چشم اندازآینده تغییرات دما و بارش در سواحل جنوبی دریای خزر
محورهای موضوعی : اقلیم شناسیمریم کثیری 1 , مسعود گودرزی 2 , غلامرضا جانباز قبادی 3 , صدرالدین متولی 4
1 - دانشجوی دکتری آب و هواشناسی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد نور
2 - استادیار پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی
3 - استادیاراقلیم شناسی دانشگاه آزاد اسلامی واحد نور
4 - دانشیار گروه جغرافیای دانشگاه آزاد اسلامی واحد نور
کلید واژه: دما, تغییر اقلیم, دریای خزر, بارش, SDSM, RCP,
چکیده مقاله :
دما و بارش به دلیل تغییرات قابل ملاحظه زمانیومکانیاز مهم ترین عناصر اقلیمی در بررسی تغییرات اقلیمی هستندو چشم انداز تغییرات آن‌ها در برنامه ریزی ها و مخاطرات محیطیاز اهمیت زیادیبرخوردار است. لذا در این پژوهش به بررسی چشم انداز آیندهتغییرات دما و بارش درسواحل جنوبی دریای خزر پرداخته شد. بدین منظور از داده های مدل جهانی CanESM2به صورت شبکه ایتحت تاثیر سه سناریوی RCP2.6،RCP 4.5 و RCP 8.5با کاربست مدل ریزمقیاس گردانی SDSM بهره گرفته شد و تغییرات دما و بارش به صورت ماهانه و دوره ایدر سه دوره آینده (2050-2021، 2080-2051 و 2100-2081) نسبت به دوره پایه (2018-1989) مورد بررسی قرار گرفت. جهت واسنجی و صحت سنجی مدل SDSM از داده های مشاهداتی ایستگاهی و داده های NCEP و همچنین شاخص های MAE، MSE، RMSE و R2 استفاده شد. نتایج نشان داد که مدل SDSM توانایی لازم جهت شبیه سازی تغییرات دما و بارش در منطقه مورد مطالعه را دارد. بر اساس نتایج حاصل از خروجی مدل CanESM2، مقدار دمای حداقل و حداکثر در همه ادوار مورد بررسی و در هر دوره نسبت به دوره قبل افزایش خواهد یافت که میزان آن به طور متوسط برای دمای حداقلو حداکثر به ترتیببرابر با 2 و 2/2 درجه سلسیوس نسبت به دوره پایه خواهد بود. بیشترین تغییرات دمایی نیز مربوط به نواحی غربی منطقه مورد مطالعه می باشد. چشم انداز تغییرات بارش نیز نشان داد که به جز ایستگاه گرگان در سایر ایستگاه های مورد مطالعه میزان بارش در همه ادوار آینده نسبت به دوره پایه کاهش پیدا خواهد کرد که میزان آن به طور متوسط در طول دوره آینده (2100-2021) برابر با 6/3 درصد خواهد بود. بیشترین تغییرات آن نیز مربوط به نواحی مرکزی و سپس غربی منطقه مورد مطالعه است. همچنین سناریوRCP8.5بیشترین تغییرات دما و بارش را نشان داد.
Temperature and precipitation are among the most important climatic elements in the study of climate change due to significant temporal and spatial changes, and the projection of their changes is agreat importance in environmental planning and hazards. Therefore, in this study, future projection of temperature and precipitation changes in the southern cost ofcaspian sea was investigated. For this purpose, the data of CanESM2 model was used under three scenarios (RCP2.6, RCP 4.5 and RCP 8.5) using the SDSM downscaling model the temperature and precipitation changes in three different periods (2021-2050, 2051-2080- and 2081-2100) were examined in relation to the basic period (1989-2018). To calibration and validation the SDSM model, stationary observation data and NCEP data were used, as well as MAE, MSE, RMSE and R2 indicators. The results showed that the SDSM model has the ability to simulate temperature and precipitation changes in the study. Based on the results of the CanESM2 model output, the minimum and maximum temperatures will be increase in all studied periods and each period compared to the previous period, the average amount for the minimum temperature is 2 oC and for the maximum temperature, it will be 2.2 oC compared to the base period. Most of the temperature changes are related to the western regions of the study area. The projection of precipitation changes also shows that except ofGorgan station in other stations study, the amount of precipitation will decrease in all future periods compared to the base period, the average of which will be during the next period (2021-2100),Will be equal to 3.6%. Most of its changes are related to the central and western areas of the study area. Also, the RCP8.5 scenario showed the most changes in temperature and precipitation.
