ارزیابی مسیرهای سازگاری با تغییر اقلیم در حوضه آبریز کارون 3
الموضوعات :
اریسا جهانگیری
1
,
بهارک معتمدوزیری
2
,
هادی کیادلیری
3
1 - دانشجوي دکتري گروه مهندسي طبيعت، دانشکده منابع طبيعي و محيط زيست، دانشگاه آزاد اسلامي، واحد علوم و تحقيقات، تهران، ايران.
2 - دانشيار گروه مهندسي طبيعت، دانشکده منابع طبيعي و محيط زيست، دانشگاه آزاد اسلامي، واحد علوم و تحقيقات، تهران، ايران.
3 - دانشيار گروه علوم محيط زيست و جنگل، دانشکده منابع طبيعي و محيط زيست، دانشگاه آزاد اسلامي، واحد علوم و تحقيقات، تهران، ايران.
الکلمات المفتاحية: تغيير اقليم, مدل WEAP, تصميم گيري استوار, رواناب, کارون,
ملخص المقالة :
زمينه و هدف: برنامه ريزي تطبيقي و تخصيص آب در شرايط تغيير اقليم به دليل عدم قطعيت هاي مختلف با چالش هاي عميقي مواجه است. در اين شرايط تصميماتي بايد اتخاذ شوند که از استواري بيشتري برخوردار باشند و در سناريوهاي مختلف اقليمي همچنان کارکرد خود را حفظ نمايند. اين مطالعه با هدف برنامه ريزي اقدامات سازگاري کشاورزي در شرايط عدم قطعيت اقليمي در حوضه آبريز کارون 3 با استفاده از رويکرد تصميم گيري استوار (RDM) انجام شد. براي تحقق اين هدف، از مدل هاي GCM تحت دو سناريوي انتشار (RCP4.5 و RCP8.5) و مدل WEAP براي شبيه سازي وضعيت موجود منابع و مصارف آب حوضه استفاده شد. رواناب و سطح زير کشت به عنوان پارامترهاي داراي عدم قطعيت در نظر گرفته شدند.
روش پژوهش: براي تحقق هدف تحقيق، از مدل WEAP براي شبيه سازي وضعيت موجود منابع و مصارف آب حوضه استفاده شد. از آنجا که تحت اثر تغيير اقليم پارامترهاي بارش و دما محدوده در آينده دستخوش تغييرات مي گردد از سه مدل EC-EARTH، CNRM-CM5 و GFDL-ESM2M تحت دو سناريو RCP4.5 و RCP8.5 براي بررسي ميزان تغييرات دما و بارش دوره آتي استفاده شد. همچنين در اين پژوهش براي شبيه سازي رواناب دوره آتي رودخانه کارون از مدل بارش-رواناب IHACRES استفاده شد. اقداماتي همچون افزايش 10 درصدي راندمان آبياري (S1) و تغيير الگوي کشت (S2) به عنوان اقدامات سازگاري موثر در بخش کشاورزي در نظر گرفته شد. در نهايت با استفاده از رويکرد تصميم گيري استوار (RDM) استحکام راهبردهاي ارائه شده تحت عدم قطعيت هاي موجود براي دوره آتي مورد بررسي و ارزيابي قرار گرفت. RDM بر اساس دو رويکرد اثر عدم قطعيت را به مينيمم ترين حالت ممکن مي رساند. رويکرد پشيماني (Regret Method) که با مينيمم کردن ميزان انحرافات در عملکردهاي ناشي از عدم قطعيت در مقايسه با حالت ايده آل به دست مي آيد و رويکرد استحکام و يا مرز رضايتمندي که محاسبه کسري از سناريوهايي که معيارهاي طراحي شده را برآورده مي کنند به دست مي آيد.
