فهرست مطالب

پژوهشهای تغییرات آب و هوایی - پیاپی 5 (بهار 1400)

نشریه پژوهشهای تغییرات آب و هوایی
پیاپی 5 (بهار 1400)

  • تاریخ انتشار: 1399/11/01
  • تعداد عناوین: 6
|
  • محسن حمیدیان پور *، غلامعباس فلاح قالهری، محمدرضا علیمرادی صفحات 1-13

    تغییرپذیری اقلیم و تغییر آن یکی از مهمترین چالش‌های پیش روی بشر در قرن بیست و یکم است. بهترین روش پیش نمای رفتار اقلیم استفاده از مدل های گردش عمومی جو است. یکی از نقاط ضعف این مدل های شبیه ساز اقلیم زمین، عدم تطابق قدرت تفکیک مکانی آنها با مطالعات ریزمقیاس همچون ارزیابی های پیامد-محور است. در بسیاری از موارد اطلاعات حاصله می بایست در خدمت سیاستمداران و همچنین برنامه ریزان محلی و منطقه ای قرار گیرد تا بدین وسیله قادر به برنامه ریزی و اتخاذ استراتژی های آینده باشند. بدین منظور روش های ریزگردانی (Downscaling) پیشنهاد شده است. یکی از روش‌های ریزگردانی که به کرات در پژوهش‌های اقلیمی ایران استفاده شده است روش ریزگردانی آماری با استفاده از نرم‌افزار SDSM می‌باشد. با هدف ارزیابی کارایی این مدل در مناطق مختلف اقلیمی ایران یک ایستگاه نماینده با دوره‌ی آماری 41 ساله انتخاب گردید. برای مقایسه نتایج مدل با داده های مشاهده شده از معیارهای همچون میانگین خطاهای مطلق، میانگین مربعات خطا و مجذور میانگین مربعات خطا استفاده گردید. نتایج نشان می دهد برونداد مدل برای مناطق خشک و فراخشک (گرم و سرد) چندان نتایج مناسب نمی‌باشد و این نتایج از سمت مناطق مرطوب کشور (شمال غرب و شمالی) به سمت مناطق خشک و فراخشک (جنوب، جنوب شرق و جنوب‌غرب) از نتایج غیرمنطقی و نامناسبی برخوردار می باشد. بررسی این علت بیانگر تکرار و عدم روز بارشی در ایستگاه ها می‌باشد. در واقع ایستگاه های مناطق مذکور با سرریز عدم بارش (Over flow) یا عدد صفر روبرو هستند. در ریزگردانی با مدل مذکور یکنواختی و میزان بارش دو فاکتور بسیار مهم می‌باشند. به‌طوری‌که توزیع یکنواخت بارش در افزایش کارایی مدل نسبت به میزان بارش بسیار شایان اهمیت است. بنابراین هرگونه برنامه ریزی بلند مدت بر اساس پیش نمایی های مدل SDSM در مناطق خشک و نیمه خشک با خطا و عدم قطعیت بسیار بالایی همراه بوده و قابل اتکا و اصولی نخواهد بود

    کلیدواژگان: مدل SDSM، تغییر اقلیم، پهنه های اقلیمی، ایران
  • سید محمود حسینی صدیق*، مسعود جلالی، تیمور جعفری صفحات 15-26