- رسولی، علی‌اکبر.رضایی بنفشه، مجید.مساح‌بوانی، علیرضا.خورشیددوست، علی‌محمد.قرمزچشمه، باقر (1393): بررسی اثر عوامل مرفو- اقلیمی بر دقت ریزمقیاس گردانی مدل LARS-WG، نشریه علوم و مهندسی آبخیزداری ایران، سال هشتم، شماره بیست و چهارم، صص 18-9.
2-شائمی، اکبر.حبیبی‌نوخندان، مجید (1388): گرمایش جهانی و پیامدهای زیستی اکولوژیکی، چاپ اول، مشهد، انتشارات دانشگاه فردوسی، مشهد.
3-صمدی، سیده زهرا.مساح‌بوانی، علیرضا (1387): معرفی روش‌های شبکه عصبی مصنوعی و SDSMبه‌منظور کوچک مقیاس کردن آماری داده‌های دما و بارندگی، سومین کنفرانس مدیریت منابع آب ایران، دانشگاه تبریز، 9 ص.
4-عزیزی، قاسم. احمدی، محمد. کردوانی، پرویز (1398):چشم‌انداز تغییرات دمای هوا دوره آینده بر اساس مدل‌هایCMIP5و سناریوهای واداشت تابشی (مطالعه موردی: ایستگاه‌های منتخب استان ایلام)، فصلنامه جغرافیای طبیعی، سال دوازدهم، شماره چهل و سوم، صص 88-71.
5-عزیزی، قاسم. روشنی، محمود (1387): مطالعه تغییر اقلیم در سواحل جنوبی دریای خزر به روش من- کندال، مجله،پژوهش‌های جغرافیایی، شماره شصت و چهارم، صص 28-13.
6-قرمز چشمه، باقر. رسولی، علی‌اکبر.رضایی بنفشه، مجید.مساح‌بوانی، علیرضا. خورشیددوست، علی‌محمد(1393): بررسی اثر عوامل مرفو- اقلیمی بر دقت ریز مقیاس گردانی مدل SDSM، نشریه مهندسی و مدیریت آبخیز، سال ششم، شماره دوم، صص 164-155.
7-گودرزی، مسعود. حسینی، سید اسعد. مسگری، ابراهیم (1395):مدل‌های آب و هواشناسی، انتشارات آذرکلک، زنجان.
8-گودرزی، مسعود. صلاحی، برومند. حسینی، سید اسعد (1397):چشم‌انداز آتی تغییرات دما و بارش با استفاده از مدل ریزگردانی آماری (مطالعه موردی: حوزه آبخیز دریاچه ارومیه). فصلنامه فضای جغرافیایی، انتشارات دانشگاه آزاد اهر، سال هیجدهم، شماره شصت و چهارم، صص 60-41.
9-مالمیر، مهسا.محمدرضا پور، ام‌البنینی. شریف آذری، سلمان. قندهاری، قاسم (1395):بررسی اثرات تغییر اقلیم بر رواناب حوضه قره‌سو با استفاده از ریزمقیاس نمایی آماری داده‌های مدلHadCM3و شبکه عصبی پویا، حفاظت آب‌وخاک، سال سوم، شماره سوم، صص 326- 317.
10-نادری، سهراب. گودرزی، مسعود. قدمی دهنو، محمد (1396): اثر تغییر اقلیم بر پارامترهای اقلیمی در حوزه سیمره، علوم و مهندسی آبخیزداری، سال یازدهم، شماره سی و نهم، صص 76-69.
11-هوشیار، محمود. بهروز سبحانی. حسینی، سید اسعد (1397):چشم‌انداز تغییرات دماهای حداکثر ارومیه با استفاده از ریز گردانی آماری خروجی مدل CanESM2. جغرافیا و برنامه‌ریزی، سال بیست و دوم، شماره شصت و سه. صص 325-305.
12-Banze, F.Gue, J.Xiaotao, Sh. (2018):Impact OfClimate Change On Precipitation In Zambeze River Basin In Southern Africa. Nature Environment AndPollution Technology, 17 (4): 1093-1103.
