بررسي نقش ريزمقياس‌سازي و روش محاسبه‌ي تبخير- تعرق مرجع در تحليل اثر تغيير اقليم بر منابع آب

Investigating the role of downscaling and reference evapotranspiration estimation method in analysis of the impact of climate change on water resources

تغيير اقليم مي‌تواند تأثير قابل توجهي بر منابع آبهاي سطحي و زيرزميني داشته باشد. از اين رو لازم است اين تأثير با استفاده از مدل‌هاي مناسب مورد شبيه‌سازي قرار گيرد. در اين مطالعه، خروجي مدل گردش عمومي جو HADCM3 تحت چهار سناريوي انتشار، با استفاده از مدل‌هاي آماري LARS-WG و SDSM، در حوضه‌ي حبله‌رود براي دوره‌ي 30 ساله‌ي 2047-2018 ميلادي ريزمقياس شد. مدل SWAT در اين حوضه واسنجي شد و براي شبيه‌سازي آبدهي حوضه، تغذيه‌ي آب زيرزميني و رطوبت خاك در دوره‌ي ذكرشده مورد استفاده قرار گرفت. در مدل SWAT، از سه روش متفاوت شامل هارگريوز، پنمن- مانتيث و پريستلي- تيلور براي برآورد تبخير- تعرق مرجع استفاده شد. تركيب‌هاي متفاوتي از عوامل مؤثر بر عدم‌قطعيت نتايج شامل مدل ريزمقياس‌ساز، سناريوي انتشار و روش برآورد تبخير- تعرق مرجع مورد استفاده قرار گرفتند. نتايج نشان داد كه روش مورد استفاده در ريزمقياس‌كردنِ خروجي مدل گردش عمومي جو، بيشترين تأثير را بر عدم‌قطعيت خروجي مدل SWAT دارد. همچنين مشاهده شد كه تركيب‌هاي مختلف در شبيه‌سازي تغذيه‌ي آب زيرزميني، داده‌هاي پرت بيشتري نسبت به شبيه‌سازي آبدهي و رطوبت خاك توليد مي‌كنند. ميانه‌ي آبدهي سالانه‌ي شبيه‌سازي‌شده در تمامي تركيب‌‌هاي مورد بررسي، برابر با 32/13 مترمكعب بر ثانيه به دست آمد. نتايج نشان داد تركيب‌هايي از عوامل مدلِ ريزمقياس‌ساز، سناريوي انتشار و روش برآورد تبخير- تعرق مرجع كه ميانه‌ي آبدهي سالانه‌ي حوضه را كمتر از اين مقدار پيش‌بيني مي‌كنند، نسبت به ساير تركيب‌ها عدم‌قطعيت بيشتري دارند. اين موضوع در مورد متغيرهاي تغذيه‌ي آب زيرزميني (با ميانه‌ي 07/2 ميلي‌متر در سال) و رطوبت خاك (با ميانه‌ي 4/112 ميلي‌متر) نيز مشاهده شد.

Climate change could largely affect the surface water and groundwater sources. This impact should be simulated using appropriate models. In the present study, using LARS-WG and SDSM statistical models, the output of HADCM3 general circulation model under four emission scenarios was downscaled in the Hablehroud Basin in the period of 2018-2047. The SWAT model was calibrated in the basin and utilized to simulate the discharge, groundwater recharge, and soil water content in the mentioned period. Three different methods including Hargreaves, Penman-Monteith and Priestley-Taylor in the SWAT model were used to estimate reference evapotranspiration. Different combinations of the factors effecting the uncertainty, including downscaling model, emission scenario, and evapotranspiration estimation method were used. The results showed that the method used in downscaling the output of the general circulation model is the most effective factor affecting the uncertainty of the output of the SWAT model. It was also observed that the different combinations produce more outliers in simulating groundwater recharge, in comparison with simulating the discharge and soil water content. The median of the annual discharges simulated using all combinations was calculated to be 13.32 cms. The results showed that the combinations of downscaling model, emission scenario, and evapotranspiration estimation method that simulate values less than 13.32 cms have less uncertainty than other combinations. In the case of groundwater recharge (with a median of 2.07 mm/ year) and soil water content (with a median of 112.4), same results were observed.