مقاله ریزش های جوی آینده حوضه آّریز کارون 4

بخشی از مقاله

چکیده

ریزش های جوی به عنوان مهم ترین عامل تامین منابع آبی حوضه اهمیت ویژهای دارند. شناسائی تغییرات آن در آینده در مدیریت منابع آب جایگاه خاصی دارد. ریزشهای جوی حوضه کارون4 در 25 سال آینده مورد مطالعه قرار گرفته است. از 11 مدل AOGCM1 استفاده گردیده و تعداد 28 سناریو آینده ایجاد گردیده اند. این سناریوها با استفاده از دادههای تاریخی ایستگاههای حوضه و سناریوهای روزانه همزمان مدلهای مذکور با روشهای آماری ریزمقیاس سازی شدند. در تحلیل بارش آینده علاوه بر سناریوهای مرکزی، سناریوهایی در قالب خوشبینانهترین و بدبینانهترین سناریو مورد استناد قرار گرفتهاند.

استفاده حداکثری از سناریوها سیاست تحلیلهای جامع در این تحقیق بوده است. علاوه بر نزولات ماهانه، بارش فصلی و بارش سالانه آینده حوضه نیز بررسی شدهاند. برای دوره 25 سال آینده، از 28 سناریو بررسی شده، در مقایسه با متوسط 2015-2010، تعداد 11 سناریو، کاهش در بارش سالانه بهمقدار 33,3 میلیمتر و 17 سناریو افزایش در بارش بهمقدار 21 میلیمتر پیشبینی میکنند. کل سناریوها بطور متوسط 16 کاهش ریزش جوی در این برآورد میکنند. در ریزشهای ماهانه حداکثر کاهش و حداکثر افزایش بهترتیب در ماه های مارس و اکتبر با مقادیر 1,72 و 1,38 میلیمتر خواهد بود. سناریوهای میانگین و میانه حدود 200 میلیمتر ریزش جوی سالانه برآورد مینمایند.

واژههای کلیدی: تغییر اقلیم، حوضه آبریز کارون4، ریزشهای جوی، سناریو آینده، منابع آبی.

مقدمه

در مطالعات سیستمهای منابع آبی فرض ایستایی و صرفاً تکیه بر داده های تاریخی کنار گذاشته می شود و تغییرات اقلیم، گرچه با عدم قطعیت، در مطالعات در نظر گرفته میشود. در گذشته امکان برآورد میزان نزولات جوی صرفا به استناد آمار و اطلاعات تاریخی هر منطقه وجود داشت. این روش دارای دقت لازم نیست زیرا موضوع تغییر اقلیم جهانی و بوجود آمدن گرمایش جهانی موجب ایجاد تغییرات قابل توجهی در شرایط اقلیمی مناطق شده است. تأثیر پدیده تغییر اقلیم بر سیستمهای مختلف بهخصوص منابع آب موضوعی جدی است بهطوری که توجه محققین را در سطح ملی و بینالمللی در دهههای اخیر به خود جلب نموده است.

شدت یافتن پدیدههایی نظیر سیلابهای شدید، خشکسالیها، بالا آمدن سطح آب دریاها و اقیانوسها در اثر ذوب یخچالهای قطبی، تغییر در میزان تبخیر و تعرق و تغییر میزان و توزیع بارش، نمونههایی از این آثار می باشند - سلیمانی ننادگانی، . - 1390 امروزه مطالعات بسیاری در سراسر جهان وجود تغییر در عوامل اقلیمی و هیدروکلیمایی را تایید می نماید. توسعه شهرها و صنایع و افزایش تولید گازهای گلخانهای از یک طرف و تغییر کاربری اراضی در سطح حوضه رودخانهها از طرف دیگر می تواند موجب دگرگونی در رژیم منابع آبی و در مواردی تشدید سیلابها شود - فرجزاده، . - 1392به دنبال افزایش دما در قرن بیست و یکم، پیش بینی می شود تغییرات اساسی در چرخه آب ایجاد شود. انتظار می رود که ریزشها در عرضهای جغرافیایی بالاتر افزایش و در عرضهای میانی کاهش یابد. همچنین وقوع بارشها با شدت زیاد و مدت کم افزایش مییابد.

