بخشی از مقاله
چکیده
یکی از راههای از دسترس خارج شدن آب در مناطق مختلف ایران، تبخیر - تعرق میباشد. تبخیر-تعرق از مهمترین مولفه-های چرخه هیدرولوزیک، بر میزان آب مورد نیاز گیاهان و مدیریت منابع آب منطقه اثرگذار بوده و شاخصی است از تغییرا ت اقلیمی که هر گونه تغییر در متغیرهای اقلیمی بر میزان آن اثرگذار است. بنابراین آنالیز حساسیت تبخیر-تعرق مرجع به تغییرات پارامترهای اقلیمی، در تعیین روابط بین شرایط اقلیمی و تغییرات تبخیر -تعرق و در نتیجه در مدیریت منابع آب منطقه مؤثر میباشد. در این مطالعه، سعی شده است که حساسیت تبخیر-تعرق به تغییرات متغیرهای اقلیمی در منطقه اصفهان با اقلیم استپی و شهرکرد با اقلیم سرد و مرطوب مورد مطالعه قرار گیرد. که بدین منظور، معادله فائو-پنمن-مانتیث برای محاسبه تبخیر-تعرق مرجع استفاده شد و حساسیت تبخیر-تعرق نسبت به تغییرات دما، سرعت باد و رطوبت نسبی در محدوده تغییرات ±20 درصدی هر یک از متغیرها، با استفاده از دادههای اقلیمی 30 ساله - 1976 - 2005 - بررسی شد. نتایج نشان داد که در هر دو ایستگاه، نقش دمای بیشینه و سرعت باد در فصل گرما، همچنین در اقلیم اصفهان، رطوبت نسبی و دمای بیشینه و در اقلیم شهرکرد، رطوبت نسبی و سرعت باد در فصل سرما از سایر پارامترهای اقلیمی مهمتر است.
کلمات کلیدی: آنالیز حساسیت، اصفهان، تبخیر-تعرق مرجع، شهرکرد، فائو- پنمن- مانتیث
مقدمه
تخمین دقیق نیاز آبی گیاهان برای استفاده درست و برنامهریزی شده از منابع آب، بخصوص در مناطقی که کمبود بارش رشد گیاهان را محدود میکند، ضروری میباشد - استیوز و همکاران، . - 2009 میزان تبخیر-تعرق، بر منابع آب در دسترس هر منطقه تأثیرگذار است - ژائو، . - 2010 تبخیرتعرق مرجع ETref - یا - ET0، که به عنوان تبخیرتعرق پتانسیل از یک سطح فرضی چمن سبز، که به میزان کافی آب در اختیار دارد و به طور فعال رشد میکند تعریف میشود، یکی از مهمترین متغیرهای هیدرولوژیکی در زمانبندی آبیاری ، مهیا کردن دادههای ورودی مدلهای هیدرولوژیکی بیلان آب، و محاسبه تبخیرتعرق واقعی برای یک ناحیه یا حوضه میباشد - گانگ و همکاران، . - 2006
تا کنون روشهای مختلفی برای تخمین تبخیرتعرق پتانسیل، استفاده شده است که شامل روشهایی بر مبنای دادههای دما، بر مبنای دادههای تشعشع، معادلات انتقال جرم، روشهای ترکیبی و روش تشت تبخیر میباشد - سینگ و ژوو، 1997و ژوو و سینگ،. - 2001 روش پنمن-مانتیث یکی از روشهای ترکیبی میباشد که به عنوان یک روش استاندارد برای مقایسه بین سایر روشها مورد توجه قرار گرفته است - ژائو، . - 2010 این روش توسط سازمان فائو به عنوان استانداردی برای محاسبه تبخیرتعرق گیاه مرجع از گزارشات هواشناسی تأیید شده است - گانگ و همکاران، ETref . - 2006 نیاز تبخیری اتمسفر را نشان میدهد و از نوع گیاه، رشد گیاه و فعالیتهای مدیریتی مستقل میباشد. تنها فاکتور مؤثر بر آن، عوامل اقلیمی میباشد - لبینگ و همکاران، 2006 و ون و همکاران، . - 2010
بنابراین ETref یک پارامتر آب و هوایی است که از دادههای اقلیمی قابلمحاسبه میباشد - گانگ و همکاران، . - 2006 نقش هر یک از پارامترهای اقلیمی، به عنوان عوامل مؤثر بر تبخیر- تعرق مرجع - ET0 - ، با توجه به فصل سال و موقعیت توپوگرافی منطقه، ممکن است کمتر یا بیشتر شود - گانگ و همکاران، 2006 و طالبی و همکاران، . - 1389 در سالهای اخیر گرم شدن جهانی به دلیل انتشار گازهای گلخانهای به عنوان یک مسئله مهم زیست محیطی در قرن 21 مورد توجه قرار گرفته است. انتظار میرود که افزایش متوسط دمای جهان، تبخیر تعرق را، که جزء کلیدی چرخه هیدرولوژیکی میباشد، نیز افزایش دهد. اما مطالعات زیادی کاهش این کمیت را در برخی از نقاط جهان گزارش کردهاند. که نشان دهنده اثر سایر پارامترهای اقلیمی بر تغییر تبخیر تعرق میباشد - ژائو، . - 2010
هر گونه تغییر در پارامترهای اقلیمی ناشی از گرم شدن جهانی بر ET0 اثرگذار است. بنابراین آنالیز حساسیت ET0 نسبت به انحرافات پارامترهای اقلیمی، رابطه بین شرایط آب و هوایی و تغییرپذیری ET0 را مشخص میکند - ون و همکاران، . - 2010 آنالیز حساسیت، در آگاهی از اهمیت نسبی متغیرهای اقلیمی در تبخیر-تعرق مرجع و تعیین تغییر منتظره ET0 در پاسخ به تغییر مشخص در یکی از متغیرهای اقلیمی، بسیار اهمیت دارد - استیوز و همکاران، 2009 و گانگ و همکاران، . - 2006 از آنجایی که معتبرترین روش برای محاسبه ET0 روش فائو- پنمن- مانتیث است - وزیری و همکاران، - 1387، انجام آنالیز حساسیت روی این معادله از کارآمدترین روشها برای تعیین مقدار تأثیر پارامترهای اقلیمی بر ET0 در هر منطقه است.