13-Bates, B.Kundzewicz, Z.W.Wu, S.Palutik Of, J. (2008):Climate Change AndWater. Intergovernmental Panel OnClimate Change (IPCC), 200 P.
14-Beecham, S.Rashid, M.Chowdhury R.K. (2014):Statistical Downscaling Of Multi-Site Daily Rainfall In A South Australian Catchment Using A Generalized Linear Model. International Journal OfClimatology, 34(14): 3654–3670.
15-Cheema, S.B.Rasul, G.Ali, G. And Kazmi, D.H. (2013):A Comparison OfMinimum Temperature Trends With Model Projections, Pakistan Journal Of Meteorology, 8(15): 39-52.
16-Dibike, Y.B.Coulibaly, P. (2005):Hydrologic Impact Of Climate Change In The Saguenay Watershed: Comparison Of Own Scaling Methods And Hydrologic Models. Journal OfHydrologic, 307: 145–163.
17-Goodarzi, M.Jahanbakhsh, S.Rezaee, M.Ghafouri, A.Mahdian, M H. (2011):Assessment OfClimate Change Statistical Downscaling Methods In A Single Site In Kermanshah, Iran, American-Eurasian Journal. Agric. &Environ. Sci. 6 (5): 564-572.
18-Heydari, Sh.Hosseini, S.A.Heydari, A. (2020):Investigating The Effects Of Climate Change On Stream Flows Of Urmia Lake Basin In Iran, Modeling Earth Systems And Environment, 1: 329-339.
19-IPCC. (2007):Solomon, S.D. Qin, M. Manning, Chen, M.Marquis, K.B. Avert, M. Tignor AndH.L. Miller (Eds.), Summary For Policymakers, In: Climate Change 2007. Climate Change 2007: The Physical Science Basis, Contribution Of Working Group I To The Fourth Assessment Report Of The Intergovernmental.
20-Kilsby, C.G.Jones, P.D.Burton, A.Ford, A.C.Fowler, H.J.Harpham, C.James, P.Smith, A.Wilby, R.L. (2007):A Daily Weather Generator For Use In Climate Change Studies. Environmental Modelling AndSoftware, 22: 1705–1719.
21-Liu,J.Chen, S.Li, L. Lij. (2017):Statistical Downscaling And Projection Of Future Air Temperature Changes In Yunnan Province, China, Advances In Meteorology, 2017: 1-11.
22-Nilawar, A P.Waikar, M L. (2019):Impacts Of Climate Change On Stream Flow And Sediment Concentration Under RCP 4.5 And 8.5: A Case Study In Purna River Basin, India. Science OfThe Total Environment, 2: 2685-2696
23-Pathan, A.Waikar, M. (2020):Future Assessment Of Precipitation And Temperature For Developing Urban Catchment Under Impact Of Climate Change, International Journal Of Recent Technology And Engineering (IJRTE), 8 (5): 3396-3404.
24-Tatsumi, K.Oizumi, T.Yamashiki, Y. (2013):Introduction Of Daily Minimum And Maximum Temperature Change Signals In The Shikoku Region Using The Statistical Downscaling Method By Gcms. Hydrological Research Letters, 7(3): 48-53.
25-Wilby R.L.Harris. I. (2006). A Frame Work For Assessing Uncertainties In Climate Change Impacts: Low FlowScenarios For The River Thames, UK. Water Resour. Res. 42:10 P.
26-Wilby, R.L.Dawson. W.C.(2007):SDSM 4.2- A Decision Support Tool For The Assessment Of Regional Climate Change Impacts, SDSM Manual Version 4.2, Environment Agency Of England And Wales: Pp.94.
27-Wilks, D.S.Wilby, R.L. (1999):The Weather Generation Game: A Review Of Stochastic Weather Models. Progress InPhysical Geography, 23: Pp.329-357.
28-Zhang, X.Aguilar, E.Sen soy, S.Melkonyan, H.Tagiyeva, U.Ahmed, N. Et Al. (2005). Trends In TheMiddle East Climate Extreme Indices From 1950 To 2003. J. Geophysical. Res, Pp.110.
