پیش‌بینی خشک‌سالی سواحل دریای خزر با تأثیر تغییر اقلیم | ||
| فصلنامه علوم محیطی | ||
| مقاله 6، دوره 20، شماره 2، 1401، صفحه 99-116 اصل مقاله (998.01 K) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.52547/envs.2022.1038 | ||
| نویسندگان | ||
| مهدی بروغنی* 1؛ الهام فهیمی نژاد2؛ ایمان پژوهان3 | ||
| 1مرکز پژوهشی علوم جغرافیا و مطالعات اجتماعی، دانشگاه حکیم سبزواری، سبزوار، ایران | ||
| 2گروه آب و هواشناسی و ژئوموفولوژی، دانشکده جغرافیا و علوم محیطی، دانشگاه حکیم سبزواری، سبزوار، ایران | ||
| 3گروه مهندسی طبیعت، دانشکده منابع طبیعی و محیط زیست، دانشگاه ملایر، ملایر، ایران | ||
| چکیده | ||
| سابقه و هدف: پدیده تغییر اقلیم می‌تواند بر سیستم‌های مختلف اثرهای متفاوتی داشته باشد که به دلیل نقش حیاتی آب در زندگی انسان، بررسی تأثیرهای منفی آن بر وقوع، شدت و تداوم خشک‌سالی از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. در این تحقیق اثرهای تغییر اقلیم بر خشک‌سالی‌های سواحل جنوبی خزر در دوره‌های آتی مورد ارزیابی قرار می‌گیرد. مواد و روش‌ها: منطقه موردمطالعه سه استان شمالی گیلان، مازندران و گلستان را در برمی‌گیرد و به‌طورکلی از نظر مساحت 4 درصد و از نظر جمعیت 12 درصد از نظر کل ایران را شامل می‌شود. در این مطالعه، تأثیرات تغییرات آب‌وهوا بر خشک‌سالی در سواحل جنوبی دریای خزر در دوره‌های آینده ارزیابی خواهد شد. برای این منظور، داده‌های بارشی از مدل گردش عمومی HadCM3-A2 برای دوره‌های آینده (2099-2070، 2069-2040، 2039- 2010) از نظر آماری و با در نظر گرفتن عدم قطعیت نوسانات آب و هوایی در سری 20، مقیاس بندی شده‌اند. در ابتدا بارش روزانه تولید شد، سپس سنجه بارش استاندارد برای دوره پایه و دوره‌های آینده محاسبه شد. سرانجام، متغیرهای ریز مقیاس شده منطقه با متغیرهای مشاهده شده مقایسه شده و پس از اطمینان از توانایی مدل HadCM3 در کاهش دما و متغیرهای بارش منطقه، سری زمانی روزانه بارش و دما و متغیرهای مقیاس بزرگ از مدل HadCM3 در دوره‌های (2010-2039، 2040-2069 و 2070-2099) از مدل SDSM استخراج می‌شود. نتایج و بحث: نتایج به‌دست‌آمده از خروجی سنجه در دوره نظارت و دوره‌های آینده با مقیاس‌های زمانی مختلف نشان می‌دهد که شدت خشک‌سالی در دهه‌های آینده نسبت به دوره نظارت افزایش خواهد یافت. این افزایش برای شرق دریای خزر شدیدتر است، به‌طوریکه شدت خشک‌سالی دهه 2080 سه برابر دوره مشاهده خواهد بود. نتایج نشان داد که تغییرات آب و هوایی منجر به افزایش فراوانی و شدت خشک‌سالی در منطقه مورد مطالعه می‌شود. علیرغم وجود تنوع در مقدار SPI برای مدت کمتر از 9 ماه در حال اجرا، برای دوره‌های طولانی‌تر از 1 تا 2 سال در مقایسه با دوره تاریخی حدود 23.5 و 25 درصد افزایش‌یافته است. ناسازگاری خشک‌سالی شبیه‌سازی‌شده در آینده با دوره مشاهده در ایستگاه گرگان با چهار ایستگاه باقی مانده از مناطق جنوبی دریای خزر باید مورد توجه قرار گیرد. این وضعیت ممکن است به دلیل اختلاف در منابع بارش در سواحل شرقی و غربی دریای خزر و واکنش متفاوت دو منطقه در برابر گرم شدن کره زمین باشد. مطالعات مختلف Alijani (1991) نشان داد که سواحل غربی دریای خزر بیشتر از سواحل شرقی آن تحت تأثیر جریان‌های شمالی سیستم پرفشار سیبری قرار دارند و در صورت ایجاد فشار زیاد بر دریای خزر، بارندگی در غرب دریای خزر بالاتر از منطقه شرقی آن خواهد بود. با توجه به این واقعیت که پدیده گرم شدن کره زمین به‌طورکلی منجر به تضعیف سیستم پر فشار سیبری شده است، بنابراین میزان کاهش بارش در منطقه های مرکزی و غربی دریای خزر به نسبت بیشتر از منطقه های شرقی آن مانند ایستگاه گرگان خواهد بود. نتیجه‌گیری: وقوع خشک‌سالی‌های پی‌درپی و افزایش شدت خشک‌سالی‌های دهه‌های آینده منطقه های ساحلی جنوب خزر منابع آبی را کاهش داده و اقتصاد مبتنی بر کشاورزی منطقه را با بحران شدیدتری مواجه می‌نماید، در این صورت مدیریت منابع آبی و تدوین سند راهبردی آبیاری و الگوی کشت منطقه‌ای سازگار با روندهای اقتصادی – اجتماعی و اقلیمی ضروری به نظر می‌رسد. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| تغییر اقلیم؛ شاخص بارش استاندارد؛ ریزمقیاس نمایی آماری؛ سواحل دریای خزر | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Predicting drought impact on the Caspian Sea coast affected by climate change | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Mahdi Boroughani1؛ Elham Fahiminejad2؛ Iman Pazhouhan3 | ||
| 1Research Center for Geoscience and Social Studies, Hakim Sabzevari University, Sabzevar, Iran | ||
| 2Department of Hydrometeorology and Geomorphology, Faculty of Geography and Environmental Sciences, Hakim Sabzevari University, Sabzevar, Iran | ||