    چرخش سلول‌هادلی برای سیستم آب و هوایی از اهمیت اساسی برخوردار است و تغییرات آن مخاطرات و دگرگونی‌های آب و هوایی مهمی بر آب و هوای کمربند گرمسیری و نیمه گرمسیری دارد. میزان گسترش مناطق گرمسیری و متعاقب آن خشک شدن مناطق نیمه گرمسیری زیر شاخه های فرونشینی سلول ‌هادلی رو به افزایش است؛ بنابراین در این مطالعه به بررسی تغییرات فصلی لبه بیرونی سلول‌هادلی در نیمکره جنوبی از داده های بازتحلیل پیش بینی میان مدت هواسپهر اروپایی (ECMWF) نسخه (ERA5) با تفکیک مکانی 25/0*25/0 درجه و بازه زمانی 40 سال (2018-1979) از تابع جریان عملکرد نصف النهاری در سطح 500 هکتوپاسکال با استفاده از نرم افزارهای گردس و متلب پرداخته شده است. یافته های پژوهش نشان داد، تغییرات لبه بیرونی سلول‌هادلی در فصل زمستان از عرض های 35 تا 38 درجه جنوبی، در فصل بهار از عرض های 29 تا 32 درجه جنوبی، در فصل پاییز از عرض های 30 تا 5/35 درجه جنوبی و در فصل تابستان از عرض های 28 تا 29 درجه جنوبی قابل مشاهده است؛ و همچنین با افزایش هر سال، لبه بیرونی سلول‌هادلی در فصلهای زمستان، پاییز، بهار و تابستان به طور متوسط به اندازه 039/0-، 048/0-، 014/0- و 012/0- درجه جغرافیایی افزایش می یابد. به طور کلی، نتایج نشان می دهد که گسترش لبه بیرونی سلول‌هادلی نیمکره جنوبی در فصلهای زمستان و پاییز به اندازه 2 تا 5/3 درجه عرض جغرافیایی افزایش یافته است و نسبت به فصول تابستان و بهار بسیار برجسته و آشکار است و شواهدی از تغییرات و گسترش چرخش سلول‌هادلی را به سمت عرض های جغرافیایی بالاتر را نشان می‌دهد و افزایش خشکی و بیابان زایی را در پیش رو خود دارد.

    کلیدواژگان: تغییر آب و هوایی، سلول هادلی، خشکی، نیمکره جنوبی
  • پرستو باغبانان*، علی احمد آبادی، آیت کریمی صفحات 27-40

    تغییرات دما و بارش و به تناسب آن تغییرات اقلیمی همراه با وقوع مخاطراتی همچون خشکسالی و سیل تاثیرات بسیار زیادی بر وضعیت هیدرولوژی حوضه های آبریز دارند. بنابراین بررسی اثرات تغییر اقلیم بر منابع آب ضرورری به نظر می رسد. در این پژوهش به بررسی تاثیر تغییر اقلیم بر وضعیت هیدرولوژی حوضه آبریز حبله رود پرداخته شد. تغییرات دما و بارش با استفاده از داده های دمای حداقل، دمای حداکثر و بارش از سال 1996-2017 مورد بررسی قرار گرفت و با به کارگیری مدل LARS-WG تغییر اقلیم حوضه آبریز حبله رود با استفاده از مدل HadGEM2-</strong>ES و سناریوهای 2.6RCP، RCP4.5 و RCP8.5 در سال های 2021 تا 2050 شبیه سازی گردید. سپس با مدل هیدرولوژیکی SWAT وضعیت هیدرولوژیکی رواناب حوضه شبیه سازی شد. نتایج مدل LARS در دوره پایه نشاندهنده تطابق کامل این دوره با اختلاف ناچیز با داده های مدل سازی بود. همچنین مشخص گردید که در سال های 2021 تا 2050 دما و بارش تقریبا در تمامی ماه ها روند افزایشی داشته است. نتایج به دست آمده مدل SWAT نیز نشان داد همبستگی مناسب و قابل قبولی بین داده های شبیه سازی شده با مقادیر مشاهداتی حوضه حبله رود وجود دارد. علاوه بر این مبین گردید افزایش بارش در حوضه آبریز منجر به افزایش میزان رواناب سطحی در سطح حوضه مورد مطالعه در دوره پیش بینی 2021-2050 شده است. در نهایت یافته های این تحقیق نشان داد مدل LARS در  بررسی تغییرات اقلیمی حوضه و مدل SWAT در شبیه سازی رواناب حوضه توانمندی بالایی دارند.

