سناریوهای انتشار

در سال های اخیرحوضه جنوبی دریای خزردرگیر برخی مخاطرات اقلیمی مانند خشکسالی، سیل و بارش برف سنگین بوده است. شبیه سازی رفتار اقلیم آینده این حوضه نقش مهمی در شناخت وضعیت اقلیم و میزان آسیب پذیری احتمالی این مناطق از تغییر اقلیم دارد. در این مطالعه چشم انداز اقلیم آینده برخی ایستگاه های واقع در این حوضه شامل گرگان، بابلسر، رامسر، رشت، بندرانزلی تحت دو سناریوی انتشار A2 و B2 حاصل از برونداد ریزمقیاس شده مدل گردش کلی HadCM3 با روش آماری SDSM در دوره 2099-2011 شبیه سازی گردید. علاوه بر آن برونداد بارش مدل گردش کلی یاد شده به روش دینامیکی توسط مدل PRECIS برای دوره 2099-2070 ریزمقیاس گردید. در هر دو روش ریزمقیاس نمایی، مدل گردش کلی و سناریوهای انتشار یکسان در نظر گرفته شدند. بر اساس نتایج هر دو روش مذکور، میانگین بارش سالانه ایستگاه های منتخب در دهه های آینده کاهش نسبتا چشمگیری خواهند داشت. نتایج ریزمقیاس شده توسط مدل SDSM نشان می دهد که  کمترین و بیشترین کاهش بارش سالانه به ترتیب در ایستگاههای گرگان و  بابلسر رخ خواهد داد.  کاهش یادشده بین 25 درصد در دوره 2039-2011 تحت سناریوی A2 تا 60  درصد در دوره 2099-2070 تحت سناریوی B2 خواهد بود. تعداد رخداد بارش های روزانه با شدت های 10، 20 و 30 میلیمتر در روز،بارش های با آستانه های صدک 95 و 99 در سه دهه 39-2010، 69-2040 و 99-2070 و همچنین تعداد روزهای داغ دوره های آتی در فصول پاییز،  زمستان و بهار در تمامی ایستگاه ها (به استثنای فصل بهار گرگان) و تحت هر دو سناریوی A2 و B2 نسبت به دوره مشاهداتی 90-1961 افزایش خواهند یافت. نتایج نشان می دهد که دامنه تغییرات افزایش میانگین دمای حداکثر حوضه در سه دهه 2039-2010 ، 2069-2040 و 2099-2070 به ترتیب 8/1-1، 3/3-9/1 و 1/5-4/2 درجه سلسیوس خواهد بود.

پارامتر درجه- روز رشد یکی از مهمترین شاخص های آب وهواشناسی کشاورزی است که بررسی آن می تواند نقش مهمی در مدیریت منابع آب داشته باشد. هدف از این پژوهش پیش بینی تغییرات اقلیمی و بررسی اثر تغییر احتمالی آن بر مقادیر درجه- روز رشد در منطقه شمال غرب کشور است. بدین منظور داده های اقلیمی هفت ایستگاه سینوپتیک ارومیه، تبریز، زنجان، سنندج، قزوین، کرمانشاه و همدان طی یک دوره 25 ساله (2009 - 1985) به عنوان دوره پایه گردآوری شد و برهمین اساس تغییرات دمای دوره های (2030-2011 و 2065-2046) از طریق مدل HadCM3 شبیه سازی شد. به دلیل قدرت تفکیک زمانی و مکانی پایین مدل، خروجی های آن، با استفاده از نرم افزار LARS-WG در مقیاس روزانه و ایستگاهی، ریزگردانی و تحت سناریوهای انتشار A1B (سناریو حد وسط)، A2 (سناریو حداکثر یا بدبینانه) وB1 (سناریو حداقل یا خوش بینانه) ارائه گردید. واسنجی، صحت سنجی و کارایی مدل از نظر میزان انطباق داده های دیده بانی شده با مقادیر شبیه سازی شده از طریق آماره های ، RMSE و MAE مورد ارزیابی قرار گرفت. در نهایت با استفاده از دمای شبیه سازی شده، درجه- روز رشد تحت آستانه های حرارتی صفر، 5، 10 و 15 درجه سانتی گراد در دو بازه زمانی پایه (2009-1985) و آینده (2030-2011 و 2065-2046) محاسبه و مقایسه گردید. نتایج شبیه سازی نشان می دهد علی رغم تفاوت اندک، تغییرات دمای منطقه شمال غرب ایران، تحت هر کدام از سناریوها A1B، A2 و B1 در آینده افزایشی خواهد بود. در مجموع بیشترین افزایش دما معادل 7/0 درجه سانتی گراد مربوط به سناریوی A2 برای دوره 2030-2011 و به میزان 3/2 درجه سانتی گراد تحت سناریوی A1B برای دوره 2065-2046 آشکار گردید. کلاً با افزایش دما، مقادیر درجه- روز رشد در دوره های مورد بررسی و تحت هر آستانه حرارتی افزایش می یابد. تحت سناریوهای مطالعاتی، آستانه های دمایی صفر درجه سانتی گراد بیشترین و 15 درجه سانتی گراد کمترین تأثیر پذیری از تغییر اقلیم را نشان می دهند، به طوریکه بیشترین افزایش مقادیر درجه- روز محاسباتی تحت آستانه های صفر و 15 درجه سانتی گراد، در دوره اول نسبت به سناریوی مبنا (2009-1985)، به ترتیب به میزان 4/207 و 6/120 درجه- روز، تحت سناریو A2 و برای دوره دوم به میزان 5/752 و 5/463 درجه- روز، تحت سناریو A1B شبیه سازی گردید.

