شبیه‌سازی رطوبت خاک برای دوره آتی به‌کمک مدل SWAPبا استفاده از مدل‌ها و سناریوهای گزارش پنجم تغییر اقلیم (مطالعه موردی: مزرعه گندم (Triticum aestivum L.) فاروب نیشابور)

بوم شناسی کشاورزی

مقاله 7، دوره 12، شماره 3 - شماره پیاپی 45، آبان 1399، صفحه 469-486   

نوع مقاله: علمی - پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jag.v12i3.79665

نویسندگان

سعید قوام سعیدی نوقابی^{* 1}؛ مصطفی یعقوب زاده²؛ حامد منصوری³؛ حسین حمامی⁴؛ مختار صالحی طبس²؛ محمد حسین نجفی مود²

¹گروه علوم و مهندسی آب ،دانشکده کشاورزی دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایران.

²گروه علوم و مهندسی آب دانشکده کشاورزی دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایران.

³بخش تحقیقات چغندرقند، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی همدان، سازمان تحقیقات آموزش و ترویج کشاورزی، همدان، ایران

⁴گروه زراعت و اصلاح نباتات دانشکده کشاورزی دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایران.

چکیده

افزایش گازهای گلخانه‌ای در دوره‌های آتی و در نتیجه، تشدید تغییرات پارامترهای اقلیمی، می‌تواند تأثیرات منفی زیادی را بر سیستم‌های مختلف از جمله منابع آب، محیط زیست، صنعت، بهداشت، کشاورزی و کلیه بخش‌های مرتبط با سیستم اقلیم بگذارد. لذا در این تحقیق برای شبیه‌سازی رطوبت ظرفیت زراعی خاک در دوره آتی (2039-2020) نسبت به دوره پایه (2011-1992) از مزرعه گندم (Triticum aestivum L.) فاروب واقع در دشت نیشابور استفاده شد. داده‌های اقلیمی به­کمک شش مدل GCM و دو سناریو انتشار 5/4 و 5/8 برآورد گردید و به­کمک مدل LARS-WG ریزمقیاس شد و وارد مدل SWAP گردید. همچنین به‌منظور ارزیابی و دقت مدل SWAP از معیارهای آماری RMSE، MAE و R2 استفاده شد. نتایج تغییرات پارامترهای اقلیمی نشان داد، دمای حداقل، حداکثر و بارش در دوره آتی نسبت به دوره پایه افزایش یافته است و سناریو 5/8 نسبت به سناریو 5/4، دمای بیشتر و بارش کمتری را برآورد کرده است. همچنین رطوبت خاک در دوره آتی نسبت به دوره پایه برای هر دو سناریو کاهش یافته است. بررسی دامنه تغییرات مدل‌های GCM نشان داد، برای رطوبت هفتگی تحت هر دو سناریو، مدل  CanESM2و برای رطوبت سالیانه تحت سناریوهای 5/4 و 5/8، به‌ترتیب مدل‌های‌ MIROC و‌ IPSL دارای بیشترین قطعیت نسبت به سایر مدل‌ها می‌باشند. از طرفی، بررسی دامنه تغییرات سناریوهای انتشار نشان داد، رطوبت هفتگی و سالیانه، به‌ترتیب از کمترین و بیشترین قطعیت نسبت به دوره پایه برخوردار هستند.

کلیدواژه‌ها

تغییر ‌اقلیم؛ سناریو انتشار؛ مدل GCM؛ مدل LARS-WG

مراجع

Adhikari, U., and Nejadhashemi, A.P., 2016. Impacts of climate change on water resources in Malawi. Journal of Hydrologic Engineering 21(11): 1084-0699.

Dehghan, H., Alizadeh, A., and Haghayeghi, S.A., 2011. Water balance components estimating in farm Scale Using Simulation Model SWAP. Journal of Water and Soil 24(6): 1265-1275. (In Persian with English Summary)

Hauser, M., and Orth, R., 2017. Investigating soil moisture-climate interactions with prescribed soil moisture experiments: An assessment with the Community Earth System Model. Geoscientific Model Development 10(4): 1665-1677.

