بخشی از مقاله
چکیده
تغییر اقلیم باعث تغییراتی در الگوهاي بارش و دما و مقدار آنها میشود و این تغییرات میتواند نیاز آبی گیاهان را تحت تأثیر قرار دهد. هدف این مطالعه بررسی اثر تغییرات اقلیمی ایستگاه دزفول میباشد. از مدل LARS-WG براي تولید دادههاي اقلیمی بارش و دما در دوره آتی تحت سناریوهاي A1B، B1 و A2 در دوره 2040 تا 2070 استفاده شد، سپس این دادهها و همچنین دادههاي دوره پایه جهت آشکارسازي تغییرات اقلیمی باهم مقایسه شدند.
نتایج تولیدشده براي دوره آینده تحت سناریوهاي مذکور، میانگین بیشینه دماهاي روزانه به ترتیب در سناریوهاي A1B و A2 افزایش را نسبت به دوره پایه نشان میدهد و میانگین کمینه دماهاي روزانه، بیشترین افزایش مربوط به سناریوي A1B میباشد. در رابطه با بارش در دوره موردنظر بیشترین میزان افزایش بارش مربوط به سناریو A2 و کمترین میزان بارش مربوط به سناریوهاي A1B و B1 نسبت به دوره پایه میباشد. معنیدار نبودن اختلاف بین میانگین ماهانه دادههاي دماي کمینه و بیشینه در دوره آتی بدون در نظر گرفتن سناریو با دادههاي دوره مشاهداتی، توانایی مدل LARS-WG را در شبیهسازي دماي هوا نشان میدهد.
-1 مقدمه
یکی از بزرگترین چالشهاي بشریت در قرن بیستویک تغییر اقلیم است که با دامنهي اثرات خود در بخشهاي مختلف، تهدیدي جدي براي حیات در صور متفاوت آن محسوب میشود. تغییرات دماي کره زمین و روند رو به افزایش آن با توجه به شرایط آب و هوایی در سراسر جهان تحت عنوان تغییر اقلیم شناخته میشود - هاشمی نسب و همکاران، . - 43 :1392 گرمایش جهانی کره زمین، بهاحتمالزیاد توالی و بزرگی حوادث آب و هوایی شدید را افزایش میدهد - رودیر و همکاران،. - 1073 :2011 درعینحال علیرغم اثرات مستقیمی که این وقایع بر روي محصولات کشاورزي و میزان عملکرد آنها دارد، هنوز بهخوبی مشخص نیست که این اثرات در مناطق مختلف چگونه میتواند باشد.
معتبرترین ابزار جهت بررسی اثرات تغییر اقلیم بر سیستمهاي مختلف، استفاده از متغیرهاي شبیهسازيشده توسط مدلهاي جفت شدهي جوي-اقیانوسی است که قادر هستند فرا سنجه هاي جوي- اقیانوسی را با اتکا به سناریوهاي تائید شده IPCC براي یک بازه طولانی مدلسازي نمایند - دیبیکی و کالیبلی، - 145 :2005 این مدلها تأثیر آئرسلها و همچنین اثر تأخیري اقیانوس را نیز محاسبه میکنند. این ویژگی اقیانوس بدین معنی است که سطح زمین و اتمسفر پایین حتی اگر غلظت گازهاي گلخانهاي در قرن بعد ثابت بماند براي صدها سال شروع به گرم شدن میکند.
مدلهاي مصنوعی مولد پارامترهاي هواشناسی بهعنوان یکی تکنیک آماري جهت تولید داده هاي هواشناسی روزانه در مواقعی که دادههاي طولانیمدت در دسترس نیست، توسعه یافتهاند - حجار پور و همکاران، . - 201 : 1393 در این پژوهش بهمنظور بررسی تغییرات الگوهاي بارش و دما و پیشبینی روند آن در بازه زمانی 2040 تا 2070 از روش ریزمقیاس نمایی آماري با استفاده از یک مدل مولد تصادفی دادههاي هواشناسی به نام LARS-WG اقدام شده است که یکی از مدلهاي بسیار توانمند براي شبیهسازي رویدادهاي شدید اقلیمی بهویژه بارش میباشد. برزگر و سلطانی - 1386 - افزایش 26/17 درصدي در متوسط عملکرد محصول نخود دیم را در شمال غرب ایران به دلیل کاهش دوره رشد گیاه و زودرستر شدن آن و درنتیجه انطباق بهتر رشد گیاه در شرایط دیم با ذخیره آبی خاك و کاهش دوره تنش انتهاي فصل رشد گزارش کردند.
