mohammad javad zareian
-
استفاده از دقیق ترین روش ها و مدل ها برای شبیه سازی اثر تغییر اقلیم بر متغیرهای آب و هواشناسی در نقاط مختلف جهان اهمیت بسیار زیادی دارد. در این مطالعه، دقت 10 مدل AOGCM مربوط به ششمین گزارش ارزیابی IPCC (CMIP6) برای شبیه سازی دما و بارش در حوضه آبریز سفیدرود، موردبررسی قرار گرفت. بدین منظور داده های مشاهداتی دما و بارش در 16 ایستگاه هواشناسی واقع در حوضه طی دوره زمانی سال های 1980 تا 2014 با خروجی مدل های AOGCM مقایسه شدند. جهت انجام این مقایسه از شاخص ترکیبی کلینگ- گوپتا (KGE) استفاده شد. این مقایسه در مقیاس های زمانی سالانه و ماهانه انجام و مدل های دقیق تر در هر دوره زمانی مشخص شدند. نتایج نشان دادند که دقت مدل های AOGCM برای برآورد دما در منطقه موردمطالعه از دقت آن ها در برآورد بارش بیش تر بوده است. هم چنین مدل های مختلف، دارای توانایی متفاوتی در شبیه سازی این متغیرها در ماه های مختلف بودند. براساس نتایج به دست آمده، مدل های MIROC6 و MRI-EMS2-0 عملکرد بهتری نسبت به سایر مدل ها در برآورد دمای ماه های مختلف داشته اند. هم چنین مدل HadGEM3-GC31-LL در بیش تر ماه های سال عملکرد مطلوب تری نسبت به سایر مدل ها در برآورد بارش دوره تاریخی دارا بوده است. براساس نتایج به دست آمده، لازم است تا قبل از انجام مطالعات شبیه سازی تغییر اقلیم در منطقه موردمطالعه، بهترین مدل های AOGCM در هر ماه انتخاب و مورداستفاده قرار گیرند.
کلید واژگان: تغییر اقلیم، شاخص KGE، شبیه سازی، مدل های AOGCMUsing the most accurate methods and models to simulate the impact of climate change on meteorological variables in different regions of the world is of utmost importance. In this study, the accuracy of 10 AOGCM models related to the sixth assessment report of the IPCC (CMIP6) was investigated for simulating temperature and precipitation in the Sefidrood Basin. For this purpose, observational data of temperature and precipitation from 16 weather stations located in the basin during the time period from 1980 to 2014 were compared with the output of AOGCMs. The Kling-Gupta Efficiency (KGE) index was utilized for this comparison. The comparison was conducted on both annual and monthly time scales, and the more accurate models were identified for each time period. The results indicated that the accuracy of AOGCM models in estimating temperature in the study area was higher than their accuracy in estimating precipitation. Additionally, different models exhibited varying capabilities in simulating these variables across different months. Based on the results obtained, the MIROC6 and MRI-EMS2-0 models performed better than other models in estimating the temperature of different months. Furthermore, the HadGEM3-GC31-LL model showed a better performance than other models in estimating historical precipitation for most months of the year. Based on the results obtained, it is necessary to select and use the best AOGCM models for each month before conducting climate change simulation studies in the study area.
Keywords: AOGCM Models, Climate Change, KGE Index, Simulation -
مقدمه
به دلیل گرمایش جهانی، آب و هوا از لحاظ متوسط دما و بارندگی تغییر خواهد نمود و از جمله پارامترهای متاثر از این پدیده آب زیر زمینی می باشد. لذا به بررسی روند پارامترهای اقلیمی دما و بارش و تاثیر آن بر خشکسالی آب زیرزمینی در دشت تالش پرداخته شد.
روشابتدا مقادیر تغییر اقلیم با استفاده از مدل Lars-WG بدست آمد. سپس مقادیر شاخص های خشکسالی هواشناسی و آب زیرزمینی و بررسی روند این شاخص ها با استفاده از آزمون من-کندال و همبستگی پیرسون این دو شاخص محاسبه شد.
یافته ها:
نتایج بررسی تغییرات سالانه بارندگی و دما طی دوره آتی (1419-1399) نشان داد که به ترتیب تحت سناریوهای RCP2.6، RCP4.5 و RCP8.5 بارش به میزان 9، 75/1 و 75/0 درصد و دما به میزان 05/1، 32/1 و 81/1 درجه سانتی گراد افزایش یافته است. همچنین در دوره پایه متوسط افت آبخوان در این دوره 15 ساله 86/0 متر بوده است. از طرفی نتایج اثرات تغییر اقلیم بر افت آب زیرزمینی طی دوره آتی نسبت به دوره پایه به ترتیب تحت سناریوهای RCP2.6، RCP4.5 و RCP8.5 نشان داد که آبخوان به میزان 07/2، 21/2 و 34/2 متر می باشد که نشان می دهد که هر چند بارندگی در سطح منطقه افزایش یافته است اما همچنان برداشت بی رویه از سطح آبخوان منجر به افت آب زیرزمینی گردیده است. همچنین یافته حاکی از آن است که خشکسالی هواشناسی در دوره پایه به میزان 66/49، 35/50 و 73/41 درصد به ترتیب در مقیاس های 12، 24 و 48 ماهه رخ داده است.
نتبجه گیری:
بنابراین به منظور کاهش خسارات خشکسالی و به منظور جلوگیری از افت بیش از حد سفره های آب زیرزمینی در این دشت، تمهیدات لازم را به منظور کاهش مصرف آب از سوی مدیران منابع آب و دستگاه های اجرایی در شرایط پیشرو را در برمی گیرد.
