LARS-WG

طبق مطالعات مرکز پیش بینی و تحقیقات هدلی در قرن 21 به دلیل گرمایش جهانی، خشک سالی فراگیر و شدید، زندگی میلیون ها نفر در کره ی زمین را تهدید خواهد نمود. ازآنجایی که خشک سالی، بخش های مختلف جامعه را تحت تأثیر قرار می دهد، لذا پایش و ارزیابی این پدیده در آینده به منظور برنامه ریزی صحیح، امری ضروری است. بدین منظور، ابتدا باید داده های اقلیمی برای دوره های آتی تولید شوند. در این مطالعه با استفاده از خروجی مدل های GCM و ریزمقیاس نمایی آن ها به کمک الگوی LARS-WG داده های بارش طی دوره ی 2050 – 2011 برای چهار ایستگاه در استان زنجان شبیه سازی شد. ازآنجایی که در مطالعات اقلیمی بحث عدم قطعیت وجود دارد، برای دست یابی به قطعیت بیش تر در نتایج باید از خروجی های مختلف مدل GCM همراه با سناریوهای انتشار متفاوت بهره برد. بر این اساس در تحقیق حاضر از چهار مدل اقیانوس جو(BCM2، HADCM3، HADGEM- A1 و IPCM4) و سناریو مختلف هر مدل استفاده شد و برای تعیین بهترین مدل از رابطه ی عکس قدر مطلق خطای هر مدل استفاده گردید و درنهایت مدل هایی که دارای بیش ترین ضریب وزنی بودند، به عنوان بهترین مدل برای مطالعه ی دوره ی آتی و فرآیند ریزمقیاس نمایی و تولید داده های آب و هوایی و درنهایت، مطالعه ی خشک سالی انتخاب شدند. نتایج به دست آمده بیانگر این مطلب است که پارامتر اقلیمی بارش طی 40 سال آینده نسبت به دوره ی پایه رو به کاهش است؛ به طوری که کم ترین مقدار کاهش برای ایستگاه زنجان با 2 میلی متر و بیش ترین مقدار کاهش برای ایستگاه خدابنده و ماه نشان با 24 میلی متر پیش بینی شده است. برای بررسی و ارزیابی وضعیت خشک سالی استان طی این دوره ، از شاخص های خشک-سالی SPI و PN استفاده گردید. نتایج نشان می دهند که این دو شاخص هم خوانی خوبی باهم دارند و طی چهار دهه ی آینده، حداقل یک دهه  شاهد خشک سالی خواهیم بود.

در این پژوهش، داده های مورد نیاز بارش ایستگاه های همدید منطقه مورد مطالعه طی دوره آماری 1981-2015 از مرکز آمار سازمان هواشناسی اخذ گردید. جهت پیش بینی و تولید داده های آماری دوره 2026 تا 2065 از مدل LARS-WG و CLIMGEN استفاده شد. در این مطالعه از روش بوت استراپ جهت ارزیابی عدم قطعیت بارش استفاده شد. همبستگی بین داده های بارش ماهانه مشاهداتی و شبیه سازی شده نشان دهنده این است که مدل CLIMGEN داده های مصنوعی بارش را با دقت بیشتری شبیه سازی می کند. کم ترین خطای RMSE و MAE در هر دو مدل مربوطه به ایستگاه جلفا است و بیشترین خطا در هر دو مدل در ایستگاه سردشت اندازه گیری شده است. برآورد مقادیر خروجی بارش (میانگین بارش) توسط مدل LARS-WG با روش بوت استراپ نشان دهنده عدم قطعیت بالاتر مدل LARS-WG نسبت به مدل CLIMGEN است. واریانس بارش مشاهداتی نیز نشان دهنده تغییرات زیاد فاصله اطمینان در ماه های فصل بهار و پاییز است. بنابراین با توجه به مطالب فوق می توان گفت که در رابطه با بارش، مدل LARS-WG عدم قطعیت بیشتری را نسبت به مدل CLIMGEN در اکثر ایستگاه های مطالعاتی منطقه مورد مطالعه نشان می دهد. قدر مطلق خطای بارش سالانه با خروجی مدل CLIMGEN مقدار کمتری را نسبت به قدر مطلق خطا با خروجی مدل LARS-WG نشان می دهد. که این امر نشان دهنده مقدار خطای کمتر مدل CLIMGEN در عدم قطعیت مکانی بارش شبیه سازی شده نسبت به مدل LARS-WG در منطقه شمال غرب ایران است.

