دورنمای تغییرات نمایه‌های بارش سواحل جنوبی دریای خزر در دورۀ 2050-2021 برای کاهش مخاطرات

نوع مقاله : پژوهشی کاربردی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری اقلیم‌شناسی کشاورزی گروه جغرافیای طبیعی، دانشکدۀ جغرافیا، دانشگاه تهران

2 استاد آب‌و‌هواشناسی گروه جغرافیای طبیعی، دانشکدۀ جغرافیا، دانشگاه تهران

3 دانشیار آب‌و‌هواشناسی گروه جغرافیای طبیعی، دانشکدۀ جغرافیا، دانشگاه تهران

4 استادیار هواشناسی کشاورزی گروه جغرافیای طبیعی، دانشکدۀ جغرافیا، دانشگاه تهران

5 استادیار آب‌و‌هواشناسی گروه جغرافیای طبیعی، دانشکدۀ جغرافیا، دانشگاه تهران

6 استادیار گروه کشاورزی اکولوژیک، پژوهشکدۀ علوم محیطی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران

چکیده

بارش به­عنوان یکی از مهم‌ترین عناصر چرخۀ هیدرولوژیکی، تحت تأثیر تغییر اقلیم است و می‌تواند سبب بروز شرایط جدیدی در منابع آب شود. از این‌رو شبیه‌سازی متغیر بارش به‌خصوص برای آینده می‌تواند در برنامه‌ریزی در زمینۀ مدیریت منابع آب بسیار بااهمیت باشد. در پژوهش حاضر برای پایش و شبیه‌سازی شرایط بارش آینده در سواحل جنوبی دریای خزر (استان­های گیلان و مازندران) ابتدا داده‌های روزانۀ هفت ایستگاه همدید آستارا، بندرانزلی، رشت، رامسر، بابلسر، قراخیل و نوشهر برای دورۀ زمانی 2015-1986 به‌عنوان دورۀ پایه از سازمان هواشناسی و داده‌های روزانۀ مدل CanECM2 با سه سناریوی RCP2.6، RCP4.5 و RCP8.5 از وبگاه مرکز تحلیل و مدل­سازی اقلیمی کانادا دریافت شد. برای شبیه‌سازی بارش در دورۀ 2050-2021 از مدل ریزمقیاس نمایی آماری SDSM استفاده شد. پس از تأیید کارایی مدل، مقادیر بارش برای دورۀ آینده (2050-2021) شبیه‌سازی شد. سپس نمایه­های حدی شدت، مدت و فراوانی بارش برای دوره‌های پایه و آینده محاسبه شد. نتایج هر سه سناریو نشان داد که مجموع بارش سالانه در منطقۀ تحقیق به‌طور متوسط بین 20 تا 70 میلی‌متر نسبت به دورۀ پایه (2015-1986) افزایش می‌یابد. همچنین نتایج تحلیل نمایه­های حدی بارش در دورۀ پایه و آینده نشان‌دهندۀ افزایش بارش‌های بیش از 1 میلی‌متر در همۀ ایستگاه­های تحت مطالعه و افزایش بارش‌های بیش از 10 میلی‌متر در بیشتر ایستگاه‌های تحت مطالعه (به‌جز بابلسر و قراخیل) در دورۀ آینده نسبت به دورۀ پایه است. اما بارش‌های بیش از 20 میلی‌متر در دورۀ آینده مشابه دورۀ پایه بوده و به­نظر می­رسد که تغییر چندانی نداشته است. همچنین نتایج حاکی از کاهش روزهای خیلی مرطوب و بی‌نهایت مرطوب در ایستگاه‌های رامسر و نوشهر و افزایش آن در بخش­های غربی و شرقی نسبت به دورۀ پایه بود. افزون‌بر این، نتایج حاکی از کاهش طول دورۀ خشک در دورۀ آینده نسبت به دورۀ پایه بود. مقادیر بارش حدی زیادی برای منطقه پیش‌بینی می‌شود، به‌طوری که سبب افزایش متوسط بارش سالانۀ منطقه خواهند شد.

