بررسی میزان تغییرات بارش و تبخیر و تعرق محصولات کشاورزی در استان خوزستان تحت تأثیر تغییر اقلیم

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسنده

گروه مهندسی منابع آب، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی، اهواز، ایران

چکیده

سابقه و هدف: بخش کشاورزی نقش اساسی و حیاتی در اقتصاد ملی و تولید مواد غذایی در ایران دارد. در این میان به واسطه موقعیت خاص اقلیمی کشور و پراکنش نامناسب زمانی و مکانی بارش، کشت آبی محور اصلی در تولید مواد غذایی می باشد. در مناطق خشک کشور مانند استان خوزستان تقریباً صد در صد تولیدات کشاورزی از کشت آبی حاصل می شود. طبق تحقیقات مرکز پژوهش های مجلس پیش بینی شده است جمعیت ایران تا سال 1410 به مرز 100 میلیون نفر خواهد رسید که در این صورت برای تأمین نیازهای غذایی این جمعیت، برمبنای حدود 2600 کیلو کالری انرژی روزانه به بیش از 150 میلیارد مترمکعب آب سالانه نیاز خواهد بود که این مقدار در سبد آبی کشور موجود نمی‌باشد، لذا می بایست با روش‌های افزایش بهره وری آب مدیریت منابع صورت گیرد. پدیده گرمایش جهانی در حال وقوع و اقلیم در حال تغییر است و تغییر آب و هوا و نوسانات اقلیمی خطر خسارت های بیشتری را به همراه دارد. با توجه به اهمیت و ضرورت موضوع و تحقیقات اندکی که در این خصوص صورت گرفته است، تأثیرات محلی و منطقه‌ای نوسانات اقلیمی بر تبخیر و تعرق محصولات کشاورزی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. این تغییرات به خصوص در مناطق حاصلخیز و کشاورزی محور نظیر خوزستان از اهمیت دو چندانی برخوردار است.
مواد و روش‌ها: در این تحقیق تأثیر تغییر اقلیم بر میزان بارش و تبخیر و تعرق محصولات کشاورزی در دوره‌های آتی مورد بررسی قرار گرفت. برای این کار از داده‌های اقلیمی مدل گردش عمومی جو CanESM2 تحت دو سناریوی واداشت تابشی در استان خوزستان استفاده شد. جهت بررسی امکان تولید و شبیه سازی داده های هواشناسی در دوره های آتی با استفاده از مدل ریزمقیاس نمایی آماری SDSM برای دوره پایه (1990-2005) کالیبراسیون و صحت سنجی مدل انجام گرفت. از طریق داده های CanESM2 میزان بارش و دمای بیشینه و کمینه ایستگاه های منتخب برای سه دوره 2020-2040 (متوسط 2030)، 2070-2050 (متوسط 2060) و 2080-2100 (متوسط 2090) میلادی پیش‌نگری و با دوره پایه مقایسه گردید. میزان بارش و تبخیر و تعرق محصولات کشاورزی برای محصولات منتخب شامل گندم، جو، برنج، ذرت دانه ای و نیشکر محاسبه شد. با استفاده از مدل CanESM2 و سناریو های واداشت تابشی گزارش پنجم هیات بین الدول تغییر اقلیم(IPCC) شبیه سازی و تولید داده های هواشناسی در دوره های آتی صورت گرفت و میزان تبخیر و تعرق پتانسیل متوسط دوره ها با اطلاعات تولید شده در دوره های آتی بدست آمد.
یافته ها: نتایج نشان داد میزان دما بطور میانگین در کلیه ایستگاه‌های منتخب و در همه سناریوها تا 4 درجه سانتیگراد افزایش یابد و این افزایش در مورد سناریو RCP8.5 از سناریو RCP4.5 بیشتر است. میزان میانگین بارش نیز در دوره‌های 2060 و 2090 کاهش می‌یابد. میزان تبخیر و تعرق بدست آمده برای کلیه محصولات کشاورزی مورد مطالعه روند افزایشی دارد اما این افزایش برای محصول برنج و ذرت دانه ای بطور متوسط در دوره 2060 و 2090 افزایش بیشتری از خود نشان می‌دهد.
نتیجه گیری: با توجه به نتایج به دست آمده در این تحقیق می توان نتیجه گرفت که تبخیرو تعرق در دوره های آتی افزایش می یابد. بنابراین می بایست افزایش آب مصرفی محصولات و تبخیر و تعرق محصولات و کمبود آب مورد توجه قرار گیرد. بنابراین میبایست تمهیداتی در نظر گرفته شود تا راندمان مصرف آب محصولات بالا رفته و محصولات با تبخیر و تعرق پتانسیل کمتر در بعضی از مناطق خوزستان کشت شوند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigation of Crop Evapotranspiration and Precipitation changes under Climate Change RCPs Scenarios in Khouzestan province