Hosseinzadeh, J., Tongo, A., Najafifar, A., and Hosseini, A., 2018. Relationship between soil moisture changes and climatic indices in the Mele-Siah Forest Site of Ilam province. Journal of Water and Soil 32(4): 821-830. (In Persian with English Summary)

Khanmohammadi, F., Homaee, M., and Noroozi, A., 2015. Soil moisture estimating with NDVI and land surface temperature and normalized moisture index using MODIS images. Journal of Soil and Water Resources Conservation 4(2): 37-45. (In Persian with English Summary)

Khoshhal Dastjerdi, J., Mostafavi Darani, S.M., and Ghatre Samani, M., 2010. Effects of changes on soil moisture in wheat cultivar (Case study: Daran-Isfahan province). The First International Conference on Plant, Water, Soil and Weather Modeling, Shahid Bahonar University of Kerman, Iran, 14-15 November 2010. (In Persian with English Summary)

Nahvinia, M.J., Moaveni, B., and Shahidi, A., 2018. Assessment of SWAP Model in estimating the slinity and soil moisture content (Case study: Birjand). Iranian Journal of Irrigation and Drainage 12(5): 1174-1188. (In Persian with English Summary)

Narasimhan, B., and Srinivasan, R., 2005. Development and evaluation of Soil Moisture Deficit Index (SMDI) and Evapotranspiration Deficit Index (ETDI) for agricultural drought monitoring. Agricultural and Forest Meteorology 133(1-4): 69-88.

Parry, M.L., Canziani, O.F., Palutikof, J.P., Van Der Linden, P.J., and Hanson, C.E., 2007. IPCC, 2007: climate change 2007: Impacts, adaptation and vulnerability. Contribution of working group II to the fourth assessment report of the intergovernmental panel on climate change. Cambridge Uni-versity Press, Cambridge, UK.

Ruane, A.C., Cecil, L.D., Horton, R.M., Gordon, R., McCollum, R., Brown, D., Killough, B., Goldberg, R., Greeley, A.P., and Rosenzweig, C., 2013. Climate change impact uncertainties for maize in Panama: Farm information, climate projections, and yield sensitivities. Agricultural and Forest Meteorology 170: 132-145.

Sayari, N., Bannayan, M., Alizadeh, A., and Farid, A., 2013. Using drought indices to assess climate change impacts on drought conditions in the northeast of Iran (Case study: Kashafrood basin). Meteorological Applications 20(1): 115-127.

Semenov, M.A., 2008. Impacts of climate change on wheat in England and Wales. Journal of the Royal Society Interface 6(33): 343-350.

Stocker, T.F., Qin, D., Plattner, G.K., Tignor, M., Allen, S.K., Boschung, J., and Midgley, B.M., 2013. IPCC, 2013: climate change 2013: The physical science basis. Contribution of Working Group I to The Fifth Assessment Report of The Intergovernmental Panel on Climate Change.

Tavakoli, M., and De Smedt, F., 2011. Impact of climate change on streamflow and soil moisture in the Vermilion Basin, Illinois. Journal of Hydrologic Engineering 17(10): 1059-1070.

Van Pelt, S.C., and Swart, R.J., 2011. Climate change risk management in transnational river basins: the Rhine. Water Resources Management 25(14): 3837-3861.

Winter, J.M., Yeh, P.J.F., Fu, X., and Eltahir, E.A.B., 2015. Uncertainty in modeled and observed climate change impacts on American Midwest hydrology. Water Resource Research 51(5): 3635-3646.

Yaghoobzadeh, M., Amirabadizadeh, M., Ramezani, Y., and Pourreza-Bilondi, M., 2018. An uncertainty analysis of general circulation models for estimation of soil moisture affected by climate change. Iranian Jornal of Soil and Water Research 48(5): 1109-1119. (In Persian with English Summary)

Yaghoobzadeh, M., Amirabadizadeh, M., Ramezani, Y., and Pourreza-bilondi, M., 2017. The investigation of uncertainty emissions scenarios of climate change in soil moisture estimation during the growing season of wheat. Iranian Journal of Irrigation and Drainage 11(4): 586-596. (In Persian with English Summary)