پژوهشنامه مدیریت حوزه آبخیز

مقدمه و هدف:  باتوجه‌به گرمایش جهانی، رویدادهای مربوط به بارش‌های سیل‌آسا در سراسر جهان در دهه‌های گذشته افزایش‌یافته است. اطلاعات مربوط به بارش و پیش‌بینی آن در کاربردهای مختلف هیدرولوژیکی از نظر مطالعات اقتصادی و ارزیابی ریسک مانند برآورد حداکثر سیلاب محتمل و مهندسی و مدیریت منابع آب اهمیت دارد. یکی از پارامترهای مهم مرتبط با تغییر اقلیم، حداکثر بارش محتمل (PMP) است. PMP به‌عنوان حداکثر عمق بارش محتمل در مدت‌زمان مشخص مانند ۲۴ ساعت و در یک مکان معین تعریف می‌شود. مطالعه جامعی در مورد تأثیر تغییر اقلیم بر PMP در ایران انجام نشده است. این مطالعه با پیش‌بینی مقدار بارش برای دوره آتی در ایران، شکاف مذکور در مطالعات این موضوع در کشور را پر می‌کند. در نتیجه تغییرات اقلیمی، انتظار می‌رود که PMP و پیامدهای منفی چنین بارشی تا پایان قرن افزایش یابد. در نتیجه، مطالعه اثر تغییر اقلیم بر بارش شدید و PMP ایستگاه‌های مختلف ایران می‌تواند بسیار مهم و کاربردی باشد.
مواد و روش‎ها: در این مطالعه، باهدف بررسی اثرات تغییرات اقلیمی آینده بر مقادیر PMP در اقلیم‌های مختلف ایران، از دو سناریو مختلف به نام‌های SSP1-2.6 و SSP5-8.5 (به ترتیب سناریوهای خوش‌بینانه و بدبینانه) و مدل HadGEM3-GC31-LL از خروجی آخرین گزارش هیئت بین‌دولتی تغییر اقلیم (IPCC) یعنی گزارش CMIP6 استفاده شد. برای ریزمقیاس‌نمایی خروجی این مدل و سناریوها، از مدل LARS-WG و برای ارزیابی عملکرد مدل LARS-WG از معیارهای آماری ضریب همبستگی (r) و جذر میانگین مربعات خطا (RMSE) استفاده شد. برای برآورد مقادیر PMP از دو روش آماری هرشفیلد تعمیم‌یافته و هرشفیلد - دسا و داده‌های ۳۰ساله (۱۹۹۳-۲۰۲۲) مربوط به ۱۳ ایستگاه همدید واقع در اقلیم‌های مختلف در سراسر ایران استفاده شد.
یافته‎ها:  نتایج شبیه‌سازی بارش و دمای دوره پایه (۱۹۹۳-۲۰۲۲) با استفاده از مدل لارس حاکی از آن است که در کل ۱۳ ایستگاه همدید ایران، محدوده معیار r برای بارش بین ۹۹/۹۵-۰/۰ و برای دماهای کمینه و بیشینه برابر با ۹۹/۰ است. محدوده معیار RMSE نیز برای بارش بین ۲۲/۱ و ۲۹/۱۶ میلی‌متر و برای دماهای کمینه و بیشینه به ترتیب، در دامنه ۴۲/۱۸-۰/۰ و ۳۲/۱۴-۰/۰ درجۀ سانتی‌گراد است. بنابراین، مدل لارس در شبیه‌سازی متغیرهای اقلیمی دوره پایه همه ایستگاه‌ها عملکرد قابل‌قبولی دارد. تأثیر تغییر اقلیم بر میانگین بارش سالانه در همه اقلیم‌های ایران افزایشی است و بیشترین درصد افزایش آن در دوره ۲۰ساله آتی (۲۰۲۱-۲۰۴۰) نسبت به دوره پایه، در اصفهان با ۱۸/۶۱ درصد افزایش نسبت به دوره پایه و تحت سناریو بدبینانه (SSP5-8.5) پیش‌بینی می‌شود. حداکثر بارش ۲۴ ساعته سالانه در اکثر