مدل سازی عددی پویایی تاب آوری اکوسیستم های تالابی و واکاوی آستانه های نشان فروریزش در مواجهه با عدم قطعیت های اقلیمی

پژوهش حاضر با بهره گیری از رویکرد پویایی شناسی سیستم ها یک مدل موازنه جرم غیرخطی مبتنی بر معادلات دیفرانسیل معمولی را در محیط برنامه نویسی پایتون توسعه داده است. متغیر حالت اصلی مدل حجم آب تالاب است که تغییرات آن تحت تاثیر جریان های ورودی بارندگی، رواناب سطحی و نفوذ زیرزمینی و خروجی تبخیر و تعرق، سرریز و نفوذ عمقی محاسبه می شود. مساحت سطح تالاب به صورت تابعی غیرخطی از حجم آب در مدل پیاده سازی شده تا بازخوردهای هندسی سیستم به دقت شبیه سازی شود. سناریوهای اقلیمی IPCC شامل SSP۲-۴.۵ (میانه) و SSP۵-۸.۵ (بدبینانه) به عنوان توابع اجبار بیرونی به مدل تزریق شدند. شاخص کمی تاب آوری اکولوژیکی به صورت پویا در حلقه محاسباتی تعریف شده و پدیده هیسترزیس (برگشت ناپذیری) مورد بررسی قرار گرفت. نتایج شبیه سازی ۱۲۰ ماهه نشان می دهد که در سناریوی مرجع سیستم رفتار نوسانی پایدار حول تراز تعادل حفظ می کند و شاخص تاب آوری در سطح ۸۸ باقی می ماند. در سناریوی SSP۲-۴.۵، حجم آب به تدریج کاهش یافته و در ماه ۸۴ به آستانه بحرانی نزدیک می شود. اما در سناریوی بدبینانه SSP۵-۸.۵، سیستم در ماه ۴۸ به زیر آستانه بحرانی سقوط کرده و به فاز خشک تخریب شده منتقل می شود. تحلیل حساسیت پارامتریک نیز حاکی از وابستگی بالای مدل به نرخ تبخیر و ثابت زمانی بازگشت پذیری است. این مدل یکپارچه با شناسایی سیگنال های هشدار زودهنگام ابزاری قدرتمند برای پیش بینی فروریزش اکولوژیک و پشتیبانی از تصمیم گیری مدیریت پایدار تالاب ها ارائه می دهد. نتایج پژوهش بر لزوم گذار از رویکردهای ایستا به مدل سازی پویا و سیستمی تاکید دارد.

کلیدواژه ها:

تاب آوری اکوسیستم ، تالابی مدلسازی ، پویایی سیستم ، آستانه فروریزش ، سناریوهای تغییر اقلیم ، هیسترزیس هیدرولوژیک