بخشی از مقاله
چکیده
ازآنجاکه پیشبینی وضعیت اقلیم آینده تحت پدیده تغییر اقلیم بهطور قطعی ممکن نیست، با به کار بردن یک مجموعه از اجراهای مختلف در مدل کردن اثرات تغییر اقلیم میتوان این عدم قطعیت را بررسی نمود. در این پژوهش برای ارزیابی عملکرد و شبیهسازی دمای میانگین مربوط به حوزه گاماسیاب از دادههای دما میانگین دو مدل HADCM3 و CSIROMK 3,0 تحت سناریوی A1B برای سری زمانی 1971-2000 استخراج شد و برای ریزمقیاس سازی از شبکه عصبی مصنوعی استفاده شد.
دوره 1971-1995 برای آموزش شبکه و دوره 1996-2000 برای صحت سنجی انتخاب شد. پس از آموزش شبکه و تعیین همبستگی بین دادههای مشاهداتی و مدل در دوره 1971-1995، دادههای مدل در دوره 1996- 2000 برای حوزه ریزمقیاس شدند. بر طبق نتایج، مدل CSIROMK3,0 نسبت به مدل HADCM3 قطعیت بیشتری در شبیه سازی پارامتر اقلیمی دما برای حوزه مربوطه دارد. میانگین دمای مشاهداتی حوزه برای دوره 1996-2000، 13/968 درجه سانتیگراد برآورد شد. این در حالی است که دو مدل CSIROMK3,0 و HADCM3 بر طبق نتایج شبیهسازی شبکه عصبی برای دوره 1996-2000 میانگین دمای حوزه را به ترتیب 13/175 و 12/414 درجه سانتیگراد برآورد کردهاند.
.1 مقدمه
استفاده بیشازحد از سوختهای فسیلی، تغییر کاربری اراضی و افزایش جمعیت جهان و بهتبع آن گسترش روزافزون فعالیتهای صنعتی برای تأمین رفاه و نیازهای جمعیت کره زمین، موجب افزایش غلظت گازهای گلخانهای بهویژه Co2 در چند دهه اخیر شده است. بهطوریکه غلظت این گاز از 280 قسمت در میلیون در سال 1750 به 379 در سال 2005 افزایشیافته است و تحقیقات نشان میدهد که در صورت ادامه روند کنونی مصرف سوختهای فسیلی، غلظت این گاز تا پایان قرن 21 میتواند به بیش از 600 قسمت در میلیون برسد - . - IPCC-TGCIA, 1999 شاه کرمی و همکاران ، سناریوهای تغییر اقلیم دما و بارندگی در حوزه آبخیز زایندهرود را با استفاده از هفت مدل AOGCM و سناریوی انتشار A2 تا سال 2100 تولید کردند.
نتایج حاصل از تحقیق آنها نشان داد که در منطقه موردمطالعه مدل HADCM3 عملکرد بهتری نسبت به سایر مدلها نشان داد - شاه کرمی و همکاران، . - 1386 کمال و همکاران - 1390 - ، ارزیابی عدم قطعیت 9 مدل از مدلهای AOGCM-AR4 و دو مدل هیدرولوژیکی را در تخمین دما، بارش و رواناب حوزه قرهسو انجام دادند. نتایج پژوهش آنها حاکی از آن بود که از بین 9 مدل AOGCM-AR4 مدل HADCM3 بهترین عملکرد را در بین مدلها در شبیهسازی بارش و دما دارد - کمال و همکاران،. - 1390 کمال و همکاران - 1391 - ، مقایسه عدم قطعیت مدلهای تغییر اقلیم AOGCM-TAR و AOGCM-AR4 در تأثیر بر رواناب حوزه قرهسو را انجام دادند.
نتایج تحقیق آنها حاکی از آن است مدلهای AOGCM-AR4 نسبت به مدلهای AOGCM-TAR عدم قطعیت کمتری دارد عملکرد بهتری را در شبیهسازی دما و بارش حوزه قرهسو نشان می دهد. عباسیان و همکاران - 1388 - ، تأثیر تغییر اقلیم را بر پارامترهای اقلیمی نیمه شمالی کشور با دو مدل گردش عمومی HADCM2 و ECHAM4 بررسی کردند. نتایج ارزیابی آنها نشان داد که مدل HADCM2 عملکرد بهتری نسبت به مدل ECHAM4 در شبیهسازی پارامترهای اقلیمی در دوره تاریخی دارد - عباسی و همکاران،. - 1388 هایو و همکاران - 2007 - ، تأثیر تغییر اقلیم در مقیاس منطقهای را با 9 مدل AOGCM و A2، A1F1 و B1 مورد آزمایش قراردادند.
