ارزيابي اثر تاريخي تغيير اقليم بر خطر بيابانزايي منطقه اسفراين-سبزوار (دوره مورد مطالعه: 2016-1979 ميلادي)

Assessment of the historical impact of climate change on the desertification hazard in the Esfarayen-Sabzevar Region (study period: 1979-2016)

در ميان 37 چالش مهم جهاني؛ تغيير اقليم، بيابانزايي و كمبود آب شيرين، سه چالش اصلي فَراروي بشر در قرن 21 محسوب مي­شوند. در اين پژوهش از مدل ESAs در راستاي ارزيابي اثر تغييرات اقليم بر خطر بيابانزايي منطقه اسفراين- سبزوار در سه دوره 1992-1981، 2004- 1993 و 2016-2005 استفاده شد. روش بررسي: به دليل آمار و پراكنش نامناسب ايستگاه ­هاي هواشناسي منطقه، از داده­ هاي بازتحليل ERA-Interim و دوازده ايستگاه هواشناسي منطقه استفاده شد. داده­ هاي اقليمي پروژه ERA-Interim براي منطقه اسفراين – سبزوار به صورت 53 سلول به ابعاد 125/0×125/0 درجه در دسترس است. در گام اول با استفاده از رابط وب، كدهايPython و همچنين ECMWF We bAPI، داده­هاي اقليمي روزانه براي دوره آماري 1979 تا 2016 دريافت و براي هر يك از سلول ­ها استخراج شد. داده ­هاي Net CDF دريافت شده با استفاده از نرم­افزار ArcGIS براي 53 سلول به فرمت پايگاه داده خروجي گرفته شد و مورد طبقه ­بندي قرار گرفت. سپس تطابق داده­هاي ERA-Interim با داده­هاي دوازده ايستگاه هواشناسي در دوره 2016-2007 مورد بررسي قرار گرفت. اُريبي ماهانه به­دست آمده به طور ماهانه به سال­هاي فاقد آمار ديدباني و سلول­هاي فاقد ايستگاه هواشناسي اعمال شد و در نهايت با تصحيح اُريبي، داده­ هاي تلفيقي بارش براي 53 سلول استخراج شد. استمرار خشكسالي نيز با استفاده از نرم افزار R و شاخص SPI براي دوره مورد مطالعه محاسبه شد. پس از تهيه نقشه­ هاي پايه بارش، خشكي و خشكسالي براي سه دوره مورد مطالعه، با استفاده از ابزار مدل­سازي GIS نقشه خطر بيابانزايي بر اساس مدل ESAs به­ دست آمد. يافته ­ها: نتايج نشان داد كه استفاده از داده­ هاي تلفيقي (بازتحليل و ايستگاهي) توانسته ضريب NSE را به 1 افزايش، bias را از 39/0 به 24/0 و RMSE را از 69/6 به 32/0 كاهش دهد. در دوره 36 ساله مورد مطالعه بارش به طور ميانگين براي كل منطقه بيش از 10 ميلي­متر كاهش و دما نزديك به دو درجه افزايش يافته است كه اثرات اين تغيير بر خطر بيابانزايي ارزيابي شد. به طوري كه در دوره دوم كلاس F2 جاي خود را به كلاس C1 و در دوره سوم كلاس C1 جاي خود را به كلاس C3 داده است.

Among the 37 important challenges of the world, climate change, desertification, and lack of fresh water are three main challenges against the human in the 21th century. In this research, the ESAs model was used to assess the impact of climate change on the desertification hazard in the Esfarayen-Sabzevar region in three periods of 1981-1992, 1993-2004, and 2005-2016. Material and Methodology: Due to the inappropriate data and distribution of the meteorological stations of the region, reanalyzed data of the ERA-Interim and 12 meteorological stations of the region were used. The climate data related to the Esfarayen -Sabzevar region are available as 53 cells with the dimensions of 0.125 × 0.125 degrees. At the first step, daily climate data for the period of 1979-2016 were received using the web interfaces, Python script, and also ECMWF WebAPI and then the data were extracted for each of the cells. ArcGIS software was used to export the received NetCDF data in the data base format (dbf) for 53 cells. Drought consistency for the study period was computed using R software through SPI index. After preparing base maps of precipitation, aridity, and drought for three study periods, desertification hazard was provided using the modeling tool of the ArcGIS software based on the ESAs model. Findings: Results indicated that use of the integrated (reanalyzed and observed) data led to increasing the NSE coefficient to the value of 1 as well as the values of bias and RMSE were decreased respectively from 0.39 to 0.24 and 6.69 to 0.32. In the 36- year study period, precipitation has decreased more than 10 mm in the entire region and the temperature has increased nearly 2 degrees that the impacts of these changes on the desertification hazard were assessed. So that, in the second period, C1 was replaced with F2 class and in the third period, C3 was replaced with C1. Discussion and conclusion: As a result, it can be said that climate change in three periods has led to increasing the desertification hazard in the Esfarayen-Sabzevar Region.