کلیدواژه‌ها


[1].       احمدی، مهدی؛ قرمز چشمه، باقر؛ و قاسمیه، هدی (1396).« ارزیابی اثر تغییر اقلیم، تحت تأثیر عدم قطعیت روش­های ریزمقیاس­گردانی، مطالعۀ موردی حوضۀ قرآن تالار»، مهندسی منابع آب، ش 10، ص 24-11.
[2].       اوجی، روح­اله؛ و غفاریان، پروین (1397). «شناسایی و برآورد بارش‌های فرین سواحل جنوبی دریای خزر براساس نظریۀ مقدار فرین»، اقیانوس­شناسی، ش 34، ص 48-39.
[3].       اوجی، روح­اله؛ فرج­زاده اصل، منوچهر؛ قویدل، یوسف؛ و مساح بوانی، علیرضا (1396). «ارزیابی ریزگردانی تک‌ایستگاهی و چند‌ایستگاهی مدل آماری اس‌دی‌اس‌ام با استفاده از شاخص­های حدی دما و بارش (مطالعۀ موردی: غرب میانی ایران)»، فیزیک زمین و فضا، ش1، ص 208-193.
[4].       بیات­ورکشی، مریم؛ و فصیحی، روژین (1397). «تحلیل نتایج ریزمقیاس­نمایی فراسنج‌های آب‌وهوایی برای آیندۀ ایران»، جغرافیا و پایداری محیط، ش 26، ص 87-73.
[5].       جعفرزاده، فاطمه؛ خورشیددوست، علی‌محمد؛ ساری سراف، بهروز؛ و قرمز چشمه، باقر (1397). «پیش‌بینی بارش‌های سنگین سواحل جنوبی دریای خزر تحت شرایط تغییر اقلیم در دورۀ­ 1408-1389»، علوم و مهندسی آبخیزداری ایران، ش 42، ص 130-121.
[6].       خورشیددوست، علی­محمد؛ ساری صراف، بهروز؛ قرمزچشمه، باقر؛ و جعفرزاده، فاطمه (1396). «برآورد و تحلیل مقادیر آیندۀ بارش‌های نواحی خزری با به‌کارگیری مدل­های گردش عمومی جو»، تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، ش 47، ص 228-213.
[7].       دسترنج، علی؛ شهبازی،علی؛ محسنی ساروی، محسن؛ صالح‌نسب، ابوطالب؛ و شیرکوه، جعفری (1395). «مدل­سازی اقلیم و مقایسۀ تغییرات پارامترهای اقلیمی در جبهۀ شمالی و جنوبی البرز با استفاده از مدل SDSM »، علوم و مهندسی آبخیزداری ایران، ش 32، ص 27-11.
[8].       رنجبر، فیروز؛ محمدی، حسین؛ عزیزی، قاسم؛ و خوش‌اخلاق، فرامرز (1396). «تحلیل روند شاخص­های حدی بارش روزانه در ایران»، پژوهش­های جغرافیای طبیعی، ش 1، ص 37-21.
[9].       فتاحی، ابراهیم؛ بابایی فینی، ام‌السلمه؛ و قاسمی، الهه (1393). «بررسی اثر تغییر اقلیم بر روند نمایه‌های حدی بارش ایران زمین»، تحلیل فضایی مخاطرات محیطی، ش 3، ص 103-85.
[10].     کامبوزیا، جعفر؛ رحیمی مقدم، سجاد؛ و دیهیم‌فرد، رضا (1396). «برآورد پارامترهای مربوط به برخی ارقام غالب ذرت دانه‌ای در کشور به‌منظور استفاده در مدل مکانیزم‌گرای APSIM»، تولید گیاهان زراعی، ش 1، ص 147-129.
[11].          کوهشاهی، سجاد روزبه؛ شاهدی، کاکا؛ و علیپور، اعظم (1397). «بررسی شاخص‌های حدی بارش به‌عنوان نشانۀ تغییر اقلیم در استان مازندران»، هفتمین همایش ملی سامانه‌های سطوح آبگیر باران، تهران.
[12].     مظفری، غلامعلی؛ عسکری‌زاده، محمد؛ کوهی، منصوره؛ و رضایی‌پور، آذر (1397). «چشم‌انداز نوسانات نمایه‌های فرین بارش و دما در شهر تربت حیدریه با استفاده از مدل ریزمقیاس­نمایی LARS-WG برای دورۀ آتی 2030-2011»، اندیشۀ جغرافیایی، ش 19، ص 79-60.
[13].            Abiodun, B.; Adegoke, J.; Abatan, A.; Ibe, C.; Egbebiyi, T.; Engelbrecht, F.; & Pinto, I ( 2017).
[14].            “Potential impacts of climate change on extreme precipitation over four African
[15].            coastal cities”, Climatic Change,N 143 (3–4), pp: 399–413.
[16].            Adeyeri, O.; Lawin, A.; Laux, P.; Ishola, K. & Ige, S. (2019). “Analysis of climate extreme indices over the Komadugu-Yobe basin, Lake Chad region: Past and future occurrences”, Weather and Climate Extremes, N 23, pp: 1-21.
[17].            Adeyeri, O.; Ishola, K. & Okogbue, E(2017). “Climate change and coastal floods: the susceptibility of coastal areas of Nigeria”. J. Coast. Zone Manag. N 20,pp: 443.