29-Zhang, Y.You, Q.Chen, Ch.Ge, J. (2016):Impacts Of Climate Change On Stream Flows Under RCP Scenarios: A Case Study In Xin River Basin, China, Atmospheric Research, 178–179: 521–534.
_||_- رسولی، علی‌اکبر.رضایی بنفشه، مجید.مساح‌بوانی، علیرضا.خورشیددوست، علی‌محمد.قرمزچشمه، باقر (1393): بررسی اثر عوامل مرفو- اقلیمی بر دقت ریزمقیاس گردانی مدل LARS-WG، نشریه علوم و مهندسی آبخیزداری ایران، سال هشتم، شماره بیست و چهارم، صص 18-9.
2-شائمی، اکبر.حبیبی‌نوخندان، مجید (1388): گرمایش جهانی و پیامدهای زیستی اکولوژیکی، چاپ اول، مشهد، انتشارات دانشگاه فردوسی، مشهد.
3-صمدی، سیده زهرا.مساح‌بوانی، علیرضا (1387): معرفی روش‌های شبکه عصبی مصنوعی و SDSMبه‌منظور کوچک مقیاس کردن آماری داده‌های دما و بارندگی، سومین کنفرانس مدیریت منابع آب ایران، دانشگاه تبریز، 9 ص.
4-عزیزی، قاسم. احمدی، محمد. کردوانی، پرویز (1398):چشم‌انداز تغییرات دمای هوا دوره آینده بر اساس مدل‌هایCMIP5و سناریوهای واداشت تابشی (مطالعه موردی: ایستگاه‌های منتخب استان ایلام)، فصلنامه جغرافیای طبیعی، سال دوازدهم، شماره چهل و سوم، صص 88-71.
5-عزیزی، قاسم. روشنی، محمود (1387): مطالعه تغییر اقلیم در سواحل جنوبی دریای خزر به روش من- کندال، مجله،پژوهش‌های جغرافیایی، شماره شصت و چهارم، صص 28-13.
6-قرمز چشمه، باقر. رسولی، علی‌اکبر.رضایی بنفشه، مجید.مساح‌بوانی، علیرضا. خورشیددوست، علی‌محمد(1393): بررسی اثر عوامل مرفو- اقلیمی بر دقت ریز مقیاس گردانی مدل SDSM، نشریه مهندسی و مدیریت آبخیز، سال ششم، شماره دوم، صص 164-155.
7-گودرزی، مسعود. حسینی، سید اسعد. مسگری، ابراهیم (1395):مدل‌های آب و هواشناسی، انتشارات آذرکلک، زنجان.
8-گودرزی، مسعود. صلاحی، برومند. حسینی، سید اسعد (1397):چشم‌انداز آتی تغییرات دما و بارش با استفاده از مدل ریزگردانی آماری (مطالعه موردی: حوزه آبخیز دریاچه ارومیه). فصلنامه فضای جغرافیایی، انتشارات دانشگاه آزاد اهر، سال هیجدهم، شماره شصت و چهارم، صص 60-41.
9-مالمیر، مهسا.محمدرضا پور، ام‌البنینی. شریف آذری، سلمان. قندهاری، قاسم (1395):بررسی اثرات تغییر اقلیم بر رواناب حوضه قره‌سو با استفاده از ریزمقیاس نمایی آماری داده‌های مدلHadCM3و شبکه عصبی پویا، حفاظت آب‌وخاک، سال سوم، شماره سوم، صص 326- 317.
10-نادری، سهراب. گودرزی، مسعود. قدمی دهنو، محمد (1396): اثر تغییر اقلیم بر پارامترهای اقلیمی در حوزه سیمره، علوم و مهندسی آبخیزداری، سال یازدهم، شماره سی و نهم، صص 76-69.
11-هوشیار، محمود. بهروز سبحانی. حسینی، سید اسعد (1397):چشم‌انداز تغییرات دماهای حداکثر ارومیه با استفاده از ریز گردانی آماری خروجی مدل CanESM2. جغرافیا و برنامه‌ریزی، سال بیست و دوم، شماره شصت و سه. صص 325-305.
12-Banze, F.Gue, J.Xiaotao, Sh. (2018):Impact OfClimate Change On Precipitation In Zambeze River Basin In Southern Africa. Nature Environment AndPollution Technology, 17 (4): 1093-1103.
