بخشی از مقاله
چکیده
مدل های GCM بطور وسیع برای ارزیابی تغییراقلیم در یک مقیاس جهانی استفاده می شود. اما خروجی این مدل ها برای ارزیابی تغییرات اقلیمی در سطح محلی و منطقه ای کافی و دقیق نیست. در این مقاله با استفاده از مدل مولد تصادفی هواشناسی LARS-WG خروجی مدل تغییراقلیم HadCM3 را در منطقه حوضه دریاچه ارومیه بوسیله داده های مشاهداتی ایستگاههای تبریز و ارومیه که دارای آمار بلندمدت اقلیمی هستند، ریزمقیاس نموده و با در نظر گرفتن سناریوی تغییر اقلیم A1B برای دوره های آینده ی 2011-2030 و 2046-2065 تغییر اقلیم منطقه مورد نظر مورد ارزیابی قرار گرفته است. مشاهدات روزانه حداقل و حداکثر دما، بارش و ساعات آفتابی برای دوره پایه ی 1982-2008 به عنوان ورودی وارد مدل شده است.
نتایج خروجی مدل ریزمقیاس نمایی نشان می دهد که در دوره های آینده دما بطورکلی در حوضه دریاچه ارومیه افزایش خواهد یافت. این افزایش برای دوره 2046-2065 محسوس تر است. بارش در ایستگاه ارومیه به عنوان نماینده غرب دریاچه ارومیه کاهش خواهد یافت ولی در ایستگاه تبریز به عنوان شرق حوضه تغییر محسوسی نخواهد داشت. تعداد روزهای یخبندان بخصوص سرماهای دیررس بهاره و زودرس پاییزه بطورکلی کاهش خواهد یافت. تعداد بارش های سنگین نیز در حوضه مورد مطالعه کاهش خواهد یافت ولی در شرق دریاچه ارومیه در فصل بهار بارش های سنگین افزایش خواهد یافت.
.1 مقدمه
تغییر اقلیم یکی از گسترش یافته ترین موضوعات مورد بحث در رشته اقلیم شناسی در دو دهه اخیر است. انسان به عنوان جزئی از سیستم اقلیمی نقش بسزایی در رفتار اقلیم دارد. بخصوص در عصر حاضر با افزایش جمعیت و نیاز انسان به منابع آب و غذا و در نتیجه افزایش اراضی کشاورزی، از بین رفتن جنگل ها، بیابان زایی و افزایش استفاده از انرژی های فسیلی باعث دگرگونی در سیستم اقلیمی شده است. مثالی از این تغییرات تخریب لایه ازن و افزایش گازهای گلخانه ای است که باعث افزایش دمای جو زمین شده است. افزایش این گازها فقط مخصوص عصر حاضر نبوده و از دیدگاه تاریخی، غلظت گازهای گلخانه ای در جو زمین طی زمان دستخوش تغییرات طبیعی بوده است و تغییر اقلیم به شدت تابع این تغییرات است.
دوره های گرمتر به غلظت های بالاتر گازهای گلخانه ای در جو و دوره های سردتر به غلظت های پایین تر این گازها در جو مربوط می شود. به هرحال، این تغییرات بخشی از چرخه های طبیعی بوده و طی دوره های ده ها هزار تا میلیون ها سال رخ می دهند. تغییرات ایجاد شده اخیر در شیمی جو توسط بشر طی چندین دهه اتفاق افتاده است - . - Ramanathan,1988 پس ازدوره صنعتی، عموماً دانشمندان عبارت تغییراقلیم را در موارد تعریف شده توسط چارچوب کنوانسیون تغییراقلیم سازمان ملل بکار می برند. بنابراین» تغییراقلیم« تغییری در اقلیم است که بطور مستقیم یا غیر مستقیم به فعالیت های بشر نسبت داده می شود که ترکیبات جهانی جو را تغییر می دهد و این مسئله به غیر از تغییرپذیری طبیعی اقلیم است که طی دوره های زمانی متوالی مشاهده می گردد.