[18].            Ahmad, I.; Zhang, F.; Tayyab, M.; Anjum, M.; Zaman, M.; Junguo, Liu; Farid, H. & Saddique, Q(2018). “Spatiotemporal analysis of precipitation variability in annual, seasonal and extreme values over upper Indus River basin”, Atmospheric Research, N 213, pp: 346-360.
[19].            Alexander, L.; Fowler, H.; Bador, M.; Behrangi, A.; Donat, M.; Dunn, R.; Funk, C.; Goldie, J.; Lewis, E.; Rogé, M.; Seneviratne, S. & Venugopal, V. (2019). “On the use of indices to study extreme precipitation on sub-daily and daily timescales”, Environment Research Letters, N 14,pp: 1-12.
[20].            Azizzadeh, M.R.; & Javan, K.H. (2018). “Temporal and spatial distribution of extreme precipitation indices over the lake Urmia Basin, Iran”, Environmental Resources Research, N 1, pp: 25-40.
[21].            Barbero, R.; Foweler, H.; Blenkinsop, S.; Westra, S.; Moron, V.; Lewis, E.; Chan, S.; Lenderink, G.; Kendon, E.; Guerreiro, S.; Li, X.; Villalobos, R.; Ali, H.; & Mishra, V. (2019). “A synthesis of hourly and daily precipitation extremes in different climatic regions”, Weather and Climate Extremes, N 26, pp: 1-20.
[22].            Cheema, S. B.; Rasul, G.; Ali, G.; & Kazmi, D. H. (2011).“ A comparison of minimum temperature trends with model projections”, Pakistan Journal of Meteorology, N 8(15), pp: 39-52.
[23].            Cooper, R. (2019). “Projection of future precipitation extremes across the Bangkok Metropolitan Region”, Heliyon, N 5, pp: 1-19.
[24].            Duncan, J. M. A.; Biggs, E. M.; Dash, J.; & Atkinson, P. M. (2013). “Spatio temporal trends in precipitation and their implications for water resources management in climate‐sensitive Nepal”. Applied Geography, N 43, pp: 138–146.
[25].            GE, F.; Zhu, S.H.; Peng, T.; Zhao, Y.; Sielmann, F.; Fraedich, K.; Zhi, X.; Liu, X.; Tang, W.; & Ji, L. (2019). “Risks of precipitation extremes over Southeast Asia: does 1.5 °C or 2 °C global warming make a difference?” Environment Research Letters, N 14, pp: 1-12.
[26].            Giorgi, F.; Raffaele, F.; & Coppola, E. (2019). “The response of precipitation characteristics to global warming from climate projections”, Earth System Dynamics, N 10, pp: 73-89.
[27].            Goyal, M.; Goswami, U.; & Hazra, B. (2018). “Copula-based probabilistic characterization of precipitation extremes over North Sikkim Himalaya”, Atmospheric Research, N 212, pp: 273-284.
[28].            Guo, X.; Huang, J.; Luo, Y.; Zhao, Z.; & Xu, Y. (2016). “Projection of precipitation extremes for eight global warming targets by 17 CMIP5 models”, Nat Hazards,N 84, pp:2299–2319.
[29].            Li, Z.; Li, X.; Wang, Y.; & Quiring, S. (2019).” Impact of climate change on precipitation patterns in Houston, Texas, USA”, Anthropocene, N 25, pp: 1-14.
[30].            Maity, P.; Pichuka,S.; Prasad,R.; & Kunstmann,H. )2017). ” Development of a method to identify change in the pattern ofextreme streamflow events in future climate: Application on the Bhadra reservoir inflow in India”, Journal of Hydrology: Regional Studies, N 9,pp: 236-246.