نتیجه این مطالعه در تغییرات فصلی بارش و دما، تأثیرات آنها بر روی رواناب و پارامترهای رطوبت خاکنشان داده شد. همچنین نتایج مطالعات آنها حاکی از آن بود که مدل HADCM3 و CGCM2 بهترین عملکرد را در شبیهسازی بارش و دما ایفا میکنند. چوبدار - - 1386 ورودی ماهانه دریاچه سد شهید مدنی تبریز را بر اساس تأثیر عناصر اقلیمی با استفاده از شبکههای عصبی پیشبینی کرد نتایج حاکی از موفقیت این روش بود .
اصغری مقدم و همکاران - 1387 - از شبکههای عصبی مصنوعی و فرمول تجربی ارائه شده برای تعیین تعداد گرههای میانی جهت تهیه مدل پیشبینی بارش دشت تبریز استفاده کردند بر اساس نتایج بهدستآمده، بهترین مدل از یک شبکه پیشرو با شش گره ورودی، یک گره خروجی ، یکلایه میانی و الگوریتم لونبرگ- مارکوارت تشکیلشده است - اصغری مقدم،. - 1387 در این تحقیق از اطلاعات دادههای دما میانگین چهار ایستگاه بروجرد، همدان، کنگاور و کرمانشاه مربوط به دو مدل HADCM3 و CSIROMK3.0 تحت سناریوی A1B برای سری زمانی 1971-2000 استخراج شد و برای ریزمقیاس سازی از شبکه عصبی مصنوعی استفادهشده است.
.2 مواد و روشها
منطقه موردمطالعه
حوزه آبخیز رودخانه گاماسیاب از دامنههای جنوبی الوند ،دامنههای شمالی کوه گین و ارتفاعات زالیان سرچشمه میگیرد. گاماسیاب یکی از زیر حوزههای،حوزه آبخیز کرخه است که مساحت 1143354/83 هکتار و محیط آن677632 کیلومتر میباشد. رودخانه گاماسیاب یکی از سرشاخه اصلی رودخانه کرخه است که طول آن 200 کیلومتر و ارتفاع میانگین آن از سطح دریا 1850 متر است. شکل - 1 - و جدول - - 1 به ترتیب موقعیت جغرافیایی حوزه گاماسیاب و وضعیت ایستگاههای موردنظر را نشان میدهد.
تولید سناریوهای اقلیمی برای دوره آتی
در حال حاضر از روشهای مختلفی برای تولید سناریوهای اقلیمی در دورههای آتی استفاده میشود که معتبرترین آنها استفاده از مدلهای AOGCM است 13 ]،12و.[16 مدلهای AOGCM بر پایه قوانین فیزیکی که بهوسیله روابط ریاضی ارائه میشود استوار هستند. این روابط در یک شبکه سهبعدی در سطح کره زمین حل میشوند. بهمنظور شبیهسازی اقلیم کره زمین فر آیندههای اصلی اقلیمی - اتمسفر، اقیانوس، سطح زمین، یخ پوسته و زیست کره - در مدلهای فرعی جداگانه جفت شده و مدلهای AOGCM را تشکیل میدهند. روابط ریاضی این مدلها در شبکههای سهبعدی، با مقیاس مکانی افقی 250تا 600 کیلومتر و 10تا 20 لایه در اتمسفر و 30 لایه در اقیانوس حل میشوند.
تاکنون مدلهای گردش عمومی مختلفی در مراکز مختلف تحقیقاتی تدوین و طراحیشده است. ازجمله میتوان به مدلهای ECHAM4، HADCM3، CSIRO، CGCM2، GFDL-30، NCAR و CCSR اشاره کرد - . - IPCC-TGCIA, 1999 ازآنجاکه مهمترین ورودی این مدلها میزان انتشار گازهای گلخانهای در دورههای آتی بوده و از طرفی تعیین میزان انتشار این گازها در دورههای آتی به طور قطعی امکان پذیر نیست. ازاینرو سناریوهای مختلفی که دربرگیرنده چگونگی تغییرات این گازها در آینده هست ارائهشده که سناریوهای انتشار - Emission Scenario - نامیده میشوند. IPCC در سال 1998 سری جدید سناریوهای انتشار را به نام SRES ارائه داد. جدول - 2 - مدلهای GCM بر طبق سومین و چهارمین گزارش ارزیابی - AR4, ATR - IPCC را نشان می دهد.