کلید واژگان: تغییر اقلیم، خشکسالی هواشناسی، خشکسالی آب زیرزمینی، سناریوهای RCP، دشت تالشIntroduction and objectivesAs a result of global warming, the climate will change in terms of average temperature and rainfall, with groundwater being one of the factors impacted. Consequently, the influence of climatic elements such as temperature and precipitation on groundwater drought values in the Talesh plain was investigated.
Materials and MethodsInitially, the LARS-WG model was used to calculate climate change values. Subsequently, using the Mann-Kendall test and the Pearson correlation of these two indices, the values of meteorological and groundwater drought indices were produced, as well as a study of the trend of these indices.
Findings and discussionThe findings of the annual changes in rainfall and temperature throughout the following period (2020–2040) reveal that precipitation of 9, 1.75, and 0.75% and the temperature of those have grown by 1.05, 1.32, and 1.81 °C under the scenarios of RCP2.6, RCP4.5, and RCP8.5, respectively. Also, in the basic period, the declined average level of the aquifer in this 15-year period was 0.86 m. On the other hand, the impacts of climate change on decreasing groundwater level over the future period compared to the base period under the above scenarios indicated that the aquifer by 2.07, 2.21, and 2.34 m, respectively. Although it indicates that the rainfall has risen in the area, unrestricted drain from the aquifer has resulted in a decline in groundwater. The study also reveals that meteorological drought occurred in the basic era at a rate of 49.66, 50.35, and 41.73% at the scales of 12, 24, and 48 months, respectively. Therefore, in order to mitigate the severity of the drought and avoid excessive groundwater aquifer fall in this plain, required actions are essential to decrease water consumption by water resources managers and executive bodies under the present circumstances.
Keywords: Climate Change, Meteorological Drought, Groundwater drought.Scenarios of RCP -
تغییر اقلیم یکی از مهم ترین عواملی است که بر وضعیت آب وهوای جهان اثرگذار بوده است. به دلیل اهمیت برآورد این اثرات، ضروری است از ابزار و مدل های مناسب برای تخمین اثرات تغییر اقلیم بر متغیرهای اقلیمی (به ویژه دما و بارندگی) استفاده شود. بدین منظور استفاده از مدل های گردش عمومی جو- اقیانوس (AOGCMs) به عنوان رایج ترین این ابزارها، کاربرد فراوانی در مطالعات مرتبط با تغییر اقلیم پیدا نموده است. در این راستا، هدف این مطالعه منظور ارزیابی دقت جدیدترین مدل های AOGCM مربوط به ششمین گزارش ارزیابی IPCC در نواحی مختلف ایران بوده است. بدین منظور، خروجی تاریخی مربوط به 10 مدل AOGCM در دوره 1980 تا 2014 از پایگاه IPCC استخراج شد و با داده های بازتحلیل ERA5 مربوط به مرکز ECMWF مقایسه شد. این مقایسه براساس شاخص های RMSE، ضریب همبستگی پیرسون و شاخص ترکیبی کلینگ- گوپتا (KGE) صورت گرفت. نتایج نشان دادند که مدل های مختلف در ماه های متفاوت سال، دقت یکسانی در برآورد دما و بارش کشور دارا نیستند. تغییرپذیری خطای مدل ها در برآورد بارش، بیش تر از تغییرپذیری این خطاها در برآورد دما بود. در مقیاس سالانه نیز نتایج نشان دادند که مدل IPSL-CM6A-LR بهترین عملکرد را در برآورد دما و مدل HadGEM3-GC31-LL بهترین عملکرد را در برآورد بارش سالانه دارا بودند. هم چنین نتایج نشان داد که میزان خطای این مدل ها در نواحی مرکزی و شرقی ایران، کم تر از سایر نواحی بود.
کلید واژگان: ایران، تحلیل شبکه ای، تغییر اقلیم، مدل های گردش عمومی جوClimate change is one of the most important factors affecting the world's climate. Due to the importance of estimating these effects, it is necessary to use appropriate tools and models to estimate the effects of climate change on climatic variables (especially temperature and precipitation). For this purpose, the use of Atmosphere-Ocean General Circulation Models (AOGCMs) as the most common of these tools, has found a lot of use in studies related to climate change. In this regard, the aim of this study was to evaluate the accuracy of the latest AOGCMs related to the sixth IPCC assessment report of IPCC in in different regions of Iran. For this purpose, the historical outputs of 10 AOGCMs in the period 1980 to 2014 were extracted from the IPCC database and compared with the ERA5 reanalysis data of the ECMWF center. This comparison was based on RMSE, Pearson correlation coefficient and Kling-Gupta combined index (KGE). The results showed that different models do not have the same accuracy in estimating the temperature and precipitation of Iran in different months of the year. The variability of the model errors in precipitation estimation were more than the variability of these errors in temperature estimation. On the annual scale, the results showed that the IPSL-CM6A-LR model had the best performance in estimating temperature and the HadGEM3-GC31-LL model had the best performance in estimating annual precipitation. Also, the results showed that the error rate of these models was lower in central and eastern regions of Iran than the other regions.
