استفاده از گزارش پنجم هیأت بین الدول تغییر اقلیم

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه تبریز- دانشکده مهندسی عمران-گروه مهندسی آب و سازه های هیدرولیکی

2 استاد گروه مهندسی عمران، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

3 استادیار گروه علوم خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ولیعصر رفسنجان (ع)، رفسنجان، ایران

4 استادیار گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایران

چکیده

سابقه و هدف: چرخه هیدرولوژی در حوضه رودخانه ها و منابع آب قابل دسترس در مناطق خشک و نیمه خشک جهان به شدت تحت تأثیر تغییرات اقلیم و افزایش بیش از حد انتشار گازهای گلخانه ای قرار دارند. به گونه ای که در سال های اخیر، افزایش دمای ناشی از افزایش گازهای گلخانه ای سبب ایجاد یک ناهنجاری در سیستم اقلیم کره زمین گردیده است. استفاده از خروجی مدل های گردش عمومی جو به منزله معتبرترین ابزار در تحقیقات تغییر اقلیم، در حال افزایش است. تاکنون نسخه های گوناگونی از این مدل ها عرضه شده است که از آن جمله می توان به مدل های اولین گزارش ارزیابی هیأت بین الدول تغییر اقلیم تحت عنوان (FAR 1990)، مدل های دومین گزارش با عنوان (SAR 1996)، مدل های سومین گزارش با عنوان (TAR 2001) و مدل های چهارمین گزارش ارزیابی با عنوان (AR4 2007) اشاره کرد. هدف از این تحقیق بررسی سالیانه روند تغییرات آتی مؤلفه های اقلیمی در حوضه آبخیز کشف رود (که در شمال شرقی ایران و در استان خراسان رضوی واقع شده است) با استفاده از گزارش جدید هیأت بین الدول تغییر اقلیم (گزارش پنجم) و تحت سناریوهای جدید انتشار می باشد.
مواد و روش ها: در این تحقیق با درنظر گرفتن پارامترهای بارش و دما به عنوان مهم ترین پارامترهای اقلیمی، چهارده مدل از بین مدل های مستخرج از جدیدترین گزارش هیأت بین الدول (گزارش پنجم، AR5)، انتخاب گردید. در دوره تاریخی (1992-2005)، داده های شبیه سازی شده توسط این مدل ها با داده های مشاهداتی و با استفاده از چهار معیار ارزیابی شامل: ضریب ناش-ساتکلیف (NS)، درصد اریبی (PBIAS)، ضریب تعیین (R2) و نسبت جذر ریشه مربعات خطاء به انحراف معیار استاندارد داده های مشاهداتی (RSR)، مورد مقایسه و ارزیابی قرار گرفتند.
یافته ها: در نهایت، چهار مدل اقلیمی به نام های GFDL-ESM2G، IPSL-CM5A-MR، MIROC-ESM و NorESM1-M که براساس معیارهای ارزیابی انطباق بیشتری با داده های مشاهداتی از خود نشان دادند، انتخاب گردید. علاوه بر این، تغییرات اقلیم آینده توسط چهار سناریوی جدید انتشار (RCPs) به نام های RCP2.6، RCP4.5، RCP6.0 و RCP8.5 و تحت سه بازه زمانی آینده نزدیک (2006-2037)، آینده متوسط (2037-2070) و آینده دور (2070-2100) در این چهار مدل مورد مقایسه و ارزیابی قرار گرفتند.
نتیجه گیری: نتایج حاصل از آزمون من-کندال، نشان داد که مؤلفه بارش، روند تغییرات قابل توجه کاهشی و افزایشی متغیری را از خود نشان می دهد. همچنین دمای متوسط نیز روند افزایشی قابل توجهی با سطح اعتماد 90، 99 و 99.9درصد از خود نشان می دهد. از طرف دیگر تا انتهای قرن 21 در مقایسه با دوره تاریخی در تمامی مناطق حوضه آبخیز کشف رود و با درنظر گرفتن تمامی مدل ها و سناریوها، به طور متوسط دمای حوضه بین 0.56 تا 3.3 درجه سانتی گراد افزایش و بارش به میزان 10.7 درصد کاهش را از خود نشان می دهند.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Annual assessment of Kashafrood watershed basin climate components in future periods by using fifth report of intergovernmental panel on climate change

نویسندگان [English]

  • Amirhosein Aghakhani Afshar 1
  • Yousef Hassanzadeh 2
  • Ali Asghar Besalatpour 3
  • Mohsen Pourreza Bilondi 4

1 Department of Water Engineering and Hydraulic Structures- Civil Engineering College- Tabriz University

2 Professor Department of Civil Engineering, College of Civil Engineering, University of Tabriz, Tabriz, Iran

3 Assistant Professor Department of Soil Sciences, College of Agriculture, Vali-e-Asr University of Rafsanjan, Rafsanjan, Iran

4 Assistant Professor Department of Water Engineering, College of Agriculture, University of Birjand, Birjand, Iran

چکیده [English]

Background and Objectives: Hydrology cycle of river basins and water resources availability in arid and semi-arid regions are highly affected with climate changes. So that in the recent years, increase of temperature due to increase of greenhouse gases have led to anomaly in the Earth’ climate system. At present, General Circulation Models (GCMs) are the most frequently used models for projection of different climatic change scenarios. Up to now IPCC has released 4 different versions of GCM models including: First Assessment Report models (FAR) in 1990, Second Assessment Report models (SAR) in 1996, Third Assessment Report models (TAR) in 2001 and Fourth Assessment Report models (AR4) in 2007. The purpose of this study is to survey the annual trend of the future climate components in kashafrood watershed basin (located in the northeastern part of Iran and in the khorsan razavi province) by using fifth report of Intergovernmental panel on climate change (IPCC) under new emission scenarios.
Material and Methods: In this research, keeping in view the importance of precipitation and temperature parameters, fourteen models obtained from the General Circulation Models (GCMs) of the newest generation in the Coupled Model Intercomparison Project Phase 5 (CMIP5) were used to forecast the future climate changes in the study area. In historical time (1992-2005), simulated data of these models were compared with observed data using four evaluation criteria for goodness-of-fit including Nash-Sutcliffe (NS), Percent of Bias (PBIAS), coefficient of determination (R2) and the ratio of the root mean square error to the standard deviation of measured data (RSR).
Results: According to performance criteria, among 14 models used in this research, four was chosen as the best namely GFDL-ESM2G, IPSL-CM5A-MR, MIROC-ESM and NorESM1-M which indicated more agreement with observed data. Furthermore, four Representative Concentration Pathways (RCPs) of new emission scenario, namely RCP2.6, RCP4.5, RCP6.0 and RCP8.5 under three future periods: near-century (2006-2037), mid-century (2037-2070) and late-century (2070-2100) were investigated and compered.
Conclusion: The results of Mann-Kendall (MK) test which was applied to examine annual trend, revealed that the precipitation have a variable positive and negative trends which were statistically significant. Also mean, maximum and minimum temperature have a significant positive trend with 90, 99 and 99.9% confidence level. On the other hand, in all parts of the Kashafrood Watershed Basin (KWB), average temperature of watershed increased up to 0.56 °C - 3.3 °C and precipitation decreased up to 10.7% until the end of the 21st century in relation with the historical baseline.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Annual trend analysis
  • Climate Change
  • Precipitation and Temperature
  • CMIP5
  • RCP scenario