- خزانه داری و همکاران، . - 1387 طبق چهارمین گزارش ارزیابی تغییر اقلیم هیئت بین دول - - IPCC پیش بینی های مدل اقلیم جهانی برای قرن بیست و یکم نشان می دهد که گرمایش جهانی با شتاب ادامه پیدا خواهد کرد - حتی اگر بشر بتواند جلوی انتشار گازهای گلخانه ای را بگیرد - . تا سال 2100 پیش بینی می شود که متوسط دمای جهانی از 1/8 درجه به 4 درجه سانتیگراد افزایش یابد و سطح دریا بین 0/18 تا 0/59 متر بالا بیاید. فراوانی و حجم رخدادهای حدی نیز از قبیل سیل، خشکسالی و موج های گرمایی با افزایش دمای متوسط جهانی گسترش می یابد.
اثرات تغییر اقلیم بر کل سیاره یکسان نیست. بعضی مناطق زمین حساسیت بیشتری نسبت به مناطق دیگر نسبت به تغییر اقلیم دارند. به عنوان مثال مناطقی که دارای اقلیم مدیترانه ای هستند اقلیم آنها وابستگی زیادی به میزان دما و بارش دارد و در نتیجه اقلیم در این مناطق در برابر تغییر اقلیم دچار استرس می شوند - . - IPCC, 2007 مدل های گردش عمومی جوی- اقیانوسی امروزی - AOGCMs - از قبیل HadCM3، GFDL-R30، CCSR/NIES، CGCM2، CSIRO-MK2، ECHAM4 و NCAR-PCM بر اساس مدل های پیش بینی هوا پایه ریزی شده اند اما بر پایه استفاده از فهم اقلیمی و با دیدگاه تغییر اقلیم توسعه یافته اند که در مقالات بطور خلاصه با اصطلاح مدل های گردش عمومی جو - GCMs - اشاره می شود.
رویکرد تغییر اقلیم با مدل های GCM بر اساس سناریوهایی در آینده پایه ریزی شده است، در حالت خاص بر اساس میزان انتشار گازهای گلخانه ای در جو این سناریو ها طبقه بندی می شوند. مدل های GCM بطور وسیع برای ارزیابی تغییراقلیم در یک مقیاس جهانی استفاده می شود. اما خروجی این مدل ها برای ارزیابی تغییرات اقلیمی در سطحمحلی و منطقه ای کافی و دقیق نیست. اکثر مطالعات ارزیابی تغییراقلیم معمولاً با دقت مکانی بالا روی مناطق کوچک انجام می شود.
در این حالت شایسته است که توسط مدل های اقلیمی منطقه ای - - RCMs ، با دقت مکانی ده کیلومتر یا کمتر مورد ارزیابی دوباره قرار گیرد. اما ارتباط دادن تفکیک پذیری مدل های اقلیمی جهانی با مقیاس محلی یک فرآیند میکرو کلیماتیک است که خود یک مسئله قابل توجه است. اخیراً تلاش های زیادی از طرف مجامع اقلیم شناسی برای توسعه روشهای ریزمقیاس نمایی دینامیکی و آماری برای بیان تغییراقلیم در یک مقیاس محلی و منطقه ای صورت گرفته است.
مدل های RCM نمونه ای از مدل ریزمقیاس نمایی دینامیکی است. اما مدل RCM هنوز دارای چند اشکال است، برای مثال این مدل ها برای تعدادی آزمایش، سناریو و دوره زمانی محدود اجرا می شوند. مسئله اصلی اینست که بطور کلی این مدل ها به مساحت مورد مطالعه و میزان تفکیک پذیری وابسته هستند و از لحاظ محاسباتی پیچیده بوده و انعطاف لازم را ندارند. مسئله دیگری که وجود دارد اینست که آموزش این مدل ها برای کاربران مدل و همچنین کالیبره کردن آنها بسیار مشکل است - . - Mearns,2001
به عنوان یک جانشین برای مدل های دینامیکی، مدل ریزمقیاس نمایی آماری توسعه یافته است. این مدل ها بر اساس و ضعیت اقلیم منطقه ای که نتیجه وضعیت اقلیم در مقیاس بزرگ است، پایه ریزی شده است. مانند توپوگرافی، توزیع دریا- خشکی و کاربری زمین . - Wilby,2004 - روشهای ریزمقیاس نمایی آماری بطورکلی به سه طبقه تقسیم می شود: .1 روش رگرسیونی؛ .2 خوشه بندی الگوهای آب و هوایی و .3 مولدهای سری های زمانی آب و هوایی. یکی از فواید بزرگ این روشها در مقایسه با مدل های دینامیکی از لحاظ محاسباتی ساده و ارزان هستند و کاربرد آنها برای خروجی های مختلف مدل GCM برای سناریوها مختلف می توان ساده تر باشد.