دو پارامتر مهم در هیدرولوژی و منابع آب، دما و بارش هستند. تأثیر تغییر اقلیم بر روی این دو پارامتر موضوع بسیاری از مطالعات بوده است که مدل های گردش عمومی جو یکی از بهترین روش ها برای برآورد این تأثیرات به شمار می روند. در مطالعات تغییر اقلیم لحاظ نکردن عدم قطعیت های موجود در مراحل مختلف ارزیابی اثرات تغییراقلیم سبب کاهش قطعیت و اطمینان به خروجی های نهایی سیستم خواهد شد. در این مطالعه به منظور بررسی و تحلیل اثرات تغییر اقلیم بر روی دما و بارش حوضه ی شهرچای ارومیه و همچنین لحاظ کردن عدم قطعیت مربوط به مدل های گردش عمومی جو و سناریوهای موجود ابتدا خروجی شش مدل گردش عمومی جو تحت سه سناریوی A2, A1B و B1 با مدل آماری LARS-WG ریزمقیاس شدند، سپس برای بررسی عدم قطعیت مدل ها و سناریوها، از طریق مقایسه ی خروجی مدل ها در دوره ی آتی با دوره ی پایه به صورت ماهانه توسط شاخص های آماری ضریب تعیین (R2) و خطای جذر میانگین مربعات (RMSE)، بهترین مدل و سناریو برای تولید داده های دما و بارش دوره 2030-2011 انتخاب شد. در نتیجه برای تولید بارش از مدل HADCM3، تحت سناریوی A1B و برای تولید دما نیز از مدل MPEH5 ، تحت سناریوی A2 استفاده شد. نتایج این مطالعه نشان داد که بارش دوره ی آتی 9 میلی مترکاهش خواهد یافت و این در حالی است که دمای حداقل 05/1 و دمای حداکثر 87/0 درجه ی سانتی گراد افزایش خواهد یافت. نکته ی قابل توجه بر هم خوردن توزیع زمانی بارش و افزایش دما است که احتمالاً تبعات منفی آن بیش از کاهش بارش خواهد بود.

تغییر اقلیم تأثیر زیادی بر تمامی ابعاد زندگی بشر گذاشته است. از جمله تأثیرات محسوسی که تغییر اقلیم داشته است، کاهش منابع آب سطحی و زیرزمینی کشور بوده که دستخوش تغییراتی زیادی شده است. تغییرات اقلیمی بر میزان، زمان و نوع بارش، تأثیر در کیفیت آب، باعث افزایش خشکسالی، افزایش تقاضا برای آب، تغییر در نوع مدیریت منابع آب و همچنین افزایش سطح آب دریاها و مشکلات ناشی از آن می شود. تغییر اقلیم بر دامنه ی تغییرات دمایی نیز تأثیرات زیادی داشته است به طوری که بر مقادیر حد نهایی دمای کمینه و بیشینه مؤثر بوده و دامنه ی تغییرات دمایی را تحت تأثیر قرار داده است. بنابراین هدف از تحقیق حاضر بررسی آثار تغییر اقلیم بر بارش، دمای کمینه و بیشینه به ک مک 15 مدل گردش عم ومی جو تحت دو س ناریوی A1B و B1 در دوره ی 2039-2011 می باشد. به این منظور با استفاده از توزیع آماری بتا تغییرات بارش، دمای کمینه و بیشینه استخراج شده از 15 مدل گردش عمومی جو، در احتمال وقوع 20، 50 و 80 درصد محاسبه گردید. نتایج نشان داد که از احتمال وقوع 20 به 80 درصد تحت هر دو سناریوی A1B و B1 دمای کمینه و بیشینه در حال اف زایش و بارش در حال کاهش می باشد. دمای کمینه و بیشینه تحت سناریوی A1B بیشتر از سناریوی B1 افزایش یافته است و بارش تحت تأثیر سناریوی B1 نسبت به سناریویA1B  بیشتر کاهش یافته است. در نهایت نتایج نشان داد که بارش 19 تا 22% کاهش و دمای کمینه 13 تا 20% و دمای بیشینه 2/4 تا 6/4 درصد نسبت به دوره ی پایه در حوضه ی آبخیز تویسرکان افزایش یافته است.