بررسي اثرات تغيير اقليم بر دبي، نيترات و عملكرد محصول در بالادست سد استقلال

Investigating the Effect of Climate Change on Discharge, NO3 Load, and Agricultural Products Yield Upstream of Esteghlal Dam

در اين مقاله براي بررسي اثرات تغيير اقليم بر دبي و كيفيت آب ورودي به سد استقلال در حوضه آبريز ميناب از مدل SWAT استفاده شده است. اثرات 4 سناريو (RCP2.6، RCP4.5، RCP6 و RCP8.5) در 5 مدل GCM (GFDL-ESM2M، MIROC، IPSL-CM5A-LR، HadGEM2-ES و NoerESM1-M) بر دبي، نيترات و عملكرد محصول بررسي شد. طبق تحليل‌ها و بررسي به عمل آمده تحت سناريوهاي مختلف تغيير اقليم بيشترين كاهش و افزايش ميانگين بارش سالانه به ترتيب مربوط به سناريو RCP8.5 و RCP6 مدل NoerESM1-M با ميزان 34/8 و 37/2 درصد است. در وضع موجود سهم بارش در فصل زمستان 65/8، بهار 5/1، تابستان 1/8 و پاييز 27/4 درصد است. تغيير عملكرد محصولات بستگي به نوع محصول و دوره آبياري آن دارد. به دليل اينكه 77 درصد نياز آبي محصول باقلا در زمستان است ميانگين عملكرد اين محصول 19 درصد افزايش مي‌يابد، زيرا طبق نتايج مدل‌ها سهم بارش در زمستان 9 درصد افزايش مي‌يابد. همچنين 75 درصد از نياز آبي گندم و 44 درصد از نياز آبي بادمجان در فصول پاييز و زمستان است كه افزايش و ثبات بارش در اين فصل‌ها باعث تغييرات اندك عملكرد اين محصولات شده است. در مقابل 80 درصد نياز آبي محصول ذرت در تابستان است و با توجه به كاهش شديد بارش در فصل‌ تابستان (15 درصد)، عملكرد محصول ذرت 17 درصد كاهش داشته است. در دوره پايه مقادير حداكثر بارش بين ماههاي نوامبر تا آپريل رخ مي دهد. بيشترين جا به جايي حداكثر بارش مربوط به سناريو RCP8.5 است. كه در سالهاي 2040-2021 به سمت اواخر بهار و در سالهاي 2099-2080 به سمت اوايل پاييز مي باشد. اين جابه جايي ها به سمت پاييز يا بهار به ترتيب مي تواند باعث افزايش رسوب و فرسايش خاك يا افزايش بار نيترات شود. در حالت كلي از كاهش دبي ورودي به مخزن و تغييرات كم ميانگين عملكرد محصولات ميتوان نتيجه گرفت كه كاهش عملكرد محصول ناشي از افت بارش (آب سبز) تا قسمتي با افزايش تخصيص آب آبي به زمين هاي كشاورزي جبران شده است كه اين امر موجب كاهش دبي ورودي به مخزن سد مي شود. در اين شرايط از افزايش بار نيترات ورودي به مخزن سد و كاهش جريان ورودي به مخزن نتيجه مي شود كه غلظت نيترات در رواناب ورودي افزايش يافته است كه اين امر مي تواند منتج از جا به جايي حداكثر بارش به سمت فصل چراي دام يا افزايش سهم آب برگشتي كشاورزي در رواناب ورودي به مخزن باشد.

In this paper, the SWAT model is used to study the effects of climate change on discharge and water quality of inflow of Esteghlal reservoir in Minab catchment. Climate change scenarios (RCP2.6, RCP4.5, RCP6, and RCP8.5) in 5 GCMs (GFDLESM2M, HadGEM2-ES, IPSL-CM5A-LR, MIROC, NoerESM1- M) to simulate future discharge, NO3 load, and agricultural products yield, were applied. According to the analysis of different climate change scenarios, the highest average annual precipitation decrease and increase were 34.8% and 37.2% in RCP8.5 and RCP6 scenarios in NoRESM1-M model, respectively. In the baseline period, the share of precipitation in winter is 65.8%, spring 5.1%, summer 1.8% and fall 27.4%. Crop yield change depends on the type of crop and its irrigation period. Because of the 77% water requirement of lima bean crop in winter, the average yield of this crop increases by 19%, as models show that the share of precipitation in winter increases by 9%. Also, 75% of water requirement of wheat and 44% of water requirement of eggplant is in autumn and winter that increased and stabilized rainfall in these seasons caused slight variations in yield. In contrast, 80%of water requirement of corn crop is in summer, and due to the severe decrease in precipitation in summer (15%), corn yield has decreased by 17%. In the baseline period (1995-2014) the maximum precipitation occurs between November and April. Maximum monthly precipitation displacement occurs in RCP8.5 toward early fall in 2080-2099 and late spring in 2021-2040, that it can respectively increase sediment load and soil erosion or nitrate load. In general, from reduced inflow to the reservoir and low average crop yield variations, it can be concluded that the decrease in crop yield due to decline green water is partially offset by increasing blue water allocation to agricultural areas, which in turn reduces inflow to the reservoir. These conditions result in an increase in nitrate loading into the reservoir and a decrease in the inlet flow to the reservoir resulting in increased nitrate concentration in the inlet runoff, which may result from displacement of maximum precipitation towards the grazing season or Increase the fraction of agricultural return water in runoff to the reservoir.