همین امر به ما امکان می دهد عدم قطعیت های سناریوهای آینده را ارزیابی کنیم. بطور نظری ضعف بزرگ ریزمقیاس نمایی آماری اینست که فرضیات پایه ای شان قابل تأیید نیست. یعنی روابط توسعه یافته برای اقلیم امروز برای شرایط اقلیم آینده پابرجا نیست - . - Fowler, 2007 روشهای ریزمقیای نمایی آماری زیادی تاکنون توسط محققین هواشناسی و اقلیم شناسی ارائه شده است. دو روش استاندارد شده که کاربرد زیادی در ریزمقاس نمایی مدل های تغییراقلیم دارد و براحتی توسط کاربران قابل استفاده است، مدل LARS-WG که یک مدل تصادفی مولد سری های زمانی آب و هوایی و مدل SDSM که ترکیبی از مولد تصادفی آب و هوا و روشهای رگرسیونی است.
بابائیان وهمکاران - - 1386 اقلیم ایران را در دوره 2010-2039 با استفاده از ریزمقیاس نمایی آماری خروجی مدل ECHO-G با بکارگیری مدل LARS-WG مدلسازی کردند. با استفاده از مدل ریزمقیاس نمایی آماری LARS-WG خروجی مدل گردش عمومی جو ECHO-G را با سناریوی A1 برای دوره زمانی 2010 تا 2039 بر روی 43 ایستگاه سینوپتیک ایران ریزمقیاس نمودند. نتایج حاکی از کاهش 9 درصدی بارش در کل کشور، افزایش آستانه ی بارش های سنگین و خیلی سنگین به ترتیب 13 و 39 درصد و افزایش میانگین سالانه دما به میزان 0/5 درجه ی سانتیگراد می باشد که بیشترین افزایش دما مربوط به ماههای سرد سال است.
اشرف و همکاران - - 1390 در تحقیق خود داده های مدل گردش عمومی جو HadCM3 را با به کارگیری مدل LARS-WG طبق سه سناریوی A1B، A2 و B1 ریزمقیاس شده و تغییرات فصلی بارش، دمای کمینه، دمای بیشینه و ساعت آفتابی استان خراسان رضوی در دوره 2011-2030 مورد بررسی قرار دادند. بابائیان و کوهی - - 1391 در پژوهش خود اثر گرمایش جهانی را بر متغیرهای بارش و دما و شاخص های اقلیمی کشاورزی چون طول دوره خشکی، طول دوره رشد و تبخیر-تعرق بالقوه با استفاده از خروجی ریزمقیاس شده ی دو مدل گردش عمومی جو NCAR-PCM و GFDL-CM2.1 تحت سناریوی انتشار A1B، A2 وB1 مورد ارزیابی قرار دادند. برای ریزمقیاس نمایی نیز از روش آماری همبستگی چندمتغیره بر روی میانگین های ماهانه تا سالانه برای شاخص های اقلیمی کشاورزی و مدل LARS-WG برای مدلسازی متغیرهای روزانه مورد نیاز در محاسبه تبخیر-تعرق بالقوه استفاده شد.
.2 مواد و روشها
حوضه آبریز دریاچه ارومیه بین مختصات جغرافیائی 44 07 تا 47 53 طول شرقی و 35 40 تا 38 30 عرض شمالی، در شمال غرب ایران قرار گرفته است و با بخش شمالی کوه های زاگرس و دامنه جنوبی کوه سبلان و نیز دامنه های شمالی، غربی و جنوبی کوه سهند احاطه شده است .مساحت این حوضه 51786 کیلومترمربع است که حدود 64/6 درصد آن را مناطق کوهستانی و 24/3 آن را دشت ها و کوهپایه ها و 11/1 درصد بقیه را دریاچه ارومیه تشکیل می دهد .کلیه رودخانه های واقع در حوضه، به سمت دریاچه ارومیه جریان دارند. شکل - - 1 موقعیت این حوضه را در سطح کشور نشان می دهد.
