بخشی از مقاله
چکیده
امروزه مطالعات بسیاری در سراسر جهان وجود تغییر اقلیم را تایید می کند. که تغییراتی را در اقلیم کره زمین به وجود آورده است و سیستم های مختلف نظیر منابع آب، کشاورزی، محیط زیست، بهداشت، صنعت و ... از این تغییرات تاثیر می پذیرد. یکی از اثرات مهم پدیده تغییر اقلیم تاثیر بر وقایع حدی از جمله خشکسالی می باشد. که در طول سال های اخیر خسارات زیادی را به بار آورده است .
لذا به منظور کاهش خسارات و برنامه ریزی، در این مقاله اثرات محتمل تغییر اقلیم بر خصوصیات خشکسالی شهرستان فسا از توابع استان فارس بررسی شد و دادههای بارش با روش ضریب تغییرات برای مدل HADGEM سناریوی بحرانی 6 ریز مقیاس شده، بهمنظور محاسبه ی شاخص SPI و بررسی خصوصیات خشکسالی برای دوره ی زمانی 2016-2045 مورد استفاده قرارگرفت تا مولفه های مواجهه از آسیب پذیری بخش کشاورزی نسبت به خشکسالی سنجیده شود. نتایج نشان داد که تاثیر محتمل تغییر اقلیم فراوانی، شدت و مدت خشکسالی نسبت به گذشته کاهش پیدا خواهند کرد.
مقدمه
بر اساس تعریف IPCC تغییر اقلیم عبارت است از تغییر برگشت ناپذیر در متوسط شرایط آب و هوایی یک منطقه نسبت به رفتاری که در طول یک افق زمانی بلندمدت از اطلاعات مشاهده یا ثبت شده در آن منطقه مورد انتظاراست.
عامل اصلی تغییرات اقلیمی فعالیت های انسانی است که به انباشت گازهای گلخانه ای با قدرت ماندگاری طولانی مدت در جو - دی اکسید کربن، متان، اکسید نیتروژن و هالوکربن ها - منجر می شود. امروزه از تغییر اقلیم به عنوان یکی از مهم ترین چالش های زیست محیطی قرن بیست و یکم یاد می شود که پیامدهای جدی اقتصادی به دنبال دارد.
بر اساس برآوردهای انجام شده برای درجات مختلف از گرمایش کره زمین 3 درجه سانتی گراد، خسارتی حدود 1 تا 14 درصد، 5 درجه سانتی گراد خسارت اقتصادی آن بین 2/5 تا 30 درصد و 2 درجه سانتیگراد خسارتی معادل 1 تا 7 درصد را ایجاد می کند که پرداخت کننده بخش عمده آن کشورهای در حال توسعه هستند
این امر نگرانی هایی را در سطح بین المللی باعث شده است که از جمله می توان به برگزاری کنفرانس آب و هوا در سال 1979، تاسیس کمیته بین الدولی تغییر اقلیم 1988، تصویب متمم آن، یعنی پروتکل کیوتو در سال 1997، تهیه و تدوین کنوانسیون تغییر اقلیم در سال 1992، برگزاری اجلاس بالی در اندونزی، گردهمایی سران بیش از 180 کشور عضو کنوانسیون تغییرات آب و هوا در کپنهاگ دانمارک اشاره کرد .
اگرچه بخش های مختلف اقتصادی اعم از کشاورزی، جنگلداری، گردشگری، آب، صنعت، انرژی و حتی بازارهای مالی و بیمه از تغییرات اقلیم متاثر می شوند و تبعات منفی آن تا آنجاست که در بین ده عامل تهدید آمیز بشر در قرن 21، مانند فقر، سلاح های هسته ای، کمبود غذا و .. پدیده تغییر اقلیم مقام اول را دارد.
اما پدیده های حدی مانند سیل و خشکسالی، بیش از سایر پدیده ها تحت تاثیرتغییر اقلیم قرار می گیرند. اقلیم تعیین کننده اصلی مکان، منابع تولید و بهره وری منابع آب و فعالیت های کشاورزی است و آب و کشاورزی از ارتباطات گسترده ای با دیگر بخش های اقتصادی برخوردار هستند لذا این ویژگیها، بخشهای آب و کشاورزی را به محور اصلی بحث های سیاستی و پروژه های تحقیقاتی انجام شده در رابطه با تغییر اقلیم و راهبردهای مختلف کنترل گازهای گلخانه ای در سطوح جهانی و ملی تبدیل کرده است.
