تصحیح اریبی

در پژوهش حاضر دقت مدل های گردش عمومی گزارش ششم هیئت بین الدول تغییر اقلیم (CMIP6) در شبیه سازی دما و بارش حوضه آبریز دریاچه ارومیه مورد ارزیابی قرار گرفته است. مدل های مورد استفاده MRI-ESM2-0، MPI-ESM1-2-HR، INM-CM5-0 و CMCC-ESM2 هستند. ارزیابی دقت مدل ها قبل و بعد از تصحیح اریبی انجام گرفته است. برای تصحیح اریبی مدل ها از روش آماری تغییر عامل دلتا و داده های هفت ایستگاه سینوپتیک در سطح حوضه استفاده شده است. بدین منظور دوره مورد مطالعه (2013-1990) به دو دوره دوازده ساله جهت انجام واسنجی و صحت سنجی تقسیم شد. بدین ترتیب دقت داده های تصحیح شده مدل ها با استفاده از تغییر عامل دلتا برای دوره 2013-2002 نسبت به داده های مشاهداتی با استفاده از سنجه های درستی سنجی R 2 ، RMSE، NRMSE، نمودارهای تیلور و پراش نگار مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج نشان دادند که برای کل حوضه بین داده های تصحیح شده مدل ها و مشاهدات ایستگاهی برای دما رابطه خطی با  قوی و برای بارش رابطه خطی ضعیف برقرار است. شاخص های RMSE و NRMSE بیانگر دقت بالای مدل ها در شبیه سازی دمای ماهانه و دقت نسبتاً ضعیف تر در شبیه سازی بارش ماهانه حوضه هستند و در بین مدل ها، CMCC بیشترین خطا را داشت. نقشه های توزیع مکانی NRMSE برای میانگین های ماهانه کل نشان دادند که هر چهار مدل، دما را با دقت بالایی شبیه سازی کرده اند اما شبیه سازی بارش در برخی مناطق حوضه دقت قابل قبولی ندارد. بنابراین دقت مدل های مورد مطالعه در شبیه سازی دما خوب و در شبیه سازی بارش به خصوص در مدل CMCC ضعیف ارزیابی شده است.

هدف این پژوهش شناخت اثر تغییر اقلیم بر مقدار بارش حوضه های آبخیز تأمین کننده آب شهر تهران در افق 2025-2050 تحت سناریوهای پروژه CMIP6 است. بنابراین، نخست تغییرات روند بارش در دوره پایه با بکارگیری داده های بارش 33 ایستگاه همدیدی و بارانسجی حوضه مطالعاتی برای بازه زمانی 1989-2019 ارزیابی شد. سپس این تغییرات در افق آینده نزدیک بر مبنای برونداد 4 مدل CanESM5، CNRM-CM6-1، MIROC6 و MRI-ESM2-0 و تحت دو سناریوی SSP2-4.5 و SSP5-8.5 پیش نمایی گردید. با توجه به بزرگ مقیاس بودن مدل های گردش کلی جو از دو روش تصحیح اُریبی مقیاس گذاری خطی (LS) و نگاشت توزیع (DM) برای ریزگردانی GCMهای منتخب استفاده شد که در نهایت روش DM براساس مقادیر به دست آمده از معیارهای اعتبارسنجی مدل ها، به دلیل دقت بالاتر، برای تولید سناریوهای اقلیمی انتخاب گردید. نتایج آزمون های روند نشان داد که در دوره مشاهداتی، بخش قابل توجهی از حوضه مورد مطالعه در فصل پاییز روند افزایشی بارش (با سطوح اطمینان 95/0 و 99/0) و در زمستان روند کاهشی بارش را تجربه می کند، اما در بهار مناطق شرقی و شمال-شرقی روند کاهشی و مناطق شمال و شمال غرب روند افزایشی بارش را نشان می دهند. مطابق خروجی مدل های GCM، بارش در بهار تحت سناریوی SSP2-4.5، در تمام ایستگاه ها افزایش و مطابق SSP5-8.5 در 17 ایستگاه کاهش خواهد یافت. تغییرات بارش تابستانه، در چشم انداز حال و آینده قابل توجه نیست و در زمستان و پاییز تا حدودی منطبق بر تغییرات دوره مشاهداتی است. بدین ترتیب که در زمستان، بارش برمبنای هر دو سناریو کمتر از شرایط کنونی و در پاییز تحت سناریوی SSP5-8.5 بیشتر خواهد بود. اثر تغییر اقلیم بر حجم آب حوضه ها نیز نشان داد که بیشترین حجم آب در شرایط فعلی مربوط به زیرحوضه ی کرج است که طی دوره 2025-2050، در مدل CNRM-CM6-1 مطابق سناریویSSP2-4.5، 8/9 درصد افزایش و در مدل های MIROC6 و MRI-ESM2-0 و CanESM5 به ترتیب به میزان 3/5، 3/6 و 6/59 درصد کاهش می یابد.

این تحقیق به ارزیابی توانایی روش های مختلف نگاشت چندک (QM) به عنوان یک تکنیک تصحیح اریبی داده های بارش بازتحلیل ERA5 می پردازد. نوع اقلیم و موقعیت جغرافیایی می توانند عملکرد روش تصحیح اریبی را به دلیل تفاوت در خصوصیات بارش تحت تأثیر قرار دهند. به این منظور داده های بارش بازتحلیل ERA5 برای سال های 2019-1989 به صورت روزانه برای 10 ایستگاه سینوپتیک منتخب در اقلیم هایی با ویژگی های توپوگرافیک گوناگون از سایت مرکز پیش بینی میان مدت جوی اروپا (ECMWF) دریافت شد. تصحیح اریبی این داده ها با استفاده از 5 روش نگاشت چندک بر پایه داده های مشاهداتی در محیط نرم افزار R انجام گرفت. ارزیابی دوبخشی و دیاگرام تیلور برای مقایسه عملکرد روش های مختلف به کار گرفته شد. نتایج نشان داد که عملکرد روش نگاشت چندک به توابع عملکرد، مجموعه پارامتر ها و شرایط اقلیمی بستگی دارد. به طورکلی روش های ناپارامتریک نگاشت چندک عملکرد مناسب تری نسبت به روش های پارامتریک دارند به گونه ای که بهترین عملکرد مربوط به روش QUANT و RQUANT است، در این بین روش DIST ضعیف ترین عملکرد را دارد.