يافته‌ها: نتايج شبيه سازي رواناب دوره آتي (2030-2055) نشان مي دهد ميزان رواناب رودخانه کارون به نسبت دوره پايه کاهش 8-22 درصدي را در ماه هاي مختلف خواهد داشت. ارزيابي نتايج شبيه سازي مدل WEAP در وضعيت موجود نياز شرب تقريبا در اکثر بخش ها به صورت کامل تامين مي گردد و تنها در بخش هاي A8 يا همان محدوده مطالعاتي 2301 (خرمشهر) و A6 (محدوده هاي مطالعاتي لالي و انديکا) با کمبود آب مواجه هستند. همچنين نتايج نشان داد که در بخش صنعت کمبودي مشاهده نمي شود. در اين ميان بخش هاي A1، A2 و A3 با کمبود منابع آب در بخش کشاورزي روبه رو هستند. نتايج نشان مي دهد با توجه به کمبودها در شرايط موجود، حوضه آبريز بهشت آباد پتانسيل لازم براي انتقال آب به حجم 580 ميليون متر مکعب در سال توسط تونل بهشت آباد به حوضه آبريز زاينده رود را نخواهد داشت. همچنين نتايج نشان داد شاخص رضايت مندي استراتژي 2 و استراتژي 1 به ترتيب 0.78 و 0.65 مي باشد. همچنين مقايسه نتايج شاخص پشيماني نشان مي دهد استراتژي 2 استحکام بالاتري به نسبت استراتژي 1 دارد.
نتايج: در نهايت براساس رويكرد تحقيق و تعريفي كه از تصميم گيري استوار ارائه شد، نتايج نشان داد كه استراتژي تغيير الگوي کشت مي توانند به عنوان راهبردي استوار در دستور كار قرار گيرند، بطوريكه توانسته در طيف وسيعي از شرايط عدم قطعيت و سناريوهاي اقليمي عملكرد خود را در حدود وضع موجود حوضه حفظ نمايد. نقطه قوت اصلي اين مطالعه روش شناسي نظامند آن است که به تصميم گيري آگاهانه تر و طراحي برنامه هاي تطبيقي جامع کمک مي کند. همچنين با در نظر گرفتن اهداف و شاخص هاي مختلف مي تواند براي ساير حوضه ها نيز قابل اجرا باشد. با اين حال، مطالعات آينده در مورد عدم قطعيت هاي تغييرات آب و هوا و ارزيابي اجتماعي-اقتصادي اقدامات سازگاري، حوزه هاي ديگري هستند که مي توانند تحليل ها را بهبود بخشند.
Abbasi, H., Delavar, M., Bigdeli Nalbandan, R., & Hashemy Shahdany, M. (2020). Robust strategies for climate change adaptation in the agricultural sector under deep climate uncertainty. Stochastic Environmental Research and Risk Assessment, 34(6), 755-774.
Abera Abdi, D., & Ayenew, T. (2021). Evaluation of the WEAP model in simulating subbasin hydrology in the Central Rift Valley basin, Ethiopia. Ecological Processes, 10(1), 1-14.
Almazroui, M., Saeed, S., Saeed, F., Islam, M. N., & Ismail, M. (2020). Projections of precipitation and temperature over the South Asian countries in CMIP6. Earth Systems and Environment, 4(2), 297-320.
Asghar, A., Iqbal, J., Amin, A., & Ribbe, L. (2019). Integrated hydrological modeling for assessment of water demand and supply under socio-economic and IPCC climate change scenarios using WEAP in Central Indus Basin. Journal of Water Supply: Research and Technology-Aqua, 68(2), 136-148.
Asif, Z., Chen, Z., Sadiq, R., & Zhu, Y. (2023). Climate change impacts on water resources and sustainable water management strategies in North America. Water Resources Management, 37(6), 2771-2786.
Babaeian, F., Delavar, M., Morid, S., & Srinivasan, R. (2021). Robust climate change adaptation pathways in agricultural water management. Agricultural Water Management, 252, 106904.
Berrang-Ford, L., Siders, A. R., Lesnikowski, A., Fischer, A. P., Callaghan, M. W., Haddaway, N. R., ... & Abu, T. Z. (2021). A systematic global stocktake of evidence on human adaptation to climate change. Nature Climate Change, 11(11), 989-1000.
Bizikova, L., Crawford, E., Nijnik, M., & Swart, R. (2014). Climate change adaptation planning in agriculture: processes, experiences and lessons learned from early adapters. Mitigation and adaptation strategies for global change, 19(4), 411-430.