Keywords: climate change, general circulation models, Iran, network analysis, Reanalysis -
با توجه به افزایش گازهای گلخانه ای و به دنبال آن بحران های آبی و اقلیمی متعدد، پیش بینی دقیق تغییرات سطح آب زیرزمینی در مدیریت منابع آب مهم و ضروری است. لذا در این مطالعه به بررسی تغییرات اقلیمی دشت تالش تحت سناریوهای RCP با استفاده از Lars-WG و منابع آبی آن از مدل های SVR و ANN با استفاده از پارامترهای پمپاژ از آبخوان، تبخیروتعرق پتانسیل، دمای کمینه و بیشینه، بارش طی بازه زمانی (1410-1400) پرداخته شد. نتایج تغییرات میانگین دمای کمینه و بیشنه تحت سناریوهای RCP حاکی از افزایش دما به میزان 9/0 و 69/0 درجه سانتی گراد می باشد. همچنین بررسی دقت مدل های SVR و ANN نشان می-دهد که AUC در مرحله آموزش و آزمایش در مدل ANN حداکثر مقادیر AUC برابر با 876/0 و 769/0 محاسبه گردید در حالی که مدل SVR حداکثر مقادیر آن برابر 867/0 و 819/0 برآورد گردید، لذا SVR دقت پیش بینی بهتری دارد. همچنین در طی بازه زمانی (1399-1384) سطح آب زیرزمینی به میزان 10 سانتی متر و در مدل SVR و ANN به ترتیب به میزان 9 و 6 سانتی متر به طور متوسط طی بازه زمانی ذکر شده کاهش سطح ایستابی داشته است. همچنین در بازه زمانی (1410-1400) در مدل های SVR و ANN به ترتیب به میزان 18، 20 و 21 سانتی متر، 20، 21 و 23 سانتی متر به ترتیب تحت سناریوهای RCP2.6، RCP4.5 و RCP8.5 کاهش سطح آب زیرزمینی رخ داده است. از این رو پیشنهاد می گردد در دشت تالش توجه به الگوی کشت متناسب با منابع آبی در نقاط مختلف دشت در اولویت برنامه ریزان بخش کشاورزی قرار گیرد.
کلید واژگان: ب زیرزمینی، تغییر اقلیم، رگرسیون بردار پشتیبان، شبکه عصبی مصنوعیDue to the increase in greenhouse gases and numerous water and climate crises, accurate prediction of the changes groundwater levels is very important and vital in the water resources management. Therefore, in this paper,the climate changes of Talesh plain is studied under RCP scenarios using Lars-WG and its water sources from SVR and ANN models. Also,aquifer pumping parameters, evapotranspiration potential, minimum and maximum temperature and precipitation are used from (2021-2030). The results of the mean minimum and maximum temperature changes under RCP scenarios indicate the temperature increase by 0.9 and 0.69 °C. Also,studying the accuracy of SVR and ANN models shows that the AUC in the training and testing phase in the ANN model, the maximum AUC values were calculated as 0.876 and 0.769, while the SVR model, the maximum values were equal to 0.867 and 0.819.Thus SVR has better predictive accuracy.In addition to that during the time period (2005-2019) the groundwater level has decreased by 10 cm and in the SVR and ANN models by an average nine and six cm respectively more ever during in the time period(2021-2030) ground water levels have decreased in by 18, 20 and 21 cm, 20, 21 and 23 cm under the scenarios RCP2.6, RCP4.5 and RCP8 5 in SVR and ANN models,respectively.Therefor it is suggested that in Talesh plain considering the cultivation pattern appropriate to water resources in different parts of the plain should be the priority for agricultural planners.
Keywords: Artificial Neural Network, climate change, Groundwater, SVR -
بررسی روند تغییرات دما و بارش حوضه های آبریز ایران در افق 20 سال آینده بر اساس برونداد مدل های CMIP6
تغییر اقلیم با تغییر در دما و بارش بر چرخه هیدرولوژیکی، بر منابع آب در دسترس و تقاضای آب اثر می گذارد. در این راستا پیش نگری تغییرات دما و بارش توسط مدل های گزارش ششم ارزیابی تغییر اقلیم به دلیل افزایش دقت در برونداد آن ها، می تواند کمک شایانی را برای برنامه ریزی و مدیریت منابع آب در دوره آتی نماید. به علاوه، تعیین مدل های مناسب از میان این مدل های اقلیمی راهگشای پژوهش های آتی در زمینه بررسی اثرات تغییرات اقلیم خواهد بود. تحقیق حاضر به منظور دستیابی به اهداف فوق انجام گرفت. در این زمینه ابتدا به منظور افزایش دقت نتایج مدل های اقلیمی، برونداد 10 مدل اقلیمی گزارش ششم در دوره تاریخی (1995-2014) در مقایسه داده های مشاهداتی بر اساس سنجه KGE رتبه بندی شدند و بر مبنای رتبه های حاصل، وزن دهی مدل ها صورت گرفت. در ادامه، نتایج تصویرسازی مدل های اقلیمی تحت سه سناریوی SSP126، SSP245 و SSP585 دوره آتی، پس از ترکیب برونداد مدل ها بر اساس وزن های محاسبه شده، حاصل شد و درنهایت متوسط تغییرات دما و بارش در افق 2020-2039 نسبت به دوره تاریخی برای حوضه های آبریز ایران ارایه گردید. نتایج بررسی رتبه بندی مدل های اقلیمی بر اساس توانایی آن ها در تصویرسازی های اقلیمی نشان داد مدل های برتر بسته به اقلیم نواحی مختلف، متفاوت می باشند و تنوع آن ها در شبیه سازی بارش نسبت به دما در ایران بیشتر است. به طوری که از میان 10 مدل CMIP6، 6 مدل برتر برای شبیه سازی بارش و 4 مدل برتر برای شبیه سازی دما در نواحی مختلف کشور تعیین شد. به علاوه نتایج حاصل از تصویرسازی اقلیمی حاکی از تغییر بارش از حدود 19+ تا 12- درصد و افزایش دما به طور متوسط در دامنه ی 1/0 تا 6/0 درجه سلسیوس در حوضه های مختلف کشور طی 20 سال آتی خواهد بود، به طوری که نواحی غربی کشور بیشترین کاهش بارندگی را در این دوره تجربه خواهند کرد.
