چکیده

در تحقیق حاضر، ابتدا با استفاده از آزمونهای ناپارامتری من-کندال و آزمون سن، روند پارامترهای اقلیمی و آثار ناشی از تغییـر اقلیم روی منابع آبی سه ایستگاه سینوپتیک بابلسر، نوشهر و رامسر تحت سـناریوی اقلیمـی A2 و مـدل گـردش عمـومی CGCM3 برای دوره آماری ۲۰۰۱-۲۱۰۰ مورد بررسی قرار گرفت. کوچک مقیاس سازی خروجی مدل CGCM3 توسط مـدل SDSM انجـام شد. نتایج کوچک مقیاس سازی برای درصد تغییر دمای متوسط و بارش سالانه در ۹۰ سال آینده (۲۱۰۰-۲۰۱۱) بـرای ایسـتگاه-های بابلسر، نوشهر و رامسر به ترتیب ۸/۸، ۳/۶ و۳/۵ درصد و -۱۴، -۱۶/۲ و +۱۰/۴ درصد محاسبه شـد. ایـن تغییـرات مـیتوانـد اثرات قابل توجهی در منابع آب منطقه داشته باشد. برای بررسی چنین اثراتی همبستگی میـان منـابع آب اصـلی منطقـه بـا میـزان بارندگی و متوسط دما بررسی شده و تغییرات منابع آب در مقابل چنین تغییراتـی در متغیرهـای هواشناسـی منطقـه بررسـی شـده است.

واژههای کلیدی: تغییر اقلیم، منابع آبی ، مدل گردش عمومی، کوچک مقیاس سازی، استان مازندران

مقدمه:

پدیدهی تغییر اقلیم، افزایش دمای کرهی زمین و محدودیت منابع آبی از مهمترین چالشهای امروزهی زیسـت محیطـی جهـان است. ایران کشوری گرم و خشک با منابع آبی محدود میباشد، مطالعات در زمینه تغییر اقلیم بـرای آمـادگی و برنامـهریـزی جهـت مقابله با این تغییرات بسیار ضروری میباشد. هیئت بین المللی تغییر اقلیم بیان کرده است که تکـرار و شـدت وقـایع حـدی ماننـد خشکسالی ها و سیلاب ها با افزایش اثرات پدیده تغییر اقلیم، رو به افزایش است. ایـن در حـالی اسـت کـه حتـی تغییـر کـوچکی در متغیرهای هیدرولوژیکی میتواند منجر به تغییرات محسوسی در عملکرد سیستمهای منابع آب شود.

۱

Archvie of SID

از این رو بررسی اثرات تغییر اقلیم بر منابع آب از ضروریات برنامه ریزی و مدیریت سیسـتمهـای منـابع آب کشـورها، بـه ویـژه کشورهای نیمکره شمالی (از جمله ایران)، میباشد، هیئت بین المللی تغییر اقلیمٌ .(۲۰۰۱) اکثر تحقیقات تغییر اقلیم بـر تـاثیر آن روی منابع آب متمرکزاند، زکستر و لویسیگاٍ (۱۹۹۳)، آلن و همکارانَ (۲۰۰۴)، برویـر و همکـارانُ (۲۰۰۴)، گـرین و همکـارانِ (۲۰۰۷)، سو و همکاران ّ (۲۰۰۷)، سیبک و همکارانْ (۲۰۰۷)، سرات-کاپدویلاَ و همکاران .(۲۰۰۷) ویـی و همکـارانُ (۲۰۰۹) بر روی برهمکنش تغییر اقلیم و آب موجود برای کشاورزی برای تولید غلات در چین تحقیق و اعلام نمودند که تولید غلات تا سـال ۲۰۴۰ بیش از %۴۰ کاهش خواهد یافت. مساح و مرید (۱۳۸۴) تحقیقـاتی را بـر روی اثـرات پدیـده تغییـر اقلـیم بـر منـابع آب و کشاورزی حوضه زاینده رود اصفهان و راه های تطبیـق بـا آن، بـا اسـتفاده از مـدل گـردش عمـومی در دو دورهی ۲۰۱۰-۲۰۳۹ و ۲۰۷۰-۲۰۹۹ انجام دادند و از روشهای زمینآماری برای افزایش دقت وضوح مکانی دادهها، برای کوچـکمقیـاس سـازی اسـتفاده نمودند. تغییر اقلیم و افزایش گرمایش جهانی باعث گسترش خشکسالیها و تداوم آنها شده است و همچنین این تغییر باعث عـدم توزیع یکنواخت بارش میگردد که این موضوع بر منابع آبی تاثیرگذار است، خسروی و همکاران .(۱۳۸۹) پدیده تغییر اقلیم و تـاثیر آن بر منابع آب از اهمیت بالایی برخوردار میباشد که در کشور کمتر به آن پرداخته شده است. این تحقیق تلاشی بوده تا تاثیر ایـن پدیده بر منابع آب استان مازندران بررسی و ارزیابی گردد. برای این امر روند تغییرات دما و بارش در استان مازندران بـرای گذشـته و میزان تغییرات در آینده بررسی گردید و نیاز آبی منطقه در شرایط حاضر و تغییر اقلیم محاسبه شد.

