تغییرات فصلی بارش و درجه حرارت حوضه آبخیز کشف رود در دوره های آتی با رویکرد مدل های گردش کلیسری CMIP5

آب و خاک

مقاله 2، دوره 30، شماره 5 - شماره پیاپی 49، پاییز 1395، صفحه 1718-1732  

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jsw.v0i0.56154

نویسندگان

امیرحسین آقاخانی افشار ¹؛ یوسف حسن زاده¹؛ علی اصغر بسالت ‍‍‍‍‍‍‍پور²؛ محسن پوررضا بیلندی³

¹دانشگاه تبریز

²دانشگاه ولی عصر رفسنجان

³دانشگاه بیرجند

چکیده

چرخه هیدرولوژی در حوضه رودخانه ها و منابع آب قابل دسترس در مناطق خشک و نیمه خشک جهان به شدت تحت تأثیر تغییرات اقلیم و افزایش بیش از حد انتشار گازهای گلخانه ای قرار دارند؛ به گونه ای که در سال های اخیر، افزایش درجه حرارت ناشی از انتشار بیش از حد گازهای گلخانه ای سبب ایجاد یک ناهنجاری در سیستم اقلیم کره زمین گردیده است. هدف از این تحقیق بررسی فصلی روند تغییرات آتی مؤلفه های اقلیمی در یکی از بزرگترین حوضه های کوهستانی شمال شرقی ایران (حوضه آبخیز کشف رود) با استفاده از برونداد مدل های گردش کلیسری CMIP5 و تحت سناریوهای جدید انتشار RCP می باشد. در این تحقیق با درنظر گرفتن دو پارامتر بارش و درجه حرارتبه عنوان مهم ترین پارامترهای اقلیمی در حوضه‌های آبخیز، چهارده مدل از بین مدل هایCMIP5 انتخاب گردید. در دوره تاریخی (1384-1371)، داده های شبیه سازی شده توسط این مدل ها با داده های مشاهداتی و با استفاده از چهار معیار ارزیابی شامل: ضریب ناش-ساتکلیف، درصد اریبی، ضریب تعیین و نسبت جذر ریشه مربعات خطاء به انحراف معیار استاندارد داده های مشاهداتی، مورد مقایسه و ارزیابی قرار گرفتند. در نهایت، چهار مدل اقلیمی به نام های GFDL-ESM2G، IPSL-CM5A-MR، MIROC-ESM و NorESM1-M که براساس معیارهای ارزیابی بیشترین انطباق را با داده های مشاهداتی از خود نشان دادند، انتخاب گردید. علاوه بر این، تغییرات اقلیم آینده توسط چهار سناریوی جدید انتشار (RCPs) به نام های RCP2.6، RCP4.5، RCP6.0 و RCP8.5 و تحت سه بازه زمانی آینده نزدیک (1416-1385)، آینده متوسط (1449-1416) و آینده دور (1479-1449) در این چهار مدل مورد مقایسه و ارزیابی قرار گرفتند. به منظور بررسی روند تغییرات سالانه و فصلی مؤلفه های اقلیمی از آزمون غیرپارامتری من-کندال استفاده گردید. نتایج حاصل از آزمون من-کندال، نشان داد که مؤلفه بارش، از یک روند مثبت و منفی که از نظر آماری معنی دار می باشد، پیروی می کند. همچنین درجه حرارت متوسط نیز یک روند مثبتمعنی دار با سطوح اعتماد 90، 99 و 9/99 درصد را از خود نشان داد. بیشترین و کمترین بارش ها در فصل های بهار و تابستان رخ خواهد داد و درجه حرارت متوسط در تمامی فصول سال بیشتر از دوره پایه (تاریخی) می باشد. همچنین، به طور متوسط در تمامی مدل ها و سناریوها، بیشترین و کمترین درجه حرارت متوسط نیز در فصل های تابستان و زمستان حاصل خواهد شد و به تبع آن میزان بارش های فصلی نیز در این فصول به ترتیب کاهش و افزایش خواهد یافت.

کلیدواژه‌ها

آزمون من-کندال؛ تغییر اقلیم؛ سناریوی انتشار؛ گازهای گلخانه ای؛ گزارش ارزیابی پنجم

مراجع

1. Ahmed K.F., Wang G., Silander J., Wilson A.M., Allen J.M., Horton, R., and Anyah R. 2013. Statistical downscaling and bias correction of climate model outputs for climate change impact assessment in the U.S. northeast. Journal Global and Planetary Change, 100:320-332.

2. Ashraf Vaghefi S., Mousavi S.J., Abbaspour K.C., Srinivasan R. and Yang H. 2014. Analyses of the impact of climate change on water resources components, drought and wheat yield in semiarid regions: Karkheh River Basin in Iran. Journal of Hydrological Processes, 28(4):2018-2032.

3. Brekke L., Thrasher B.L., Maurer E.P. and Pruitt T. 2013. Downscaled CMIP3 and CMIP5 Climate Projections: Release of Downscaled CMIP5 Climate Projections, Comparison with Preceding Information, and Summary of User Needs. U.S. Department of the Interior, Bureau of Reclamation, Technical Service Center, Denver, Colorado, p116.

4. Chadwick R., Boutle I. and Martin G. 2013. Spatial patterns of precipitation change in CMIP5: Why the rich do not get richer in the tropics. Journal of Climate, 26(11):3803–3822.