کلید واژگان: تغییر اقلیم، CMIP6، رتبه بندی، وزن دهی، تصویرسازی دما و بارشIntroductionClimate change affects the hydrological cycle, available water resources and water demand by changing temperature and precipitation. In this regard, predicting temperature and precipitation changes by the models of the Sixth Climate Change Assessment Report due to more accuracy in their outputs can be helpful to plan and manage water resources in the future. In addition, identifying appropriate models among these climate models will pave the way for future research into the effects of climate change. In order to achieve these objectives, the present study was conducted.
MethodsAt first Step, 138 and 113 meteorological stations were selected to study precipitation and temperature based on the appropriate location distribution in Iran, respectively. Then, monthly precipitation and temperature data of the historical period (1995-2014) were zoned in 30 basins of the country by Thiessen polygon method. In the next step, the results of simulation of precipitation and temperature of 10 CMIP6 models were extracted from website. Then, in order to equalize the time period of the base period of climate models with the observation period, the simulation results of models were used on a monthly basis.For each model, the position of network cells covering 30 basins of the country was determined and according to the percentage of the area of each cell in that basin, the average temperature and precipitation of GCM models were calculated at the level of each basin.Moreover, to increase the accuracy of the results of climatic models, the output of 10 climatic models in the historical period (2020-2039) were compared to observational data and were ranked based on KGE criteria. Then, the models were weighted based on the obtained rankings. In the next step, the forecasting results of climate models under three scenarios SSP126, SSP245 and SSP585 in the next period were obtained, after combining the output of the models based on their weight. Finally, the average changes in temperature and precipitation for the period of 2020-2039 compared to the historical period, were presented for all the basins.
ResultsThe results of climate models ranking based on their ability in climate forecasting showed that the high score models are different depending on the variety climate in regions and their diversity in precipitation simulation is greater than temperature. So that, among 10 CMIP6 models, 6 high score models for simulation of precipitation and 4 high score models for temperature simulation in different parts of the country were determined. Furthermore, the results of climate forecasts indicate a change in precipitation from about +19 to -12% and an increase in temperature on average in the range of 0.1 to 0.6 degrees Celsius in different basins of the country over the next 20 years. Based on the average temperature changes of 20 next year, it can be seen that the northern regions of the country will experience more temperature increases than the southern regions of the country in the coming period. Increasing the temperature in the next period, while increasing evapotranspiration, will also increase water demand and consumption in different sectors. Therefore, it is necessary to develop policies to adapt to climate change in the agricultural, drinking and industrial sectors. Moreover, the western basins of the country will experience the greatest decrease in rainfall during this period. Due to the strategic location of some of these basins, both in terms of proximity to neighboring countries and in terms of dependence on agricultural activities to create food security and the lack of water resources, reduced rainfall can lead to several problems. Therefore, it is necessary to take measures to reduce water consumption, including changing consumption patterns and planning to compensate for economic losses and establish a balance between water supply and demand.
Keywords: Climate change, CMIP6, Ranking, Weighting, Temperature, Rain forecasting -
Iran is located in the Earth’s arid zone, and a drought crisis imperils the country as a result of declining water resources. Khuzestan Province, located in the south of Iran, is in critical condition due to water shortages; many of its groves have been destroyed. It also has many respiratory and pulmonary patients due to the constant presence of dust. The pandemic and this dust have caused acute problems for those diagnosed with COVID-19. Due to the importance of water deficit in this province, the present research calculated the Standardized Precipitation Index (SPI) and Standard Precipitation Evaporation Index (SPEI) in a thirty-year statistical period from 1984 to 2014; 12 stations were selected during the months when rainfall was more likely. This study utilized a geostatistical method to prepare zoning maps of SPI and SPEI. Then, various spatial statistics techniques in ArcGIS software were used to identify and locate the exact areas that were the sources of drought with the help of drought hot spots and strong drought clusters. Anselin Local Moran's maps indicated that the high-high precipitation clusters were located in the northeastern regions of Khuzestan. The hot and cold drought spots, which were identified by Getis-Ord G* spatial statistics based on both SPI and SPEI, showed that the hot spots were formed in the southern and southwestern regions; the cold spots were formed in the northwestern regions. Furthermore, the drought hot spots were identified with a 99% confidence level in places where the total ten-year precipitation was less than 270 millimeters.
Keywords: Spatial statistics, Geostatistics, Spatial correlation, Anselin Local Moran index, Hot spots, cold spots -
این پژوهش به منظور بررسی عوامل اصلی اثرگذار بر نوسانات سطح آب زیرزمینی در دشت نجف آباد انجام گرفته است. جهت انجام این تحلیل، بازه زمانی 10ساله سال های 2004 تا 2014 در نظر گرفته شد و نوسانات دما، بارش، تغییرات دبی رودخانه بین دو مقطع ابتدا و انتهای محدوده مطالعاتی، تغییرات بهره برداری از آب زیرزمینی و تغییرات جریان آب در شبکه های آبیاری و زهکشی بررسی گردید. جهت برقراری ارتباط میان هر کدام از مولفه های ذکرشده با تغییرات تراز آب زیرزمینی در محدوده مطالعاتی، دو دسته بندی کلی برای تعیین هیدروگراف واحد آب زیرزمینی در نظر گرفته شد. در دسته بندی اول، هیدروگراف واحد آب زیرزمینی برای کل چاه های مشاهده ای در محدوده مطالعاتی تهیه شد. در دسته بندی دوم نیز این هیدروگراف برای چاه های مشاهده ای اطراف رودخانه تهیه گردید. سپس با استفاده از آنالیز رگرسیون چند متغیره در قالب نرم افزار SAS، بهترین ارتباط بین این مولفه ها با تغییرات تراز آب زیرزمینی تعیین شد. نتایج نشان داد که در حالتی که تغییرات هیدروگراف آب زیرزمینی در گروه اول مدنظر قرار داشته باشد، تغییرات برداشت آب زیرزمینی با سهم 36.19 درصد، بیشترین تاثیر را بر تغییرات تراز آب زیرزمینی داشته است. پس از آن تغییرات جریان در رودخانه با سهم 28.60 درصد، متغیر اثرگذار مهم خواهد بود. از طرف دیگر، زمانی که هیدروگراف واحد تراز آب زیرزمینی برای گروه دوم در نظر گرفته شود، تغییرات جریان در رودخانه با سهم 34.64 درصد بیشترین اثر را بر تغییرات تراز آب زیرزمینی خواهد داشت و سهم پمپاژ آب به 28.53 خواهد رسید.
