پیش نگری عناصراقلیمی بر پایه سناریوهای وادشت تابشی در استان یزد

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مدیریت و کنترل بیابان، دانشکده منابع طبیعی و علوم زمین، دانشگاه کاشان، کاشان، ایران.

2 گروه جغرافیا، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران

3 گروه مدیریت مناطق خشک و بیابانی، دانشکده منابع طبیعی و کویرشناسی، دانشگاه یزد، یزد، ایران

چکیده

هدف: هدف از این پژوهش پیش‌­نگری آینده عناصر اقلیمی شمال غرب استان یزد با استفاده از سناریوهای واداشت تابشی است.
روش و داده: این مطالعه، تغییر پارامترهای بارندگی و میانگین دمای استان یزد در دوره پایه (۲۰۲۰-۲۰۰۱) را با چهار مدل گردش کلی از سری CMIP5، تحت سه سناریوی واداشت تابشی RCP2.6،  RCP4.5 و  RCP8.5 با استفاده از مدل آماری LARS-WG6 شبیه­‌سازی کرده و با انتخاب بهترین مدل، عناصر اقلیمی را برای دوره­‌های ۲۰۵۵-۲۰۲۶ و ۲۱۰۰-۲۰۷۱ در آینده، مقیاس‌کاهی کرده و نتایج پیش‌­نگری را مورد ارزیابی قرار می‌دهد.
 یافته‌­ها: بر اساس نتایج به ­دست آمده در شبیه‌­سازی پارامترهای مذکور، دو مدل BCC-CSM1-1 و NorESM1-M با داشتن آماره‌­های خطای کم و NRMSE قابل قبول، به عنوان بهترین مدل معرفی می‌شوند. بیشترین تغییرات میانگین دما نسبت به دوره پایه، مربوط به دوره ۲۱۰۰-۲۰۷۱ و سناریوی بدبینانه است به­ طوری‌ که دما در این دوره در مدل NorESM1-M از ۱/۱۳+ تا ۳/۹۳+ درجه سانتی‌گراد به ترتیب در سناریو ۲/۶ و ۸/۵ افزایش می‌یابد. میزان بارندگی در دهه­‌های پایانی قرن حاضر، از دوره 2055- 2026 کمتر و در برخی نقاط نسبت به میانگین دوره پایه افزایشی یا کاهشی است. به­ طوری که تغییرات بارندگی در ایستگاه‌­های مطالعاتی در آینده نزدیک بین ۹/۴۰- تا ۱۶+ میلی‌متر و دراواخر قرن حاضر بین ۹- تا ۱۰/۷۳+ میلی‌متر نوسان دارد.
نتیجه‌­گیری: در دوره­‌های آتی، دما در منطقه افزایش می‌­یابد و بیشترین میزان این افزایش مربوط به RCP8.5 است. بارش در آینده نوسانی است به­ طوری که بیشترین و کمترین تغییرات را به ­ترتیب در RCP2.6 و RCP4.5 خواهد داشت.
نوآوری، کاربرد نتایج: در این پژوهش، برای پیش‌­نگری عناصر اقلیمی از مدل­‌های GCM-CMIP5 و سناریوهای واداشت تابشی، RCP2.6،  RCP4.5و RCP8.5 در شمال‌­غرب یزد استفاده گردید و با ارزیابی آماره‌های خطا، مدل‌­های مناسب برای پیش‌­نگری دما و بارندگی به ترتیب BCC-CSM1-1 و NorESM1-M  انتخاب شد تا تصویر روشنی از اقلیم این منطقه در آینده ارائه شود. بنابراین نتایج این امر می­‌تواند در برنامه‌­ریزی‌­های منطقه‌­ای به‌­ویژه پدیده‌­هایی از جمله هواشناسی، منابع آبی در محیط زیست و مبارزه با بیابان‌­زائی استفاده شود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Future projection of climatic elements over Yazd province using RCP scenarios

نویسندگان [English]

  • Azam Sadat Hosseini Khezr Abad 1
  • AbbasAli Vali 1
  • Amirhossein Halabian 2
  • Mohammad Hossein Mokhtari 3
1 Department Desert management and control, Factualy of Natural Resourcse and Earth Sciences, University of Kashan, Kashan, Iran.
2 Department of Geography, Payame Noor University, Tehran, Iran
3 Department Desert and Arid Land Management, Factualy of Natural Resources University of Yazd, Yazd, Iran.
چکیده [English]

