Considering the effect of climate change on catchment runoff by the use of HadCM3 model under the scenarios of greenhouse gas emissions (case study: Karun catchment area in SHalu bridge site)

محورهای موضوعی : Irrigation and Drainage

زهرا رامک ¹ (دکتری مهندسی منابع آب، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات تهران، تهران، ایران.)
جهانگیر پرهمت ² (پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری.)
حسین صدقی ³ (گروه علوم و مهندسی آب، واحد علوم و تحقیقات تهران، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران.)
ابراهیم فتاحی ⁴ (پژوهشکده هوا‌شناسی.)
مهران لشنی زند ⁵ (هیئت علمی سازمان تحقیقات کشاورزی.)

تاریخ دریافت : 1394/11/17 تاریخ پذیرش : 1395/03/19 تاریخ انتشار : 1394/12/11

کلید واژه: Climate Change, رواناب, runoff, تغییراقلیم, SRM model, scenario emissions, HadCM3 model, سناریوی انتشار, مدل SRM و مدل LARS-WG,

چکیده مقاله :

Climate change is one of the most important challenges which has effect on river runoff. Warmer climatic conditions have intensified the water cycle, rainfall changes, runoff time and amount. There were several studies with different result on this subject all over the world. Due to the importance of karoun zone and lack of studies, the researcher tried to study the effects of this phenomenon on this zone. At first, temperature and monthly rain amount of HadCM3 model of A1B, A2 & B1 scenarios have been spatially downscaled by the use of LARS-WG model, then they have been temporally downscaled by the use of change factor method. In the next step, for simulation of runoff, the SRM model has been used. Relatively after calibration, with introduce downscaled temperature and rainfall amount the future period to the model, the simulation took place. The result show that the rise in temperature and change in rainfall in 2011-2030 period comparing the base period . And of course the comparison of 2011-2039 runoff with base period shows that the runoff under 3 mentioned scenario increases consequently %14 , %22 , %13.5 which necessitates a planning in the field of water resources management .

چکیده انگلیسی:

تغییر اقلیم یکی از مهمترین چالش هایی است که رژیم رواناب رودخانه ها را تحت تأثیر قرار داده است. شرایط اقلیمی گرمتر باعث تشدید چرخه آب، تغییر بارش و تغییر در مقدار و زمان ظهور رواناب می گردد. در رابطه با این موضوع، مطالعات بسیاری در نقاط مختلف جهان صورت گرفته که نتایج متفاوتی حاصل شده است. با توجه به اهمیت حوضه آبریز کارون از نظر منابع آبی و عدم مطالعات کافی تحت سناریوهای مختلف در این حوضه، در تحقیق حاضر تلاش شده است تا تاثیر این پدیده بر رواناب حوضه مذکور مورد بررسی قرار گیرد. در ابتدا مقادیر دما و بارش ماهانه مدل HadCM3 تحت سه سناریوی A1B ، A2 و  B1 با استفاده از مدل LARS-WG به لحاظ مکانی و سپس با استفاده از روش عامل تغییر به لحاظ زمانی کوچک مقیاس گردیدند. در مرحله بعد برای شبیه سازی رواناب حوضه از مدل SRM استفاده گردید که پس از واسنجی، با معرفی مقادیر دما و بارش کوچک مقیاس شده دوره آتی به مدل، رواناب حوضه مورد شبیه‌سازی قرار گرفت. نتایج تحقیق نشان از افزایش دما و تغییر در بارندگی دوره 2039-2011 نسبت به دوره پایه را دارد. همچنین مقایسه رواناب دوره 2039-2011 با دوره پایه نشان می دهد که تغییراقلیم باعث تغییر در رژیم رودخانه خواهد شد و در آینده، دبی رودخانه در ماه های خشک و کم آب، کمتر و در ماه های با جریان سیلابی، بیشتر خواهد شد. همچنین، بیشترین کاهش دبی رودخانه در ماه سپتامبر رخ خواهد داد و این ماه به لحاظ منابع آبی بحرانی خواهد بود. علاوه بر این، بیشترین افزایش دبی رودخانه مربوط به فصل ذوب برف خواهد بود که این موضوع لزوم برنامه ریزی در زمینه مدیریت منابع آب این حوضه را نشان می دهد.