کلید واژگان: آب زیرزمینی، تحلیل حساسیت، رگرسیون چندمتغیره، نجف آبادThis study was conducted to investigate the main factors affecting groundwater level fluctuations in the Najafabad plain. For this analysis, the 10-year period from 2004 to 2014 was considered and changes in temperature, precipitation, in river discharge between the beginning and end of the study area, groundwater withdrawal and in water flow in irrigation and drainage networks, were analyzed. In order to establish the relationship between each of the mentioned components with the changes in groundwater level in the study area, two general classifications were considered to determine the groundwater unit hydrograph. In the first classification, a groundwater unit hydrograph was prepared for all observation wells in the study area. In the second category, this hydrograph was prepared for observation wells around the river. Then, using multivariate regression analysis in SAS software, the best relationship between these components with changes in groundwater level was determined. Results showed that if the changes of groundwater unit hydrograph level are considered in the first group, changes in groundwater withdrawal with a share of 36.19%, had the maximum impact on changes in groundwater level. After that, the changes in the river flow with a share of 28.60%, had the greatest share in groundwater fluctuations. On the other hand, when the groundwater unit hydrograph is considered for the second group, changes in flow in the river with a share of 34.64% will have the maximum effect on changes in groundwater level and the share of groundwater withdrawal will reach to 28.53.
Keywords: Groundwater, multivariate regression, Najafabad, Sensitivity analysis -
هدف از انجام این تحقیق، بررسی گزینه های اصلی سازگاری با تغییر اقلیم در حوضه زاینده رود بر اساس رویکرد پدافند غیرعامل بوده است. بدین منظور در مرحله اول، میزان تغییرات دما و بارش حوضه در افق 20 سال آتی (2021 تا 2040) با استفاده از ترکیب وزن دهی شده مدل های GCM گزارش پنجم IPCC، تخمین زده شدند. در مرحله بعد با استفاده از نظرات کارشناسان و محققین مختلف در خصوص مدیریت منابع آب و پدافند غیرعامل، معیارها و گزینه های اصلی برای سازگاری با تغییر اقلیم در حوضه زاینده رود مشخص گردیدند. بر اساس امتیازات ارایه شده توسط کارشناسان، مقایسات زوجی بر اساس تحلیل سلسله مراتبی (AHP) صورت گرفت. نتایج نشان داد که به طور متوسط، دمای حوضه در طی 20 سال آینده حدود 9/0 درجه سانتی گراد افزایش و بارندگی حوضه نیز حدود 3/13 درصد کاهش پیدا خواهد نمود. از میان معیارهای منتخب جهت سازگاری با تغییر اقلیم بر اساس رویکرد پدافند غیرعامل، معیار «عدم آسیب به معیشت کشاورزان»، بالاترین امتیاز را به خود اختصاص داد. همچنین از میان گزینه های سازگاری با تغییر اقلیم، گزینه های «مدیریت تقاضای آب»، «افزایش تامین آب» و «کاهش عرضه آب» به ترتیب بالاترین امتیازات را جهت سازگار نمودن حوضه با تغییر اقلیم، کسب نمودند. در حالت کلی نتایج تحقیق نشان داد که سیاست های عرضه محور و همچنین سیاست های جیره بندی آب نمی توانند الگویی مناسب جهت کاهش مخاطرات و تعارضات در زمینه مدیریت آب باشند و در صورتی که سیاست های مدیریت تقاضای آب به صورت اصولی و صحیح به اجرا درآیند، تهدیدات آتی مدیریت منابع آب (با رویکرد پدافند غیرعامل) را می توان کاهش داد.
کلید واژگان: پدافند غیرعامل، تحلیل سلسله مراتبی، تغییر اقلیم، حوضه زاینده رودThe aim of this study was to investigate the main options for adaptation to climate change in the Zayandeh-Roud Basin based on the passive defense approach. Therefore, in the first stage, the temperature and precipitation changes in the basin during future 20-years (2021-2040) were estimated using the weighted combination of the GCM models of the fifth IPCC assessment report. In the next stage, using the comments of various experts and researchers on water resources management and passive defense, the main criteria and options were identified for adaptation to climate change in the Zayandeh-Roud Basin. Based on the scores provided by the experts, pairwise comparisons were performed based on Analytical Hierarchy Process (AHP). The results showed that on average, the temperature of basin will increase by about 0.9 °C during the next 20-years and the precipitation of the basin will decrease by about 13.3%. Among the criteria selected for adaptation to climate change based on the passive defense approach, the criterion of "no damage to farmers' livelihood" had the highest score. Also, among the options for adapting to climate change, "water demand management", "increase water supply" and "reduce water supply" received the highest scores for adapt the basin to climate change, respectively. In general, the results showed that supply-side water policies as well as water rationing policies can not be good policies for reduce risks and conflicts in water management, and if water demand management policies are implemented properly, future threats to water resources management (with a passive defense approach), can be reduced.
