تأثیر تغییر اقلیم بر روی دبی حداکثر روزانه تحت شرایط عدم قطعیت (حوضه دینور استان کرمانشاه)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد هواشناسی کشاورزی دانشگاه سمنان

2 استادیار گروه بیابانزدایی دانشکده کویرشناسی دانشگاه سمنان

3 استادیار گروه مهندسی آب دانشگاه رازی کرمانشاه

چکیده

سابقه و هدف: پژوهش‌های مختلفی در ارتباط با تغییرات پارامترهای اقلیمی و هیدرولوژیکی انجام شده است اما توجه به پدیده تغییر اقلیم و تأثیر آن بر منابع آب از اهمیت بالایی برخوردار می‌باشد که در کشور کمتر به آن پرداخته شده است. هدف این پژوهش پیش بینی متغیرهای هواشناسی در شرایط تغییر اقلیم بر پایه مدل‌ها و سناریوهای مختلف در دو دوره آتی و مقایسه آن با دوره پایه و همچنین پیش بینی تأثیر این پدیده بر دبی وحجم رواناب حوضه دینور کرمانشاه با در نظر گرفتن عدم قطعیت مربوطه می‌باشد.
مواد و روش‌ها: خروجی 6 مدل جفت شده گردش عمومی جو شاملGFCM21، HADCM3، INCM3،IPCM4 ،MPEH5و NCCCSM تحت سناریوهای انتشار گازهای گلخانه‌ای شامل A1B، A2 و B1 با استفاده از نرم‌ افزار LARS-WG ریزمقیاس شدند. برای تعیین دقت مدل‌ها و سناریوها، داده‌های دما و بارش مشاهداتی با داده‌های دما و بارش مدل‌ها و سناریوهای موجود در پایگاه کانادا در دوره پایه مورد ارزیابی قرار گرفت و روش وزن دهی برای بررسی عدم قطعیت مدل‌ها و سناریوها بکار گرفته شد. سپس با در نظر گرفتن عدم قطعیت مدل‌ها و سناریوها، متغیرهای دوره‌های آتی (2034-2011) و (2069-2046) پیش‌بینی شد و با دوره پایه (2010-1987) مقایسه گردید. پس از ریزمقیاس نمایی متغیرهای اقلیمی برای شبیه‌سازی رواناب در دوره‌های آتی، مدل بارش رواناب IHACRES انتخاب و پس از واسنجی و صحت سنجی برای پیش بینی دبی و حجم رواناب مورد استفاده قرار گرفت.
یافته‌ها: نتایج نشان داد دمای حوضه دینور در دوره 2034-2011 به ترتیب برای سناریوهای A1B، A2 و B1 به میزان 72/1 ، 55/1 و 39/1 درجه سانتی‌گراد و در دوره 2069-2046 به ترتیب برای سناریوهای A1B، A2 و B1 به میزان 27/3 ، 88/2 و 26/2 درجه سانتی‌گراد نسبت به دوره پایه افزایش می‌یابد. همچنین تغییرات بارش حوضه در دوره 2034-2011 به ترتیب برای سناریوهای A1B، A2 و B1 به میزان 22/15 ، 94/17 و 27/23 میلی‌متر و در دوره 2069-2046 به ترتیب برای سناریوهای A1B، A2 و B1 به میزان 4/35- ، 97/7 و 58/2 میلی‌متر نسبت به دوره پایه خواهد بود. مقدار دبی متوسط و نیز حجم رواناب در دوره‌های آتی به جز سناریو A1B در دوره 2069-2046، در باقی دوره‌ها تحت سناریوهای مختلف افزایشی بوده اما رژیم دبی‌های حداکثر این حوضه در دوره‌های آتی به‌گونه‌ای است که نسبت به دوره مشاهده‌ای تعدیل یافته است. همچنین نتایج حاصل از تحلیل منحنی‌های دبی فرکانس با احتمالات مختلف نشان داد در برخی ماهها دبی‌های مورد نظر در احتمالات وقوع مختلف کاهش داشته است.
نتیجه گیری: نتایج نشان داد در دوره‌های آتی مقدار دما و بارندگی پیش‌بینی شده افزایش می‌یابد به ‌طوری که افزایش دما در دوره دوم بیشتر از دوره اول و افزایش بارندگی در دوره اول بیشتر از دوره دوم خواهد بود. همچنین مقدار دبی دوره‌های آتی افزایش می‌یابد به‌ طوری که میزان افزایش دبی در دوره اول بیشتر از دوره دوم است، و میزان حجم تولیدی رواناب نیز در دوره اول بیشتر از دوره دوم و در هر دو دوره بیشتر از دوره پایه به دست آمد. از طرفی میزان دبی حداکثر روزانه در دوره‌های آتی کمتر شده به ‌طوری که میزان کاهش دبی حداکثر در دوره دوم بیشتر از دوره اول است. نتایج منحنی های دبی فرکانس نیز نشان داد در صورت عدم ذخیره آب، منطقه با مشکل تأمین نیاز مصارف کشاورزی و شرب و صنعت مواجه خواهد شد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Climate change impacts on the maximum daily discharge under conditions of uncertainty (Dinavar basin in Kermanshah)