علیزاده و همکاران - 1389 - نتیجه گرفتند که در صورت افزایش دماي هوا به میزان 2،1 و 4 درجه سانتیگراد، میزان تبخیرتعرق محاسبهشده براي تمامی ماهها افزایش خواهد یافت و همچنین نیاز آبی الگوي کشت گیاهان در حوضه کشف رود به ترتیب 10،6 و 16 درصد افزایش پیدا خواهد کرد. سلیمانی ننادگانی و همکاران - 1391 - با بررسی رخداد پدیده تغییر اقلیم و تأثیر آن بر زمان کاشت، طول دوره رشد و نیاز آبی گندم زمستانه در منطقه بهشهر به این نتیجه رسیدند که تحت شرایط تغییر اقلیم در آینده، دوره زمانی مناسب براي کاشت گندم بین 9 تا 27 روز افزایش و طول دوره رشد گیاه بین 4 تا 14 روز کوتاهتر خواهد شد. تبخیر تعرق گیاه در طول فصل رشد افزایش مییابد اما در مجموع تبخیرتعرق کل فصل رشد گیاه به دلیل کوتاهتر شدن دوره رشد کاهش خواهد یافت. در دیگر نقاط جهان نیز اثر تغییر اقلیم بر گیاهان و نیاز آبی آنها بررسیشده است.
بهطور مثال کوروبو - 2002 - اثرات تغییر اقلیم را بر تولید حبوبات در مالدیو بررسی کرد و نتیجه گرفت که تغییر اقلیم که باعث افزایش گرماي جهانی شده منجر به وقوع خشکی در طول دورههاي رشد گیاه خواهد شد و در منطقه مطالعاتی شرایط اقلیمی آینده بر تولید حبوبات و گندم زمستانه اثراتی منفی خواهد داشت. یانو و همکاران - 2007 - با بررسی تأثیر تغییر اقلیم بر رشد و نیاز آبی گیاهان گندم و ذرت در ساحل شرقی دریاي مدیترانه در ترکیه نتیجه گرفتند که بالا رفتن دما باعث افزایش سرعت رشد فیزیولوژیکی هر دو گیاه میشود و این خود باعث زودرس شدن این محصولات و در نتیجه کاهش دوره رشد میشود.
هاورکورت و ورهاگن - 2008 - ، با بررسی اثر تغییر اقلیم بر سیبزمینی در اروپا شمالی به این نتیجه رسیدند که تغییر اقلیم باعث طولانی شدن فصل رشد سیبزمینی در این منطقه خواهد شد. لوم و همکاران - 2009 - اثر پتانسیل تغییر اقلیم بر گندم را در نواحی شمالی و مرکزي تانزانیا بررسی کردند و نتیجه گرفتند که دما در هر دو ناحیه افزایش، میانگین بارندگی سالانه در مرکز افزایش و در شمال کاهش مییابد. کاشت گندم در هر دو منطقه زودتر انجامشده و طول دوره رشد گندم کاهش مییابد.
برسی منابع وجود نشان میدهد که تغییر اقلیم در مناطق مختلف اثرات متفاوتی را بر گیاهان مختلف در شرایط دیم و آبی دارد و لازم است براي تدوین الگوي مناسب کشت در آینده براي هر منطقه، این اثرات موردمطالعه قرار گیرد. هدف این پژوهش بررسی تغییرات اقلیمی ایستگاه دزفول با استفاده از مدل LARS-WG میباشد تا با بهره گیري از نتایج آن بتوان تدابیري اتخاذ کرد که اثرات تغییر اقلیم در منطقه را کاهش داده و سازگاري بیشتري را با شرایط جدید بهویژه ازنظر تاریخ کشت، نوع کشت و سایر اقدامات مدیریتی محصول و محیطزیست به عمل آورد.