    کلیدواژگان: تغییر اقلیم، حوضه آبریز، حبله رود، مدل LARS-WG، مدل هیدرولوژیکی SWAT
  • ایمان بابائیان*، مریم کریمیان، راهله مدیریان، یاشار فلامرزی، منصوره کوهی صفحات 41-57

    این مطالعه با هدف ارایه چشم اندازی از اقلیم استان های محور شرقی کشور در دهه های آینده جهت برنامه ریزی کلان و اتخاذ روش های سازگاری و کاهش پیامدهای گرمایش جهانی انجام شده است. مطالعه حاضر با استفاده از مقیاس کاهی ترکیبی دینامیکی-آماری شامل  مدل منطقه ای اقلیمی RegCM4.5.11 به عنوان مدل دینامیکی و عامل تغییر به عنوان مدل آماری و با بکارگیری داده های شرایط مرزی مدل گردش کلی CanESM از سری مدل های CMIP5 بر روی  متغیرهای بارش و دما در منطقه شرق کشور از جمله استان های خراسان رضوی، جنوبی و سیستان و بلوچستان انجام گرفت. پس از انتخاب پیکر بندی بهینه مدل منطقه ای RegCM ، برونداد مدل منطقه ای RegCM به روش عامل تغییر پس پردازش آماری شد. مدل ترکیبی یادشده برای مقیاس کاهی برونداد مدل گردش کلی برای دو دوره آینده نزدیک (2021-2049)  و آینده دور (2099-2071) با استفاده از دو سناریوی RCP4.5 و RCP8.5 بکار گرفته شد. نتایج این تحقیق در مورد دما برای دوره آینده نزدیک حاکی از افزایش  سالانه 2/4 درجه ای در سناریوی RCP4.5 و  5/5 درجه در سناریوی RCP8.5 می باشد. در دوره آینده دور نتایج نشان دادند که دمای سالانه 2/5 درجه در سناریوی RCP4.5 و 9/8 درجه در سناریوی RCP8.5 افزایش می یابد. اگر در فرآیند مقیاس کاهی ترکیبی، سناریوی متوسط به عنوان میانگین پیش نگری ها در نظر گرفته شود، در آنصورت تغییرات بارش شرق کشور در آینده نزدیک بین 11- تا 15- درصد و در آینده دور بین 8- تا 149+ درصد نسبت به دوره دیدبانی خواهد بود. علیرغم اینکه تعداد اندکی از سناریوها، افزایش بارش را برای منطقه پیش نگری کرده اند، اما به نظر می رسد هر گونه اثرات افزایش بارش به دلیل افزایش دمای پیش نگری شده در منطقه بلااثر شده و منطقه در آینده درگیر تنش آبی خواهد شد که نیازمند اتخاذ روش های سازگاری و کاهش پیامدهای گرمایش جهانی  در منطقه است.

    کلیدواژگان: سناریوی RCP، مدل RegCM4.5، شرق ایران، بارش، دما
  • ندا مجیدی راد، سعید رحیمی هرآبادی صفحات 59-80

