سناریوهای RCP

این مقاله، سعی نموده است روند شاخص های حدی دما را بر اساس سناریوی وضعیت موجود و سه سناریوی RCP شامل 6/2، 5/4 و 0/6 به عنوان سناریوهای پیشنهادی فاز 5 CMIP در استان خوزستان شبیه سازی نماید. برای این منظور شاخص های DTR،TMAXmean TMINmean، TN10p، TX10p، TN90p TN90p و TX90p از مجموعه شاخص های معرف تغییر اقلیم جهت تحلیل روند دما انتخاب گردیدند. نتایج به دست آمده نشان می دهد در وضعیت موجود (2012-1982) کمینه های دما (72/2+ در سناریوی وضعیت موجود) نسبت به بیشینه های آن (2/1+ در سناریوی وضعیت موجود) با سرعت تقریباً بیشتری در حال افزایش هستند؛ به طوری که این مسئله منجر به روند کاهشی شاخص DTR شده است و شبیه سازی روند تغییرات دما بر اساس سناریوهای RCP حاکی از آن است در آینده (2050- 2013) روند افزایش دما همچنان ادامه خواهد داشت. به طورکلی در این پژوهش روند شاخص های شب های سرد و گرم (TN10p و TN90p) با روند شاخص TMINmean و شاخص های روزهای سرد و گرم (TX10p و TX90p) با شاخص TMAXmenn در مناطق مختلف استان هماهنگی نشان می دهد؛ به طوری که بر اساس آن ها تا سال 2050 شاخص های دوره سرد روند کاهشی (روزها و شب های سرد) و شاخص های دوره گرم سال (روزها و شب های گرم) روند افزایشی خواهند داشت.

تغییر اقلیم مهم ترین چالش پیش روی بشر است. زیر بخش باغبانی یکی از بخش های حساس به تغییرات اقلیمی است. در مطالعه حاضر برای آشکار سازی اثرات تغییر اقلیم بر وضعیت انباشت گرمایی مناطق کشت درخت سیب در ایران، از داده شبیه سازی شده برونداد مدل جفت شده HadGEM2-ES از سری مدلهای CMIP5 ، براساس سناریوهای واداشت تابشی RCP8.5 و RCP4.5 به عنوان سناریوهای بدبینانه و خوشبینانه، استفاده شد. نتایج نشان داد که انباشت گرمایی مناطق کشت درخت سیب در دوره آینده نسبت به دوره پایه افزایش خواهد یافت. به طور نمونه، در آستانه زیستی درخت سیب براساس سناریوی RCP8.5 در دوره آینده میانی (2055-2020) و آینده دور (2090-2056)، به ترتیب 1132 و2171 درجه روز فعال بر انباشت گرمایی افزوده خواهد شد. این شرایط به ترتیب معادل 51 و 42 درصد افزایش پتانسیل گرمایی مناطق کشت درخت سیب خواهد بود. براساس سناریوی RCP4.5 ، به ترتیب 390 و 680 درجه روز فعال، معادل 3/9 و 1/15 درصد افزایش انباشت گرمایی نسبت به دوره پایه رخ خواهد داد. از نظر توزیع فضایی کم ترین انباشت گرمایی در مناطق شمال غرب و البرز مرکزی محدوده کشت درخت سیب رخ خواهد داد. در چشم اندازهای طبیعی کم ارتفاع، دره ها و دشت های نواحی شمال شرق، نیمه جنوبی زاگرس مرکزی و اطراف دریاچه ارومیه، پتانسیل و انباشت گرمایی بالاتری در آینده رخ خواهد داد. بنابراین یکی ازاثرات تغییر اقلیم بر درختان میوه، از طریق افزایش انباشت گرمایی در دوره آینده رخ خواهد داد. افزایش پتانسیل یا انباشت گرمایی موجب کاهش طول دوره رشد درختان میوه خواهد شد. در واقع درختان میوه سیکل رویشی و زایشی خود را زودتر تکمیل خواهند کرد.