مواد و روشها

معرفی منطقه

استان مازندران با مساحت ۲۳۷۵۶ کیلومترمربع بین طول شرقی ۵۰ ۲۱ و ۵۴ ۸ و عرض شمالی ۳۵ ۴۶ و ۳۶ ۵۸ در شمال ایران واقع شده است که از شمال به دریای خزر و از جنوب به رشته کوه البرز منتهی می گردد، شکل .(۱) سه ایستگاه مورد مطالعه در منطقه ساحلی واقع اند که بافت خاک این مناطق، سنگین تا خیلی سنگین بوده و کشت غالب، برنج می باشد. آب و هوای مازندران با توجه به وجود دریا، کوه و جنگل به دو نوع معتدل مرطوب و کوهستانی تقسیم می شود. میانگین بارندگی سالانه در نوار ساحلی استان برابر با ۹۷۷ میلیمتر است.

شکل :(۱) نقشه موقعیت ایستگاههای مورد مطالعه

۱ – Intergovernmental Panel on Climate Change 2 – Zekster and Loaiciga

۳ – Allen et al.

۴ – Brouyère et al.

۵ – Green et al.
6 – Hsu et al.

۷ – Scibek et al.

۸ – Serrat-Capdevila et al.

۹ – Wei et al.

۲

Archvie of SID

روش تحقیق

برای انجام تحقیقات تغییر اقلیم پیش از هر کاری ابتدا نیاز به آشکارسازی رخداد تغییر اقلیم میباشد. برای این کار بـا اسـتفاده از آزمونهای روند، دادههای مشاهده شدهی دما و بارش منطقه تجزیه و تحلیل شدند. در این تحقیق از آزمونهای ناپارامتری رونـد من-کندالٌ و تخمینگر شیب سنٍ استفاده شده است.

آزمون روند من-کندال (من َ (۱۹۴۵)، کندال و گیبونزُ ((۱۹۹۰)، یک همبستگی رتبهای بین مرتبه مقادیر مشاهده شده و سری زمانیشان میباشد. فرض مورد بررسی در این آزمون به صورت: = H0 دادهها روند ندارند و = H1 دادهها دارای روند هستند، میباشد. اگر x1,x2’…'[n مشاهدات مورد نظر باشند، آنگاه داریم:
(۱) n 1 n
sgn x j xk S
k 1 1 j k
0 xk x j if 1
(2) 0 × xk x j if 0 sgn x
0 xk x j if 1
با فرض اینکه دادهها مستقل بوده و توزیع یکنواخت دارند، میانگین و واریانس S از روابط زیر بدست میآید:
(۳) ۰ × E(S)
m
(4) 5 1 2ti ti ti n n 1 2 n 5
1 i Var S
18

در رابطه بالا: :n تعداد داده ها، :m تعداد گره ها و :t تعداد داده در هر گره میباشد. منظور از گره این است که اگر از یک مقدار

داده، بیشتر از یکی وجود داشته باشد، این مقادیر مساوی، تشکیل یک گره را میدهند و تعداد این مقادیر مساوی در گره m ام برابر t میباشد. آماره این آزمون (Z) دارای توزیع نرمال بوده و از رابطه زیر بدست میآید:
۰ S if 1 S

Var S

(۵) ۰ × S if 0 Z
0 S if 1 S

Var S

این آزمون، یک آزمون دو طرفه است. بنابراین در صورتی که Z / 2 Z باشد، در سطح اطمینان فرض صفر پذیرفته

میشود و در غیر این صورت، فرض صفر رد خواهد شد. در حالت رد فرض صفر (وجود روند)، در صورتی که S>0 باشد، سری زمانی دارای روند مثبت (صعودی) و در صورتی که S<0 باشد، سری زمانی دارای روند منفی (نزولی) خواهد بود.

اگر روند خطی در یک سری زمانی وجود داشته باشد، آنگاه میتوان مقدار شیب را (تغییر به ازاء هـر واحـد زمـانی) توسـط یـک روش ناپارامتری که توسط سنِ در سال ۱۹۶۸ ارائه شد و تخمینگر شیب سن نامیده میشود، برآورد نمـود. ابتـدا شـیب بـین هـر جفت داده مشاهداتی از رابطه زیر محاسبه میگردد:

۱ -Mann-Kendall

۲ -۶HQʼV VORSH HVWLPDWRU 3 -Mann 4 – Kendall and Gibbons 5 -Sen

۳

Archvie of SID

(۶) × xk x j Qi
k j

درحالیکه ۱′ ۲′ …’ ۱ L، x j و xk به ترتیب دادههای مشاهداتی در زمان j و k میباشند. با اعمال رابطه فوق بـرای هـر جفـت

داده یک سری زمانی از شیبهای محاسبه شده بدست میآید که از محاسبه میانه این سری زمانی شیب خط رونـد، Qmed حاصـل
میگردد. اگر N فرد باشد N 1 2 Q Qmed و اگر زوج باشـد ۲ ۲ Q N Q N 2 1 . Qmed سـپس بایـد پـارامتر C در

سطح اطمینان مورد نظر توسط رابطه زیر محاسبه گردد: ۲

(۷) ×
var s Z1 C
2
در رابطه بالا Z آماره توزیع نرمال استاندارد میباشد. var s نیز از رابطه ۴ بدست میآید. سپس حدود اعتماد بالا و
پایینM1 N C 2 و ۲ N C M2 محاسبه میگردد. حال اگر مقادیر M1 امین و ۱ M 2 امین شیب به

گونهای باشد که عدد صفر بین آنها قرار گیرد به عبارت دیگر یکی مثبت و دیگری منفی باشد، فرض صفر پذیرفته شده و سری زمانی هیچگونه روندی نخواهد داشت.