تغییرات تبخیر و تعرق پتانسیل ذرت و جو در استان کرمانشاه در شرایط تغییر اقلیم

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشگاه رازی

چکیده

سابقه و هدف: با توجه به وابستگی زیاد بخش کشاورزی به پارامترهای هواشناسی این بخش یکی از حساسترین بخش‌ها در شرایط تغییر اقلیم می‌باشد. در اثر افزایش دما قدرت تبخیر کنندگی اتمسفر افزایش و طول دوره رشد گیاهان کاهش می‌یابد. عملکرد و نیاز آبی محصولات کشاورزی نیز در شرایط تغییر اقلیم تغییر خواهد کرد. با استفاده همزمان از مدل‌های پیش‌بینی تغییر اقلیم و مدلهای شبیه‌سازی رشد گیاهان می‌توان برآوردی از تغییرات این پارامترها تحت سناریوهای تغییر اقلیمی به دست آورد. در این مطالعه تاثیر تغییر اقلیم بر تبخیر و تعرق پتانسیل یک محصول پاییزه (جو) و یک محصول بهاره (ذرت) در سه ایستگاه هواشناسی واقع در اقلیم‌های مختلف استان کرمانشاه برای دوره آینده (2064- 2046) بررسی شده است.
مواد و روش ها: این مطالعه در سه مرحله انجام گرفت. در مرحله اول پارامترهای هواشناسی در دوره آینده بر اساس سناریوهای A1B ،A2 و B1 مدل تغییر اقلیم HADCM3 بر آورد و با استفاده از بسته نرم افزاری LARS-WG در ایستگاه-های مورد مطالعه ریزمقیاس‌سازی شدند. در مرحله دوم تبخیر و تعرق پتانسیل گیاه مرجع در دوره‌های آتی و کنونی با استفاده از فرمول فائوپنمن‌مانتیث محاسبه و با هم مقایسه گردید. در مرحله سوم با استفاده از نرم افزار AquaCrop رشد گیاهان مورد نظر بر اساس فایل‌های گیاهی کالیبره شده در منطقه و داده‌های هواشناسی دوره‌های آتی و کنونی شبیه‌سازی گردید. با توجه به خروجی‌های این مدل تغییرات تبخیر و تعرق فصلی، حداکثر تبخیر و تعرق روزانه و طول دوره رشد گیاهان در شرایط کنونی و تغییر اقلیم با هم مقایسه گردید.
یافته ها: نتایج مرحله اول بیانگر افزایش دمای حداقل و حداکثر و نوسانات بارندگی و ساعت آفتابی در هر سه ایستگاه نسبت به دوره پایه (2010-1992) می‌باشد. ضمنا در دوره آتی تبخیر و تعرق پتانسیل گیاه مرجع در هر سه ایستگاه افزایش خواهد داشت. بر اساس نتایج این مطالعه تبخیر و تعرق فصلی ذرت در دوره آتی در سنقر بین 25 تا 27 درصد، در کرمانشاه بین 16تا 18درصد و در سرپل ذهاب بین 5 تا 7 درصد افزایش می‌یابد. حداکثر تبخیر و تعرق فصلی برآورد شده برای ذرت در دوره آتی نسبت به دوره پایه در سنقر بین 37 تا 38 درصد، در کرمانشاه بین 19تا 20 درصد و در سرپل ذهاب بین 19 تا 21 درصد افزایش خواهد داشت. در اثر تغییر اقلیم طول دوره رشد ذرت در ایستگاه‌های سنقر، کرمانشاه و سرپل ذهاب به ترتیب 20، 14 و 10 روز کاهش می‌یابد. روند تغییرات پارامترهای مورد مطالعه برای جو نیز همانند ذرت خواهد بود اما شدت تغییرات برآورد شده کمتر از ذرت پیش‌بینی می‌شود.
نتیجه گیری: نتایج بیانگر افزایش مقادیر تبخیر و تعرق پتانسیل فصلی و حداکثر تبخیر و تعرق روزانه و کاهش طول دوره رشد گیاهان در هر سه ایستگاه تحت سناریوهای تغییر اقلیم می‌باشد. اثر تغییر اقلیم روی پارامترهای مورد مطالعه برای هر دو گیاه در ایستگاه سنقر (منطقه سردسیر) بیشتر از کرمانشاه (منطقه معتدل) و خیلی بیشتر از سرپل ذهاب ( منطقه گرمسیر) خواهد بود. ضمنا درصد تغییرات تبخیر و تعرق گیاه بهاره (ذرت) در شرایط تغییر اقلیم بیشتر از گیاه پاییزه (جو) خواهد بود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Changes in potential evapotranspiration of maize and barley under climate change situation in Kermanshah Province