Aim: The aim of this research is the future projection of climatic elements over the northwest Yazd province using RCP scenarios.
Material & Method: This study uses simulating the climate variables, namely, precipitation and average temperature of Yazd province in the baseline period (2001-2020), by using the LARS-WG6.0 model and four models of CMIP5, for three possible emission scenarios (such as RCP 2.6, RCP 4.5, and RCP 8.5). By introducing the best model, it uses downscaling the climate variables for the future 2026-2055 and 2071- 2100.
Finding: According to the results, BCC-CSM1-1 and NorESM1-M models are introduced as the best models in projecting the mentioned variables with low error and acceptable NRMSE. The most significant increase in the temperature variable will occur in the period 2100-2071 and RCP8.5, so the temperature in the NorESM1-M model increases from 1.13 to 3.93 degrees Celsius in scenarios 2.6 and 8.5, respectively. The amount of rainfall in 2071-2100 will decrease compared to 2055-2026, and in some stations, it will increase or decrease compared to the average of the base period.
Conclusion: In future periods, the temperature will increase in the region and the greatest increase in RCP8.5. Precipitation in the future fluctuates so that it will have the most remarkable changes in RCP2.6.
Innovation: In this research, for future projection of climatic elements over the northwest Yazd province using GCM-CMIP5 models and RCP scenarios (RCP2.6, 4.5, and 8.5). After analyzing the error statistics, we chose BCC-CSM1-1 and NorESM1-M models to project future temperature and rainfall and better understand the region's climate. Therefore, the results of this study can be applied to regional planning, including meteorology, water resource management, and combating desertification.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Yazd Province
  • Projection
  • Climate Change
  • Downscaling
  • Representative concentration pathway (RCP)
اشرف، بتول؛ موسوی بایگی، سیدمحمد؛ کمالی، غلام­علی؛ داوری، کامران (1390). پیش­بینی تغییرات فصلی پارامترهای اقلیمی در 20 سال آتی با استفاده از ریزمقیاس نمایی آماری داده‌­های مدل HADCM3. نشریه آب و خاک (علوم و صنایع کشاورزی)، 25(4)، 957- 947.
ایزدی، زهره؛ حیدر نصرالهی، علی؛ حقیقتی بروجنی، بیژن. (1397). بررسی تغییرات بارندگی و دمای هوا تحت تأثیر سناریوهای مختلف تغییر اقلیم (مطالعه موردی: شهرکرد). فصلنامه علمی تخصصی مهندسی آب، 35-28.
بابائیان، ایمان؛کریمیان، مریم؛ مدیریان، راهله؛ میرزایی، ابراهیم (1398). پیش‌­نگری فراسنج‌­های اقلیمی کشور با به ­کارگیری مدل‌­های گردش ­کلی سری CMIP5 دوره (۲۱۰۰-۲۰۲۰ میلادی). مجله علمی و ترویجی نیوار، 104-105، 10-1.
حجازی، سیداسدالله؛ رضائی مقدم، محمدحسین؛ کرمی، فریبا؛ یاراحمدی، جمشید و بی­غم، علی (1401). شبیه‌­سازی و پیش‌­بینی برخی متغیرهای اقلیمی توسط مدل چندگانه خطی SDSM و سناریوهای RCP در حوضه آبخیز حاجیلر. نشریه علمی جغرافیا و مخاطرات طبیعی، DOI: 10.22067/GEOEH.2022.75404.1206   
عرب‌­سلغار، علی­اکبر؛ پرهمت، جهانگیر و گودرزی، مسعود (1401). پیش­‌بینی تغییرات اقلیمی با استفاده از مدل­‌های گردش عمومی جو و مقیاس ­کاهی مدل‌­های SDSM و LARS WG تحت سناریوهای ­واداشت ­تابشی در حوضه آبریز دز. فصل­نامه جغرافیای طبیعی، 14(55)، 149-129.
فلاح­‌قالهری، غلام­عباس؛ یوسفی، حسین؛ حسین‌­زاده، احمد؛ علی­مرادی، محمدرضا و ریحانی، الیاس (1398). ارزیابی تغییر اقلیم ایستگاه بجنورد طی دوره 2016 تا 2050 با استفاده از مدل­‌های ریزمقیاس نمایی LARS WG و SDSM. اکوهیدرولوژی. 6(1)، 99-109.
کاظمی، رضا و خزائی، محمدرضا (1400). پیش‌­بینی تغییر اقلیم تهران و یزد در آینده تحت سناریوهای RCP و توسط مدل LARS-WG. فصلنامه علوم و تکنولوژی محیط زیست،  Doi: 10.22034/JEST.2021.48424.4865
گودرزی، محمدرضا و فاتحی‌­فر، آتیه (1401). ارزیابی اثر تغییراقلیم بر متغیرهای هواشناسی و بارش­‌های حداکثر تحت سناریوهای ­جدید­انتشار RCP در حوضه ­آبریز. فصل­نامه انسان و محیط­زیست، 61(20)، 127-111.
میراکبری، مریم؛ مصباح زاده، طیبه؛ محسنی‌­ساروی، محسن؛ خسروی، حسن و مرتضایی فریزهندی، قاسم (1397). ارزیابی کارایی مدل سری CMIP5 در شبیه­‌سازی و پیش‌­بینی پارامترهای اقلیمی بارندگی، درجه­ حرارت و سرعت­ باد (مطالعه موردی: استان­ یزد). پژوهش‌­های جغرافیایی طبیعی، 50(3)، 593-609.   
Ali Amedie, F. (2013). Impacts of Climate Change on Plant Growth, Ecosystem Services, Biodiversity and Potential Adaptation Measures. Master thesis in Atmospheric Science with Orientation towards Environmental Science (60 HEC), University of Gothenburg. https://studentportal.gu.se/digitalAssets/1432/1432197_fantahun.pdf