ازجمله چالش های مهم پیش روی منابع آب کشور، می توان به پدیده تغییر اقلیم و تأثیرات آن اشاره کرد. مدل های گردش عمومی ( GCM ) بهترین اطلاعات درباره پاسخ جو به افزایش تمرکز گازهای گلخانه ای را می تواند فراهم کنند. ازآنجاکه خروجی های این مدل دارای دقت زمانی و مکانی کافی برای مطالعات تأثیر تغییر اقلیم نیست، لازم است داده های خروجی مدل های گردش عمومی کوچک مقیاس گردند؛ که در این پژوهش از روش ریزمقیاس نمایی آماری SDSM و برای ارزیابی تغییرات اقلیمی از مدل CanEMS2 که در گزارش پنجم IPCC آمده تحت سه سناریوی RCP2 . 6 ، RCP4 . 5 و RCP8.5 استفاده شده است. از داده های روزانه دمای کمینه، بیشینه و بارش ایستگاه سینوپتیک شهرکرد (ناحیه اقلیمی کوهستانی سرد) و بندر انزلی (ناحیه اقلیمی خیلی مرطوب و معتدل) بهره گرفته و پارامترهای مذکور برای سه دوره زمانی 2040-2011، 2070-2041 و 2099-2071 پیش بینی شده است. نتایج تحقیق نشان می دهد که مدل SDSM دقت و کارایی بالایی در ناحیه اقلیمی خیلی مرطوب و معتدل (بندر انزلی) نسبت به ناحیه اقلیمی کوهستانی سرد (شهرکرد) دارد. بااین حال مدل توانایی قابل قبولی در شبیه سازی پارامترهای مذکور در هر دو ناحیه را دارد. طبق هر سه سناریو RCP دمای کمینه، بیشینه و بارش در هر دو ناحیه اقلیمی در هر سه دوره زمانی افزایش را تجربه خواهند کرد، ولی ناحیه اقلیمی کوهستانی سرد بیشتر تحت تأثیر پدیده تغییر اقلیم قرار خواهد گرفت.

با صنعتی شدن کشورها و مصرف انرژی، آلودگی افزایش می یابد. کشور ایران به دلیل منابع عظیم سوخت های فسیلی، در مصرف سوخت های فسیلی دارای مزیت نسبی است و مصرف سوخت سوخت های فسیلی ممکن است به آلودگی های محیط زیستی منجر شود. بر اساس گزارش سازمان های بین المللی، انتشار گاز دی اکسیدکربن در ایران افزایشی بوده است، پس پژوهش در این زمینه ضرورت می یابد. این پژوهش برای نخستین بار به بررسی انتشار گازکربنیک ناشی از مصرف سوخت های فسیلی شامل، زغال سنگ، نفت و گاز طبیعی برای دوره زمانی 2019-1982 با روش حافظه بلندمدت می پردازد. مطابق نتایج این پژوهش پیش بینی می شود، در سال 2039 میلادی میزان انتشار گازکربنیک ناشی از مصرف زغال سنگ (MMtonnes CO2) 8378/4 ، انتشار گازکربنیک ناشی از مصرف گاز طبیعی (MMtonnes CO₂) 2/594  و انتشار گازکربنیک ناشی از مصرف نفت خام (MMtonnes CO₂) 95/353 خواهد رسید. انتشار گازکربنیک ناشی از مصرف گاز طبیعی، انتشار بیش تری از مصرف سایر سوخت های فسیلی خواهد داشت. انتشار گازکربنیک ناشی از سوخت های فسیلی گازی در سال 2039 میلادی به 169701 کیلوتن، انتشار گازکربنیک ناشی از سوخت های مایع به 787698 کیلوتن و انتشار ناشی از مصرف سوخت های فسیلی جامد در سال 2039 میلادی به 3605 کیلوتن خواهد رسید. انتشار گازکربنیک ناشی از مصرف هر سه سوخت فسیلی افزایشی خواهد بود. انتشار گازکربنیک ناشی از سوخت های فسیلی مایع نسبت به دیگر سوخت های فسیلی بیش تر پیش بینی می شود. تبخیر آب در سال 2030 میلادی در ایران و خاورمیانه بیش تر خواهد شد. بارندگی در ایران و خاورمیانه در سال 2030 میلادی کاهش خواهد یافت. این پژوهش به سیاست گذاران، برای اتخاذ سیاست های مؤثرتر برای بهبود محیط زیست کمک خواهد کرد.