تغییرات اقلیمی، گرمایش جهانی و خشکسالی های اخیر طی سال های گذشته از جمله مهم ترین نگرانی های بشر در امور مدیریت و برنامه ریزی مبتنی بر دانسته های اقلیمی به حساب می آید. یکی از روش های بررسی تغییرات اقلیمی، استفاده از مدل های اقلیمی و ریزمقیاس نمایی است که امروزه این امر با استفاده از مدل های هوشمند و تجربی نظیر شبکه های عصبی مصنوعی از ارزش زیادی برخوردار است. هدف از این پژوهش، ریزمقیاس نمایی و شبیه سازی دمای بیشینه ایستگاه سینوپتیک قزوین با استفاده از روش شبکه عصبی مصنوعی و بهره گیری از نرم افزار MATLAB است. بدین منظور از داده های 26 عنصر جوّّّی برگرفته از مرکز ملی پیش بینی محیطی و مرکز ملی پژوهش های جوّّّی ( NCEP/NCAR ) و داده های دمای بیشینه ایستگاه سینوپتیک قزوین برای دوره آماری 2005-1961 و سناریوهای انتشار ( RCP ) خروجی مدل CanESM2   برای دوره آماری 2100-2006 استفاده گردید. در تحقیق حاضر از چهار روش پیش رونده، روش حذف پس رونده، نمایه کاهش درصدی و روش گام به گام به منظور پیش پردازش متغیرها و گزینش متغیرهای ورودی مدل استفاده شده است. سپس با بکارگیری آماره های ضریب همبستگی ( R ) و میانگین مربعات خطا ( MSE ) بهترین معماری شبکه طراحی گردید که طی آن با استفاده از روش پیش رونده، متغیرهای میانگین دما در ارتفاع نزدیک سطح زمین، میانگین فشار تراز دریا و ارتفاع تراز 500 و 850 هکتوپاسکال به عنوان متغیرهای پیش بینی کننده انتخاب شدند و در نهایت براساس آن، شبیه سازی انجام گرفت. پس از بررسی مقادیر شبیه سازی شده تحت سناریوهای RCP4.5 ، RCP2.6 و RCP8.5 مشخص شد که دمای ایستگاه سینوپتیک قزوین تا سال 2100 طی سناریوی RCP 2.6 نسبت به دوره پایه (2005-1961)، حدود 1.3 درجه سانتی گراد، طبق سناریوی RCP 4.5 به میزان 2.7 درجه سانتی گراد و مطابق سناریوی RCP 8.5 مقدار 4.1 درجه سانتی گراد افزایش خواهد داشت.

