بررسی اثرات تغییر اقلیم بر تغذیه آب زیرزمینی (مطالعه موردی: دشت سفید دشت)

آب و خاک

مقاله 11، دوره 30، شماره 2 - شماره پیاپی 46، تیر 1395، صفحه 416-431   

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jsw.v30i2.39574

نویسندگان

ثمین انصاری^* ؛ علیرضا مساح بوانی؛ عباس روزبهانی

پردیس ابوریحان، دانشگاه تهران

چکیده

امروزه موضوع تغییر اقلیم و مشکلات ناشی از آن از بحران‏های اساسی مدیریت منابع آب می باشد و از طرف دیگر با توجه به اینکه آب های زیرزمینی یکی از مهم‌ترین منابع تامین آب می باشد تحلیل اثرات تغییر اقلیم بر آب های زیرزمینی و تخمین دقیق میزان تغذیه آنها در دوره آتی ضرورت می یابد. در این تحقیق برای بررسی اثرات سناریوهای تغییر اقلیم بر منابع آب زیرزمینی، مطالعه موردی بر روی دشت سفید دشت واقع در حوزه آبریز مخزن چغاخور واقع در استان چهارمحال و بختیاری صورت گرفته است. در راستای این هدف از یکی از مدل های سه بعدی جفت شده اقیانوس- اتمسفر گردش عمومی جو 4AOGCM با نام HadCM3 برای شبیه سازی سری های زمانی متغیرهای اقلیمی دما و بارش تحت سناریوهای انتشار B1 و A2 در دوره آتی استفاده شد. همچنین به‌منظور ریز مقیاس نمائی داده‌های اقلیمی روزانه جهت تولید سناریوهای اقلیمی منطقه ای از مدل LARS-WG استفاده ‌شد. برای شبیه سازی رواناب سطحی منطقه، مدل IHACRES با داده های ماهانه دما، بارش و رواناب مشاهداتی واسنجی گردید. در ادامه به منظور مدلسازی سطح آب زیرزمینی منطقه، مدل GMS در دو حالت ماندگار و غیر ماندگار برای یک سال آبی واسنجی شده و سپس با استفاده داده های چهار سال آبی صحت سنجی شد. نهایتاً رواناب تولیدی و بارش در دوره آتی تحت عنوان پارامتر تغذیه به مدل سفره آب زیرزمینی وارد شده و اثر تغییرات اقلیمی در سطح ایستابی زیرزمینی با شبیه سازی آبخوان نام برده توسط نرم افزار GMS5 مورد برررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که بارندگی در دوره آتی تحت سناریوی های B1 و A2 به ترتیب حدود 26 و 33 درصد افزایش خواهد داشت. همچنین در دوره آتی در انتهای دوره (سال 2035) میزان تجمعی تغذیه آب زیرزمینی در سناریوی A2 به B1 حدود 10 متر مکعب بر ثانیه افزایش داشته که حاکی از افزایش اثرات تغییر اقلیم در سناریوی A2 نسبت به سناریوی B1 می باشد. ارزیابی اثرات تغییر اقلیم بر منابع آب زیرزمینی این منطقه به منظور برنامه ریزی برای تعیین میزان بهره برداری از این منابع با لحاظ شرایط اقلیمی پیشرو در دوره آتی و ارائه راهکارهای سازگار با تغییر اقلیم جهت حفظ این منابع و مدیریت صحیح آبخوان به مدیران مربوطه کمک شایانی می نماید.

کلیدواژه‌ها

شبیه سازی آبخوان؛ سناریوهای اقلیمی؛ AOGCM؛ GMS؛ IHACREST؛ LARS-WG

مراجع

1- Barret L., Kurylyk Kerry T., and Mac Quarrie B. 2013. The uncertainty associated with estimating future groundwater recharge: A summary of recent research and an example from a small unconfined aquifer in a northern humid-continental climate. Journal of Hydrology,Volume 492, 7 June 2013, Pages 244–253.

2- Barret L., Kurylyk Kerry T., Mac Quarrie B., and Clifford Voss I. 2014. Climate change impacts on the temperature and magnitude of groundwater discharge from shallow, unconfined aquifers. Water Resources Research, Volume 50, Issue 4, pages 3253–3274.

