پیش نگری و روندیابی بارش‌ در شهرهای منتخب نیمه شمالی ایران با بهره گیری از مدل های ACCESS و CNRM

جغرافیا و مخاطرات محیطی

مقاله 7، دوره 14، شماره 3 - شماره پیاپی 55، مهر 1404، صفحه 116-139   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/geoeh.2025.93054.1565

نویسندگان

رقیه ملکی مرشت¹؛ برومند صلاحی^{* 2}؛ مهناز صابر³

¹پژوهشگر پسا دکتری آب و هواشناسی ، دانشکده علوم اجتماعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران.

²استاد آب و هواشناسی، گروه جغرافیای طبیعی، دانشکده علوم اجتماعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران.

³پژوهشگر پسا دکتری آب و هواشناسی، دانشکده علوم اجتماعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران.

چکیده

تغییر اقلیم، موجب تغییر در توزیع زمانی و مکانی بارش‌ها در سراسر جهان شده است. مطالعه‌ی حاضر، باهدف پیش‌نگری و روند یابی بارش شهرهای منتخب نیمه شمالی ایران انجام گرفت. در راستای هدف پژوهش، نخست، روند بارش 30 ساله (2023-1994) هریک از شهرها بر اساس آزمون من- کندال و تخمین گر Sen بررسی گردید. در مرحله دوم با بهره‌گیری از ریز گردان LARS- WG8 که به‌روزترین نسخه‌ی این نرم‌افزار است، بارش منطقه موردمطالعه تحت سناریوهای (SSP2-4.5) و (8.5-SSP5)، دو مدل ACCESS-ESM1-5 و CNRM-CM6-1 برای ۲۰ سال آینده (2060-2041) پیش‌نگری شد. سپس خروجی‌های دو مدل با استفاده از شاخص‌های اعتبار سنجی R2، MAPE ,RMSE جهت انتخاب مناسب‌ترین مدل، بررسی و مقایسه گردید. نتایج حاصل از آزمون شیب سن و من- کندال، نشان داد که طی 30 سال اخیر (2023-1994)، الگوی بارش در همه‌ی ایستگاه‌های منطقه، دستخوش تغییر شده و روند کاهشی معنادار در سطح اطمینان 99 درصد داشته است. این کاهش در شهرهای قزوین، اردبیل، زنجان بیشتر و در رشت و گرگان کمتر بوده است. طبق پیش‌نگری انجام‌شده بر اساس سناریوهای دو مدل ACCESS-ESM1-5 و CNRM-CM6-1 طی 20 سال آتی (2060-2040) کل منطقه مورد مطالعه در اغلب ماه‌های سال با کاهش بارش مواجه خواهند شد. میزان کاهش بارندگی در شمال غرب در برخی ماه‌های سال بیش از 60% خواهد بود. همچنین برخی شهرها در ماه‌های فصول گرم سال، افزایش بارش تجربه خواهند کرد. این افزایش در شهرهای کم بارش همچون سمنان، مشهودتر خواهد بود. در نهایت مقایسه مجموع بارش سالانه دوره مشاهداتی و پیش‌نگری شده، کاهش محسوس بارش را در کل منطقه مورد مطالعه نسبت به دوره پایه تأیید نمود. یافته‌های پژوهش، حاکی از ناهنجاری‌ها زمانی و مکانی بارش بوده، آثار تغییر اقلیم بر منطقه را تأیید می‌نماید و بر ضرورت اتخاذ سیاست‌های مدیریتی کارآمد جهت بهینه‌سازی مصرف منابع آب و توسعه روش‌های سازگاری با تغییرات اقلیمی تأکید دارد.

کلیدواژه‌ها

تغییر اقلیم؛ روند بارش؛ آزمون من-کندال؛ ریزمقیاس نمایی اقلیمی؛ شمال ایران

مراجع

Ansari, S., Dehban, H., Zareian, M., & Farokhnia, A. (2022). Investigation of temperature and precipitation changes in the Iran's basins in the next 20 years based on the output of CMIP6 model. Iranian Water Researches Journal, 16(1), 11-24. [In Persian] https://doi.org/10.22034/iwrj.2022.11204

