شبیه سازی سناریوهای تغییرات اقلیمی با استفاده از مدل های CMIP۶ (مطالعه موردی: حوزه آبخیز طالقان)

چکیده مبسوطمقدمه: صنعتی شدن جوامع منجر به افزایش گازهای گلخانه ای در دهه های اخیر شده است. این افزایش باعث گرم شدن جو زمین شده و سایر اجزای سیستم اقلیمی  را تحت تاثیر قرار داده و منجر به تغییرات اقلیمی شده است. شواهد نشان می دهد که میانگین جهانی دمای زمین به ویژه در سال های اخیر در حال افزایش است. بنابراین تاثیر تشدید تغییرات اقلیم جهانی بر توسعه و بقای بشریت یک واقعیت غیرقابل انکار است. هدف از این پژوهش، بررسی و پیش بینی تغییرات در دهه های آینده در حوزه آبخیز طالقان است. مواد و روش ها: منطقه موردمطالعه حوزه آبخیز طالقان با توپوگرافی کوهستانی در شمال غرب استان البرز قرار دارد. میزان بارش و درجه حرارت سالانه منطقه به ترتیب ۸/۴۸۵ میلی متر و ۴/۱۱ درجه سانتی گراد است. برای برآورد و تولید داده ها برای دوره آتی (۲۱۰۰-۲۰۲۱)، از داده های روزانه ایستگاه های منطقه ای، ازجمله داده های بارش با دوره پایه (۲۰۱۴-۱۹۷۹)، و داده های میانگین دما با دوره پایه (۲۰۱۴-۲۰۰۳) استفاده گردید. همچنین داده های خروجی مدل گردش عمومی (CanESM۵) تحت سناریوهای اقلیمی (SSP۱-۲.۶, SSP۲-۴.۵, SSP۵-۸.۵) مورد استفاده قرار گرفت. CanESM۵ یک مدل جهانی است که برای شبیه سازی تغییرات اقلیمی و توسعه پیش بینی های فصلی و دهه ای توسعه یافته است. CanESM۵ معمولا برای پیش بینی ها در مقیاس بزرگ استفاده می شود؛ بنابراین، SDSM برای کاهش مقیاس داده های اقلیمی انتخاب می شود. تغییرات پارامترهای میانگین بارش و دما برای سه دوره آتی (۲۰۴۰-۲۰۲۱، ۲۰۶۰-۲۰۴۱ و ۲۱۰۰-۲۰۸۱) با مدل ریزمقیاس نمایی تحت سناریوهای SSP۱-۲.۶، SSP۲-۴.۵ و SSP۵-۸.۵ در منطقه مورد بررسی قرار گرفت. برای ارزیابی دقت مدل از RMSE، MAD و R استفاده شد. نتایج و بحث: بیشترین افزایش بارش در ایستگاه آرموت در ماه های مارس، می و نوامبر و بیشترین کاهش بارش در سپتامبر و اکتبر در سناریوهای SSP برای دوره های ۲۰۲۱-۲۰۴۰، ۲۰۶۰-۲۰۴۱ و ۲۱۰۰-۲۰۸۱ پیش نگری شده است. در ایستگاه سکرانچال بیشترین افزایش بارش در سه دوره در ماه های مارس، فوریه و می و بیشترین کاهش در سپتامبر و اکتبر تحت سناریوهای SSP۱-۲.۶، SSP۲-۴.۵ و SSP۵-۸.۵ است. بیشترین افزایش بارش در ایستگاه زیدشت در ما ه های مارس، می و نوامبر، آوریل و دسامبر تحت سناریوهای SSP است. همچنین بیشترین کاهش در سپتامبر تحت سناریوهای SSP برای سه دوره پیش نگری شده است. در ایستگاه گته ده بیشترین افزایش بارش در بازه های زمانی ۲۰۴۰-۲۰۲۱ و ۲۰۸۱-۲۱۰۰ مربوط به مارس، می و نوامبر و برای دوره ۲۰۴۱-۲۰۶۰ مربوط به ماه های مارس فوریه و می تحت سناریوی SSP۵-۸.۵ است. در دوره های ۲۰۴۰-۲۰۲۱ و ۲۰۴۱-۲۰۶۰ بیشترین کاهش در سپتامبر تحت سناریوهای SSP،  همچنین در دوره ۲۰۸۱-۲۱۰۰ بیشترین کاهش در جولای در سناریوهای SSP و اکتبر در سناریوی SSP۵-۸.۵ خواهد بود. طی سه دوره، بیشترین افزایش بارش ایستگاه جوستان در فوریه، مارس، می و نوامبر پیش بینی می شود. بیشترین کاهش در دوره ۲۰۴۰-۲۰۲۱ در سپتامبر و آگوست تحت SSP۵-۸.۵ و در دوره های ۲۰۴۱-۲۰۶۰ و ۲۱۰۰-۲۰۸۱ در اکتبر و جولای تحت SSP۱-۲.۶ خواهد بود. بیشترین افزایش بارش ایستگاه دیزان در دوره ۲۰۴۰-۲۰۲۱ در می و آوریل (SSP۱-۲.۶) و بیشترین کاهش در جولای (SSP۵-۸.۵) خواهد بود. برای دوره ۲۰۶۰-۲۰۴۱ بیشترین افزایش در می (SSP۲-۴.۵) و ژوئن (SSP۱-۲.۶) و بیشترین کاهش در سپتامبر (SSP۵-۸.۵) است. بیشترین افزایش برای دوره ۲۱۰۰-۲۰۸۱ در مارس و آوریل به ترتیب تحت SSP۲-۴.۵ و SSP۱-۲.۶ و بیشترین کاهش در اکتبر تحت SSP۵-۸.۵ است. بر اساس نتایج پیش نگری دمای ایستگاه زیدشت طی سه دوره، میانگین و میانگین بیشینه دما در ژانویه و فوریه تحت سناریوهای SSP روند کاهشی و بقیه ماه ها روند افزایشی را نشان می دهند. نتیجه گیری: نتایج نشان می دهد که بارش در برخی ماه ها روند کاهشی و برخی روند افزایشی دارد. نتایج به دست آمده نشان می دهد که متغیرهای بارش و دما طی دوره های ۲۰۴۰-۲۰۲۱، ۲۰۶۰-۲۰۴۱ و ۲۱۰۰-۲۰۸۱ تحت سناریوهای SSP۱-۲.۶، SSP۲-۴.۵ و SSP۵-۸.۵ روند افزایشی را نسبت به دوره پایه تجربه خواهند کرد، بیشترین افزایش دما و بارش در دوره ۲۰۴۰-۲۰۲۱ و به ترتیب تحت سناریوهای SSP۲-۴.۵ و SSP۱-۲.۶ است. این مطالعه نشان می دهد که طالقان در آینده در برابر تغییرات اقلیمی آسیب پذیر خواهد بود. افزایش دما باعث ذوب برف و کاهش ذخیره برفی می شود. زمان پایداری ذخایر آب در حوضه کاهش می یابد. تغییرات بارش در منطقه می تواند الگوی بارش را از برف به باران تغییر دهد؛ که این امر باعث کاهش آب های سطحی و زیرزمینی می شود و می تواند بر عملکرد محصول تاثیر بگذارد.

کلیدواژه ها:

تغییر اقلیم ، ریزمقیاس نمایی ، طالقان ، سناریوهای SSP ، CMIP۶ ، SDSM