5. Cuo L., Zhang Y., Zhu F. and Liang L. 2015. Characteristics and changes of streamflow on the Tibetan Plateau: a review. Journal of Hydrology: Regional Studies, 2:49–68.

6. IPCC. 1990. Climate Change: The IPCC Scientific Assessment (1990). Cambridge Univ. Press: Cambridge, UK.

7. IPCC. 2014. Climate Change 2014 Synthesis Report. Summary for Policymakers. Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC). Retrieved December 18, 2014, from www.ipcc.ch/pdf/assessment report/AR5/syr/SYR_AR5_SPMcorr1.pdf.

8. IPCC. 2007. Climate Change 2007: Impacts, Adaptation, and Vulnerability. Exit EPA Disclaimer Contribution of Working Group II to the Third Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. (ed.) by ML. Parry et al. Cambridge Univ. Press, Cambridge, UK, 365pp.

9. Javan K., Nasirisaleh F. and TaheriShahraiyni H. 2013. The influences of climate change on the runoff Gharesoo River Watershed. American Journal of Climate Change, 2(4):296-305.

10. Jiang Z.H., Chen W.L. and Song J. et al. 2009. Projection and evaluation of the precipitation extremes indices over China based on seven IPCC AR4 coupled climate models. Chinese Journal of Atmospheric Sciences, 33(1):109-120.

11. Kharin V.V., Zwiers F.W., Zhang X. and Wehner M. 2013. Changes in temperature and precipitation extremes in the CMIP5 ensemble. Journal of Climatic Change, 119:345–357.

12. Kendall M.G. 1955. Rank Correlation Methods. Griffin. London.

13. Kumar bal P., Ramachandran A., Geetha R., Bhaskaran B., Thirumurugan P., Indumathi J., and Jayanthi N. 2016. Climate change projections for Tamil Nadu, India: deriving high-resolution climate data by a downscaling approach using PRECIS. Journal ofTheoretical and Applied Climatology, 123(3–4):523-535.

14. Ma C., Pan S., Wang G., Liao Y., and Xu Y.P. 2016. Changes in precipitation and temperature in Xiangjiang River Basin, China. Journal ofTheoretical and Applied Climatology, 123(3–4):859-871.

15. Mann H.B. 1945. Nonparametric tests against trend. Journal ofEconometrica, 13(3):245-259.

16. Miao C.Y., Duan Q.Y., Sun Q.H. and Li J.D. 2013. Evaluation and application of Bayesian multi-model estimation in temperature simulations. Journal of Progress in Physical Geography, 37:727–744.

17. Moriasi D.N., Arnold J.G., Van Liew M.W., Bingner R.L., Harmel R.D. and Veith T.L. 2007. Model evaluation guidelines for systematic quantification of accuracy in watershed simulations. Journal ofAmerican Society of Agricultural and Biological Engineers, 50(3):885–900.

18. Moss R., Edmonds J. and Hibbard K. et al. 2010. The next generation of scenarios for climate change research and assessment. Journal of Nature, 463(7282):747–756.

19. Najafi M.R. and Moazami S. 2015. Trends in total precipitation and magnitude–frequency of extreme precipitation in Iran, 1969–2009. International Journal of Climatology,Doi: 10.1002/joc.4465.

20. Najafi M.R., Zwiers F.P. and Gillett N.P. 2015. Attribution of Arctic temperature change to greenhouse-gas and aerosol influences. Journal of‎Nature Climate Change, 5(3):246–249.

21. Pervez M.S. and Henebry G.M. 2015. Assessing the impacts of climate and land use and land cover change on the freshwater availability in the Brahmaputra River basin. Journal of Hydrology: Regional Studies,3:285–311.

22. Schubert S.D. and Lim Y.K. 2013. Climate variability and weather extremes: Model-simulated and historical data. Journal of Extremes in a Changing Climate, P.239–285. Springer. Netherlands. Doi: 10.1007/978-94-007-4479-0_9.

23. Terink W., Immerzeel W.W. and Droogers P. 2013. Climate change projections of precipitation and reference evapotranspiration for the Middle East and Northern Africa until 2050. International Journal of Climatology,33(14):3055-3072.

24. Van Vuuren D.P., Edmonds J. and Kainuma M. et al 2011. The representative concentration pathways: an overview. Journal of Climatic Change, 109:5–31.

25. Wan H., Zhang X., Zwiers F. and Min S.K. 2014. Attributing northern high-latitude precipitation change over the period 1966–2005 to human influence. Journal of Climate Dynamics, 45:1713-1726.

26. Xu C.H. and Xu Y. 2012. The Projection of Temperature and Precipitation over China under RCP Scenarios using a CMIP5 Multi-Model Ensemble. Atmospheric and Oceanic Science Letters, 5(6):527−533.

27. Zarghami M., Abdi A., Babaeian I., Hassanzadeh Y. and Kanani R. 2011. Impacts of Climate Change on Runoffs in East Azerbaijan, Iran. Journal Global and Planetary Change. 78(3-4):137-146.

28. Zhao Z.C., Luo Y. and Jiang Y. et al. 2008. Projections of surface air temperature change in China for the next two decades. Journal of Meteorology and Environment (in Chinese), 24(5):1-5.