تبخیر از سطح اقیانوسها، به علت افزایش دما، افزایش می یابد و این تغییرات بر الگوهای بارش تأثیرگذار است. رواناب سطحی در قسمتهایی از جنوب اروپا، در شرق، مرکز و جنوب آفریقا کاهش و در عرضهای شمالی افزایش مییابد IPCC2 - ، . - 2013پیشبینی می شود تغییر اقلیم باعث افزایش جریان در عرضهای جغرافیایی بالا - به دلیل افزایش بارش و ذوب برف - و کاهش جریان در عرض های جغرافیایی پایین بشود. در بلژیک مرکزی بوسیله شبیهسازی RCM نشان داده شد که جابجایی خاصی در بارش منطقه در طول سال بوجود خواهد آمد بطوریکه افزایش بارش در زمستان و کاهش بارش در تابستان اتفاق میافتد - باگویس و همکاران . - 2010 بعنوان یک نتیجه منطقی، انتظار می رود تغییر اقلیم اثر قابل توجهی بر روی پارامترهای هیدرولوژیکی از قبیل ریزش جوی، جریان، تبخیر و تعرق، رطوبت خاک، آبهای زیرزمینی و... بوجود آورد.

منطقه مورد مطالعه و دادههای تاریخی

حوضه آبریز کارون4 - شکل - 1 در قسمت جنوب غربی ایران در محدوده جغرافیایی منطقه سلسله جبال زاگرس واقع شده و از نظر تقسیمات کشوری عمدتاً به استان های چهار محال و بختیاری و اصفهان تعلق دارد. اقلیم حوضه در نقاط مختلف بین نیمه خشک سرد تا معتدل مرطوب طبقهبندی می شود. تودههای هوایی که در منطقه موثر میباشند عبارتند از توده هوای دریایی حاره که بیشتر در زمستان فعال میباشد و توده هوای قارایه حاره که عموماً در تابستان فعالیت دارد. همچنین توده هوای دریایی قطبی که بیشتر قسمتهای شمالی حوضه را تحت تاثیر قرار میدهد. این حوضه کوهستانی بوده، ارتفاع متوسط آن 2354 متر و ارتفاع بلندترین نقطه آن 4200 متر میباشد.

مساحت در محدوده سد کارون4 برابر 12813 کیلومترمربع بوده و رشته کوههای مرتفع سلسله جبال زاگرس شرایط مناسبی را برای بارش در این حوضه - بخصوص نواحی غربی و شمال غربی - بوجود آورده است، بهگونهای که ارتفاع متوسط بارندگی سالانه حوضه برای سالهای گذشته حدود680 میلیمتر برآورد میگردد.دادههای تاریخی مورد استفاده در این تحقیق به مدت 31 سال از سال 1357 لغایت 1978 - 1387 لغایت 2008 میلادی - برای کلیه ایستگاههای باران سنجی حوضه گردآوری، همگنسازی و تکمیل گردیده و با استفاده از روشهای هیدرولوژیکی متوسط حوضه محاسبه گردیده است. دادههای مذکور شامل بارشهای ماهانه و روزانه و دمای روزانه میباشد.

سناریوهای تغییر اقلیم

امروزه شناخت اثرات گازهای گلخانهای به یک مسئله علمی و سیاسی تبدیل شده است و همین امر باعث فشار روزافزون بر اقلیم شناسان برای ارائه سناریوهای مختلف شناخت اقلیم و عوامل مؤثر بر آن شده است. تغییر در میزان غلظت گازهای گلخانهای در اتمسفر زمین، باعث بر هم خوردن تعادل بین اجزاء اقلیم کره زمین میگردد، در آینده میزان ورود این گازها توسط بشر به اتمسفر زمین نامعلوم است فلذا وضعیت اقلیم کره زمین معین و قطعی نیست. وضعیت آینده اقلیم بهصورت کاملاً غیرقطعی و تحت سناریوهای مختلفی ارائه شده است. این سناریوها در دو بخش مجزای سناریوهای غیر اقلیمی و سناریوهای اقلیمی قابل تفکیک هستند سناریوهای اقلیمی پیشبینی کننده وضعیت آینده نمیباشند بلکه میتوان اینگونه تعریف کرد که سناریوهای اقلیمی یک تصویر کلی از آینده ممکن برای اقلیم میباشند.

