بررسي اثر تغيير اقليم بر مقدار نياز خالص آبياري محصولات عمده دشت همدان- بهار با استفاده از نتايج مدل ريزمقياس LARS-WG5

Investigation of the effect of climate change on net irrigation-requirement of main crops of Hamadan-Bahar plain using LARS-WG5 downscaling model

سابقه و هدف: تغيير اقليم و اثرات آن بر منابع آب يكي از مهم‌ترين چالش‌هاي فراروي بشر در قرن حاضر و آينده مي‌باشد. اگرچه پژوهش‌هاي مختلفي در ارتباط با تغييرات پارامترهاي اقليمي و هيدرولوژيكي با استفاده از سناريوهاي اقليمي و مدل‌هاي GCM انجام يافته است اما تغييرات نياز آبي و بخش كشاورزي كم‌تر مورد بررسي قرار گرفته است. هدف اصلي اين پژوهش بررسي تغييرات مقدار نياز خالص آبياري محصولات عمده كشت شده در دشت همدان- بهار شامل گندم، جو، سيب‌زميني، چغندرقند، ذرت دانه‌اي و علوفه‌اي، نخود و پياز در سه دهه‌ آتي بر پايه سناريوهاي مختلف در مقايسه با دوره پايه با استفاده از مدل LARS-WG5 مي‌‌باشد. مواد و روش‌ها: داده‌هاي مورد نياز در اين پژوهش، شامل مقادير روزانه بارش، دماي حداقل، دماي حداكثر و ساعت آفتابي ايستگاه سينوپتيك همدان (فرودگاه) طي دوره آماري 30 ساله (2010-1981) مي‌باشند كه از مركز اطلاعات و آمار سازمان هواشناسي كشور اخذ گرديدند. ابتدا توانايي مدل LARS-WG5 براي شبيه‌سازي متغيرهاي اقليمي دماي حداقل و حداكثر، تابش خورشيدي و بارش ايستگاه سينوپتيك همدان در دوره پايه (2010-1981) بررسي و تاييد گرديد. سپس با استفاده از داده‌هاي مدل HadCM3، مقادير آن‌ها در دوره‌ 2040-2011 بر پايه‌ سناريوهاي انتشار A1B، A2 و B1 شبيه‌سازي شدند. در ادامه با محاسبه مقدار بارش موثر، مقدار نياز خالص آبياري محصولات مورد بررسي در مقياس ماهانه براي دوره‌هاي‌ پايه و سه دهه‌ آينده برآورد و تغييرات آن‌ها در مقايسه با يكديگر ارزيابي شدند. يافته‌ها: براساس نتايج پيش‌بيني مدل LARS-WG5، در سه دهه‌ آتي نسبت به دوره‌ پايه طبق سناريوهاي A1B، A2 و B1 دما به‌ترتيب 77/0، 88/0 و 78/0 درجه‌ سانتي‌گراد و ميانگين بارش سالانه به‌ترتيب 1/2، 9/5 و 2/10 درصد افزايش مي‌يابند. نتايج نشان مي‌دهد كه ميانگين بارش ماه‌هاي اكتبر، دسامبر و فوريه در هر سه سناريو افزايش و ميانگين بارش‌ ماه‌هاي مارس، آوريل و مه در سناريوهاي A2 و B1 كاهش خواهد يافت. همچنين، محتمل است مجموع مقدار نياز خالص آبياري محصولات بررسي شده دشت همدان- بهار طي 30 سال آينده براساس سناريوهاي مختلف نسبت به دوره‌ پايه بين 6/2 تا 2/28 ميلي‌متر افزايش يابد. بر پايه سناريوي A2 نياز خالص آبياري گياهان زارعي گندم و جو داراي كم‌ترين مقدار افزايش و گياهان چغندرقند و سيب‌زميني داراي بيش‌ترين مقدار افزايش مي‌باشند. نتيجه‌گيري: بر پايه سناريوي محتمل A2 مجموع نياز خالص آبياري گياهان زراعي چغندرقند، گندم، جو، سيب‌زميني، ذرت دانه‌اي، ذرت علوفه‌اي، نخود و پياز در 30 سال آينده به‌ترتيب به مقدار 267، 75، 57، 275، 250، 153، 145 و 224 مترمكعب در هكتار نسبت به دوره پايه به‌طور متوسط افزايش خواهد يافت. به‌طوركلي با توجه به تغييرات افزايشي مقدار نياز خالص آبياري محصولات مختلف مورد بررسي، به‌گزيني الگوي كشت متناسب با تغييرات اقليمي ضروري است.

Background and Objectives: Climate change and its impacts on water recourses is known as one of the most important challenges which human would faced it in the future century. Although different studies are performed to consider the effects of climate change on the metrological and hydrological variables using climatic scenarios and General Circulation Models, but its effects on agricultural sectors such as water requirement are rarely investigated. The main objective of this study is to assess the effect of climate change on the net irrigation requirement changes of main crops in Hamadan-Bahar plain (winter wheat, barley, potato, sugar beet, maize (grain), maize (grass), peas and onion) in three next decades according to different scenarios using LARS-WG5 model compared with baseline period. Materials and Methods: In this study daily meteorological variables including precipitation, minimum and maximum temperature and relative humidity were collected from the Islamic Republic of Iran Meteorological Organization for 1981-2010. For main purpose, first of all, the capability of LARS-WG5 model was investigated and verified to simulate meteorological variables including minimum and maximum temperature, solar radiation and precipitation at Hamadan synoptic station in the baseline period (1981-2010). In the next step, meteorological variable values were stimulated by HadCM3 model based on A1B, A2 and B1 emission scenarios in the period of 2011-2040. Finally, the net irrigation requirement values of main crops were estimated for baseline and three future decades. Results: Based on the simulated results of LARS-WG5 model, the average values of air temperature and precipitation will increase by 0.77, 0.88 and 0.78 oC and 2.1, 5.9 and 10.2% for A1B, A2 and B1 scenarios, respectively. The results showed that average monthly precipitation will increase in October, December and February for three scenarios and decrease in March, April and May for A2 and B1 scenarios. Also, the total amount of net irrigation requirement of examined crops will increase between 2.6 to 28.2 mm for three future decades compared with baseline period. According to A2 scenario, the net irrigation requirements of wheat and barley have the lowest values of increasing change and sugar beet and potato have the highest increasing changes. Conclusion: According to the A2 as a plausible scenario, the total net irrigation requirement of sugarbeet, wheat, barley, potato, maize (grain), maize (grass), peas and onion in 30 next years will increase 267, 75, 57, 275, 250, 153, 145 and 224 cubic meters per hectares, respectively compared with baseline period. In general, considering increasing changes of the net irrigation requirements of different examined crops, the selection of appropriate cropping patterns consistent with climate change is required.