ژانگ و همکاران[4] تغییرات بارش را برای کشور چین مورد بررسی قرار دادند. در مطالعه آنان کاهش شدید بارندگی در فصل بهار و افزایش بارش در پاییز و زمستان شاهده شد. بویج و همکاران [5] دبی رودخانه نیل را بر اساس وضعیت فعلی و سناریوهای مختلف از جمله تغییر اقلیم پیش بینی کرده و مدیریت منابع آب را برای نقاط مختلف مصرف شبیه سازی نمودند.
منوچهر فرج زاده [6] به تحلیل اثرات تغییر اقلیم بر میزان آبدهی رودخانه ششپیر پرداخت، برآوردها حاکی از کاهش شدید آوردها در دوره های آتی بوده است، به طوری که در دوره های 2040 و 2070 به طور متوسط 39 و 43 درصد کاهش داشته اما در دوره 2100 با کمی بهبود به 32 درصد کاهش آورد منتج شده است. فینی و علیجانی [7] به تحلیل فضایی خشکسالی های بلند مدت ایران پرداختندکه در این پژوهش از داده های آماری هفتاد ایستگاه که دوره آماری سی سال به بالا داشتند و نمایه SPI در بازه زمانی دورازه و بیست و چهار ماهه استفاده کردند. نتایج پژوهش نشان داد که در بازه دوازده ماهه قسمت های شرق، جنوب غرب ، غرب و مرکز کشور خشکسالی های بسیار شدید و شدید است، اما در مناطق شمال شرق، شمال غرب و شمال کشور خشکسالی ها متوسط و ملایم است.
در بازه بیست و چها ماهه غرب، شرق، جنوب شرق، جنوب و مرکز کشور خشکسالی ها بسیار شدید و شدید است. حسینی زاده و همکاران [8] شدت و دوره بازگشت خشکسالی در شرایط تغییر اقلیم آتی را مطالعه کردند، نتایج نشان داد که به طور کلی در دوره آتی، تداوم خشکسالی های شدید و خشکسالی های ضعیف افزایش و تداوم خشکسالی های با شدت متوسط کاهش می یابد.
هریکیشن و همکاران[ 9] 1 آسیب پذیری خشکسالی محصول خاص را با ارتباط بین کاهش عملکرد ذرت و شاخص بارش استاندارد آنالیز کردند. اریاگاما و همکاران[ 10] 2تاثیر تغییر اقلیم روی منابع آب و کشاورزی در سری لانکا را با استفاده از نقشه های آسیب پذیری مطالعه کردند. مورتی و همکاران[ 11] 3 آسیب پذیری خشکسالی کشاورزی را در هند مطالعه کردند. طبقه بندی آسیب پذیری بر اساس شاخص دیره نشان داد که 51 بلوک با آسیب پذیری خیلی بالا هستند که در قسمت های جنوبی و غربی واقع شده اند که آب شور و ظرفیت نگهداری خاک کمتر است.
با توجه به اینکه در سال های اخیر شهرستان فسا از توابع استان فارس خسارات زیادی را از خشکسالی متحمل شده لذا در این تحقیق در نظر گرفته شد تا تاثیر پدیده تغییر اقلیم بر مقدار بارندگی و به تبع آن شدت و فراوانی خشکسالی شهرستان فسا به منظور بررسی اثر تغییر اقلیم بر سطح مولفه های مواجهه ی آسیب پذیری بخش کشاورزی نسبت به خشکسالی برآورد گردد.
مواد و روش ها موقعیت جغرافیایی فسا
شهرستان فسا بین 53 درجه و 19 دقیقه تا 54 درجه و 15 دقیقه طول شرقی و 28 درجه و31 دقیقه تا 29 درجه و 24 دقیقه ی عرض شمالی واقع شده و از جهت شمال به شهرستانهای شیراز و استهبان ، و از سمت جنوب به شهرستانهای جهرم و زرین دشت از جهت شرق به شهرستانهای داراب و استهبان و از سمت غرب به شهرستانهای شیراز و جهرم محدود می گردد. شهرستان فسا از سطح دریا به طور متوسط 1370 متر ارتفاع دارد و از نظر مورفولوژی - ریخت شناسی - و زمین شناسی ناودیس بزرگی است که ارتفاعات اطراف آن توسط طاقدیسها به وجود آمده و بطور کلی نزدیک به 40 درصد از وسعت شهرستان فسا دشت و بقیه کوهستانی است.
