بهار و تابستان
برگشت به فهرست مقالات |
برگشت به فهرست نسخه ها
1- دانشگاه سمنان
چکیده: (6 مشاهده)
مقدمه: در دهههای اخیر، تغییر اقلیم بهعنوان یکی از جدیترین تهدیدات برای پایداری منابع آب شیرین در سطح جهان مطرح شده است. این چالش در مناطق نیمهخشک، جایی که رشد سریع جمعیت، توسعه اقتصادی و بهرهبرداری ناپایدار از منابع، تعادل بین عرضه و تقاضای آب را بیشازپیش مختل کرده است، شدت بیشتری دارد. تغییرات در الگوهای بارش، افزایش دما و افزایش تبخیر و تعرق، تأثیرات قابلتوجهی بر فرآیندهای هیدرولوژیکی، بویژه تغذیه آب زیرزمینی داشته است. علاوه بر این، تغییرات کاربری زمین و شیوههای ضعیف مدیریت آب، این اثرات را تشدید کرده است. مطالعات متعدد تأکید دارند که کاهش منابع آب در ایران ناشی از تغییرات اقلیمی و فشارهای انسانی است. در این راستا، استفاده از مدلهای گردش عمومی (GCMs)تحت سناریوهای مختلف مسیرهای اجتماعی-اقتصادی مشترک (SSPs)، بویژه SSP3.7 وSSP8.5، پیشبینی دقیقتری از شرایط آینده منابع آب ارائه میدهد. این مطالعه تأثیرات بلندمدت تغییر اقلیم بر منابع آبزیرزمینی در حوضه آبریز دامغانرود با استفاده از پیشبینیهای مدلهای اقلیمی CMIP6 و مدل هیدرولوژیکی SWAT (ابزار ارزیابی خاک و آب) بررسی میکند. آزمون روند من-کندال و تخمینگر شیب سن برای شناسایی روندها و اندازهگیری شدت آنها در سریهای زمانی هیدرولوژیکی استفاده شد. همچنین، شاخص بارش استاندارد شده (SPI) و شاخص رواناب استاندارد شده (SRI) برای تحلیل خشکسالیهای هواشناسی و هیدرولوژیکی در سناریوهای اقلیمی آینده به کار گرفته شدند. این پژوهش بینشهای ارزشمندی در مورد تعاملات سالانه بین رواناب، خشکسالی و تغذیه آبخوان ارائه میدهد و به بهبود مدیریت منابع آب در محیطهای نیمهخشک کمک میکند.
مواد و روشها: مدل SWAT در یک حوضه آبریز نیمهخشک در مرکز ایران برای ارزیابی تأثیرات آینده تغییر اقلیم بر رواناب سطحی و تغذیه آب زیرزمینی به کار گرفته شد. تنظیم مدل شامل آمادهسازی دادههای ورودی مکانی و اقلیمی مانند توپوگرافی، کاربری زمین، خصوصیات خاک و دادههای روزانه هواشناسی بود. پس از آمادهسازی دادهها، مدل کالیبره و اعتبارسنجی شد تا عملکرد شبیهسازی قابلاعتمادی را فراهم کند. پیشبینیهای روزانه اقلیمی برای دوره 2030 تا 2060 از مدلهای منتخب CMIP6 به دست آمد. برای بهبود دقت پیشبینیهای اقلیمی، تکنیکهای تصحیح سوگیری شامل روش نگاشت چنداکی برای تصحیح بارش و نرمالسازی برای دادههای دما اعمال شد. تمام دادههای ورودی درArcSWAT پردازش شدند و مدل برای شبیهسازی مقادیر رواناب ماهانه و تغذیه آبزیرزمینی اجرا شد و سپس به مقیاس زمانی سالانه تجمیع شد. برای شناسایی روندها در سریهای زمانی متغیرهای هیدرولوژیکی و هواشناسی، آزمون ناپارامتریک من-کندال برای ارزیابی اهمیت آماری روندها و تخمینگر شیب سن برای اندازهگیری شدت تغییرات استفاده شد. همچنین، دو شاخص خشکسالی – شاخص بارش استاندارد شده (SPI) و شاخص رواناب استاندارد شده (SRI)- برای تحلیل فراوانی، شدت و مدتزمان خشکسالیهای هواشناسی و هیدرولوژیکی در شرایط اقلیمی آینده محاسبه شدند. تمام مدلسازیها و تحلیلهای مکانی در ArcGIS انجام شد، درحالیکه تحلیلهای آماری با استفاده از نرمافزارهای R و اکسل صورت گرفت.