تغییر اقلیم به دنبال گرمایش جهانی در دهه های اخیر تأثیر زیادی در مناطق مختلف به همراه داشته است. جهت پیش نگری دمای کمینه و بیشینه مناطق سردسیر ایران از داده های 28 ایستگاه همدید کشور و برونداد مدل CanESM2 از سری مدل های CMIP5 استفاده شد. مقیاس کاهی با مدل آماری SDSM طی دوره تاریخی (2005-1991) و پنج دوره آینده (2040-2026، 2055-2041، 2070-2056، 2085-2071، 2100-2086)، تحت سه سناریوی خوشبینانه (RCP2.6)، حدواسط (RCP4.5) و بدبینانه (RCP8.5) انجام شد. جهت درستی سنجی برونداد دمای کمینه و بیشینه مدل مقیاس کاهی شده از چهار سنجه آماری PCC، RMSE، MBE و PBIAS استفاده شد. نتایج درستی سنجی برونداد مدل SDSM نشان داد که این مدل در عرض های جغرافیایی بالا و مناطق سردسیر از کارایی نسبتاً مناسبی برخوردار است. با این وجود به دلیل در دسترس بودن تنها یک واسط کاربری GCM (مدل CanESM2)، در نظر نگرفتن روابط فیزیکی جو توسط مدل SDSM و همچنین تکیه صرف بر روابط آماری بین داده های مشاهداتی و GCM، نتایج دارای عدم قطعیت زیادی نسبت به برونداد مدل های دینامیکی و یا روش دینامیکی-آماری و مدل همادی می باشد. بی هنجاری دمای کمینه و دمای بیشینه در دوره های پیش نگری اول تا پنجم براساس سه سناریوی واداشت تابشی مثبت است. نتایج بی هنجاری دمای کمینه نشان داد که کمینه بی هنجاری مثبت در ایستگاه یاسوج و بیشینه آن در ایستگاه پیرانشهر مشاهده می شود. به همین ترتیب بی هنجاری دمای بیشینه در ایستگاه های تهران (ژئوفیزیک) و تهران (شمیران) مشاهده می شود. بطور کلی، دمای کمینه و بیشینه تحت سناریو های حد واسط (RCP4.5) و بدبینانه (RCP8.5) نسبت به سناریوی خوشبینانه (RCP2.6) افزایش بیش تری را به خصوص برای مناطق شمال غربی ایران نشان می دهند. این نتیجه از آن جهت مهم است که با افزایش دما ذوب سریعتر پوشش برف در مناطق سردسیر برای کشور خشک و نیمه خشکی همچون ایران به دلیل کاهش دسترسی به آب شیرین یک تهدید بالقوه محسوب می شود.