De Silva, R. P., & Dayawansa, N. D. K. (2021). Climate change vulnerability in agriculture sector: an assessment and mapping at divisional secretariat level in Sri Lanka. Earth Systems and Environment, 5(3), 725-738.
Demertzi, K. A., Papamichail, D. M., Georgiou, P. E., Karamouzis, D. N., & Aschonitis, V. G. (2014). Assessment of rural and highly seasonal tourist activity plus drought effects on reservoir operation in a semi-arid region of Greece using the WEAP model. Water international, 39(1), 23-34.
Derner, J., Briske, D., Reeves, M., Brown-Brandl, T., Meehan, M., Blumenthal, D., ... & Peck, D. (2018). Vulnerability of grazing and confined livestock in the Northern Great Plains to projected mid-and late-twenty-first century climate. Climatic Change, 146(1), 19-32.
Escarcha, J. F., Lassa, J. A., & Zander, K. K. (2018). Livestock under climate change: a systematic review of impacts and adaptation. Climate, 6(3), 54.
Feola, G., Lerner, A. M., Jain, M., Montefrio, M. J. F., & Nicholas, K. A. (2015). Researching farmer behaviour in climate change adaptation and sustainable agriculture: Lessons learned from five case studies. Journal of Rural Studies, 39, 74-84.
Gao, J., Christensen, P., & Li, W. (2017). Application of the WEAP model in strategic environmental assessment: Experiences from a case study in an arid/semi-arid area in China. Journal of environmental management, 198, 363-371.
Groves, D. G., & Lempert, R. J. (2007). A new analytic method for finding policy-relevant scenarios. Global Environmental Change, 17(1), 73-85.
Haddad, R., Najafi Marghmaleki, S., Kardan Moghaddam, H., Mofidi, M., Mirzavand, M., & Javadi, S. (2023). Improving the management of agricultural water resources to provide Gavkhuni wetland ecological water right in Iran. Environment, Development and Sustainability, 1-24.
Hadka, D., Herman, J., Reed, P., & Keller, K. (2015). An open source framework for many-objective robust decision making. Environmental Modelling & Software, 74, 114-129.
Hall, J. W., Lempert, R. J., Keller, K., Hackbarth, A., Mijere, C., & McInerney, D. J. (2012). Robust climate policies under uncertainty: A comparison of robust decision making and info‐gap methods. Risk Analysis: An International Journal, 32(10), 1657-1672.
Herman, J. D., Reed, P. M., Zeff, H. B., & Characklis, G. W. (2015). How should robustness be defined for water systems planning under change?. Journal of Water Resources Planning and Management, 141(10), 04015012.
IPCC. 2007. Summary for policymakers. In: Field, C.B., Barros, V., Stocker, T.F., Qin, D., Dokken, D.J., Ebi, K.L., Mastrandrea, M.D., Mach, K.J., Plattner, G.-K., Allen, S.K., Tignor, M., and Midgley, P. (Eds.), Managing the Risks of Extreme Events andDisasters to Advance Climate Change Adaptation. Cambridge University Press, 1–19.
Jakeman, A. J., & Hornberger, G. M. (1993). How much complexity is warranted in a rainfall‐runoff model?. Water resources research, 29(8), 2637-2649.
Kang, N., Kim, Y. O., Jung, E. S., & Park, J. (2013). Applicability of robust decision making for a water supply planning under climate change uncertainty. Journal of Climate Change Research, 4(1), 11-26.
Kasprzyk, J. R., Nataraj, S., Reed, P. M., & Lempert, R. J. (2013). Many objective robust decision making for complex environmental systems undergoing change. Environmental Modelling & Software, 42, 55-71.
Kheiri, M., Soufizadeh, S., Ghaffari, A., AghaAlikhani, M., & Eskandari, A. 2017. Association between Temperature and Precipitation with Dryland Wheat Yield in Northwest of Iran. Climatic Change. (141): 703-717. doi: 10.1007/s10584-017-1904-5.