Bekele, D., Alamirew, T., Kebede, A., Zeleke, G., & Melesse, A. M. (2019). Modeling climate change impact on the hydrology of Keleta watershed in the Awash River Basin, Ethiopia. Environmental Modeling & Assessment, 24, 107-95. https://link.springer.com/article/10.1007/s10666-018-9619-1

Chen, Z., Zhou, T., Zhang, L., Chen, X., Zhang, W., & Jiang, J. (2020). Global land monsoon precipitation changes in CMIP6 projections. Geophysical Research Letters, 47(14), e2019GL086902. https://doi.org/10.1029/2019GL086902

Dastranj, A., & Rostami, M. (2020). Assessment and prediction of climate change in the next decade, by downscaling General Circulation Models (GCMs). Geography and Human Relationships, 3(1), 252-268. [In Persian] https://doi.org/10.22034/gahr.2020.238502.1421

Diress, S. A., & Bedada, T. B. (2021). Precipitation and Temperature trend analysis by Mann Kendall test: The case of Addis Ababa methodological station, Addis Ababa, Ethiopia. African Journal on Land Policy and Geospatial Sciences, 4(4), 517-526. https://doi.org/10.48346/IMIST.PRSM/ajlp-gs.v4i4.24086

Eyring, V., Bony, S., Meehl, G. A., Senior, C. A., Stevens, B., Stouffer, R. J., & Taylor, K. E. (2016). Overview of the Coupled Model Intercomparison Project Phase 6 (CMIP6) experimental design and organization. Geoscientific Model Development, 9(5), 1937-1958. https://doi.org/10.5194/gmd-9-1937-2016

Ghorbani, H., Vali, A. A., & Zarepour, H. (2019) Analysis of the Climatological Drought Trend Variations Using Mann-Kendall, Sen and Pettitt Tests in Isfahan Province. Journal of Spatial Analysis Environmental Hazards, 6(2), 129-146. [In Persian] http://dx.doi.org/10.29252/jsaeh.6.2.129

Gupta, V., Singh, V., & Jain, M. K. (2020). Assessment of precipitation extremes in India during the 21st century under SSP1-1.9 mitigation scenarios of CMIP6 GCMs. Journal of Hydrology, 590, 125422. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2020.125422

Hajarpour, A., Yousefi, M., & Kamkar, B. (2014). Assessment of Weather Assimilators of CLIMGEN, LARS-WG and Weather Man in Assimilation of three Different Climatic Parameters of three Different Climate (Gorgan, Gonbad and Mashhad). Geography and Development Iranian Journal, 12(35), 201-216. [In Persian] https://doi.org/10.22111/gdij.2014.1563

Heshmati, S., & Ramezani Etedali, H. (2021). Drought Forecasting for Future Periods Using LARS-WG Model: The Case Study of Kermanshah City. Town and Country Planning, 13(2), 647-669. [In Persian] https://doi.org/10.22059/jtcp.2021.332432.670263

Kamruzzaman, M., Wahid, S., Shahid, S., Alam, E., Mainuddin, M., Islam, H. T., ... & Thorp, K. R. (2023). Predicted changes in future precipitation and air temperature across Bangladesh using CMIP6 GCMs. Heliyon, 9(5), e16274. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2023.e16274

Kendall, M. G. (1962). Rank Correlation Methods. New York: Hafner Publishing Company.

Kounani, Z., Ildoromi, A., Zenivand, H., & Nouri, H. (2021). Impact of climate change on runoff of Silakhor-Rahimabad Basin in Lorestan. Hydrogeomorphology, 7(25), 17-1. [In Persian] https://doi.org/10.22034/hyd.2021.32443.1474

Maleki, H., Solaimame, M., Jaedaei, A., & Shater, S. (2012). Analysis of the precipitation and drought trend variations using Mann-Kendall and Sen Tests in Tehran Province. Nivar, 37(80-81), 43-54. [In Persian] https://nivar.irimo.ir/article_13186.html

Mesgari, E., Hosseini, S. A., Hemmesy, M. S., Houshyar, M., & Partoo, L. G. (2022). Assessment of CMIP6 models’ performances and projection of precipitation based on SSP scenarios over the MENAP region. Journal of Water and Climate Change, 13(10), 3607-3619. https://doi.org/10.2166/wcc.2022.195

Mo, C., Tang, P., Huang, K., Lei, X., Lai, S., Deng, J., ... & Xing, Z. (2023). Evolution of drought trends under climate change scenarios in karst basin. Water, 15(10), 1934. https://doi.org/10.3390/w15101934

