بررسی اثرات تغییرات اقلیم با استفاده از نتایج گزارش ششم هیات بین الدول بر میزان تولید رواناب و رسوب

مقدمه تغییر اقلیم، یکی از مهمترین چالش هایی است که بر اکوسیستم های طبیعی و جنبه های مختلف زندگی انسان تاثیر دارد. تاثیرات گرمایش جهانی و به تبع آن اثرات تغییر اقلیم بر بخش هیدرولوژی و چرخه آب در طبیعت بسیار جدی است و شناخت این اثرات به صورت کمی، آمادگی بیشتری برای مقابله با تبعات آن ایجاد می کند. ارزیابی این تغییرات برای کاهش اثرات آنها بر حوضه و تدوین استراتژی مناسب برای به حداقل رساندن آثار سوء آنها ضروری است. این پژوهش با استفاده از مدل ترکیبی SDSM و SWAT به بررسی اثرات تغییر اقلیم بر میزان رواناب و رسوب حوزه آبخیز کرگانرود در استان گیلان می پردازد. ایستگاه آب سنجی (ماشین خانه) در داخل این حوضه قرار دارد و دارای سابقه طولانی آماری است. همچنین، در این حوضه کمترین میزان تغییرات کاربری اراضی صورت گرفته است که این امر می تواند نتایج آشکارسازی تغییرات اقلیم بر روی میزان رواناب و رسوب را بهتر نمایان سازد.   مواد و روش ها به منظور بررسی پیامدهای تغییر اقلیم بر رواناب و رسوب با استفاده از مدل هیدرولوژیکی SWAT استفاده شد. مدل SWAT توسط الگوریتم SUFI-۲ با بهبود نتایج شبیه سازی جریان دبی و رسوب حوضه، مورد واسنجی و اعتبارسنجی قرار گرفت. پس از اجرای مدل SWAT تعداد ۱۰۹ واحد پاسخ هیدرولوژیک در پنج زیرحوضه استخراج شد. پس از ۵۰۰ مرحله اجراء شبیه سازی درنهایت، ۲۲ شاخص در تولید رواناب و شش پارامتر در تولید رسوب حوزه آبخیز کرگانرود به عنوان پارامترهای موثر شناخته شدند. سپس با توجه به مقادیر به دست آمده از معیارهای ارزیابی NS، R² و RMSE، مشخص شد که مدل اقلیمی CanESM۵ از دقت و کارایی بهتری نسبت به مدل های اقلیمی MPI-ESM۱.۲-HR و NorESM۲-MM برخوردار است. با معرفی سری زمانی میانگین بارش و دمای روزانه حاصل از خروجی مدل اقلیمی CanESM۵ و با استفاده از مدل ریزمقیاس SDSM، رواناب و رسوب حوضه کرگانرود به صورت ماهانه در ایستگاه هیدرومتری ماشین‎خانه در دوره های ۲۰۵۰-۲۰۲۶، ۲۰۵۱-۲۰۷۵ و ۲۱۰۰-۲۰۷۶ برای دو سناریو SSP۲-۴.۵ و SSP۵-۸.۵ شبیه سازی شد.   نتایج و بحث با توجه به مقادیر به دست آمده از معیارهای ارزیابی NS، R² و RMSE، مشخص شد که مدل اقلیمی CanESM۵ از دقت و کارایی بهتری نسبت به مدل های اقلیمی MPI-ESM۱.۲-HR و NorESM۲-MM برخوردار است. نتایج مدل CanESM۵ حاکی از این است که بارندگی، دمای حداکثر و حداقل در تمامی دوره های آتی براساس SSP۲-۴.۵ کاهش می یابد. همچنین، بررسی نتایج مدل CanESM۵ در ارتباط با SSP۵-۸.۵ نشان می دهد، بارندگی در تمامی دوره های آتی کاهش و دمای حداکثر در دوره ۲۰۷۵-۲۰۵۱ و ۲۱۰۰-۲۰۷۶ افزایش خواهد یافت. همچنین، نتایج حاصل از داده های اقلیمی در هر سه مدل اقلیمی و در هر دو سناریو SSP۲-۴.