    سیستم های آب و هوایی، سیستم هایی پیچیده و در عین حال سازمان یافته به شمار می روند. چرا که تابع رفتاری تصادفی در مکان ها و سال های مختلف است، در این راستا، سیستم پرارتفاع جنب حاره با جابه جایی در محل قرارگیری خود در سال های مختلف، وقایع محیطی گاه منظم و گاه تصادفی (خشکسالی یا ترسالی و...) را در یک منطقه به وجود می آورند. این وقایع محیطی، در سطوح مختلفی از تعادل، آستانه و مخاطرات جای می گیرند. در این نوشتار در پاسخ به این موضوع، یعنی شناسایی رفتار سیستم های پرارتفاع جنب حاره از تعادل تا مخاطرات، تلاش شد در قالب تفکری سیستمی، این روند، شناسایی و مورد ارزیابی قرار گیرد. از آنجا که در رفتارشناسی سیستم های آب و هوایی، برهم کنش مطالعات کمی و کیفی ضروری است. بدین منظور روش تحقیق در این مطالعه از دو بخش اصلی تشکیل می شود؛ در روش تحقیق آماری، داده های دریافت شده سطح فشار 500 هکتوپاسکال طی دوره آماری 1948-2018 و داده های بارش ماهانه 84 ایستگاه سینوپتیک هواشناسی، دریافت و مورد تحلیل قرار گرفت. در گام بعد نتایج آماری بدست آمده از سیستم پرارتفاع، براساس مفاهیم  تعادل، آستانه ها یا فرین، مخاطرات و بلایا در بررسی واکنش های نواحی روستایی از نظر سازگاری و کاهش مخاطرات مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که در طی دوره زمانی مورد مطالعه، بیرونی ترین پربند تاثیرگذار بر روی ایران به عنوان معرف گسترش حد شمالی پرارتفاع جنب حاره، از چندین سطح تعادل به ویژه تعادل ایستا، یکنواخت لحظه ای، دینامیک و فراپایدار پیروی کرده است و در برخی سال ها با اثر آستانه ای یا فرین، مواجه شده است. این فرین ها بیانگر تهدیدی بر شروع مخاطرات محیطی می تواند باشد. که در صورت رفتارشناسی آب و هوا همگام با رفتارشناسی سیستم های روستایی و به کارگیری شیوه های مدیریت فعال می توان آسیب های احتمالی آن بر نواحی روستایی را کاهش داد و درجه سازگاری نواحی روستایی را ارتقا داد.

    کلیدواژگان: سیستمهای آب و هوایی، خشکسالی، رفتارشناسی، سیستمهای روستایی، مخاطرات محیطی
  • خدیجه جوان * صفحات 81-94

    تغییرات در فراوانی و شدت خشکسالی همراه با تغییر اقلیم، تاثیر قابل توجهی بر منابع آب و محیط زیست دارد که به نوبه خود در کشاورزی، جامعه و اقتصاد منعکس می شود. هدف از این تحقیق، بررسی تاثیر تغییر اقلیم بر روی خشکسالی هواشناسی در ایستگاه ارومیه می باشد. بدین منظور ابتدا با استفاده از داده های بارندگی، خشکسالی دوره پایه 2005-1986 و دو دوره آینده (2050-2031 و 2070-2051) در مقیاس های زمانی 3، 6، 12 و 24 ماهه در ایستگاه ارومیه محاسبه شد. داده های بارش دوره های آتی به کمک مدل گزارش پنجم CanESM2  و سناریوهای RCP2.6، RCP4.5 و RCP8.5 و با استفاده از مدل ریزمقیاس نمایی SDSM تعیین شدند. سپس روند مقادیر SPI در دوره پایه و آینده با استفاده از آزمون من-کندال بررسی شد. بررسی تغییرات بارش نشان داد که در دوره آینده اول (2031-2050)، بر اساس دو سناریو RCP2.6 و RCP8.5، میانگین بارش افزایش می یابد ولی در دوره دوم (2051-2070) کاهش بسیار کمی در میزان بارش دیده می شود. همچنین مقادیر SPI در مقیاس زمانی طولانی مدت، شدت خشکسالی بیشتری را نشان می دهند و در بین سناریوهای مورد بررسی، RCP8.5 نسبت به سایر سناریوها، شدت خشکسالی بیش تری را نسبت به دوره پایه نشان می دهد. نتایج آزمون من- کندال نیز نشان دهنده روند معنی دار SPI در دوره پایه و دوره های آینده بر اساس سناریو RCP8.5 است.