13-Bates, B.Kundzewicz, Z.W.Wu, S.Palutik Of, J. (2008):Climate Change AndWater. Intergovernmental Panel OnClimate Change (IPCC), 200 P.
14-Beecham, S.Rashid, M.Chowdhury R.K. (2014):Statistical Downscaling Of Multi-Site Daily Rainfall In A South Australian Catchment Using A Generalized Linear Model. International Journal OfClimatology, 34(14): 3654–3670.
15-Cheema, S.B.Rasul, G.Ali, G. And Kazmi, D.H. (2013):A Comparison OfMinimum Temperature Trends With Model Projections, Pakistan Journal Of Meteorology, 8(15): 39-52.
16-Dibike, Y.B.Coulibaly, P. (2005):Hydrologic Impact Of Climate Change In The Saguenay Watershed: Comparison Of Own Scaling Methods And Hydrologic Models. Journal OfHydrologic, 307: 145–163.
17-Goodarzi, M.Jahanbakhsh, S.Rezaee, M.Ghafouri, A.Mahdian, M H. (2011):Assessment OfClimate Change Statistical Downscaling Methods In A Single Site In Kermanshah, Iran, American-Eurasian Journal. Agric. &Environ. Sci. 6 (5): 564-572.
18-Heydari, Sh.Hosseini, S.A.Heydari, A. (2020):Investigating The Effects Of Climate Change On Stream Flows Of Urmia Lake Basin In Iran, Modeling Earth Systems And Environment, 1: 329-339.
19-IPCC. (2007):Solomon, S.D. Qin, M. Manning, Chen, M.Marquis, K.B. Avert, M. Tignor AndH.L. Miller (Eds.), Summary For Policymakers, In: Climate Change 2007. Climate Change 2007: The Physical Science Basis, Contribution Of Working Group I To The Fourth Assessment Report Of The Intergovernmental.
20-Kilsby, C.G.Jones, P.D.Burton, A.Ford, A.C.Fowler, H.J.Harpham, C.James, P.Smith, A.Wilby, R.L. (2007):A Daily Weather Generator For Use In Climate Change Studies. Environmental Modelling AndSoftware, 22: 1705–1719.
21-Liu,J.Chen, S.Li, L. Lij. (2017):Statistical Downscaling And Projection Of Future Air Temperature Changes In Yunnan Province, China, Advances In Meteorology, 2017: 1-11.
22-Nilawar, A P.Waikar, M L. (2019):Impacts Of Climate Change On Stream Flow And Sediment Concentration Under RCP 4.5 And 8.5: A Case Study In Purna River Basin, India. Science OfThe Total Environment, 2: 2685-2696
23-Pathan, A.Waikar, M. (2020):Future Assessment Of Precipitation And Temperature For Developing Urban Catchment Under Impact Of Climate Change, International Journal Of Recent Technology And Engineering (IJRTE), 8 (5): 3396-3404.
24-Tatsumi, K.Oizumi, T.Yamashiki, Y. (2013):Introduction Of Daily Minimum And Maximum Temperature Change Signals In The Shikoku Region Using The Statistical Downscaling Method By Gcms. Hydrological Research Letters, 7(3): 48-53.
25-Wilby R.L.Harris. I. (2006). A Frame Work For Assessing Uncertainties In Climate Change Impacts: Low FlowScenarios For The River Thames, UK. Water Resour. Res. 42:10 P.
26-Wilby, R.L.Dawson. W.C.(2007):SDSM 4.2- A Decision Support Tool For The Assessment Of Regional Climate Change Impacts, SDSM Manual Version 4.2, Environment Agency Of England And Wales: Pp.94.
27-Wilks, D.S.Wilby, R.L. (1999):The Weather Generation Game: A Review Of Stochastic Weather Models. Progress InPhysical Geography, 23: Pp.329-357.
28-Zhang, X.Aguilar, E.Sen soy, S.Melkonyan, H.Tagiyeva, U.Ahmed, N. Et Al. (2005). Trends In TheMiddle East Climate Extreme Indices From 1950 To 2003. J. Geophysical. Res, Pp.110.
29-Zhang, Y.You, Q.Chen, Ch.Ge, J. (2016):Impacts Of Climate Change On Stream Flows Under RCP Scenarios: A Case Study In Xin River Basin, China, Atmospheric Research, 178–179: 521–534.