Almazroui, M., Nazrul Islam, M., Saeed, F., Alkhalaf, A.K. and Dambul, R. (2017). Assessing the robustness and uncertainties of projected changes in Temperature and Precipation in AR5 Global Climate Models Over the Arabian Peninsula. Atmospheric research, 194, 202-213. https://doi.org/10.1016/j.atmosres.2017.05.005
Bipal, K.J. and M. Mrinmoy. (2010). Impact of climate change on natural resource management. Springer Press, 495 pages. https://link.springer.com/book/10.1007/978-90-481-3581-3
Koutsovili, E., Tzoraki, O.,Theodossiou. N. and Gaganis, P. (2021). Numerical assessment of climate change impact on the hydrological regime of a small Mediterranean river, Lesvos Island, Greece. Acta hort regiotec, 1, 28–48. DOI: 10.2478/ahr-2021-0022
Liu, L., Liu, Z., Ren, X., Fischer, T. and Xu. Y. (2011). Hydrological impacts of climate change in the Yellow River Basin for the 21st century using hydrological model and statistical downscaling model. Quaternary International, 2, 211-220.   https://doi.org/10.1016/j.quaint.2010.12.001
Mirakbari, M., Mesbahzadeh, T., Mohseni Sarvi, M., Khosravi, H. and Mortezaei Friz handi, Gh. (2018). Evaluating the model efficiency of CMIP5 series in simulating and predicting climatic parameters of rainfall, temperature and wind speed (Case study: Yazd province). Physical Geography Research, 50(3), 593-609.Mirakbari, M.میراکبری، م. DOI: 10.22059/JPHGR.2018.248177.1007156. [in persian]
Nourani, V., Hosseini Baghanam, H. and Gokcekus, H. (2018). Datadriven ensemble model to statistically downscale rainfall using nonlinear predictor screening approach. Journal of Hydrology, 565, 538–551. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2018.08.049
Refsgaard, J.C., Arnbjerg-Nielsen, K., Drews, M., Halsnaes, K., Jeppesen, E., Madsen, H., Markandya, A., Olesen, J.E., Porter, J.R. and Christensen, J.H. (2013). The role of uncertainty in climate change adaptation strategies – A Danish water management example.  Mitig Adapt Strateg Glob Change, 18, 337–359. DOI: 10.1007/s11027-012-9366-6 
Semenov, M.A. and Barrow, E.M. (2002). A Stochastic Weather Generator for use in Climate, User Impact Studies. Version 3.0. User Manual. Atmospheric and Hydrologic Science, 28 pages.
Semenov. M.A., Donatelli, M., Stratonovitch, P., Chatzidaki, E.  and Baruth, B. (2010). ELPIS: a dataset of local-scale daily climate scenarios for Europe. Climate Research, 44, 3-15. DOI: 10.3354/cr00865   
Sharafati, A., Pezeshki, E., Shahid, S. and Motta, D. (2020). Quantifcation and uncertainty of the impact of climate change on river discharge and sediment yield in the Dehbar river basin in Iran. Journal of Soils and Sediments, 20, 2977–2996. DOI: 10.1007/s11368-020-02632-0
Sharma, D., Gupta, A.D. and Babel, M.S. (2007). Spatial disaggregation of bias-corrected GCM precipitation for improved hydrologic simulation: Ping River Basin, Thailand. Hydrology and Earth System Sciences, 11, 1373–1390.  https://doi.org/10.5194/hess-11-1373-2007
Shrestha, A., Babel, M.S., Weesakul, S. and Vojinovic, Z. (2017). Developing Intensity Duration Frequency (IDF) Curves under Climate Change Uncertainty: The Case of Bangkok, Thailand. Journal of Water, 145, 1-22. https://doi.org/10.3390/w9020145
Sunyer, M.A., Madsen, H. and Ang, P.H. (2012). A comparison of different regional climate models and statistical downscaling methods for extreme rainfall estimation under climate change. Journal of Atmospheric Research, 103,119–128. https://doi.org/10.1016/j.atmosres.2011.06.011
Tzoraki, O. (2020). Operating Small Hydropower Plants in Greece under Intermittent Flow Uncertainty: The Case of Tsiknias River (Lesvos). Challenges, 17, 1-15. https://ideas.repec.org/a/gam/jchals/v11y2020i2p17-d393807.html
Wu, C.H., Huang, G.R. and Yu, H.J. (2015). Prediction of extreme floods based on CMIP5 climate models: a case study in the Beijiang River basin, South China. Hydrology and Earth System Sciences, 19, 1385–1399. https://doi.org/10.5194/hess-19-1385-2015
Zhai, P., Roberts, D. and Shukla, P.R. (2018). Summary for Policymakers. In: Global warming of 1.5°C. An IPCC Special Report. ResearchGat, 1, 1-33. https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/2018/11/SR1.5_SPM_Low_Res.pdf