چکیده [English]

Background and Objectives: The phenomenon of climate change and its impact on water resources is of utmost importance that has been less investigated in our country.In this study, The meteorological variables in terms of predicted climate change and were compared with the present situation. The effect of this phenomenon on Dinavar Kermanshah discharge basin taking into account the uncertainty was evaluated.
Materials and Methods: To this end, results of 6 model coupled atmosphere - ocean general circulation of the atmosphere contains MPEH5, IPCM4, INCM3, HADCM3, GFCM21 and NCCCSM under scenarios of greenhouse gas emissions SRESS includes A1B, A2 and B1 were Downscaling using the LARS-WG software. To determine the accuracy of the models and scenarios, temperature and precipitation observational data were compared with temperature and precipitation available data on Canada base models and scenarios and weighted method was used to evaluate uncertainty models and scenarios. Then, base of scenario and models uncertainty, was predicted variables in coming period (2011-2034) and (2046-2069) compared with the base period (1987-2010). After the downscaling of climate variables, IHACRES rainfall-runoff models used to simulate runoff in future periods.
Results: Based on the results, it's expected that temperature will be increased respectively 1.72 ,1.55 and 1.39 ° C in 2011-2034 and 3.27, 2.88 and 2.26 ° C in 2046-2069, for A1B, A2 and B1 scenarios compared to the baseline in Dinavar basin. As well as precipitation changes respectively has been 15.22, 17.94 and 23.27 mm for A1B, A2 and B1 scenarios in 2011-2034, and -35.4, 7.97 and 2.58 mm for A1B, A2 and B1 scenarios in 2046-2069 compared to the baseline in this basin. The results showed that the amount of average flow and runoff volume has been increased in future periods except A1B scenario (2046-2069). But, flow regime of maximum daily discharges showed that it is adjust in future period. Flow - Frequency curve analysis with different probability showed that it is required to build large reservoirs to water supply in low flow seasons in future periods.
Conclusion: The results showed that the amount of average temperature and precipitation will be increased in future periods. So that the increase of temperature in the second period is more than the first period and increase of precipitation in the first period will be more than the second period. Also the amount of discharges in future period will be increased so that the increase in the first period will be more than the second period, and the volume of runoff in the first period will be more than the second period and in both periods were higher than the base period. But flow regime of maximum daily discharges showed the decreasing in future period, So that the maximum discharge rate decrease in the second period is more than the first period. Flow - Frequency curve analysis also showed that in the absence ofwater storage, agriculture andindustry and drinkingin the area faced withsupply problems.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Climate Change
  • AOGCM Models
  • Emission Scenarios
  • IHACRES
  • LARS-WG
 1.Ashofteh, P. 2012. Climate change Impact on the crop water requirement using HadCM3
model in Aidoghmoush irrigation network. Iran. J. Irrig. Drain. 6: 3. 142-151. (In Persian)
2.Ashraf, B., Mousavi-Baygi, M., Kamali, G.A., and Davari, K. 2012. Evaluation of wheat and
Sugar beet water use Variation due to climate change effects in two Coming Decades in the