تغییر در پارامترهای اقلیمی در دهه های آینده عملکرد بسیاری از محصولات کشاورزی را تحت تاثیر قرار خواهد داد. در این رابطه مطالعات اندکی درخصوص بررسی راهکارهای مقابله با این تغییرات اقلیمی و کاهش پیامدهای منفی احتمالی آن بر محصولات استراتژیک کشور انجام شده است. در پژوهش حاضر مدیریت های زراعی مختلف اعم از تغییر در حجم آبیاری و حجم کوددهی و تغییر تاریخ کاشت در زراعت محصولات برنج و سویا در دو پنجره زمانی آینده نزدیک (2035-2021) و آینده دور (2050-2036) شبیه سازی گردید و با هدف ارائه راهکارهای مناسب سازگاری در کاهش پیامدهای منفی تغییرات اقلیمی مورد ارزیابی قرار گرفت. پارامترهای هواشناسی ریز مقیاس شده بر اساس خروجی سه مدل گردش عمومی جو AOGCM (HadGEM2-ES, CSIRO-Mk3-6-0, GFDL-ESM2M) تحت سه سناریوی واداشت تابشی (RCP 2.6, 4.5, 8.5) از پایگاه داده MarkSimGCM استخراج شد. با داشتن داده های میدانی فنولوژیکی 12 ساله دو رقم برنج هاشمی و علی کاظمی و داده های مزرعه ای دو ساله دو رقم سویا ویلیامز و هابیت به شبیه سازی عملکرد محصولات به وسیله مدل گیاهی DSSAT اقدام شد. نتایج نشان داد تغییر تاریخ کاشت برنج رقم هاشمی از 20 اردیبهشت به 10 اردیبهشت (تسریع 10 روزه) در سناریوی بدبینانه RCP8.5 می تواند موجب بهبود عملکرد 9/18 درصدی در دور آبیاری 5 روزه نسبت به آبیاری غرقابی شود. تسریع 20 و 30 روزه تاریخ کاشت گرچه در بهبود عملکرد محصول در مواجهه با تغییرات اقلیمی موثر بود، اما نمی-تواند به اندازه تسریع 10 روزه مفید واقع شود. برای محصول برنج رقم هاشمی در حجم کوددهی F3 در سناریوی RCP2.6 دوره آینده دور، بهبود عملکرد 7/10 درصدی برآورد می گردد. بیشترین افزایش عملکرد با مدیریت های متفاوت کوددهی تحت سناریوی RCP2.6 حاصل شد. در مجموع، گرچه کاهش عملکرد در رقم های مورد بررسی بر اثر تغییرات اقلیمی اجتتاب ناپدیر است، اما با به کارگیری مدیریت های زراعی مناسب می توان درصد قابل ملاحظه ای از این کاهش عملکرد را جبران نمود.

در این تحقیق پیش بینی مقادیر بارش و دما با کاربرد مدل های گردش عمومی جو در دوره های 2005-1964 موردبررسی قرارگرفته است. داده های اقلیمی شامل مقادیر روزانه مجموع بارش و دمای میانگین از سازمان هواشناسی کشور، تهیه گردیده است. با در نظر گرفتن سناریوهای تغییراقلیم RCP4.5, RCP2.6 و RCP8.5 برای دوره آینده 2100-2010 تحت مدل تغییراقلیم canESM2 تغییراقلیم حوضه اهرچای مورد ارزیابی قرار گرفت. به دلیل دقت پایین مدل های گردش عمومی از مدل کوچک مقیاس سازی SDSM4.2 استفاده و تغییرات پارامترهای اقلیمی بارش و دمای میانگین برای دوره های زمانی آینده شبیه سازی گردید. در این پژوهش برای واسنجی مدل SDSM، از بین 26 پارامتر اقلیمی بزرگ مقیاس (NCEP) به طور متوسط 3 پارامتر بیشترین همبستگی را با میانگین دما و 5 پارامتر بیشترین همبستگی را با میانگین بارش در حوضه اهرچای دارند. نتایج حاصل از پیش بینی پارامترهای اقلیمی نشان داد شبیه سازی پارامترهای اقلیمی میانگین دما با دقت بالاتری نسبت به مقادیر میانگین بارش انجام گرفته است. علت این امر، نرمال نبودن و غیرشرطی بودن داده های بارش می باشد. نتایج حاکی از آن است که میانگین دمای حوضه، در دوره 2099-2070 تحت سناریوی RCP8.5 نسبت به دوره مشاهداتی 2005-1964 با افزایش بیشتری نسبت به دوره های قبل روبروست و میزان بارش حوضه نیز طی دوره 2099-2070 و تحت سناریوی RCP 2.6 بیشترین افزایش را در کل دوره های مطالعاتی نشان می دهد.