3- Brouyere S., and Dassargues V. 2004. Spatially Distributed, Physically-Based Modelling for Simulating the Impact of Climate Change on groundwater Reserves. Proceeding of British Hydrological Society, 9: 1-15.

4- Eckhardt K., and Ulbrich U. 2002. Potential impacts of climate change on groundwater recharge and streamflow in a central European low mountain range. Journal of Hydrology 284, 244–252.

5- Goderniaux P. 2009. Largescale surface–subsurface hydrological model to assess climate change impacts on groundwater reserves. Journal of Hydrology 373, 122– 138.

6- Goderniaux P., Brouyère S., Blenkinsop S., Aidan Burton Hayley J., Fowler Philippe O., and Alain D. 2011. Modeling climate change impacts on groundwater resources using transient stochastic climatic scenarios.Water Resources Research و Volume 47, W12516.

7- Harbough A.W., Banta E.R., Hill M.C., and McDonald M.G. 2000. MODFLOW –2000 the U.S. Geological survey Modular Groundwater Model. User guideTo Modularization Concepts and Groundwater Flow Process.

8- Holman I.P., Rounsevell M.D.A., Harrison P.A., Nicholls R.J., Berry P.M., Audsley E., and Shackley S. 2005. A regional, multi-sectoral and integrated assessment of the impacts of climate and socio-economic change in the UK: Part I Methodology. Climate Change (in press).

9- Holman I.P. 2006. Climate change impacts on groundwater recharge-uncertainty, shortcomings, and the way forward? , Hydrogeology Journal, 14.

10- IPCC 2007. Summary for Polocymarkers in Climate Change. Solomom S, Qin D, Manning M, Chen Z, Marquis M, Averyt K.B, Tignor M, Miller H.L (eds). The Physical Science Basis, Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press, Cambridge.

11- Jackson C. R., Meister R., and Prudhomme C. 2010. Journal of Hydrology 399, 12–28.

12- Jakeman A.J., and Hornberger G.M 1993. How much complexity is warranted in a rainfall-runoff model? , Water Resources Research, 29(8).

13- Jones P.D., and Hulme M. 1996. Calculating regional climatic time series for temperature and precipitation: methods and illustrations. International journal of climatology 16: 361-377.

14- Jyrkama M.I., and Sykes J.F. 2007. The impact of climate change spatially varying groundwater recharge in the grand river watershed (Ontario). Journal of Hydrology, 338: 237-250.

15- Mahab GHodss Consulting Engineering Company. TheWhite Plaingroundwaterstudies. (2008).

16- Massah AR., and Morid S. 2006. Evaluation of posterior distribution of uncertainty bands due to climate change on probability distribution of runoff, using Baisian approach. In: Proceeding. Second National Conference on Water Resources Management. Esfahan. Iran. 22-23 January, (in Persian)

17- Russell S., Crosbie Bridget R., Scanlon Freddie S., Mpelasoka Robert C., Reedy John B., Gates and Zhang L. 2013. Potential climate change effects on groundwater recharge in the High Plains Aquifer, USA. Water Resources Research, vol49, 1–16, doi: 10.1002.wrcr. 20292.

18- Semenov M.A., and Barrow E.M. 2002. LARS-WG a stochastic weather generator for use in climate impact studies (version3.0). User’s manual.

19- Semenov M.A., and Stratonovitch P. 2010. Use of multi-model ensembles from global climate models for assessment of climate change impacts. http://www.int-res. com /articles /cr_oa / c041p001.pdf

20- ToufanTabrizi N. 2009. The effectof climate change onFresh groundwater resourcesin coastal areas (case study: Dirkangan Plain, Iran). (in Persian with English abstract)

21- Toews M.W., and Allen D.M. 2009. Evaluating different GCMs for predicting spatial recharge in an irrigated arid region. Journal of Hydrology, 374: 265-281.

22- Wilby R.L., and Harris I. 2006. A frame work for assessing uncertainties in climate change impacts: low flow scenarios for the River Thames, UK. Water Resources Research, vol 42, w02419, 10 pp.