تغییرات دبی جریان حوزه‎ های آبخیز شرق استان مازندران تحت تاثیر تغییر اقلیم

چکیده مبسوط مقدمه و هدف: تغییر اقلیم به‎صورت مستقیم روی مولفه‎های هیدرولوژیک و منابع آبی تاثیرگذار است و جریان خروجی از حوضه را تحت تاثیر قرار می‎دهد. محاسبه میزان تغییرات احتمالی در مقادیر بارش و رواناب نقش مهمی در سیاست‎گذاری و برنامه‎ریزی منابع آب در شرایط تغییر اقلیم خواهد داشت. در این پژوهش شبیه‎سازی رواناب حوزه‎های آبخیز شرق استان مازندران (تالار، تجن، نکارود و بابل‎رود) تحت تاثیر تغییر اقلیم در دوره زمانی آتی (۲۰۴۰-۲۰۲۱) مورد بررسی قرار گرفت. مواد و روش‎ها: برای بررسی تغییر اقلیم، از یکی از مدل‎های گردش عمومی جوی- اقیانوسی با نام HadGEM۲ تحت سناریوهای اقلیمی ( RCP ۲.۶ و RCP ۸.۵) استفاده شده است. برای ریزمقیاس نمایی داده‎های اقلیمی از مدل Lars-WG طی سه مرحله کالیبره کردن داده‎ها، ارزیابی داده‎ها و تولید داده‎های هواشناسی برای دوره آتی استفاده شد. برای این‎منظور از داده‎های روزانه بارش، بیشینه و کمینه دما و ساعات آفتابی ایستگاه‎های منتخب چهار حوضه در دوره فعلی (۲۰۱۶-۱۹۹۷) استفاده و مدل برای دوره پایه اجرا شد. پس از اطمینان از توانایی مدل Lars-WG در شبیه‎سازی داده‎های هواشناسی از طریق مقایسه داده‎های تولید شده توسط مدل HadGEM۲ و داده‎های مشاهداتی موجود در دوره پایه، این مدل جهت تولید داده‎های آتی با استفاده از سناریوهای اقلیمی( RCP ۲.۶ و RCP ۸.۵) اجرا شد و مقادیر روزانه داده‎های اقلیمی بارش، بیشینه و کمینه دما و ساعات آفتابی ۴۰ سال آینده (۲۰۲۱-۲۰۶۰) تولید و شبیه‎سازی شد. برای شبیه‎سازی جریان در دوره آتی و بررسی اثر تغییر اقلیم بر رواناب، از مدل هیدرولوژیکی IHACRES که یک مدل پیوسته مفهومی- دینامیکی برای شبیه‎سازی بارش-رواناب در مقیاس حوضه است، با استفاده از سناریوهای اقلیمی استفاده شد. به این منظور، داده‎های بارش، دمای میانگین و دبی روزانه دوره فعلی (۲۰۱۶-۱۹۹۷) چهار حوضه وارد نرم‎افزار IHACRES شد. سپس دو دوره زمانی ۲۰۰۸-۱۹۹۷ و ۲۰۱۶-۲۰۰۹ به‎ترتیب برای واسنجی و اعتبارسنجی به‎منظور تعیین عملکرد مدل IHACRES در توانایی شبیه‎سازی دبی دوره آتی انتخاب شد. پس از واسنجی و اعتبارسنجی، داده‎های اقلیمی تولید شده توسط مدل HadGEM۲ وارد IHACRES شد و سری روزانه دبی برای دوره آتی (۲۰۴۰-۲۰۲۱) پیش‎بینی شد. سپس میانگین سالانه دبی‎های مشاهداتی در دوره فعلی و دبی‎های شبیه‎سازی شده در دوره آتی تحت سناریوهای RCP ۲.۶ و RCP ۸.۵ و همچنین متوسط ۲۰ ساله رواناب در ایستگاه‎ها در دوره آتی با دوره مشاهداتی مقایسه و ارزیابی شد. یافته‎ها: یافته‎های حاصل از بررسی تغییر اقلیم نشان داد در هر چهار حوضه، میانگین ماهانه دمای کمینه و دمای بیشینه در تمامی ماه‎های سال دوره آتی در هر دو سناریو RCP ۲.۶ و RCP ۸.