نویسندگان [English]

  • Bahman Farhadi Bansouleh
  • Maryam Hafezparast Mavadat
Razi University
چکیده [English]

Background and objectives: Agriculture is one of the most sensitive sectors in terms of climate change, due to its high dependence on meteorological parameters. By increasing air temperature evaporative power of the atmosphere will be increased and crop growth period will be decreased. Under climate change situation crop yield and crop water requirement will be changed. Changes in these parameters under climate change scenarios can be estimated using simultaneous application of climate change and crop growth simulation models. In this study the impact of climate change on potential evapotranspiration of an autumn crop (barley) and a spring crop (maize) in three stations in different climatic regions of Kermanshah Province for the upcoming period of 2046 – 2064 were examined.
Materials and methods: The study was carried out in three phases. In the first phase meteorological parameters in the future were estimated based on scenarios of A1B, A2 and B1 of HADCM3 climate change model and downscaled using LARS-WG package software. In the second phase reference crop evapotranspiration under current and the future situations was calculated using the FAO Penman-Monteith formula and compared together. In the third phase growth of studied crops were simulated by AquaCrop software using calibrated crop parameters in the region and based on current and future weather data sets. According to the model outputs seasonal evapotranspiration, maximum daily evapotranspiration and length of growth period under current and future climates were compared.
Results: Results of first phase indicated the increasing in the minimum and maximum temperatures and fluctuations in rainfall and sunshine hours compared to the base period (1992 - 2010). Meanwhile, in the future potential reference crop evapotranspiration in all three stations will be increased. According to the results of this study seasonal evapotranspiration of maize in the future will be increased by 25 – 27% in Songhor, 16 – 18% in Kermanshah and 5-7 % in Sarpol_e_Zahab. The estimated maximum daily evapotranspiration of maize in the future will be increased by 37 – 38% in Songhor, 19 – 20% in Kermanshah and 19 -21% in Sarpol_e_Zahab. On the effect of climate change growth period of maize will be decreased by 20, 14 and 10 days respectively in Songhor, Kermanshah and Sarpol_e_Zahab. The trend of changes in the studied parameters for barley was the same as maize but the rate of changes was estimated less.
Conclusion: Results of simulation indicated the increasing of seasonal potential evapotranspiration and maximum daily evapotranspiration and decreasing of crop growth period in all three stations under climate change scenarios. The effect of climate change on studied parameters for both crops in Songhor station (cold region) will be higher than Kermanshah (mild) and much more than Sarpol_e_ Zahab (tropical). In addition, the percentage of changes in evapotranspiration of spring crop (maize) under climate change will be more than winter crop (barley).

کلیدواژه‌ها [English]