شکل :1 موقعیت شهرستان فسا
آب های زیرزمینی شهرستان فسا به دلیل خشکسالی های اخیر، فشار بر منابع زیرزمینی رو به کاهش است و در کلیه ی دشتهای شهرستان فسا میزان برداشت آب از سفره های زیرزمینی بیشتر از میزان بارش و نفوذ آب به سفره ها می باشد.
بررسی اثر تغییر اقلیم
هیئت بین الدول تغییر اقلیم4 در سال 1988 میلادی توسط سازمان هواشناسی جهانی5 و برنامه محیط زیست سازمان ملل6 تاسیس شد. ماموریت اصلی هیئت، ارزیابی ریسک تغییرات آب و هوایی بوده است. IPCC به تهیه گزارشاتی بر مبنای تحقیقات سایر موسسه های مطالعاتی و تحقیقاتی می پردازد که بتواند راه گشای سیاست گذاری کلان در سطح بین المللی در زمینه کاهش مخاطرات محتمل تغییر اقلیم شود. IPCC از سال 1990 تا 2007 میلادی، چهار سری گزارش ارزیابی در خصوص پدیده تغییر اقلیم مننشر نموده است.
IPCC اولین گزارش خود را در سال1990 تحت عنوان FAR7 و گزارش تکمیلی آن را در سال 1992 ارائه کرد. در سال 1995 گزارش دوم SAR8 و در سال 2001 گزارش سوم IPCC تحت عنوان TAR9 منتشر شد. گزارش چهارمAR4 10 در سال 2007 منتشر شده است که شامل چهار سناریوی اصلی از دسته سناریوهای SRES تحت عناوین A1 ,A2 ,B1 ,B2 می باشد که در آن ها روند توسعه صنعتی، اجتماعی و اقتصادی جهان و به تبع آن پدیده تغییر اقلیم در نظر گرفته است.
هیات بین الدول تغییر اقلیم در تدوین گزارش پنجم ارزیابی خود AR51 از سناریوهای جدید RCP2 به عنوان نماینده های خطوط سیر غلظت های گوناگون گازهای گلخانه ای استفاده کرده است. سناریوی جدید انتشار دارای چهار خط سیر کلیدی با نام های RCP3، RCP4.5، RCP6 و RCP8.5 می باشد که بر اساس
میزان واداشت تابشی آنها در سال 2100 نام گذاری شده اند که در این تحقیق حالت میانی - RCP6 - انتخاب شده است.
سناریوی RCP6
در سناریوهای RCP6، RCP4.5 و RCP3 با کاهش واداشت های تابشی ، میزان افزایش دی اکسید کربن نیز کاهش می یابد. سناریوی انتشار RCP6 توسط گروه مدل سازی AIM در موسسه ملی مطالعات محیطی ژاپن طراحی گردید. در این سناریو واداشت تابشی بعد از سال 2100 به دلیل استفاده از فناوری های جدید و سیاست های کاهش گازهای گلخانه ای ثابت می ماند.
نتایج ارزیابی گزارش پنجم:
پیام اول: تردیدی در گرمایش سیستم های اقلیمی وجود ندارد.
پیام دوم: انرژی های سیستم های اقلیمی به دلیل واداشت تابشی مثبت زمین در حال افزایش هستند.
پیام سوم: فعالیت های بشر روی سیستم اقلیم اثر گذار بوده اند.
پیام چهارم: ادامه افزایش گازهای گلخانه ای باعث گرمایش بیشتر و تغییر همه مولفه های اقلیمی خواهند شد.
پیام پنجم: کره خاکی زمین، برای رسیدن به توسعه پایدار و کاهش اثرات گرمایش نیاز به غلظت گازهای گلخانه ای دارد .