با توجه به افزایش جمعیت کشور، نیاز روز افزاون به منابع آب سالم جهت شرب و کشاورزی نیز افزایش می یابد. ارزیابی تأثیر تغییر اقلیم بر نوسانات بارش و ارتباط سنجی این تغییرات با کیفیت آب های سطحی در حوضه گرگانرود از اهداف این پژوهش می باشد. بدین منظور داده های روزانه و ماهانه دو مؤلفه دما و بارش در دوره 2008-1951برای ایستگاه سینوپتیک گرگان و مؤلفه های کیفیت آب رودخانه ی گرگانرود در دوره 2005-1970 به کار گرفته شد. تغییرات کیفیت آب در بستر زمان و در ارتباط با تغییرات مؤلفه ی بارش برای دوره ی مشترک 2005-1970 مورد ارزیابی قرار گرفت. سپس از مدل LARS-WG و داده های مدل گردش عمومی جو HADCM3 در ارتباط با سه سناریوی A1B، A2 و B1 استفاده شد مقادیر دما و بارش برای سه دوره ی 2030-2011، 2065-2046 و 2099-2080 شبیه سازی گردید و تغییرات هر دوره با مقادیر پایه (1990-1961) توسط آزمون همبستگی پیرسون مورد سنجش و ارزیابی قرار گرفت و همچنین از مقدار P برای بیان سطح معناداری این تغییرات استفاده شد. بر اساس نتایج، تفاوت معناداری بین مقادیر شبیه سازی شده و واقعی در سطح 05/0 وجود نداشت. نتایج شبیه سازی داده های دما برای سه دوره ی نام برده و در هر سه سناریو افزایش دما را پیش بینی کرد. در ارتباط با بارش سناریوهای A1B و B1 نسبت به سناریوی A2 خوش بینانه تر عمل کرده و دوره های ترسالی بیشتر و در نتیجه بهبود کیفیت آب را پیش بینی می نمایند ولی در دوره ی سوم این شرایط برعکس می باشد. همچنین نتایج نشان داد که کربنات ها با میزان بارش رابطه ای مستقیم دارند، درحالیکه Na و SAR با میزان بارش رابطه ی معکوس داشته و بین درصد سدیم و مقدار بارش ارتباط معنی داری مشاهده نشد.

گرمایش جهانی یکی از چالش برانگیزترین پدیده های محیطی در سیستم های اقلیمی است که امروزه توجه بسیاری از کشورها را در رابطه با مسائل زمین به خود جلب نموده است. این پدیده، امروزه به دلیل تبدیل شدن به یک عامل در ایجاد فضای رقابت در نظام بین الملل، وارد مباحث روابط بین الملل و ژئوپولیتیک شده است و آن را کانون مطالعات امنیتی سده ی بیست و یکم قرارداده است. مقاله حاضر می کوشد پیامدهای گرمایش جهانی و چالش های بین المللی ناشی از آن را در راستای موقعیت ژئوپولیتیک کشورها و نیز نگرش و موضع گیری آن ها مورد تجزیه و تحلیل قرار دهد. به همین منظور ابتدا روند تغییرات دما و تراز آب دریا با استفاده از خروجی مدل های گردش عمومی جو تحت سناریوهای A و B و با استفاده از مدل MAGICC-SCENGEN شبیه سازی شد. در گام بعد آثار گرمایش جهانی بر سیستم های ژئوپولیتیک در نظام بین الملل با استفاده از نتایج حاصل از سناریوهای انتشار مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان داد تفاوت این سناریوها تا سال 2100 در شدت بیشتر و یا کمتر در تغییرات دمای جهان و یا بالاآمدن سطح آب دریاهاست. به طوری که که هر دو سناریو روند افزایشی را مورد تایید قرار دادند. در عین حال برخی مناطق، از درجه آسیب پذیری بیشتری برخوردار خواهند بود و در مجموع توزیع نابرابری را در سطح جهان خواهد داشت. از طرفی این شرایط ارتباط معناداری با موقعیت ژئوپولیتیک کشورها دارد و دیدگاه های مختلفی را بر سیاست خارجی کشورها تحمیل نموده است. در این راستا ارائه برخی راهکارها مانند تنظیم نمودن طرح های ملی، مدیریت محلی تولید گازهای گلخانه ای و...، از جمله راهکارهای ایجاد توازن در آرایش نظام ژئوپولیتیک جهانی خواهد بود.