  • Reference Evapotranspiration
  • Downscaling
  • crop modeling
  • Kermanshah
  • water requirement
1.Ahmady, M. 2011. Effects of deficit irrigation on winter barley crop yield in Mahidasht region
using crop growing simulation models. M.Sc. Thesis, Razi University, Kermanshah.
(In Persian)
2.Ahmadpour, A. 2013. Estimation of maize crop yield under various irrigation management
using WOFOST and Aqua Crop models in Kermanshah. M.Sc. Thesis, Razi University,
Kermanshah. (In Persian)
3.Allen, R.G., Pereira, L.S., Raes, D., and Smith, M. 1998. Crop evapotranspiration-Guidelines
for computing crop water requirements-FAO Irrigation and drainage paper 56. FAO, Rome.
300: 9. D05109.
4.Abassi, F., Malbusi, Sh., Babaeian, A., Asmari, M., and Borhani, R. 2010. Climate change
prediction of South Khorasan province during 2010-2039 by using statistical downscaling of
ECHO-G Data. J. Water Soil. 24: 2. 218-233. (In Persian)
5.Bahri, M., Dastorani, M., and Goudarzi, M. 2013. Assessing the impact of climate change on
temperature and precipitation in the period 2011-2030 using the LARS-WG (Case study:
Eskandari Watershed, Isfahan province). The Ninth National Congress of Watershed
Management Science and Engineering, University of Yazd, Iran, Watershed Association.
(In Persian)
6.Chiotti, Q.P., and Johnston, T. 1995. Extending the boundaries of climate change research:
a discussion on agriculture. J. Rur. Stud. 11: 3. 335-350.
7.Eitzinger, J., Trnka, M., Hosch, J., and Zaloud, J. 2004. Comparison of CERES, WOFOST
and SWAP models in Simulating Soil Water Content during growing season under different
Soil Condition. Ecological modeling. 171: 3. 223-246.
8.Farhangfar, S., Bannayan, M., Khazaei, H.R., and Baygi, M.M. 2015. Vulnerability
assessment of wheat and maize production affected by drought and climate change. Inter. J.
Disaster Risk Red. 13: 37-51.
9.Liu, S., Mo, X., Lin, Z., Xu, Y., Ji, J., Wen, G., and Richey, J. 2010. Crop yield responses to
climate change in the Huang-Huai-Hai Plain of China. Agricultural water management.
97: 8. 1195-1209.
10.Ly, S., Charles, C., and Degree, A. 2010. Spatial interpolation of daily rainfall at catchment
scale: a case study of the Ourthe and catchment. Belgium, Hydrology and earth System
Science Disences. 7: 5. 7383-7416.
11.Mirsane, M., Bavani Massah, A., Blouk Azari, S., and Sohrab Molla Yousef, T. 2010.
Assessing the impact of climate change on water requirement of sugar beet during its
growing period. The second International Conference on Integrated Water Resource
Management, Kerman. Kerman Shahid Bahonar University. (In Persian)
12.Graham, L.P., Hagemann, S., Jaun, S., and Beniston, M. 2007. On interpreting hydrological
change from regional climate models. Climatic Change. 81: 1. 97-122.
13.Jiang, T., Chen, Y.D., Xu, C., and Chen, X. 2007. Comparison of hydrological impacts of
climate change simulated by six hydrological models in the Dongxiang basin south China.
J. Hydrol. 336: 316-333.
14.Rahimi, S. 2014. Assessment of changes in water runoff sub-two deaths affected by climate
change. M.Sc. Thesis, Razi University, Kermanshah. (In Persian)
15.Rajabi, A. 2010. Modeling of Kermanshah Climate using downscaling model of LARS-WG.
The second International Conference on Integrated Water Resource Management, Kerman.
Kerman Shahid Bahonar University. (In Persian)
16.Semenov, M.A., and Barrow, E.M. 2007. LARS-WG A Stochastic Weather Generator for
Use in Climate Impact Studies. User Manual.
17.Steduto, P., Hsiao, T.C., Raes, D., and Fereres, E. 2009. AquaCrop-The FAO crop model to
simulate yield response to water: i. Concepts and underlying principles. Agron. J. 101: 426-437.
18.Wilby, R., Charles, S., Zorita, E., Timbal, B., Whetton, P., and Mearns, L. 2004. Guidelines
for use of climate scenarios developed from statistical downscaling methods. IPCC, 27p.
19.Yang, C., Fraga, H., Van Ieperen, W., and Santos, J.A. 2017. Assessment of irrigated maize
yield response to climate change scenarios in Portugal. Agricultural Water Management.
184: 178-190.