نویسنده [English]

  • ALIREZA NIKBAKHT SHAHBAZI
Department of water sciences and engineering, Ahvaz branch, Islamic Azad University, Ahvaz, Iran
چکیده [English]

Background and Objective: The agricultural sector plays a vital role in the national economy and food production in Iran. In the meantime, due to the country's particular climate and the disproportionate distribution of time and place of precipitation, water cultivation is the main driver of food production. In arid areas such as Khuzestan province, nearly one hundred percent of agricultural production comes from water cultivation. According to the Research Center of the Iran Parliament, in order to meet the food needs until 2030, based on approximate 2600 kcal/day more than 150 billion cubic meters of annual water will be required that is not available in water cart of Iran. In at globalizing world, where problems increase with the effect of warming and climate changes, it seems that decrease in usable freshwater bodies will pose a serious problem. This study intends to investigate climate change impacts on evapotranspiration (ET) of agricultural crop in Khouzestan province in future periods. The importance and urgency of the subject and the limited research done in this regard, the local and regional effects of climate fluctuations on the evapotranspiration of agricultural products are of particular importance. These changes are of great importance, especially in fertile and agricultural areas such as Khuzestan.
Materials and Methods: In this research, climate change impact on precipitation and evapotranspiration of agricultural products in future periods was investigated. In order to investigate climate change impact on ET, the CanESM2 atmospheric general circulation model (GCM) data under two RCP scenarios (IPCC-AR5) were used. In order to downscale CanESM2 model data, SDSM analysis software was used. The data used in this study include precipitation, minimum and maximum temperature and daily average temperature. To determine the feasibility of future periods meteorological data production of SDSM model, calibration and verification was performed for the base periods (1990-2005). Minimum and maximum temperature and precipitation estimated by SDSM method by CanESM2 data in three future periods: 2030s, 2060s and 2090s and compared with historical data. The strategic agricultural products such as wheat, barley, rice, corn and sugar cane were selected for this study. Potential evapotranspiration of these products were used during the cultivation period. According to the fifth report of the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) using CanESM2 model under RCP scenarios, meteorological data in the upcoming periods were simulated, the average periods potential evapotranspiration were calculated with information generated in the upcoming periods.
Results: Results showed that temperature on average increases about 4°C in all selected scenarios, this increase is higher in case of RCP8.5 compared to RCP4.5, and precipitation reduce in 2060s and 2090s. Studied Crops ET under RCP4.5 compared to baseline is always less than RCP8.5 scenario. For rice and corn, the average ET increase in 2060s and 2090s is higher than the others.
Conclusion: It can be concluded that studied crop ET will increase in future periods, therefore we should consider that there will be lack of water and less crop production in Khouzestan province. We should change our cultivation periods and cultivate more effective crops in order to increase water efficiency and decrease potential evapotranspiration in some area of Khouzestan province.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Climate Change
  • Agricultural crop
  • Evapotraspiration
  • Khouzestan province
  • RCP scenario