Keywords: Analytical Hierarchy process, climate change, Passive Defense, Zayandeh-roud basin -
بهره برداری مناسب از منابع آب موجود و اجرای طرح های توسعه ای، مستلزم داشتن یک بانک اطلاعاتی دقیق و بروز از آمار و اطلاعات آب وهواشناسی است. فرآیند اندازه گیری داده های آب و هواشناسی تا ثبت در بانک اطلاعاتی، فرآیندی دقیق، حساس و زمان بر است. این مطالعه به بررسی شبکه آب و هواشناسی کشور که زیر نظر وزارت نیرو مدیریت می شود پرداخته و آسیب شناسی وضعیت فعلی اندازه گیری آب و هواشناسی را مورد بررسی قرار می دهد. براین اساس ارزیابی شبکه در سه بخش کلان ارزیابی وضعیت شبکه از نظر آماری و بازدید میدانی و ارزیابی متولی اندازه گیری بررسی شد. بررسی متولیان نظام اندازه گیری در سطح دنیا متفاوت بوده و تمرکز اندازه گیری در یک وزارتخانه تا چند وزارتخانه با توجه به اهداف کلان آب و بهره وری آب در هر کشور متفاوت است. بررسی آمار شبکه اندازه گیری کشور نشان داد که یکی از مهمترین معضلات عدم وجود ایستگاه در مناطق مرتفع و نداشتن یک دوره ی آماری درازمدت است. اگرچه سبقه احداث ایستگاه ها بیش از نیم قرن است اما مدیریت مناسبی در طی زمان نتوانسته شبکه مناسبی را رصد کند. ارزیابی میدانی ایستگاه های آب و هواشناسی کشور نیز نشان داد که عدم توجه به تجهیزات و زیرساخت های لازم، هزینه بر بودن فرایند اندازه گیری، عدم فرهنگ سازی در خصوص لزوم اندازه گیری، بی توجهی مدیران به فرآیند اندازه گیری و غیره سبب شده تا کیفیت و کمیت اندازه گیری ها تحت تاثیر قرار گیرد. ایجاد یک شبکه پایش مناسب اگرچه دارای هزینه های اولیه بالایی است اما نسبت بازگشت سرمایه با توجه به ضروری بودن آمار و اطلاعات جهت اجرای هر طرح توسعه ای ضروی و حایز اهمیت است.کلید واژگان: شبکه پایش، آب و هواشناسی، ارزیابی میدانی، متولی اندازه گیری، تجهیزاتProper utilization of available water resources and implementation of development plans requires an accurate database and updating of statistical and meteorological information. The process of measuring meteorological data until it is recorded in a database is an accurate, sensitive and time-consuming process. This study examines the country's meteorological network, which is managed under the supervision of the Ministry of Energy, and the pathology of the current state of meteorological measurements. Accordingly, network evaluation was performed in three major sections: network status evaluation in terms of statistics and field visits and evaluation of the measurement trustee. The survey of measurement system administrators varies around the world, and the focus of measurement varies from ministry to ministry, depending on the macro goals of water and water productivity in each country. A study of the statistics of the country's measurement network showed that one of the most important problems is the lack of stations in the highlands and the lack of a long-term statistical period. Although the construction of the stations is more than half a century old, proper management over time has not been able to observe a proper network. Field evaluation of meteorological stations in the country also showed that the lack of attention to the necessary equipment and infrastructure, the cost of the measurement process, lack of culture regarding the need for measurement, managers' inattention to the measurement process and etc. have been caused that the quality and quantity of measurements are affected. Establishing a proper monitoring network, although it has high initial costs, but the return on investment is necessary and important due to the necessity of statistics and information to implement any development plan.Keywords: Monitoring network, meteorology, field evaluation, Measurement management, equipment
-
فن آوری تکه نگاری صوتی با ارسال و دریافت دوسویهی امواج صوتی خصوصیات جریان آب از جمله سرعت و دمای آب، دبی جریان، رسوبات معلق، شوری و جهت جریان را در رودخانه ها، مخازن سدها، دریاچه ها، دریاها و اقیانوس ها اندازه گیری می کند. اگرچه این روش بطور گسترده در کشورهای توسعه یافته بکار گرفته می شود، اما هیچ سابقه ای از استفاده آن در کشورمان وجود ندارد. در این مقاله نتایج کاربرد فن آوری تکه نگاری صوتی برای اندازه گیری دمای آب برای اولین بار در کشور، ارایه شده است. جهت انجام این تحقیق دو دستگاه تکه نگاری صوتی به فاصله ی 262 متر از یکدیگر و به مدت 20 دقیقه در دریاچه ی هفت برم واقع در غرب شیراز که دریاچه ای کم عمق است قرار داده شد و امواج صوتی با بسامد 30 کیلوهرتز در هر 40 ثانیه توسط دستگاه ها ارسال شدند. چهار نقطه در راستای ارسال امواج صوتی نیز انتخاب شدند و دمای سطحی نقاط با استفاده از سنسور دما با دقت 1/0 درجه سانتی گراد اندازه گیری شدند. نتایج نشان داد که زمان طی شده امواج صوتی در طول آزمایش ثابت و حدود 177 میلی ثانیه است. تغییرات دما نیز بین 70/19 تا 90/19 درجه سانتی گراد اندازه گیری شد که با داده های سنسور دما مطابقت داشت. دقت اندازه گیری دما با استفاده از روش تکه نگاری صوتی حدود 04/0درجه سانتیگراد به دست آمد که نشان داد دما را با دقتی بهتر از سنسور دما اندازه گیری میکند. بنابراین میتوان از فن آوری تکه نگاری صوتی برای پایش پیوسته و درازمدت دما در رودخانه ها، دریاچهها و مخازن سدها بهره برد.