| 3Department of Nature Engineering, Faculty of Natural Resource and Environment, Malayer University, Malayer, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| Introduction: The phenomenon of climate change can have different effects on different systems. Due to the vital role of water in human life, the study of its negative effects on the occurrence, severity and duration of drought is of particular importance. In this study, the effects of climate change on droughts on the southern shores of the Caspian Sea in future periods will be evaluated Material and methods: The region under study covers three northern provinces of Gilan, Mazandaran, which Golestan and covers four percent in terms of area and 12 percent in terms of population of the whole Iran. In this study, the effects of climate change on droughts on the southern shores of the Caspian Sea in future periods will be evaluated. For this purpose, precipitation data from the HadCM3-A2 general circulation model for future periods (2099-2070, 2069-2040, 2039-2010) have been scaled statistically and while considering the uncertainty of climate fluctuations in the 20 series. At first, daily precipitation was produced. Then the standardized precipitation index was calculated for the monitoring period and future periods. Finally, the downscaled variables of the region were compared with the observed variables and after ensuring the ability of the HadCM3 model in downscaling temperature and precipitation variables of the region, observed daily time series of precipitation and temperature and large-scale variables from HadCM3 model in the periods of 2010-2039, 2040-2069, and 2070-2099) were fed to the SDSM model. Results and discussion: The results obtained from the output of this index in the monitoring period and future periods with different time scales show that the intensity of drought in the coming decades will increase compared to the monitoring period. This increase is more severe for the east of the Caspian Sea, so that the intensity of the drought in the 2080s will be three times the observation period. The results indicated that the climate change results in an increase in the frequency and severity of drought in the studied region. Findings of the present research indicate that in spite of the existence of variability in the SPI lower than 9 months, it has increased 25 and 23.5% in longer periods of 1 to 2 year periods in comparison with the historical period. The incompatibility of drought simulated in the future with observation period in Gorgan station with four remaining stations of the southern regions of the Caspian Sea should be noted. This situation may be due to differences in the resources of precipitation in the eastern and western coasts of the Caspian Sea and different response of two regions against the global warming. Different studies such as Alijani (1991) indicated that the Caspian Sea west coasts are more affected by the northerly flows of Siberian high pressure system than its east coasts, and in case of the establishment of the high pressure over Caspian Sea, precipitations in the west of the Caspian Sea will be higher than its eastern region. The phenomenon of global warming has resulted in weakening the Siberian high pressure system in general. Therefore, the degree of the reduction in precipitations in central and western regions of the Caspian Sea will be relatively higher than in its eastern regions such as Gorgan station. Conclusion: Occurrence of successive droughts and increasing drought intensity in the coming decades of the southern Caspian coastal areas will reduce water resources and the region-based economy will face a more severe crisis, in which case water resources management and development of strategic irrigation document and cultivation pattern a region compatible with socio-economic and climatic trends seems absolutely necessary. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Climate change, SPI, statistical exponential microscale. Caspian coast | ||
| مراجع | ||
|
Abbasi, A., Khalili, K., Behmanesh, J. and Shirzad, A., 2020. Application of support vector machine and bayesian network in agricultural drought prediction. Journal of Watershed Engineering and Management. 12, 107-124. (In Persian with English abstract) Babaiean, A., Najafi Nik, Z., Zabol Abasi, F., Habibi Novkhandan, M., Adab, H. and Malbosi, S.H., 2009. Evaluation of the country's climate change in the period 2039-2010 using the exponential microscale of the ECHO-G general circulation model data. Geography and development Iranian Journal. 16,135-152. (In Persian with English abstract) Babaiean, A. and Najafi Nik, Z., 2006. Introduction and evaluation of LARS-WG model for modeling meteorological parameters of Khorasan province statistical period (1961-2003). Nivar. 