[31].            Myhre, G.; Alterskjær, K.; Stjern, C.; Hodnebrog, Q.; Marelle, L.; Samset, B.; Sillmann, J.; Schaller, N.; Fischer, E.; Schulz, M.; & Stohl, A. (2019). “Frequency of extreme precipitation increases extensively with event rareness under global warming”, Nature research, N1, pp:1-10
[32].            Nkemelang, T.; New, M.; & Zaroug, M. (2018). “Temperature and Precipitation Extremes under current, 1.5°C and 1 2.0°C Global Warming above Pre-Industrial Levels over Botswana, 2 and Implications for Climate Change Vulnerability”, Environment Research Letters, N 13, pp: 1-20.
[33].            Rahimzadeh, F.; Asgari, A.; & Fattahi., E. (2009). ” Variability of extreme temperature and precipitation in Iran during recent decades”, INTERNATIONAL JOURNAL OF CLIMATOLOGY, N 29, 329-343.
[34].            Pervez, M.; & Henebry,G. (2014). “Projections of the Ganges–Brahmaputra precipitation—Downscaled from GCM predictors”, Journal of Hydrology, N 517,pp: 120-134.
[35].            Rogelj, J.; den Elzen, M.; Höhne, N.; Fransen, T.; Fekete, H.; Winkler, H.; & Meinshausen, M. (2016). “Paris Agreement climate proposals need a boost to keep warming well below 2 °C”. Nature, N 534, pp: 631-639.
[36].            Ruiz-Alvarez, O.; Singh, V.; Enciso-Medina, J.; Ontiveros-Capurata, R.; & Costa dos Santos, C. (2019). “Observed trends in daily extreme precipitation indices in Aguascalientes, Mexico”, Meteorological Applications, N 1, pp: 1-20.
[37].            Sajjad Khan,M.; Coulibaly,P.; & Dibike,Y. (2006).” Uncertainty analysis of statistical downscaling methods”, Journal of Hydrology, N 319, pp: 357-382.
[38].            Su, B.; Sun, H.; Wang, A.; Zhai, J.; Huang, J.; Wang, Y.; Wen, Sh.; & Zeng, X. (2018).” Impacts of global warming of 1.5 °C and 2.0 °C on precipitation patterns in China by regional climate model (COSMO-CLM)”, Atmospheric Research, N 203, pp: 83-94.
[39].            Subba, S.; Ma, Y.; & Ma, W. (2019). “Spatial and Temporal Analysis of Precipitation Extremities of Eastern Nepal in the Last Two Decades (1997–2016)”, Journal of Geophysical Research: Atmospheres, N 14, pp: 7523-7539.
[40].            Sung, J.; Kwon, M.; Jeon, J.; & Seo, S. (2019). “A Projection of Extreme Precipitation Based on a Selection of CMIP5 GCMs over North Korea”, Sustainability, N 11, pp: 1-17.
[41].            Tangang, F.; Supari, S.; Chung, J. X.; Cruz., F; Salimun, E; Ngai, S. T; Juneng, L.; antisirisomboon, J.; Santisirisomboon, J.; Ngo-Duc, T.; Phan-Van, T.; Narisma, G.; Singhruck, P.; Gunawan, D.; ldrian, E.; Sopaheluwakan, A.; Nikulin, G.; Yang, H.; Remedio, A. R. C.; Sein, D.; & Hein-Griggs, D. (2018). “Future changes in annual precipitation extremes over Southeast Asia under global warming of 2°C”, APN Science Bulletin, N8 (1), pp: 3-8.
[42].            Westra S.; Alexander, L.V.; & Zwiers, F.W. (2013) “Global increasing trends in annual maximum daily precipitation”. J Climate , N 11, pp: 3904–3918
[43].            Xiong, J.; Yong, Z.; Wang, Z.; Cheng, W; Li, Y.; Zhang, H.; Ye, C.; & Yang, Y. (2019). “Spatial and Temporal Patterns of the Extreme Precipitation across the Tibetan Plateau (1986–2015)”, Water, N 11,pp: 1-24.