مناطق با اقلیم خشک افزایش و در اقلیم بسیار مرطوب (بندر انزلی و آستارا) کاهش خواهد یافت. حداکثر بارش ۲۴ ساعته سالانه ایستگاه‌ها در دوره پایه از ۲۵ میلی‌متر در طبس تا ۲۱۴ میلی‌متر در بندر انزلی متغیر است. در دوره آتی، حداکثر بارش ۲۴ ساعته سالانه در اصفهان، طبس، کاشان، بیرجند، زاهدان، اردبیل و یاسوج تحت هر دو سناریو و در خرم‌آباد تحت سناریو SSP5-8.5 افزایش خواهد یافت. در تهران، مشهد، تبریز، بندر انزلی و آستارا تحت هر دو سناریو و در خرم‌آباد تحت سناریو SSP1-2.6 کاهش حداکثر بارش ۲۴ ساعته سالانه پیش‌بینی می‌شود. بیشترین افزایش و کاهش حداکثر بارش ۲۴ ساعته نسبت به دوره پایه، به ترتیب با ۷۰/۵۵+ درصد افزایش در یاسوج و ۹۲/۲۶- درصد کاهش در بندر انزلی پیش‌بینی می‌شود. بیشترین نسبت PMP به حداکثر بارش ۲۴ ساعته سالانه در اقلیم‌های خشک برآورد می‌شود. به‌طوری که طبق روش دسا، بیشترین نسبت PMP به حداکثر بارش ۲۴ ساعته در آینده و تحت هر دو سناریو، در زاهدان خواهد بود. بیشترین افزایش این نسبت نیز در مشهد اتفاق خواهد افتاد. مقدار PMP طبق روش هرشفیلد تعمیم‌یافته در همه ایستگاه‌ها به‌مراتب بیشتر از روش اصلاحی دسا برآورد شده است. ولی باتوجه‌به اصلاح عامل فرکانس (K_m) در روش دسا، مقادیر برآورد شده طبق این روش مورد انتظار تر به نظر می‌رسد. مقدار PMP در اکثر ایستگاه‌های همدید ایران افزایش خواهد یافت. بیشترین افزایش PMP در زاهدان تحت سناریو SSP1-2.6 و کاهش تحت هر دو سناریو موردبررسی، فقط در بندر انزلی پیش‌بینی می‌شود. درصد تغییرات PMP در آینده در اکثر اقلیم‌های خشک و نیمه‌خشک بیشتر از اقلیم مرطوب خواهد بود.
نتیجه‎گیری:  نتایج کلی این مطالعه حاکی از آن است که تحت‌تأثیر تغییر اقلیم، میانگین بارش سالانه در همه اقلیم‌های ایران افزایش خواهد یافت. افزون بر این، حداکثر بارش ۲۴ ساعته سالانه در اکثر مناطق با اقلیم خشک افزایش خواهد یافت. این مقدار در اقلیم بسیار مرطوب کاهشی خواهد بود. روش هرشفیلد تعمیم‌یافته در برآورد مقادیر PMP بیش‌برآوردی دارد، ولی مقادیر برآورد شده با استفاده از روش هرشفیلد - دسا مورد انتظار تر است. به‌طورکلی، مقدار PMP در اکثر ایستگاه‌های همدید ایران در آینده افزایش خواهد یافت. درصد تغییرات مقدار PMP در آینده در اقلیم‌های خشک و نیمه‌خشک بیشتر از اقلیم مرطوب خواهد بود. بنابراین، توجه به مناطق مستعد پیامدهای ناگوار در برابر سیلاب‌های محتمل حاصل از بارش‌های این‌چنینی ضروری است. نتایج تحقیق حاضر می‌تواند در موضوعات مهندسی و مدیریت منابع آب، مورداستفاده مدیران و تصمیم‌گیران در جهت پیش‌آگاهی از تأثیرات تغییر اقلیم بر بارش‌های شدید و حداکثر بارش محتمل در شهرها و مناطق مختلف ایران قرار گیرد.