منابع و مأخذ:

آشفته، پ.، مساح بوانی، ع.(1389). تأثیر تغییر اقلیم بر دبیهای حداکثر: مطالعه موردی، حوضه آیدوغموش، آذربایجان شرقی. علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، علوم آب و خاک ، سال 14، شماره 53، 39-25.

حجاری زاده، ز،فتاحی، الف، مساح بوانی، ع،ناصرزاده م.(1391). ارزیابی اثرات تغییراقلیم بر هیدروگراف سیلاب در دوره­های آتی، مطالعه موردی: حوضه آبریز بختیاری.جغرافیا(فصلنامه علمی-پژوهشی انجمن جغرافیای ایران)، سال10، شماره34،24-5.

خلیلی اقدم، ن، مساعدی، الف، سلطانی، الف، کامکار، ب.(1391). ارزیابی توانایی مدلLARS-WG در پیش بینی برخی از پارامترهای جوی سنندج. پژوهش های حفاظت آب و خاک، جلد19، شماره4،103-85.

دودانگه، الف، سلطانی، س، سرحدی، ع.(1390). بررسی روند مقادیر حدی جریان (جریان حداقل و سیل)در حوضه آبخیز سد سفیدرود. مجله علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، علوم آب و خاک ، سال 15،  شماره 58،229-215.

شریفیان، ح.، حبیبی، ع.(1392). بررسی اثر تغییر اقلیم بر روند تغییرات منابع آب سطحی در بخشی از حوزه استان گلستان،مجموعه مقالات اولین همایش ملی چالشهای منابع آب و کشاورزی،اصفهان، ایران، 17 بهمن.

عباسی، ف.، ملبوسی، ش.، باباییان، الف.، اثمری، م.، برهانی ر.(1389). پیش بینی تغییرات اقلیمی خراسان جنوبی در دوره ی 2039-2010 میلادی با استفاده از ریز مقیاس نمایی آماری خروجی مدلECHO-G ، نشریه آب و خاک (علوم و صنایع کشاورزی)، جلد 24، شماره2، 232-218.      

قربانی زاده خرازی، ح، صدقی ح، ثقفیان ب، پرهمت ج.(1388). بررسی اثر تغییراقلیم بر توزیع زمانی جریان رواناب ناشی از ذوب برف در حوضه کارون.علوم و مهندسی آبخیزداری ایران، سال3، شماره 9،50-45.

مساح بوانی، ع.،مرید س.(1384). اثرات تغییر اقلیم بر جریان رودخانه زاینده‌رود اصفهان، علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، علوم آب و خاک، جلد 9، شماره 4،28-17.

Alcamo, J., Fl¨orke, M., and M¨arker, M. (2007). Future long-term changes in global water resources driven by socio-economic and climate changes, Hydrolog. Sci. J., 52, 247–275.

Barrow, E., Hulme, M. and Semenov, M. (1996). Effect of using different methods in the construction of climate change scenarios: examples from Europe. Climate Research, 7, pp: 119-215

Booij, Martijn J., Daniël Tollenaar, Eelco van Beek, Jaap C. J. Kwadijk (2011). Simulating impacts of climate change on river discharges in the Nile basin, Journal of Hydrology, 36 (2011), 696-709

Burn, D. H., and Hag Elnor, M. A. (2002). Detection of hydrologic trend and variability, J. of

Hydrology, 255(1-4), 107-122.

Chen H., Xu C.Y., and Guo S. (2012). Comparison and evaluation of multiple GCMs, statistical downscaling and hydrological models in the study of climate change impacts on runoff. Journal of Hydrology. 434–435(0): p. 36-45.