    کلیدواژگان: تغییر اقلیم، خشکسالی، شاخص SPI، SDSM، ارومیه
|
  • Mohsen Hamidian Pour *, Gholamabbas Fallah Ghalhari, Mohammad Reza Alimoradi Pages 1-13

    One of the disadvantages of earth climate simulator models is the inadequacy of their spatial resolution with downscale studies such as outcome-based evaluations. In many cases, the resulting information should serve politicians as well as local and regional planners to be able to plan and adopt future strategies. For this purpose, downscaling has been proposed. One of the methods that has been used frequently in Iran's climate research is the statistical descent method using SDSM software. With the aim of evaluating the efficiency of this model in different climatic regions of Iran, a representative station with a 41-year statistical period was selected. In order to compare the results of the model with the observed data, criteria such as mean absolute errors, mean squared error, and root mean squared error were used. The results show that the model output for arid and super arid (warm and cold) regions is not very suitable and from the humid regions of the country (northwest and north) to arid and super arid regions (south, southeast, and southwest), it has irrational and inappropriate results. The reason for this is the repetition and lack of rainy day at the stations. In fact, the stations in these areas face overflow or zero number in raining. In the downscaling with the model, uniformity and precipitation rates are two important factors so that uniform distribution of rainfall is very important in increasing the efficiency of the model relative to the amount of precipitation. Therefore, any long-term planning based on the SDSM model predictions in arid and semi-arid regions is associated with extreme errors and uncertainties and will not be reliable and principled.

    Keywords: SDSM model, climate change, Climatic zones, Iran
  • sayyed mahmoud hosseini seddigh *, masoud jalali, Teimour Jafarie Pages 15-26

    In this study, the data of (ECMWF) version (ERA5) with spatial resolution of 0.25 * 0.25 degrees and a period of 40 years (1979-1989) of the meridional performance flow function Seasonal changes in the external edge of the Hadley cell in the Northern Hemisphere have been investigated using MATLAB. Findings showed that the outer edge of Hadley cell in winter from 35 to 38 degrees south, in spring from 29 to 32 degrees south, in autumn from 30 to 35.5 degrees South and can be seen in summer from 28 to 29 degrees south; Also, with increasing each year, the outer edge of the Hadley cell in winter, autumn, spring and summer increases by -0.039, -0.048, -0.014 and -0.012 degrees on average. In general, the results show that the expansion of the outer edge of the Hadley cell has increased by 2 to 3.5 degrees latitude in winter and autumn, and shows that it is very prominent compared to the summer and spring seasons. Shows the expansion of the Hadley cell rotation towards higher latitudes.

    Keywords: Climate change, Hadley cell, Drought, Southern Hemisphere
  • parasto baghbanan *, Ali Ahmad Abadi, Ayat Karimi Pages 27-40

    Changes in temperature and precipitation and, accordingly, climate change along with the occurrence of hazards such as drought and flood have a great impact on the hydrological status of catchments. Therefore, it seems necessary to study the effects of climate change on water resources. In this study, the effect of climate change on the hydrological status of Hablehrood catchment was investigated. Temperature and precipitation changes were studied using minimum temperature, maximum temperature and precipitation data from 1996-2017 and using LARS-WG model, climate change of Hablehrood catchment using HadGEM2-ES model and 2.6 RCP, RCP4.5 and RCP8.5 scenarios were simulated in 2021 to 2050. Then, the hydrological condition of the basin runoff was simulated with the SWAT hydrological model. The results of the LARS model in the baseline period showed a complete agreement of the baseline period with a slight difference with the modeling data. It was also found that in the years 2021 to 2050, the temperature and precipitation have increased in almost all months. The results of the SWAT model also show an appropriate and acceptable correlation between the simulated data and the observed values of Hablehrood basin. In addition, it was found that the increase in rainfall in the catchment has led to an increase in surface runoff in the study area in the forecast period 2021-2050. Finally, the findings of this study showed that the LARS model for investigating the climate change of the basin and the SWAT model have a high capability in simulating the runoff of the basin.

