ارزيابي ساليانه مؤلفه هاي اقليمي حوضه آبخيز كشف رود در دوره هاي آتي با استفاده از گزارش پنجم هيأت بين الدول تغيير اقليم

Annual assessment of Kashafrood watershed basin climate components in future periods by using fifth report of intergovernmental panel on climate change

سابقه و هدف: چرخه هيدرولوژي در حوضه رودخانه ها و منابع آب قابل دسترس در مناطق خشك و نيمه خشك جهان به شدت تحت تاثير تغييرات اقليم و افزايش بيش از حد انتشار گازهاي گلخانه اي قرار دارند. به گونه اي كه در سال هاي اخير، افزايش دماي ناشي از افزايش گازهاي گلخانه اي سبب ايجاد يك ناهنجاري در سيستم اقليم كره زمين گرديده است. استفاده از خروجي مدل هاي گردش عمومي جو به منزله معتبرترين ابزار در تحقيقات تغيير اقليم، در حال افزايش است. تاكنون نسخه هاي گوناگوني از اين مدل ها عرضه شده است كه از آن جمله مي توان به مدل هاي اولين گزارش ارزيابي هيات بين الدول تغيير اقليم تحت عنوان (FAR 1990)، مدل هاي دومين گزارش با عنوان (SAR 1996)، مدل هاي سومين گزارش با عنوان (TAR 2001) و مدل هاي چهارمين گزارش ارزيابي با عنوان (AR4 2007) اشاره كرد. هدف از اين تحقيق بررسي ساليانه روند تغييرات آتي مولفه هاي اقليمي در حوضه آبخيز كشف رود (كه در شمال شرقي ايران و در استان خراسان رضوي واقع شده است) با استفاده از گزارش جديد هيات بين الدول تغيير اقليم (گزارش پنجم) و تحت سناريوهاي جديد انتشار مي باشد. مواد و روش ها: در اين تحقيق با درنظر گرفتن پارامترهاي بارش و دما به عنوان مهم ترين پارامترهاي اقليمي، چهارده مدل از بين مدل هاي مستخرج از جديدترين گزارش هيات بين الدول (گزارش پنجم، AR5)، انتخاب گرديد. در دوره تاريخي (1992-2005)، داده هاي شبيه سازي شده توسط اين مدل ها با داده هاي مشاهداتي و با استفاده از چهار معيار ارزيابي شامل: ضريب ناش-ساتكليف (NS)، درصد اريبي (PBIAS)، ضريب تعيين (R2) و نسبت جذر ريشه مربعات خطاء به انحراف معيار استاندارد داده هاي مشاهداتي (RSR)، مورد مقايسه و ارزيابي قرار گرفتند. يافته ها: در نهايت، چهار مدل اقليمي به نام هاي GFDL-ESM2G، IPSL-CM5A-MR، MIROC-ESM و NorESM1-M كه براساس معيارهاي ارزيابي انطباق بيشتري با داده هاي مشاهداتي از خود نشان دادند، انتخاب گرديد. علاوه بر اين، تغييرات اقليم آينده توسط چهار سناريوي جديد انتشار (RCPs) به نام هاي RCP2.6، RCP4.5، RCP6.0 و RCP8.5 و تحت سه بازه زماني آينده نزديك (2006-2037)، آينده متوسط (2037-2070) و آينده دور (2070-2100) در اين چهار مدل مورد مقايسه و ارزيابي قرار گرفتند. نتيجه گيري: نتايج حاصل از آزمون من-كندال، نشان داد كه مولفه بارش، روند تغييرات قابل توجه كاهشي و افزايشي متغيري را از خود نشان مي دهد. همچنين دماي متوسط نيز روند افزايشي قابل توجهي با سطح اعتماد 90، 99 و 99.9درصد از خود نشان مي دهد. از طرف ديگر تا انتهاي قرن 21 در مقايسه با دوره تاريخي در تمامي مناطق حوضه آبخيز كشف رود و با درنظر گرفتن تمامي مدل ها و سناريوها، به طور متوسط دماي حوضه بين 0.56 تا 3.3 درجه سانتي گراد افزايش و بارش به ميزان 10.7 درصد كاهش را از خود نشان مي دهند.

Background and Objectives: Hydrology cycle of river basins and water resources availability in arid and semi-arid regions are highly affected with climate changes. So that in the recent years، increase of temperature due to increase of greenhouse gases have led to anomaly in the Earth’ climate system. At present، General Circulation Models (GCMs) are the most frequently used models for projection of different climatic change scenarios. Up to now IPCC has released 4 different versions of GCM models including: First Assessment Report models (FAR) in 1990، Second Assessment Report models (SAR) in 1996، Third Assessment Report models (TAR) in 2001 and Fourth Assessment Report models (AR4) in 2007. The purpose of this study is to survey the annual trend of the future climate components in kashafrood watershed basin (located in the northeastern part of Iran and in the khorsan razavi province) by using fifth report of Intergovernmental panel on climate change (IPCC) under new emission scenarios. Material and Methods: In this research، keeping in view the importance of precipitation and temperature parameters، fourteen models obtained from the General Circulation Models (GCMs) of the newest generation in the Coupled Model Intercomparison Project Phase 5 (CMIP5) were used to forecast the future climate changes in the study area. In historical time (1992-2005)، simulated data of these models were compared with observed data using four evaluation criteria for goodness-of-fit including Nash-Sutcliffe (NS)، Percent of Bias (PBIAS)، coefficient of determination (R2) and the ratio of the root mean square error to the standard deviation of measured data (RSR). Results: According to performance criteria، among 14 models used in this research، four was chosen as the best namely GFDL-ESM2G، IPSL-CM5A-MR، MIROC-ESM and NorESM1-M which indicated more agreement with observed data. Furthermore، four Representative Concentration Pathways (RCPs) of new emission scenario، namely RCP2.6، RCP4.5، RCP6.0 and RCP8.5 under three future periods: near-century (2006-2037)، mid-century (2037-2070) and late-century (2070-2100) were investigated and compered. Conclusion: The results of Mann-Kendall (MK) test which was applied to examine annual trend، revealed that the precipitation have a variable positive and negative trends which were statistically significant. Also mean، maximum and minimum temperature have a significant positive trend with 90، 99 and 99.9% confidence level. On the other hand، in all parts of the Kashafrood Watershed Basin (KWB)، average temperature of watershed increased up to 0.56 °C - 3.3 °C and precipitation decreased up to 10.7% until the end of the 21st century in relation with the historical baseline.