-2 مواد و روشها
-1-2موقعیت منطقه
استان خوزستان با مساحت 63633,6 کیلومترمربع بین 29 درجه و 57 دقیقه تا 33 درجه و صفر دقیقه عرض شمالی از خط استوا و 47 درجه و 40 دقیقه تا 50 درجه و 33 دقیقه طول شرقی از نصفالنهار گرینویچ در جنوب غربی ایران قرار دارد و از شمال با استان لرستان، از شمال شرقی و مشرق با استانهاي چهارمحال و بختیاري و کهگیلویه و بویراحمد، از جنوب شرقی با استان بوشهر، از جنوب با خلیجفارس و از مغرب با کشور عراق هممرز است.
-2-2دادهها
دادههاي موردنیاز براي اجراي مدل عبارتاند از: مقادیر بارش و تابش و درجه حرارتهاي کمینه و بیشینه روزانه در یک ایستگاه که پس از دریافت آن از اداره کل هواشناسی و تبدیل آن با توجه به فرمت موردنظر مدل، آنها را در مدل فراخوانی کرده و مدل را اجرا شد. مدل، محاسبات آماري پیچیدهاي را بر روي متغیرهاي هواشناسی انجام میدهد. مدل لارس در سه مرحله کالیبره کردن داده ها، ارزیابی دادههاي تولیدشده براي گذشته و تولید داده ها براي آینده قابلاجرا است. خروجی مدل شامل داده هاي سال، روز، دماي حداقل و دماي حداکثر روزانه، بارش و تابش روزانه میباشد. در مرحله کالیبره کردن دادههاي مرتبشده دوره پایه طبق فرمت مدل را در مدل فراخوانی کرده و خروجی آن، تولید داده براي گذشته است که دادههاي آن شبیه فرمت ورودي به مدل است.
در مرحله ارزیابی مدل، خروجیهاي مرحله اول را که شامل فرا سنجه هاي اقلیمی ثبتشده در دوره پایه و دادههاي متناظر تولیدشده گذشته میباشد را با استفاده از شاخصهاي خطا سنجی و ضریب تعیین و آزمون t و F موردبررسی قراردادیم و پس از اطمینان از مناسب بودن مدل، آن را براي ریزمقیاس نمایی داده هاي مدل گردش عمومی جو - GCM - که یکی از آنها Hadcm3 است استفاده شد تا دادههاي دوره موردنظرمان در آینده یعنی 2040 تا 2070 تولید شود. پس از تولید دادههاي موردنظر در قالب سناریوهاي A2 ,A1B و B1 دریافت و میانگین ماهانه تمامی سالها محاسبه شد و به بررسی آماري آن ها اقدام کردیم.
-3-2 توصیف مدل
یکی از مشهورترین مدلهاي مولد دادههاي تصادفی وضع هوا LARS-WG است که براي تولید بارش روزانه، تابش، ماکزیمم و مینیمم درجه حرارت روزانه در یک ایستگاه تحت شرایط اقلیم حاضر و آینده به کار میرود. اولین نسخه LARS-WG در بوداپست طی سال 1990 بهعنوان ابزاري براي ریزمقیاس کردن به روش آماري در کشور مجارستان ابداع شد. مدل LARS-WG بر اي مدلسازي متغیرهاي هواشناسی توزیعهاي آماري پیچیدهاي را بکار میبرد.
مبناي مدل براي مدلسازي طول دورههاي خشک و تر، بارش روزانه و سريهاي تابش توزیع نیمه تجربی میباشد. سريهاي فوریه، درجه حرارت را تخمین میزنند درجه حرارتهاي مینیمم و ماکزیمم روزانه بهصورت فرایندهایی تصادفی با میانگین و انحراف معیارهاي روزانه که وابسته به وضعیت تر یا خشک بودن روز موردنظر هستند، مدلسازي میشوند. سري فوریه مرتبه سوم براي شبیهسازي میانگین و انحراف معیار درجه فصلی به کار میرود. مقادیر ماندهها که از تفریق مقادیر میانگین از مقدار دیدهبانی شده به دست میآیند، در تحلیل خودهمبستگی دادههاي مینیمم و ماکزیمم مورداستفاده قرار میگیرند. خروجیهاي این مدل شامل دماي کمینه، دماي بیشینه، بارش و تابش میباشد.