نتایج و بحث: نتایج شبیهسازی نشاندهندهی روند افزایشی قابلتوجه در میانگین دمای سالانه تحت سناریوهای SSP3-7.0 و SSP5-8.5 بود. یافتهها بهترتیب افزایش حدود 3/0 درجه سانتیگراد و 35/0 درجه سانتیگراد را نشان دادند که نشاندهنده اقلیمی گرمتر در آینده در حوضه است. در مقابل، بارش سالانه بهطور قابلتوجهی با کاهش حدود 35% تحت سناریوی SSP3-7.0 و 40% تحت سناریوی SSP5-8.5کاهش مییابد .این کاهش قابلتوجه در بارش احتمالاً به کاهش در دسترسی به آبهای سطحی و زیرزمینی منجر خواهد شد. رواناب سطحی سالانه روندی کاهشی را با نرخهای 1/0- میلیمتر در سال و 15/0- میلیمتر در سال بهترتیب برای SSP3-7.0 و SSP5-8.5 را نشان میدهد. تغذیه آبزیرزمینی نیز مسیری کاهشی با میانگین کاهش 9/0 میلیمتر در سال را نشان خواهد داد که نشاندهندهی کاهش نفوذ و کارایی تغذیه در شرایط گرمتر و خشکتر است. این یافتهها حساسیت فرآیندهای هیدرولوژیکی به تغییرات اقلیمی پیشبینیشده در محیطهای نیمهخشک را نشان میدهد. تحلیل شاخص خشکسالی همچنین نشاندهنده افزایش قابلتوجه در فراوانی خشکسالیهای هواشناسی و هیدرولوژیکی در دوره 2030 تا 2060، بویژه بین سالهای 2051 و 2056 است. اگرچه برخی سالها ممکن است کاهش موقتی در شدت خشکسالی را نشان دهند، اما تعداد کلی رویدادهای خشکسالی بهطور قابلتوجهی افزایش خواهد یافت. این روند به افزایش خطر خشکسالیهای چندساله اشاره دارد که فشار بیشتری بر منابع آب منطقهای وارد میکند. تأثیرات ترکیبی کاهش بارش، افزایش دما، کاهش تغذیه آبزیرزمینی و افزایش وقوع خشکسالی، آسیبپذیری حوضه دامغانرود به تغییر اقلیم آینده برجسته میکند. این نتایج با یافتههای سایر مطالعات در مناطق خشک و نیمهخشک همخوانی دارد و بر نیاز فوری به استراتژیهای مدیریت آب سازگار و برنامهریزی یکپارچه برای کاهش خطرات اقلیمی بلندمدت تأکید دارد.