کلید واژگان: سنجش ازدور درون آب، روش تکه نگاری صوتی، زمان طی شده امواج صوتی، سرعت صوت در آب، دمای جریان آبAcoustic Tomography (AT) Technology transmits reciprocal acoustic waves to measure the flow characteristics such as flow velocity, water temperature, suspended sediment concentration, salinity and the flow direction in rivers, dam storages, lakes, seas and the oceans. Although, this technique is widely applied in developed countries, it was not used in Iran yet. This research shows the first acoustic tomography experiment in Iran for measuring the flow velocity in a shallow lake located in the western of Shiraz City. Reciprocal sound transmissions were performed between the two acoustic stations located on both sides of the lake. The length of sound transmission line was 262m and the central frequency was set to 30 kHz. The experiment period was 20 minutes and the acoustical data was collected at time intervals of 40s. The surface temperature was measured by a Temperature Sensor (accuracy= 0.1 oC) at four positions along the acoustical ray path. The results showed the arrival time of acoustic waves were approximately constant and it was 177 ms. Finally, the depth- and range-averaged sound speed and the water temperature along the ray path were estimated from the mean travel time. The temperature varied between 19.7 to 19.9 oC that was confirmed by Temperature Sensor data. The temperature resolution of AT technique was estimated around 0.04 oC that shows the more accuracy than the Temperature Sensor. The result of this study showed the ability of acoustic tomography technique to monitor the water temperature in natural aquatic environments.
Keywords: Underwater remote sensing, acoustic tomography technique, travel time method, sound speed, water temperature -
شبیه سازی و برآورد مولفه های بیلان آب از جمله اقدامات مورد نیاز جهت برنامه ریزی و مدیریت پایدار منابع آب در سطح حوضه های آبریز می باشد. مدل SWAT یکی از مدل های نیمه توزیعی برای شبیه سازی حوضه آبریز است که به نحو مطلوبی از ویژگی های فیزیکی حوضه برای محاسبه بیلان آب استفاده می کند. در پژوهش حاضر از این مدل جهت شبیه سازی بیلان آب درحوضه آبریز زاینده رود استفاده شده است. با وجود این که در زمینه استفاده از این مدل در بررسی های مربوط به حوضه های آبریز مطالعات گسترده ای انجام گرفته است ولی به دلیل ناکافی بودن و دقت پایین اطلاعات مکانی از جمله نوع خاک، نوع کاربری اراضی، همچنین پراکندگی و تعداد ایستگاه های هواشناسی و هیدرومتری مورد استفاده جهت واسنجی و اجرای مدل، لزوم مطالعات دقیق تر در این زمینه به نظر می رسد. از این رو، از اطلاعات 27 کلاس کاربری اراضی، 57 کلاس بافت خاک و 27 ایستگاه هواشناسی شامل داده های روزانه بارش و دمای حداقل و حداکثر استفاده گردید. همچنین تحلیل حساسیت، واسنجی (2000- 2006) و صحت سنجی (2007- 2009) مدل با استفاده از الگوریتم SUFI2 در برنامه SWAT-CUP و با بکارگیری از داده های 6 ایستگاه هیدرومتری به صورت ماهانه انجام شد. نتایج حاصل از بکارگیری از این مدل واسنجی شده در حوضه آبریز زاینده رود نشان داد که از کل بارش سالانه ورودی به حوضه 98/65 درصد به صورت تبخیر و تعرق از حوضه خارج می گردد که دارای بیش ترین سهم در میان اجزای بیلان آب می باشد. همچنین رواناب سطحی با 15 درصد، جریان آب زیرزمینی با 7/13 درصد، جریان جانبی با 5/1 درصد و تغذیه آبخوان عمیق با 8/0 درصد به ترتیب سایر بخش های بیلان آب را در این حوضه تشکیل می دهند.کلید واژگان: الگوریتم SUFI2، تحلیل حساسیت، صحتسنجی، واسنجی، SWAT-CUPIntroductionUnderstanding the concept of water balance is one of the most important prerequisites for sustainable management of water resources in the watersheds. Therefore, the components of water resources in a catchment system should be compared at different time periods, and also the effect of each of them should be identified on varied hydraulic components of the hydrological systems. The SWAT model is an example of a physically based hydrologic model which can be used for large-scale simulating and monitoring of water cycle processes based on the characteristics of the catchment area and its climatic conditions. The main object of this study is the hydrologic simulation and water balance estimation for the period 2000-2009 in the Zayandeh-Rud River Basin.Materials and MethodsThe Zayandeh-Rud River Basin is located in the arid and semi-arid central region of Iran. This area is very variable in terms of rainfall. As well as the state of water resources and water consumption is very complicated in this catchment. In the present study, the soil and water assessment tool (SWAT) used to simulate water balance in the Zayandeh-Rud River Basin. The input required data included digital elevation model, land use map, soil texture map and meteorological information including daily rainfall data and minimum and maximum temperature data were introduced to the model and the model was implemented with these data. The sensitivity of the flow-effective parameters was determined using the p-value and t-state criteria by the SUFI2 algorithm in the SWAT-CUP program. The model was calibrated monthly and validated with the selected parameters in the sensitivity analysis using the Nash-Sutcliff criteria and the coefficient of determination by the application of the data of six stations including. Calibration of the model was conducted for 2000-2006 and validation of the model for the years 2007-2009.Results and DiscussionThe results of sensitivity analysis showed that considering the characteristics of the study area, the SWAT model is more sensitive to the 17 effective parameters on runoff. The selected parameters also confirm the results of previous research carried out in the