Mohammadi, H., Khalili, R., & Mohammadi, S. (2022). Forecasting future temperature and precipitation under the effects of climate change using the LARS-WG climate generator (Case Study: South Zagros Region of Iran). Nivar, 45(114-115), 137-153. [In Persian] https://nivar.irimo.ir/article_146554.html

Ngoma, H., Wen, W., Ayugi, B., Babaousmail, H., Karim, R., & Ongoma, V. (2021). Evaluation of precipitation simulations in CMIP6 models over Uganda. International Journal of Climatology, 41(9), 4743-4768. https://doi.org/10.1002/joc.7098

Nilawar, A. P., & Waikar, M. L. (2019). Impacts of climate change on streamflow and sediment concentration under RCP 4.5 and 8.5: A case study in Purna river basin, India, Science of Total Environment, 650, 2685–2696. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.09.334

O'Neill, B. C., Tebaldi, C., Van Vuuren, D. P., Eyring, V., Friedlingstein, P., Hurtt, G., ... & Sanderson, B. M. (2016). The scenario model intercomparison project (ScenarioMIP) for CMIP6. Geoscientific Model Development, 9(9), 3461-3482. https://doi.org/10.5194/gmd-9-3461-2016

Pachauri, R. K., Allen, M. R., Barros, V. R., Broome, J., Cramer, W., Christ, R., ... & Van Ypserle, J. P. (2014). Climate change 2014: synthesis report. Contribution of Working Groups I, II and III to the fifth assessment report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. IPCC, Geneva, Switzerland.

Phuong, N. N. D., Luan, L. T., Dong, V. V., & Khanh, N. L. N. (2020). Examining customers' continuance intentions towards e-wallet usage: The emergence of mobile payment acceptance in Vietnam. The Journal of Asian Finance, Economics and Business, 7(9), 505-516. https://doi.org/10.13106/jafeb.2020.vol7.no9.505

Razmkhah, H., Masoudi, A., Rostami Ravari, A., & Fararouie, A. (2023). Evaluation of the climate change effect on meteorological parameters using LARS-WG, Case study: Abadeh station. Integrated Watershed Management, 3(2), 16-29. [In Persian] https://doi.org/10.22034/iwm.2023.1987752.1058

Salmi, T. (2002). Detecting trends of annual values of atmospheric pollutants by the Mann-Kendall test and Sen's slope estimates-the Excel template application MAKESENS. Ilmatieteen laitos.

Sánchez, E., Domínguez, M., Romera, R., De la Franca, N. L., Gaertner, M. A., Gallardo, C., & Castro ,M. (2011). Regional modeling of dry spells over the Iberian Peninsula for present climate and climate change conditions. Climatic Change, 107(3-4), 625-634. https://doi.org/10.1007/s10584-011-0114-9

Sarabi, M., Dastorani, M. T., & Zarrin, A. (2020). Investigating Impact of Future Climate Changes on Temperature and Precipitation condition (Case Study: Torogh Dam Watershed, Mashhad). Journal of Meteorology and Atmospheric Science, 3(1), 63-83. [In Persian] https://doi.org/10.22034/jmas.2021.278862.1129

Serrano, A., Mateos, V. L., & Garcia, J. A. (1999). Trend analysis of monthly precipitation over the Iberian Peninsula for the period 1921–1995. Physics and Chemistry of the Earth, Part B: Hydrology, Oceans and Atmosphere, 24(1-2), 85-90. https://doi.org/10.1016/S1464-1909(98)00016-1

Shahinejad, B., Yonesi, H. A., Kakavand, A., & Yousefi Sohzabi, H. (2023). Evaluation of Climate Change Effects on the Entering Runoff the Makhmalkoh Dam Using the IHACRES Model. Water and Irrigation Management, 13(3), 735-754. https://dor.isc.ac/dor/20.1001.1.22516298.1402.13.3.9.5 [In Persian]

Shiferaw, H., Gebremedhin, A., Gebretsadkan, T., & Zenebe, A. (2018). Modelling hydrological response under climate change scenarios using SWAT model: the case of Ilala watershed, Northern Ethiopia. Modeling Earth Systems and Environment, 4(1), 437–449. https://doi.org/10.1007/s40808-018-0439-8