نتیجهگیری: این مطالعه نشان میدهد که تغییرات اقلیمی آینده، تحت سناریوهای معتدل و شدید، تأثیرات منفی قابلتوجهی بر منابع آب سطحی و زیرزمینی در مناطق نیمهخشک خواهد داشت. یافتهها نشاندهنده کاهش قابلتوجه در بارش، رواناب و تغذیه آب زیرزمینی، همراه با افزایش دما و رویدادهای خشکسالی متوالی است. این تغییرات تعادل هیدرولوژیکی منطقه را بهشدت مختل خواهد کرد و تأثیرات عمیقی بر کشاورزی، تأمین آب آشامیدنی و توسعه پایدار خواهد داشت. اگرچه روند کلی تغییر اقلیم به افزایش تنش اقلیمی اشاره دارد، اما تنوع در شدت خشکسالی در طول سالها نشان میدهد که اقدامات سازگار باید پویا، منطقهمحور و مبتنی بر پایش مداوم باشند. یکی از پیامدهای عملی کلیدی این مطالعه، نیاز به یکپارچهسازی سناریوهای تغییر اقلیم در سیاستهای منابع آب منطقهای، تقویت اقدامات تغذیه مصنوعی آب زیرزمینی و بازنگری در الگوهای آبیاری و مصرف آب است. علاوه بر این، عدم قطعیت در خروجیهای مدل اقلیمی و ناهمگنی مکانی پاسخهای هیدرولوژیکی، چالشهای کلیدی در تصمیمگیری هستند که نیازمند مطالعات عمیقتر است. بهطور کلی، این پژوهش بر ضرورت اتخاذ استراتژیهای مقاوم و سازگار با اقلیم برای مدیریت منابع آب، بهویژه در مناطق با تنشهای آبی تأکید دارد. این مطالعه گامی مهم در جهت توسعه سیاستهای مبتنی بر علم برای حاکمیت پایدار آب در مواجهه با شرایط اقلیمی در حال تغییر ارائه میدهد و راهنمایی ارزشمندی برای تصمیمگیران و برنامهریزان فراهم میکند.
مواد و روشها: مدل SWAT در یک حوضه آبریز نیمهخشک در مرکز ایران برای ارزیابی تأثیرات آینده تغییر اقلیم بر رواناب سطحی و تغذیه آب زیرزمینی به کار گرفته شد. تنظیم مدل شامل آمادهسازی دادههای ورودی مکانی و اقلیمی مانند توپوگرافی، کاربری زمین، خصوصیات خاک و دادههای روزانه هواشناسی بود. پس از آمادهسازی دادهها، مدل کالیبره و اعتبارسنجی شد تا عملکرد شبیهسازی قابلاعتمادی را فراهم کند. پیشبینیهای روزانه اقلیمی برای دوره 2030 تا 2060 از مدلهای منتخب CMIP6 به دست آمد. برای بهبود دقت پیشبینیهای اقلیمی، تکنیکهای تصحیح سوگیری شامل روش نگاشت چنداکی برای تصحیح بارش و نرمالسازی برای دادههای دما اعمال شد. تمام دادههای ورودی درArcSWAT پردازش شدند و مدل برای شبیهسازی مقادیر رواناب ماهانه و تغذیه آبزیرزمینی اجرا شد و سپس به مقیاس زمانی سالانه تجمیع شد. برای شناسایی روندها در سریهای زمانی متغیرهای هیدرولوژیکی و هواشناسی، آزمون ناپارامتریک من-کندال برای ارزیابی اهمیت آماری روندها و تخمینگر شیب سن برای اندازهگیری شدت تغییرات استفاده شد. همچنین، دو شاخص خشکسالی – شاخص بارش استاندارد شده (SPI) و شاخص رواناب استاندارد شده (SRI)- برای تحلیل فراوانی، شدت و مدتزمان خشکسالیهای هواشناسی و هیدرولوژیکی در شرایط اقلیمی آینده محاسبه شدند. تمام مدلسازیها و تحلیلهای مکانی در ArcGIS انجام شد، درحالیکه تحلیلهای آماری با استفاده از نرمافزارهای R و اکسل صورت گرفت.