Chen J., F.P. Brissette, and R. Leconte.(2011). Uncertainty of downscaling method in quantifying the impact of climate change on hydrology. Journal of Hydrology, 401(3–4): p. 190-202.

Diaz-Nieto, J. and Wilby, R. L. (2005). A comparison of statistical and climate change factor methods: impacts on low flows in the river Thames, united kingdom. Jouornal of Climatic Change, 69, pp: 245-296

Ficklin, D. L., Luo, Y., Luedeling, E. and Zhang, M.( 2009). Climate change sensitivity assessment of a highly agricultural watershed using SWAT. Journal of Hydrology, 374 (1-2): pp: 16-29.

Hamlet, A. F. and Lettenmaier D. P. (2007). Effects of 20th century warming and climate variability on flood risk in the western U.S. Water Resour. Res., 43(6), W06427.

Hubbard, E. F., Landwehr, J. M., and Barker, A. R. (1997). Temporal variability in the hydrologic regimes of the United States, FRIEND’97-Regional Hydrology: Concepts and Models for Sustainable Water Resources Management, A. Gustard, ed., 246, International Association of Hydrological Sciences, Oxfordshire, U.K

IPCC (2007). Summary for policymarkers in climate change. Solomon, S. ,D. Qin,M.Manning,Z.Chen,M.Marquis,K.B.Averyt,M.Tignor and H.L Miller(eds)(2007) Climate Change 2007:The physical Science Basis.Contribution of Working Group to the Fourth Assesment Report of the intergovermentl Panel of climate change, Canbridge University Press,Cambridge, pp: 1-18.

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

Lettenmaier, D. P., Wood, E. F., and Wallis, J. R. (1994). Hydro-climatological trends in the continental United States 1948-1988, J. Climatology, 7(4), pp: 586-607.

Muttiah R. S. and Wurbs R. A. (2002). Modeling the impacts of climate change on water supply reliabilities. Water International, 27(3): pp: 407-419

Milly, P. C. D., Betancourt, J., Falkenmark, M., Hirsch, R. M., Kundzewicz, Z. W., Lettenmaier, D. P., and Stouffer, R. J.(2008). Stationarity Is Dead: Whither Water Management?, Science, 319, pp: 573–574,

Nohara , Daisuke, Kitoh, Akio, Hosaka, Masahiro, Oki, Taikan. (2016). Impact Of Climate Change On River Discharge Projected By Multimodel Ensemble, Journal Of Hydrometeorology,7,1076-1088.

Soltanieh, M. (2003), Vulnerability of Iran to adverse impact of climate change, National Workshop on Kyoto Protocol: Challenges and Opportunity for Sustainable Development of I.R.Iran. October 25-26.

Semenov, M. A., and Brooks, R. J. (1998). Comparison of the WGEN and LARS-WG stochastic weather generators for diverse climates. Climate Research, 10: 95-107.

Velazquez, David Pulido, Luis Garrote, Joaquin Andreu, Francisco-Javier Martin-arrasco, Ana Iglesias (2011). A methodology to diagnose the effect of climate change and to identify adaptive strategies to reduce its impacts in conjunctiveuse systems at basin scale, J. of Hydrology,405, pp:110-122.

Westmacott, J. R., and Burn, D. H. (1997). Climate change effects on the hydrologic regime within the Churchill-Nelson River Basin, J. Hydrol., 202(1-4), 263-279.

Whitfild, P. H., and Canon, A. J. (2000). Recent variations in climate and hydrology in Canada, Can. Water Resource J., 25(1), pp: 19-65.

Zhang Qiang, Vijay P. Singh, Peng Sun, Xi Chen, Zengxin Zhang, Jianfeng Li (2011). Precipitation and streamflow changes in China: Changing patterns, causes and implications, J. of Hydrology, 410, pp: 204-216.