مک کوئن - 1973 - یکی از اولین محققانی بود که حساسیت مدلهای مختلف تبخیر را برای درک ساختار، اثر تغییرات پارامترهای اقلیمی بر میزان تبخیر و اثر خطاهای اندازهگیری اقلیمی، مورد بررسی قرار داد. ساکستون - 1975 - کار او را ادامه داد و کاملترش کرد. او با ترکیب کردن معادلات توازن انرژی و آئرودینامیک برای معادله پنمن- 1984 با در نظر گرفتن هرمتغیر، معادلات حساسیت را بدست آورد. نتایج نشان داد که معادله به تشعشع خالص بیشترین حساسیت را دارد. پیپر - 1989 - با محاسبه ضرایب حساسیت از معادلات -1963 پنمن و معادله اصلاح شده پنمن توسط فائو، به این نتیجه رسید که خطاهای اندازهگیری ساعات آفتابی، سرعت باد دارای اثر یکسانی بر ET محاسبه شده داشتند.
لی و همکاران - 1994 - آنالیز حساسیت را برای ET گیاه مرجع یونجه از مدل پنمن -رایت، در رابطه با خطاهای پارامترها و دادههای اقلیمی انجام دادند و این معادله به خطاهای ماکزیمم و مینیمم دمای هوا بیشترین حساسیت را دارا بود. به دنبال آن به ترتیب نسبت به خطاهای تشعشع خورشیدی، دمای نقطه شبنم و سرعت باد حساسیت کم می-شد. توماس ET0 - 2000 - را به روش پنمن- مانتیث برای 64 ایستگاه در چین مورد بررسی قرار داد که در نواحی مختلف، عوامل اقلیمی متفاوتی کنترل کننده بودند. در جنوب، تشعشع خورشیدی بیشترین اثر را بر تبخیرتعرق داشت، در حالی که سرعت باد، رطوبت نسبی و ماکزیمم دما، عوامل اصلی در شمال شرق، مرکز و شمال غرب چین بودند.
خاویر استیوز و همکاران - 2009 - آنالیز حساسیت معادله تبخیرتعرق پنمن-مانتیث-ASCE را برای دما، رطوبت نسبی، تشعشع خورشیدی و سرعت باد برای87 ایستگاه در اسپانیا انجام دادند. حساسیت ET0 در محلهای مختلف اختلاف معنیداری با یکدیگر داشتند. ون و همکاران - 2010 - حساسیت ET0 تخمینی از معادله پنمن- مانتیث نسبت به متغیرهای آب و هوایی در فصل رشد، را برای 132 ایستگاه هواشناسی در شمال چین تعیین کردند. تشعشع موج کوتاه، حساسترین متغیر برای ET0 در کل منطقه بود. غرب منطقه، ضریب حساسیت مربوط به دمای هوا و سرعت باد بیشترین مقدار را داشت، تشعشع موج کوتاه و رطوبت در منطقه میانی بیشترین تأثیر را داشتند و قسمت شرق منطقه به تمام عوامل اقلیمی به جز سرعت باد حساس بود. در آنالیز حساسیت ET0 در استان یزد توسط طالبی و همکاران - 1389 - ، حداکثر دما و سرعت باد بیشترین تأثیر را بر تغییرات تبخیر- تعرق داشتند. در تحقیق گانگ و همکاران - 2006 - در چین، رطوبت نسبی بیشترین حساسیت را دارا بود و سپس تشعشع موج کوتاه، دمای هوا و سرعت باد قرار داشتند. هدف از این تحقیق، اولویتبندی تأثیر برخی پارامترهای اقلیمی بر ET0 در مناطق اصفهان و شهرکرد میباشد.
مواد و روشها
مناطق مورد مطالعه در این تحقیق ایستگاههای سینوپتیک اصفهان و شهرکرد با دو اقلیم متفاوت میباشند. خصوصیات ایستگاههای مورد مطالعه در جدول 1 آورده شده است.دادههای هواشناسی 30 ساله - 1976 - 2005 - دو ایستگاه شامل دمای بیشینه - Tmax - و کمینه - Tmin - ، سرعت باد در ارتفاع دو متری - U - ، رطوبت نسبی میانگین - RHmean - و ساعات آفتابی به صورت ماهانه بر اساس ماههای میلادی، از سازمان هواشناسی کشور تهیه و کنترل کیفی گردید. تغییرات میانگین سی سالهی پارامترهای مذکور در ماههای مختلف