مدل های گردش عمومی جو مدلهای سهبعدی هستند که بر اساس سناریوهای مختلف اقلیمی بهمنظور شبیهسازی اثر گازهای گلخانهای بر اقلیم حاضر کره زمین توسعه داده شدهاند و قادرند تا تغییرات اقلیم آینده کره زمین را پیش بینی کنند - یو و همکاران . - 2002 مدلهای گردش عمومی جفت شده اقیانوس-جو و یا AOGCM برپایه قوانین فیزیکی استوار بوده و به وسیله روابط ریاضی ارائه میشوند. این روابط در یک شبکه سه بعدی در سطح کره زمین حل می گردند . - 2007 ,IPCC - بمنظور شبیهسازی اقلیم کره زمین فرایندهای اصلی اقلیمی - اتمسفر - اقیانوس - سطح زمین - یخ پوسته و زیست کره - در مدلهای فرعی جداگانه شبیهسازی میشوند. سپس تمام مدلهای فرعی مربوط به اتمسفر و اقیانوس با یکدیگر جفت شده و مدلهای گردش عمومی اقیانوس - جو AOGCM را تشکیل میدهند . در برنامههای فرعی، جابجائی مومنتوم، گرما و رطوبت در مقیاسهای بزرگ، شبیهسازی میگردند .

دقت مکان افقی مدلها در سطح خشکیهای کره زمین 250 کیلومتر و دقت مکانی قائم آن برابر 1 کیلومتر است. درحالیکه در اقیانوسها دقت مکانی قائم 200 تا400 متر و دقت مکانی افقی 125 تا 250 کیلومتر میباشد. کمترین مقیاس زمانی برای حل معادلات 30 دقیقه است، درحالیکه فرایندهای فیزیکی زیادی نظیر فرایندهای مربوط به ابرها، اقیانوسها و مقیاسهای زمانی کمتر اتفاق می افتد که نمی توانند به طور صریح مدل شوند. در این حالت به طور تقریبی اثرات میانگین آنها با در نظر گرفتن رابطه فیزیکی مربوط به متغیرهای بزرگ مقیاس، در مدل لحاظ گردیده و به آن پارامتره کردن - Parameterization - گویند. مدلهای AOGCM در چند دهه اخیر با افزایش قدرت کامپیوترها توسعه چشمگیری یافتهاند - منوچهر فرجزاده، . - 1390

مدلهای استفاده شده برای ایجاد سناریوها

عوامل بارش و دمای ماهانه تحت سناریوهای انتشار A2، B1 و A1B در دوره 2016 تا 2040 حاصل از مدلهای جفت شده جوی-اقیانوسی گردش عمومی AOGCM که در مرکز مدلسازی و تحلیل اقلیم کانادا CCCMA3 توسعه یافته است، برای منطقه مورد مطالعه بدست آمدند. از گروه سناریوهای موجود در مرکز مذکور سناریوهای مختلف که معرف عوامل محیط زیستی- اجتماعی و صنعتی در مقیاس منطقهای میباشند مورد استفاده قرار گرفتهاند. شبکه بندی مدلهای CCCMA دارای طول و عرض متفاوتی میباشند و برای پوشش کامل منطقه مورد مطالعه نیاز به استفاده از چند شبکه مجاور بود، از اینرو ضروری بود با بهکارگیری تکنیک کوچک مقیاسسازی4 برای سناریوها، دادهها ریز مقیاس و برای استفاده در حوضه آماده گردند.

سناریوهای تولید شده برای ریزشهای جوی در دو قسمت سناریوهای گذشته و سناریوهای آینده تماماً با استفاده از بانک جهانی اقلیم شناسی کاناداد با عنوان CCCSN5 که از مدلهای مورد تایید IPCC استفاده و تهیه شدهاند، بازسازی گردیدهاند. سناریوهای گذشته برای دوره همزمان با آمار تاریخی - 2008-1978 - و سناریوهای آینده برای دوره آینده - 2040-2016 - ایجاد شدهاند. در تهیه این سناریوها از 11 مدل جوی-اقیانوسی و تجربههای مختلف به شرح جدول 1 استفاده شده است. در این جدول علاوه بر مشخصات مدل و تجربه بهکار رفته، تعداد شبکههای مدلها برای پوشش حوضه نیز ذکر گردیده است. سناریوهای چهار شبکهای به این معنی است که پوشش کامل حوضه کارون4 با تعداد چهار شبکه از تقسیمبندی مدل و تجربه مربوطه انجام میشود.