    Keywords: climate change, Catchment, Hablehrood, LARS-WG model, SWAT hydrological model
  • Iman Babaeian *, Maryam Karimian, Raheleh modiriyan, yashar falamarzi, mansooreh koohi Pages 41-57

    This study aims to provide a perspective of the climate of the eastern provinces of Iran at the end of 21st century to be usd in longterm planning, adoption and mitigation of climate change. This study uses a combined dynamic-statistical approach for downscaling of CanESM global climate model using RegCM4.5 as a dynamic model and change factor as a statistical method over eastern provinces of Iran, including Khorasan Razavi, South and Sistan and Baluchestan. After configuration of the RegCM regional model, the output of the RegCM was statistically downscaled by change factor method over two period of near future (2021-2049) and the distant future (2071-2099) under two IPCC scenarios of RCP4.5 and RCP8.5. The results indicate an annual increase of 4.2oC and 5.5 oC under RCP4.5 and RCP8.5 scenario in near future period (2021-2049) and 8.9oC to 5.5 oC in far future period of 2071-2099, respectively. If in the combined combined dynamical-statistical ownscaling process, the average scenario is considered as the most probalble scenario, then the decrease in precipitation in the east of the country in the near future will be between -11 to -15 percent and in the distant future between -8 to + 149 percent compared to the observation period. Although a small number of scenarios have predicted an increase in precipitation for the region, but due to the relatively large increase in temperature, any effects of increased precipitation will be ineffective due to the prrojected temperature increase in the region and the region will be subject to water stress that requires adaptation sterategy and reducing the consequences of global warming in the region.

    Keywords: RCP, RegCM4.5, East Of Iran, Precipitation, Temperature
  • Neda Majidirad, Saeed Rahimi Herabadi * Pages 59-80

    Climate systems are complex yet organized systems. Because it is a function of random behavior in different places and years, in this regard, the high-altitude subtropical system by moving to its location in different years, sometimes regular and sometimes random environmental events (drought or wet season, etc.) in one They create the region. These environmental events take place at different levels of equilibrium, thresholds, and hazards. In this paper, in response to this issue, identifying the behavior of high-altitude subtropical systems from equilibrium to hazards, an attempt was made to identify and evaluate this trend in the form of system thinking. Because in the behavior of climatic systems, the interaction of quantitative and qualitative studies is essential. For this purpose, the research method in this study consists of two main parts; In the statistical research method, the received data of pressure level of 500 hPa during the statistical period of 1948-2018 and the monthly precipitation data of 84 synoptic meteorological stations were received and analyzed. In the next step, the statistical results obtained from the high-altitude system were evaluated based on the eight concepts of equilibrium, thresholds or fringes, hazards and environmental disasters in examining the reactions of rural areas in terms of adaptation and reduction of hazards. The results showed that during the period under study, the most effective outer band on Iran as a representative of the expansion of the high northern limit of the subcontinent, has followed several levels of equilibrium, especially static, uniform instantaneous, dynamic and ultra-stable balance and in some years with effect Astaneh or Farin is encountered. These flights can pose a threat to the onset of environmental hazards (severe droughts).

    Keywords: Climate System, Tropical High Pressure, Environmental Hazards, Drought, Environmental Management
  • Khadijeh Javan * Pages 81-94

    Variations in frequency and intensity of drought have substantial impact on water resources and environment, which in turn are reflected on agriculture, society, and economy. The aim of this study is to investigate the effect of climate change on meteorological drought in Urmia. For this purpose, using rainfall data, the drought of the base period (1986-2005) and the future periods (2031-2050 and 2051-2070) were calculated for 3, 6, 12 and 24-months’ time scales in Urmia. Precipitation for future periods were determined using the CanESM2 Fifth Report Model and three Scenarios (RCP2.6, RCP4.5 and RCP8.5) and were downscaled using the SDSM model. Then the trend values of SPI in baseline and future periods were investigated using Mann-Kendall test. The study of precipitation changes showed that in the first future period, based on two scenarios RCP2.6 and RCP8.5, the average precipitation will increase, but in the second future period there is a very small decrease in precipitation. Also, SPI values on a long-term time scales indicate a higher severity of drought and among the studied scenarios, RCP8.5 shows more severe drought intensity than the base period compared to other scenarios. The results of trend analysis also show significant changes in SPI values in the reference period and future periods based on the RCP8.5 scenario.

    Keywords: Climate Change, Drought, SPI, SDSM, Urmia