اثرات تغییر اقلیم بر منابع آب به عنوان موضوعی چالش برانگیز در بسیاری از مناطق خشک دنیا مطرح بوده و تداوم این پدیده در مناطق خشک با مخاطراتی در چرخه ی آبی و بی نظمی جریان رودخانه ها همراه بوده است. نتایج خروجی های 6 مدل اقلیمی سری مدل های CMIP5 تحت سناریوهای RCP با استفاده از روش آماری و نرم افزار CCT بر اساس گزارش پنجم هیئت بین الدول تغییر اقلیم نشان می دهد که دمای بیشینه و کمینه در آینده و تا سال 2099 در تمام مدل های اقلیمی به طور مداوم روند افزایشی دارد، اما افزایش دمای کمینه، بیش تر از افزایش دمای بیشینه خواهد بود. در مورد بارش، پیچیدگی ها زیاد و عدم قطعیت را بیان می کند، اما بیش تر مدل های اقلیمی کاهش بارندگی را در حوضه تخمین می زنند. شبیه سازی رواناب با ابزار ارزیابی آب وخاک (SWAT) انجام شد و برای واسنجی و اعتبارسنجی مدل نیز از نرم افزار SWAT-CUP و الگوریتم SUFI-2 استفاده شد. نتایج مقایسه ی هیدروگراف های مشاهداتی و شبیه سازی و شاخص های آماری ارزیابی، بیانگر کارایی مناسب مدل در شبیه سازی دبی حوضه است. میانگین رواناب آینده ی حوضه ی تحت سناریوهای RCP2.6، RCP4.5 و RCP8.5 روند کاهشی داشته و نسبت به دوره ی مشاهداتی آن به ترتیب 1/39، 3/40 و 4/40 درصد افت آبدهی خواهد داشت؛ بنابراین با کاهش دبی حوضه ، احتمال رخداد فراوانی خشک سالی در آینده قابل انتظار است.

بارش های سنگین امروزه به خاطر مخاطرات و خسارات وارده، از جنبه های مهم در مطالعات آب و هوایی هستند. کم فشارهای بریده با ایجاد ناپایداری جوی در رخداد بارش سنگین در ایران تأثیرگذار هستند. در این راستا ابتدا متغیرهای آب وهوایی دما، بارش و ارتفاع ژئوپتانسیل تراز 500 هکتوپاسکال جو در ارتباط با تشکیل کم فشارهای بریده طی دوره (2018-1986) بررسی شد. سپس جهت پیش نگری تغییرات رخداد کم فشار بریده درآینده و اثر آن بر بارش سنگین، از پایگاه داده ECMWF نسخه ERA-Interim و مدل های CMIP5 با رویکرد ریزمقیاس نمایی CORDEX تحت دو سناریوی انتشار خوش بینانه RCP4.5  و بدبینانه RCP8.5 تا سال 2099 استفاده شد. نتایج نشان داد که در سناریوی RCP4.5 افزایش بارش به میزان حداقل 41/2 میلی متر و در سناریوی RCP8.5  کاهش بارش حداکثر به میزان 91 میلی متر برآورد شد. ناهنجاری های فشار سطح 500 هکتوپاسکال براساس RCP4.5 و RCP8.5 به میزان 5/61 و 5/92 ژئوپتانسیل متر افزایش خواهد داشت. کمترین فراوانی رخداد کم فشار بریده در سال های 1995 و 1996 به تعداد 10 رخداد، و بیشترین رخداد در سال های 1986 با 30 رخداد بوده است. با افزایش دمای هوا و پیش روی پرفشارجنب حاره ای به سمت عرض های بالا، محل تشکیل و مسیر حرکت کم فشارهای بریده در دوره 33 ساله به سمت عرض های جغرافیایی شمالی تر کشیده شده اند که می تواند شواهدی از اثرات تغییر اقلیم در ایران باشد. وجود رابطه مستقیم معنادار بین فراوانی رخداد کم فشار بریده و بارش سنگین در سطح خطای 5 درصد تأیید شد. همچنین میزان تأثیر کم فشارهای بریده در فراوانی بارش سنگین ایستگاه های ایران به ویژه ایستگاه های شمالی چشم گیرتر بوده است.