selected plains of Khorasan Razavi Province. Iran. J. Irrig. Drain. 6: 2. 105-117. (In Persian)
3.Booij, M.J., Tollenaar, D., van Beek, E., and Kwadijk, J.C. 2011. Simulating impacts of
climate change on river discharges in the Nile basin. Physics and Chemistry of the Earth,
Parts A/B/C. 36: 13. 696-709.
4.Carcano, E.C., Bartolini, P., Muselli, M., and Piroddi, L. 2008. Jordan recurrent neural
network versus IHACRES in modelling daily streamflows. J. Hydrol. 362: 3. 291-307.
5.COP21. 2015. UN climate change conference | Paris, http://www.cop21paris.org/about/cop21.
6.Dobler, C., Hagemann, S., Wilby, R.L., and Stötter, J. 2012. Quantifying different sources of
uncertainty in hydrological projections in an Alpine watershed. Hydrology and Earth System
Sciences. 16: 11. 4343-4360.
7.Ehteramian, K., Shahabfar, A., and Alizadeh, A. 2004. Evaluation ofthe ENSO phenomenonon
the precipitation regime in Khorasan province. J. Geograph. Reg. Dev. 3: 29-42.
8.Eslamian, S., Nosrati, K., and Shahbazi, A. 2004. Climate change impacts on the hydrological
drought. J. Agric. Tehran Univ. 6: 1. 49-56. (In Persian)
9.IPCC. 2014. Climate Change 2014: Impacts, Adaptation and Vulnerability. Contribution of
Working Group II to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate
Change. Yokohama, Japan.
10.IPCC. 2007. Synthesis Report of the Forth Assessment Report. Cambridge University Press,
Cambridge.
11.Kabiri, R., Kanani, V., and Andrew, C. 2012. Climate Change Impacts on River Runoff in
Klang Watershed in West malasia. J. Clim. Res. 48: 57-71.
12.Kunreuther, H., Heal, G., Allen, M., Edenhofer, O., Field, C., and Yohe, G. 2013. Risk
management and climate change. Nature Climate Change. 3: 447-450.
13.Lee, H. 2015. The Climate System and Climate Change; Climate Change Biology. Chapter
2. (Second Edition), Pp: 13-53.
14.Nash, J.E., and Sutcliffe, J.V. 1970. River flow forecasting through conceptual models part IA discussion of principles. J. Hydrol. 10: 3. 282-290.
15.Phillips, J. 2010. Evaluating the level and nature of sustainable development for a
geothermal power plant. Renewable and sustainable energy reviews. 14: 8. 2414-2425.
16.Souvignet, M., Gaese, H., Ribbe, L., Kretschmer, N., and Oyarzun, R. 2008. Climate change
impacts on water availability in the Arid Elqui Valley, North Central Chile: a preliminary
assessment. In IWRA World Water Congress, Montpellier, France.
17.Teng, J., Vaze, J., Chiew, F.H., Wang, B., and Perraud, J.M. 2012. Estimating the relative
uncertainties sourced from GCMs and hydrological models in modeling climate change
impact on runoff. J. Hydrometeorol. 13: 1. 122-139.
18.Vaseghi, R., Massah, A.R., Meshkati, A.H., and Rahimzadeh, F. 2011. Investigation of
runoff impact of Ensembles scenarios AOGCM models, 4th Conference of Water Resources
Management of Iran, Tehran, Iran, Pp: 23-35. (In Persian)
19.Vaze, J., Post, D.A., Chiew, F.H.S., Perraud, J.M., Viney, N.R., and Teng, J. 2010. Climate
non-stationarity-validity of calibrated rainfall–runoff models for use in climate change
studies. J. Hydrol. 394: 3. 447-457.
20.Velazquez, D., Garrote, L., Andreu, J., Martin-Carrasco, F.J., and Iglesias, A. 2011. A
methodology to diagnose the effect of climate change and to identify adaptive strategies to
reduce its impacts in conjunctive-use systems at basin scale. J. Hydrol. 405: 1. 110-122.
21.Zhu, Q., Jiang, H., Peng, C., Liu, J., Fang, X., Wei, X., Liu, S., and Zhou, G. 2012. Effects of
future climate change, CO2 enrichment and vegetation structure variation on hydrological
processes in China. Global and Planetary Change. 80: 123-135.