۵ و SSP۵-۸.۵ نشان داد که دروه ۲۱۰۰-۲۰۷۶ دوره خشک تر و گرمتری نسبت به دوره های دیگر خواهد بود. به منظور بررسی پیامدهای تغییر اقلیم بر رواناب و رسوب با استفاده از مدل هیدرولوژیکی SWAT و با معرفی سری زمانی میانگین بارش و دمای روزانه حاصل از خروجی مدل اقلیمی CanESM۵ و با استفاده از مدل ریزمقیاس SDSM، رواناب و رسوب حوضه کرگانرود به صورت ماهانه در ایستگاه هیدرومتری ماشین خانه در دوره های ۲۰۵۰-۲۰۲۶، ۲۰۵۱-۲۰۷۵ و ۲۱۰۰-۲۰۷۶ برای دو سناریو SSP۲-۴.۵ و SSP۵-۸.۵. شبیه سازی شد. نتایج مدل SWAT نشان داد، تغییرات رواناب را برای سناریوهای SSP۲-۴.۵ و SSP۵-۸.۵ در تمامی دوره های آتی کاهشی و تغییرات رسوب افزایشی خواهد بود.   نتیجه گیری با استفاده از نتایج داده های خروجی مدل اقلیمی CanESM۵ مربوط به گزارش ششم و تحت سناریوهای SSP۲-۴.۵ و SSP۵-۸.۵ و با به کارگیری مدل SWAT، میزان رواناب و رسوب در سه بازه زمانی آینده نزدیک (۲۰۵۰-۲۰۲۶)، متوسط (۲۰۷۵-۲۰۵۱) و دور (۲۱۰۰-۲۰۷۶) انجام پذیرفت. مقدار رسوب در نقطه خروجی ایستگاه آب سنجی ماشین خانه روند افزایشی نشان داد. همچنین، نتایج نشان داد، دبی حدی جریان مشاهداتی با دبی حدی سناریوهای SSP۲-۴.۵ و SSP۵-۸.۵ در دوره های آتی تطابق نداشته ولی رسوب مشاهداتی با دوره های آتی تطبیق دارد. داده های سناریوی SSP۲-۴.۵ نشان داد که دبی در تمامی دوره ها کاهش و رسوب در تمامی دوره های آتی افزایش می یابد. بیشترین تغییرات دبی مربوط به دوره آتی ۲۱۰۰-۲۰۷۶ و به میزان ۵۶.۷- درصد و کمترین میزان تغییرات دبی مربوط به دوره آتی ۲۰۵۰-۲۰۲۶ و به میزان ۴۸.۵- درصد است. بیشترین تغییرات رسوب مربوط به دوره آتی ۲۰۷۵-۲۰۵۱ و به میزان ۵۴.۳ درصد و کمترین میزان تغییرات رسوب مربوط به دوره آتی ۲۰۵۰-۲۰۲۶ و به میزان ۵.۱۲ درصد است. همچنین نتایج مدل SWAT براساس داده های سناریوی SSP۵-۸.۵ نشان داد که دبی در تمامی دوره ها کاهش و رسوب در تمامی دوره های آتی افزایش می یابد. بیشترین تغییرات دبی مربوط به دوره آتی ۲۱۰۰-۲۰۷۶ و به میزان ۵۶- درصد و کمترین میزان تغییرات دبی مربوط به دوره آتی ۲۰۵۰-۲۰۲۶ و به میزان ۵۲.۸- درصد است. بیشترین تغییرات رسوب مربوط به دوره آتی ۲۱۰۰-۲۰۷۶ و به میزان ۱۱۳.۲۷ درصد و کمترین میزان تغییرات رسوب مربوط به دوره آتی ۲۰۵۰-۲۰۲۶ و به میزان ۲۹ درصد است. به نظر می رسد کاهش بارندگی در دوره های آتی باعث کاهش پوشش گیاهی شده و به ‍خصوص در اواخر تابستان و اوایل پاییز و با ذوب برف های باقی مانده در ارتفاعات به دلیل افزایش دما، میزان رواناب تولید شده افزایش می یابد که این امر باعث افزایش رسوب تولید شده در حوضه خواهد شد.

کلیدواژه ها:

بارش ، حوزه آبخیز کرگانرود ، دما ، SDSM ، SWAT