۵ نسبت به دوره فعلی (۲۰۱۶-۱۹۹۷) افزایش یافت. میانگین ماهانه بارش در هر دو سناریو نسبت به دوره فعلی روند ثابتی ندارد و در ماه‎های مختلف متفاوت است. یافته‎های حاصل از پیش‎بینی رواناب نشان داد تغییرات دبی حوضه‎ها تحت شرایط تغییر اقلیم نسبت به دبی دوره فعلی، ثابت نیست که دلیل آن می‎تواند ثابت نبودن روند تغییرات بارش دوره آتی نسبت به دوره فعلی باشد. همچنین در برخی سال‎ها در دوره آماری آتی علی‎رغم افزایش میانگین بارش، دبی در دوره آینده کاهش می‎یابد که احتمالا دلیل آن‎را می‎توان به افزایش دما در دوره آتی بر اثر تغییر اقلیم ارتباط داد. اما در مورد افزایش دبی علی‎رغم کاهش میانگین بارش آن سال، یکی از دلایل آن می‎تواند امکان رخداد بارش‎های با شدت بالا یا رگباری در آن سال موردنظر باشد که باعث افزایش میزان دبی شده است. متوسط ۲۰ ساله دبی پیش‎بینی شده در ایستگاه‎های منتخب حوضه تالار، تجن و نکارود در دوره آتی برای هر دو سناریو RCP ۲.۶ و RCP ۸.۵ نسبت به دوره فعلی کاهش داشته است، اما در ایستگاه منتخب حوضه بابلرود، این مقدار در سناریو RCP ۲.۶ نسبت به دوره فعلی افزایش داشته است. در ایستگاه پل سفید در حوضه تالار، دبی شبیه‎سازی شده تحت سناریو RCP ۲.۶ برابر با ۶/۱۸ و سناریو RCP ۸.۵ برابر با ۶/۱۲ متر مکعب بر ثانیه به‎دست آمده که در مقایسه با دبی مشاهداتی که برابر با ۷/۴۱ مترمکعب بر ثانیه می‎باشد، کاهش نشان می‎دهد. در ایستگاه سلیمان تنگه در حوضه تجن دبی پیش‎بینی شده تحت سناریو RCP ۲.۶ برابر با ۷/۳۳ و سناریو RCP ۸.۵ برابر با ۷/۲۹ متر‎مکعب بر ثانیه به‎دست آمده که در مقایسه با دبی مشاهداتی که برابر با ۹/۸۲ مترمکعب بر ثانیه می‎باشد، کاهش یافته است. در ایستگاه سفیدچاه در حوضه نکارود دبی شبیه‎سازی شده تحت سناریو RCP ۲.۶ برابر با ۳/۸۵ و سناریو RCP ۸.۵ برابر با ۳/۷۲ مترمکعب بر ثانیه به‎دست آمده که در مقایسه با دبی مشاهداتی که برابر با ۴/۱۰ مترمکعب بر ثانیه می‎باشد، کاهش می‎یابد. اما در ایستگاه بابل در حوضه بابل‎رود، دبی تحت سناریو RCP ۲.۶ برابر با ۱۱/۴۰ مترمکعب بر ثانیه پیش‎بینی شد که نسبت به دبی دوره مشاهداتی که برابر با ۱۱/۳۴ مترمکعب بر ثانیه می‎باشد، افزایش یافته است، در صورتی‎که دبی تحت سناریو RCP ۸.۵ با مقدار برابر با ۱۱/۲۲ مترمکعب بر ثانیه کمتر از دبی مشاهداتی شبیه‎سازی شد. نتیجه‎گیری: به‎طور کلی تاثیر تغییرات اقلیمی بر منابع آب یکی از چالش‎های پیش‎روی برنامه‎ریزان منابع آب است و می‎تواند پیامدهای جدی را متوجه اکوسیستم‎ها و جوامع کند. بر اساس یافته‎های پژوهش و اهمیت آثار تغییر اقلیم در وضعیت هیدرولوژی حوضه‎های منطقه مطالعاتی، اعمال سیاست‎های مناسب به‎منظور مدیریت پایدار منابع آب ضروری است.

کلیدواژه ها:

Calibration ، Climate Change ، IHACRES Hydrological Model ، Lars-WG Downscaling Model ، Runoff Simulation ، تغییر اقلیم ، شبیه‎ سازی رواناب ، مدل ریزمقیاس نمایی Lars-WG ، مدل هیدرولوژیکی IHACRES ، واسنجی