امروزه با بر هم خوردن تعادل سیستماتیک سامانه ی اقلیم، بروز آشفتگی ها و ناهنجاری های رفتاری در اقلیم تشدید یافته است؛ از جمله بروز و تشدید این رخدادهای حدی، افزایش خشک سالی هاست. از آن جا که کشور ایران به دلیل موقعیت خاص جغرافیایی خود، در مواجه با این ناهنجاری های اقلیمی به شدت آسیب پذیر است. در این تحقیق به ارزیابی و شبیه سازی اثر گرمایش جهانی بر خشک سالی های آینده ی کشور پرداخته شده است. بدین منظور جهت شبیه سازی مؤلفه ی اقلیمی بارش، از ترکیب دو مدل گردش عمومی جو GISS-EH و CNRM-CM3 استفاده گردید. امّا جهت معرفی سناریوی مناسب، 18 سناریو انتخاب و از میان آن ها، سناریوی p50 که با شرایط انتشار گازهای گلخانه ای در ایران انطباق مناسب تری دارد پیشنهاد گردید. به علاوه بر این جهت ارزیابی خشک سالی های ایران با استفاده از شاخص بارش استاندارد (SPI) در دو مقیاس زمانی گذشته تا حال (1976 تا 2005) و برای دهه های آینده، سال های 2025، 2050، 2075 و 2100 مورد توجه واقع گردید. آنچه داده های تجربی و فصلی برای سال های 1976 تا 2005 نشان می دهند، وجود فراوانی رخداد خشک سالی ها در بین 43 ناحیه ی مطالعاتی کشور، ابتدا برای فصل زمستان، سپس بهار و در نهایت پاییز است، که این برای داده های شبیه سازی شده تقریباً عکس می باشد؛ زیرا با رخداد گرمایش جهانی بیش ترین ریسک رخداد خشک سالی به ترتیب برای فصول بهار، پاییز و زمستان شبیه سازی شد. امّا خروجی های شبیه سازی شده بارش نشان می دهند که با توجه به میانگین سالانه و درازمدت(1961- 1990)، تمام دوره های شبیه سازی شده از افزایش بارش نسبت به این میانگین درازمدت برخوردار خواهند گردید. به گونه ای که انتظار می رود مقادیر شبیه سازی شده بارش برای سال2100 به میزان88 میلی متر نسبت به میانگین درازمدت افزایش خواهد یافت. خروجی های شبیه سازی برای خشک سالی ها، در دهه های آینده نشان می دهند که این نواحی غرب خزر و گیلان، به همراه نواحی غرب کرمانشاه و ایلام است که بالاترین ترسالی ها را تجربه خواهند کرد، از طرف دیگر نواحی شمال خراسان و شمال خراسان رضوی، از بالاترین ریسک رخداد خشک سالی برای سال ها و فصول شبیه سازی شده برخوردار می باشند.

در حال حاضر تغییر اقلیم موجب بر هم خوردن چرخه ی هیدرولوژیکی زمین به ویژه توزیع زمانی و مکانی آن شده است، لذا بررسی و پیش بینی تغییرات آن بسیار مهم می باشد. در مطالعه ی حاضر اثر تغییر اقلیم بر میزان بارش، دما و رواناب در سه زیرحوضه از حو ضه ی آبخیز همدان- بهار مورد بررسی قرار گرفت. از مدل WETSPASS، جهت برآورد رواناب و از مدل LARS-WG به منظور پیش بینی متغیرهای اقلیمی در طی ۲۰۴۳ - ۲۰۱۴ استفاده شد. نتایج نشان داد مدلHadCM3  با بیشترین ضریب وزنی و کمترین خطا بیشترین کارایی را در شبیه سازی بارش و دما برای منطقه ی مطالعاتی دارد. طبق نتایج ریزمقیاس نمایی، در دوره ی آتی میانگین دمای حداقل و حداکثر به ترتیب حدود 22/1 و 9/0 درجه سانتی گراد افزایش و مجموع بارش حدود ۸ درصد کاهش می یابد. نتایج بررسی تأثیر تغییر اقلیم بر هیدرولوژی آینده ی حوضه نشان داد، حجم رواناب برای هر سه زیرحوضه تحت سناریو ی A2 کاهش و تحت سناریو ی  B1برای زیرحوضه ی شماره ی ۱ و ۲ کاهش و برای زیر حوضه  ۳ افزایش خواهد یافت. مجموع رواناب ورودی به دشت تحت سناریو A2، ۳۶درصد کاهش و تحت سناریو B1، ۸ درصد افزایش خواهد یافت، که تغییرات سیستم منابع آب حوضه را تحت تأثیر قرار خواهد داد. نکته ی قابل توجه کاهش بارش در فصول زمستان و بهار و بر هم خوردن توزیع زمانی بارش و افزایش دما است،که همراه با تغییر کاربری اراضی می تواند تأثیر منفی قابل توجهی در آینده مدیریت منابع آب داشته باشد. بنابراین پیشنهاد می شود، در برنامه ریزی آینده منابع آب مورد توجه واقع شود.