Kim, J. H., Sung, J. H., Chung, E. S., Kim, S. U., Son, M., & Shiru, M. S. (2021). Comparison of Projection in Meteorological and Hydrological Droughts in the Cheongmicheon Watershed for RCP4. 5 and SSP2-4.5. Sustainability, 13(4), 2066.
Kousari, M.R., & Asadi Zarch, M.A. 2011. Minimum, maximum, and Mean Annual Temperature, Relative Humidity, and Precipitation Trends in Arid and Semi-arid Regions of Iran. Arabian Journal of Geosciences. 5(4): 907-914.
doi: 10.1007/s12517-009-0113-6.
Kumar, S. 2017. Reference evapotranspiration (ETo) and irrigation water requirement of different crops in Bihar. Journal of agrometeorology. 19(3): 238-241. doi: 10.54386/jam.v19i3.662.
Lempert, R. J., & Groves, D. G. (2010). Identifying and evaluating robust adaptive policy responses to climate change for water management agencies in the American west. Technological Forecasting and Social Change, 77(6), 960-974.
Lempert, R., Nakicenovic, N., Sarewitz, D., & Schlesinger, M. (2004). Characterizing climate-change uncertainties for decision-makers. Climatic Change, 65(1-2), 1-9.
Linkov, I., Bridges, T., Creutzig, F., Decker, J., Fox-Lent, C., Kröger, W. ... & Thiel-Clemen, T. (2014). Changing the resilience paradigm. Nature Climate Change, 4(6), 407-409.
Mansouri et al., 2016 is correct Mansouri, B., Ahmadzadeh, H., Massah Bavani, A., morid, S., Delavar, M., & Lotfi, S. (2016). Assessment of Climate Change Impacts on Water Resources in Zarrinehrud Basin Using SWAT Model. Water and Soil, 28(6), 1203-1291. doi: 10.22067/jsw.v0i0.35633. (In Persian)
Mehraban, M., Marghmaleki, S. N., Sarang, A., & Azar, N. A. (2024). Developing climate change adaptation pathways in the agricultural sector based on robust decision-making approach (case study: Sefidroud Irrigation Network, Iran). Environmental Monitoring and Assessment, 196(4), 378.
Mehta, V. K., Rheinheimer, D. E., Yates, D., Purkey, D. R., Viers, J. H., Young, C. A., & Mount, J. F. (2011). Potential impacts on hydrology and hydropower production under climate warming of the Sierra Nevada. Journal of Water and Climate Change, 2(1), 29-43.
Mengistu, D., Bewket, W., Dosio, A., & Panitz, H. J. 2021. Climate change impacts on water resources in the Upper Blue Nile (Abay) River Basin, Ethiopia. Journal of Hydrology. 592: 125614. doi: 10.1016/j.jhydrol.2020. 125614.
Mousavi, A., Ardalan, A., Takian, A., Ostadtaghizadeh, A., Naddafi, K., & Bavani, A. M. (2020). Climate change and health in Iran: a narrative review. Journal of Environmental Health Science and Engineering, 18(1), 367–378.
Natalia, P., Silvia, F., Silvina, S., & Miguel, P. 2020. Climate change in northern Patagonia: critical decrease in water resources. Theoretical and Applied Climatology. 1-16. doi: 10.1007/s00704-020-03104-8.
Prutsch, A., Grothmann, T., Schauser, I., Otto, S., & McCallum, S. (2010). Guiding principles for adaptation to climate change in Europe. ETC/ACC technical paper, 6, 32.
Sabbaghi, M. A., Nazari, M., Araghinejad, S., & Soufizadeh, S. (2020). Economic impacts of climate change on water resources and agriculture in Zayandehroud river basin in Iran. Agricultural Water Management, 241, 106323.
Singh, P. K., & Chudasama, H. (2021). Pathways for climate change adaptations in arid and semi-arid regions. Journal of cleaner production, 284, 124744.
Sippel S, Meinshausen N, Fischer E M, Székely E, & Knutti R (2020) Climate change now detectable from any single day of weather at global scale. Nature Climate Change 10(1):35-41.
Yan, D., Ludwig, F., Huang, H. Q., & Werners, S. E. (2017). Many-objective robust decision making for water allocation under climate change. Science of the Total Environment, 607, 294-303.