ریز مقیاس نمایی و مدل change factor
با وجود ارتقاء دقت مکانی خروجی مدل ها در گزارش 5 کماکان به دلیل بزرگ بودن سلول محاسباتی مدلهای گردش عمومی و عدم معرفی رخسارههای موثر بر متغیرهای سطحی اتمسفر - دما و بارندگی - در این مدلها شبیهسازی نوسانات اقلیمی این متغیرها همراه با اغتشاش است به گونه ای که مقایسه خروجی این مدلها با دادههای مشاهداتی نشان از وجود اختلاف در نوسانات متغیر مورد مطالعه دارد.
این در حالی است که مقایسه میانگین بلندمدت این متغیرها با دادههای مشاهداتی نشان از توانایی بالای این مدلها در شبیهسازی میانگین بلند مدت متغیرهای اقلیمی دارد؛ لذا با منظور حذف اغتشاش غیر معتبر درون مدلی این مدلها در محاسبات و تقویت میزان تغییرات اقلیمی موجود معمولاً به جای استفاده مستقیم از دادههای AOGCM در محاسبات تغییر اقلیم از میانگین دورهای این دادهها استفاده میشود که بهترین طول دوره آماری برای محاسبه سیگنالهای تغییر اقلیم 30 سال میباشد
با در دست داشتن شبیهسازی متغیر اقلیمی مورد نظر در دوره گذشته توسط مدلهای AOGCM میتوان با محاسبه تغییرات متغیر اقلیمی مورد نظر در دوره آتی نسبت به دوره گذشته، سناریوی تغییر اقلیم آن متغیر را به دست آورد. در این حالت برای دما از اختلاف بین دو متغیر و برای بارندگی از نسبت بین آنها استفاده میشود [14] ، به مقادیر به دست آمده سناریوی تغییر اقلیم اطلاق می گردد؛ لذا برای محاسبه سناریوی تغییر اقلیم در هر مدل AOGCM مقادیر اختلاف برای دما و نسبت برای بارندگی بین میانگین در دوره آتی - 2011 - 2040 - و دوره شبیهسازی پایه توسط همان مدل - 1972- 2001 - برای هر سلول از شبکه محاسباتی، محاسبه میشود. این مقادیر بیانگر میزان میانگین 30 ساله تغییر اقلیم نسبت به دوره پایه میباشد. نهایتاً برای به دست آوردن سری زمانی سناریوی اقلیمی در آینده، این مقادیر به مقادیر اندازهگیری شده - 1972-2001 - افزوده می گردد .
برآورد خشکسالی به استفاده از SPI
به دلیل وجود متغیرهایی که چه به صورت مستقیم و چه غیر مستقیم در خشکسالی دخالت دارند، تعریف این واژه مشکل است به همین دلیل هنوز تعریف قابل قبولی برای آن ارائه نشده است. از نظر علیجانی و کاویانی [16] خشکسالی عبارت است از کاهش غیر منتظره بارش در مدتی معین در منطقه ای که لزوما خشک نیست. میزان این کاهش آنقدر است که روند عادی رشد گیاهان را در منطقه مختل کند. بنابراین خشکسالی ویژگی دائمی منطقه نیست. خشکسالی به عنوان پدیده ای خزنده شناخته شده است یعنی آغاز آن کاملا مشخص نیست و بنا به ماهیت آثار مختلفی که دارد به انواع کشاورزی، هیدرولوژیک، اقلیم شناختی و خشکسالی اقتصادی اجتماعی تقسیم شده است .
از جمله مهم ترین شاخص های به کار گرفته شده در بررسی خشکسالی، شاخص شدت خشکسالی پالمر، استاندارد بارش، درصد تفاضل بارش، درصد از نرمال و روش دهک هاست . البته به جز این روش ها، روش های دیگری نیز برای پایش خشکسالی به کار برده می شود که یکی از پرکاربردترین آنها شاخص استاندارد شده بارش SPI3 است اساس این نمایه بر محاسبه احتمال وقوع بارندگی برای هر مقیاس زمانی استوار است که توسط مک کی و همکاران [18] به منظر پایش و تعیین خشکسالی ها ارائه شد. این شاخص برای مقیاس های زمانی 1، 3، 9،6، 12، 18، 24، 48 ماهه و یک ساله محاسبه می شود. محاسبه مقدار این شاخص شامل برازش تابع، چگالی احتمال گاما بر توزیع فراوانی بارندگی برای یک ایستگاه معین است.