نتایج و بحث: نتایج شبیهسازی نشاندهندهی روند افزایشی قابلتوجه در میانگین دمای سالانه تحت سناریوهای SSP3-7.0 و SSP5-8.5 بود. یافتهها بهترتیب افزایش حدود 3/0 درجه سانتیگراد و 35/0 درجه سانتیگراد را نشان دادند که نشاندهنده اقلیمی گرمتر در آینده در حوضه است. در مقابل، بارش سالانه بهطور قابلتوجهی با کاهش حدود 35% تحت سناریوی SSP3-7.0 و 40% تحت سناریوی SSP5-8.5کاهش مییابد .این کاهش قابلتوجه در بارش احتمالاً به کاهش در دسترسی به آبهای سطحی و زیرزمینی منجر خواهد شد. رواناب سطحی سالانه روندی کاهشی را با نرخهای 1/0- میلیمتر در سال و 15/0- میلیمتر در سال بهترتیب برای SSP3-7.0 و SSP5-8.5 را نشان میدهد. تغذیه آبزیرزمینی نیز مسیری کاهشی با میانگین کاهش 9/0 میلیمتر در سال را نشان خواهد داد که نشاندهندهی کاهش نفوذ و کارایی تغذیه در شرایط گرمتر و خشکتر است. این یافتهها حساسیت فرآیندهای هیدرولوژیکی به تغییرات اقلیمی پیشبینیشده در محیطهای نیمهخشک را نشان میدهد. تحلیل شاخص خشکسالی همچنین نشاندهنده افزایش قابلتوجه در فراوانی خشکسالیهای هواشناسی و هیدرولوژیکی در دوره 2030 تا 2060، بویژه بین سالهای 2051 و 2056 است. اگرچه برخی سالها ممکن است کاهش موقتی در شدت خشکسالی را نشان دهند، اما تعداد کلی رویدادهای خشکسالی بهطور قابلتوجهی افزایش خواهد یافت. این روند به افزایش خطر خشکسالیهای چندساله اشاره دارد که فشار بیشتری بر منابع آب منطقهای وارد میکند. تأثیرات ترکیبی کاهش بارش، افزایش دما، کاهش تغذیه آبزیرزمینی و افزایش وقوع خشکسالی، آسیبپذیری حوضه دامغانرود به تغییر اقلیم آینده برجسته میکند. این نتایج با یافتههای سایر مطالعات در مناطق خشک و نیمهخشک همخوانی دارد و بر نیاز فوری به استراتژیهای مدیریت آب سازگار و برنامهریزی یکپارچه برای کاهش خطرات اقلیمی بلندمدت تأکید دارد.
نتیجهگیری: این مطالعه نشان میدهد که تغییرات اقلیمی آینده، تحت سناریوهای معتدل و شدید، تأثیرات منفی قابلتوجهی بر منابع آب سطحی و زیرزمینی در مناطق نیمهخشک خواهد داشت. یافتهها نشاندهنده کاهش قابلتوجه در بارش، رواناب و تغذیه آب زیرزمینی، همراه با افزایش دما و رویدادهای خشکسالی متوالی است. این تغییرات تعادل هیدرولوژیکی منطقه را بهشدت مختل خواهد کرد و تأثیرات عمیقی بر کشاورزی، تأمین آب آشامیدنی و توسعه پایدار خواهد داشت. اگرچه روند کلی تغییر اقلیم به افزایش تنش اقلیمی اشاره دارد، اما تنوع در شدت خشکسالی در طول سالها نشان میدهد که اقدامات سازگار باید پویا، منطقهمحور و مبتنی بر پایش مداوم باشند. یکی از پیامدهای عملی کلیدی این مطالعه، نیاز به یکپارچهسازی سناریوهای تغییر اقلیم در سیاستهای منابع آب منطقهای، تقویت اقدامات تغذیه مصنوعی آب زیرزمینی و بازنگری در الگوهای آبیاری و مصرف آب است. علاوه بر این، عدم قطعیت در خروجیهای مدل اقلیمی و ناهمگنی مکانی پاسخهای هیدرولوژیکی، چالشهای کلیدی در تصمیمگیری هستند که نیازمند مطالعات عمیقتر است. بهطور کلی، این پژوهش بر ضرورت اتخاذ استراتژیهای مقاوم و سازگار با اقلیم برای مدیریت منابع آب، بهویژه در مناطق با تنشهای آبی تأکید دارد. این مطالعه گامی مهم در جهت توسعه سیاستهای مبتنی بر علم برای حاکمیت پایدار آب در مواجهه با شرایط اقلیمی در حال تغییر ارائه میدهد و راهنمایی ارزشمندی برای تصمیمگیران و برنامهریزان فراهم میکند.
ارسال پیام به نویسنده مسئول
| بازنشر اطلاعات | |
 |
این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است. |