62, 49-65. (In Persian with English abstract) Booij, M.J., 2005. Impact of climate change on river flooding assessed with different spatial model resolutions. Journal of Hydrology. 303, 176-198. Chamaille-Jammes, S., Frits, H. and Murindagomo, F., 2006. Detecting climate change of concern in highly variable environments: Duantile regressions reveal that drought worsen in Hwange National Park, Zimbabwe. Journal of Arid Enviornment. 71, 321-326. Dubrovský, M., Hayes, M., Duce, P., Trnka, M., Svoboda, M. and Zara, P., 2014. Multi-GCM projections of future drought and climate variability indicators for the Mediterranean region. Regional Environmental Change. 14, 1907–1919. https://doi.org/10.1007/s10113-013-0562-z. Fowler, H.J. and Kilsby, C.G., 2007. Using regional climate model data to simulate historical and future river flows in northwest England. Climate Change. 80, 337-367. Fowler, H.J. and Kilsby, C.G., 2007. Using regional climate model data to simulate historical and future river flows in northwest England. Climate Change. 80, 337-367. Gohari, A., Eslamian, S., Abedi-Koupaei, J., Massah Bavani, A., Wang, D. and Madani, K., 2013. Climate change impacts on crop production in Iran's Zayandeh-Rud River Basin. Science of the Total Environment. 1, 405-419. Golmohamadi, M. and Masah Bovani, A., 2011. Investigation of changes in the severity and return period of droughts in Qarasu Basin in future periods affected by climate change. Journal of Water and Soil. 25, 315-326. (In Persian with English abstract) Helmi, M., Bakhteari, B. and Ghaderi, K., 2020. Meteorological drought modeling and forecasting using SARIMA time series model in different climatic samples of Iran. Iranian Journal of Irrigation and Drainage. 14, 1079-1090. (In Persian with English abstract) Hisdal, H., Stahl, K., Tallaksen, L.M. and Demuth, S., 2001. Have stream flow droughts in Europe more severe of frequent. International Journal of Climatology. 21, 317-333. Khorsandi, N., Mahdean, M.H., Pazira, E. and Nikkami, D., 2011. Determining the appropriate index of rain erosion in two semi-arid and very humid climates, Caspian watershed. Quarterly Journal of Agricultural Science and Technology and Natural Resources. Soil and Water Sciences. 15, 117-125. (In Persian) Kothavala, Z., 1999. The duration and severity of drought over eastern Australia simulated by a coupled ocean atmosphere GCM with a transient increase in CO2. Environmental Modelling and Software. 14, 243-252. Labedzki, L., 2006. Estimation of Local Drought Frequency in Central Poland using the Standardized Precipitation Index SPI. Irrigation and Drainage. 56, 67-77. Leander, R. and Bouishand, T.A., 2006. Resampling of regional climate model output for the simulation of extreme river flows. Journal of hydrology. 332, 487-496. Loukas, A., Vasiliades, L. and Tzabiras, J., 2008. Climate change effects on drought severity. Advances in Geosciences. 17, 23–29. Mavromatis, T., 2007. Drought index evaluation for assessing future wheat production in Greece. International Journal of Climatology. 27, 911–924. McKee, T.B., Doesken, N.J. and Kliest, J., 1993. The Relationship of Drought Frequency and Duration to Time Scales. In Proceedings of the 8th Conference of Applied Climatology, 17th-22th January, Anaheim, CA. American Meterological Society. Boston, MA. pp.179-184. Robera, N., Hardenberg, J.V. and Provenzale, A., 2005. Rainfall downscaling and flood forecasting: a case study in the Mediterranean area. Journal of Natural Hazards and Earth System Sciences. 6, 611-619. Salehi Tabas, M., Yaghobzadeh, M., Zamani, G.H. and Amir Abadi Zadeh, M., 2020. The effect of climate change on the severity and frequency of drought in South Khorasan. Iranian Journal of Irrigation and Drainage. 14, 482-497. (In Persian with English abstract) Shahoei, S.V., Fahiminezhad, E. and Fatehi, Z., 2020. Impact of global climate change on climate data in RavansarSanjabi Basin, Kermanshah Province. Environmental and Water Engineering. 6, 45-57. (In Persian with English abstract) Silva, Y., Takahashi, K., 2007. Chavez RDry and wet seasons in the Mantaro river basin (Central Peruvian Andes). Advances in Geosciences. 14, 261-264. Wilby, R.L., Conway, D. and Jones, P.D., 2002. Prospects for downscaling seasonal precipitation variability using conditioned weather generator parameters. Hydrological processes. 16, 1215-1234. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 9,208 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 3,596 |
||