region. The sensitive parameters selected in the sensitivity analysis step were used to calibrate the model. In the next step, the parameters of SWAT-CUP software were entered. After that, these parameters were repeated 1000 times with the SUFI2 algorithm, and the optimal value for each parameter was determined. The Nash-Sutcliff coefficient and the coefficient of determination in the six hydrometric stations are greater than 0.56 and 0.69 in calibration and verification periods respectively, which indicates that the model has a satisfactory ability to run in runoff simulation. The contribution of the components of the water balance including evapotranspiration, surface runoff, lateral flow, groundwater flow, and deep aquifer recharge was calculated from annual basin precipitation. The amount of extracted water from the hydrological components indicated that the largest share of the water balance was related to actual evapotranspiration, the range of variations in the type of precipitation in the study area ranged from 60.1% (2000) to 92.7 % (2007). After evapotranspiration, surface runoff with a change of 22.2% (2005) to 8.6% (2009) and groundwater flow with a change of 14.2% (2000) to 20.5% (the year 2007) had relatively high fluctuations and a large share in the basin balance. These results indicate that the lateral flow with a range of 3.1 to 1.9% had no significant change in these years. Also, the deep aquifer recharge with the range of 1.2 to1.5% was the lowest in 2003 and 2009, respectively.ConclusionThe results showed that the calibrated model for the Zayandeh-Rud River Basin had a desirable performance for both calibration and validation periods. Therefore, the SWAT model has acceptable performance for simulating the water balance of the area. In addition, the results of this study showed that 65.98% of the total annual precipitation in the basin is in form of evapotranspiration, which compares to the other water balance components has the highest part. As well as surface runoff with 15%, groundwater flow with 13.7%, lateral flow with 1.5%, and deep aquifer recharge with 0.8% have other parts of the water balance components in Zayandeh-Rud River Basin. The results also indicate that the highest water losses in the soil and groundwater resources of the basin are due to evapotranspiration. Therefore, serious measures to prevent the loss of water through evapotranspiration in the region to be necessary. The results of this research can be used to predict the effects of climate change and the applicable management practices in the region, which are presented in scenarios to the model.Keywords: Calibration, Sensitivity analysis, SUFI2 Algorithm, SWAT-CUP, Validation
-
بررسی اثر تنش رطوبتی بر اندام هوایی و وزن ریشه ذرت علوفه ای در مراحل مختلف رشداین پژوهش با هدف بررسی اثر اعمال تنش آبی روی وزن خشک اندام هوایی، سطح برگ، و وزن ریشه گیاه ذرت علوفه ای سینگل کراس 704 انجام شد. تیمارهای آزمایشی شامل 4 سطح آبیاری در 5 مرحله رشد گیاه در 60 گلدان با قطر 4/39 و ارتفاع 80 سانتی متر بود که 3 بار تکرار شد. پارامترهای اندازه گیری شده شامل وزن خشک اندام هوایی و سطح برگ و وزن خشک ریشه در 4 مقطع طولی ریشه بودند که در مراحل مختلف رشد گیاه برداشت شدند. نتایج نشان داد سطوح مختلف آبیاری اثری معنادار (05/0P <) بر وزن خشک اندام هوایی، سطح برگ، وزن خشک مقاطع طولی مختلف ریشه، و وزن خشک کل ریشه دارد. بیشترین مقدار وزن خشک اندام هوایی سطح برگ و وزن خشک کل ریشه در هر 2 سال اجرای آزمایش در مرحله شیری شدن دانه رخ داد. این مقدار در 2 سال 1388 و 1389 برای وزن خشک اندام هوایی به ترتیب 9/318 و 1/465 گرم، برای سطح برگ 6497 و 6533 سانتی متر مربع، و برای وزن خشک کل ریشه 3/32 و 6/36 گرم بود. سطح تنش مناسب با بیشترین وزن خشک ریشه برای ذرت برای افزایش بهره وری مصرف آب آبیاری تحت مدیریت کم آبیاری اطلاعات مفیدی به محققان و کارشناسان می دهد.
کلید واژگان: استرس آبی، ذرت، سینگل کراس 704، کم آبیاری، مدیریت آبیاریInvestigation of the Effects of Drought Stress on Top and Root Weight of Corn at Different Growth StagesThis study was conducted to investigate the effects of applying deficit irrigation on aboveground biomass، leaf area and root biomass for maize Hybrid 704 single-cross. Experimental treatments included 4 different irrigation levels، 5 growth stages with three replicates in a completely randomized factorial statistical design. Aboveground biomass، leaf area and root biomass in 4 longitudinal sections of root length were measured at different growth stages. Results indicated that different irrigation levels had significant effect on aboveground biomass، leaf area، root biomass of sectional root lengths and total root biomass (P<0. 05). The maximum aboveground biomass، leaf area and total root biomass were observed at milk stage in both years. These values were 318. 9 and 465. 1gr for aboveground biomass، 6497 and 6533cm2 for leaf area and 32. 3 and 36. 6gr for total root biomass in 2009 and 2010، respectively. The optimum level of water stress with maximum root biomass for maize can provide useful information for scholars and engineers to increase irrigation water use efficiency under deficit irrigation management.Keywords: corn, deficit irrigation, drought stress, irrigation management, maize hybrid 704 single, cross
- در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو میشود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشتههای مختلف باشد.
- همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته میتوانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
- در صورتی که میخواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.