شبیه سازی اثر تغییر اقلیم بر تنش‏های گرمایی در ناحیه خزری

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده

استادیار پژوهشکده مطالعات و تحقیقات منابع آب، موسسه تحقیقات آب، وزارت نیرو، تهران

چکیده

هدف از پژوهش حاضر، بررسی تنش گرمایی توسط شاخص های‏ (pHSI) و فشار فیزیولوژیک (pPhS) در ناحیه خزری در دهه‏های آتی (۲۰۲۰-۲۰۴۰) مبتنی بر نتایج مدل‏های گردش کلی و منطقه ای و تحت سناریوهای انتشار گزارش پنجم هیئت بین دول تغییر اقلیم می باشد. به منظور ارزیابی شاخص های فشار فیزیولوژیک دمایی در آینده از داده‏های مدل GFDL-ESM2M  مبتنی بر روش ریزگردانی دینامیکی با استفاده از مدل RegCM و بر اساس سه سناریو نشانگر خط سیر غلظت گازهای گلخانه­ای (RCP) استفاده شده است. مقایسه آماری بین دمای شبیه سازی شده با مشاهداتی (۲۰۱۷-۱۹۹۷) در ایستگاه های مورد بررسی نشان می دهد که ضریب تعیین محاسبه شده در متوسط تمامی ایستگاه‏ها بزرگتر از ۹۳/۰ است و متوسط شاخص میانگین اریب خط (MBE) در تمامی ایستگاه‏ها کمتر از ۲ می‏باشد که نشان از عملکرد مناسب مدل در شبیه سازی متغیرهای مورد مطالعه می‏باشد. نتایج نشان می دهد که در فصول پاییز و بهار وضعیت استرس گرمایی به شکل جزئی و ملایم تغییر پیدا کند. وضعیت شاخص در دوره پایه (۲۰۱۷-۱۹۹۷) برای این دو فصل فاقد تنش گرمایی بوده است. برای فصل تابستان در تمامی ایستگاه‏ها استرس گرمایی شدید وجود خواهد داشت. این شاخص برای فصل زمستان استرس سرمایی جزئی را برای دهه‏های آتی نشان می‏دهد. بطور کلی بیشترین تغییر در وضعیت تنش گرمایی مربوط به ایستگاه گرگان خواهد بود. شاخص فشار فیزیولوژیک نیز نشان می دهد که در دهه های آتی نیز در فصل زمستان در تمامی ایستگاه‏های مورد مطالعه فشار ملایم سرمایی وجود خواهد داشت. در بهار شاخص فشار فیزیولوژیک خنثی (فشار جزئی) و پاییز فشار سرمایی جزئی خواهد بود و در فصل تابستان شاخص  فشار فیزیولوژیک فشار گرمایی شدید را نشان می دهد. بطورکلی تغییرات اقلیمی منجر به تشدید تنش‏های حرارتی در دوره گرم سال در منطقه مورد مطالعه خواهد شد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Simulation of Climate Change Impacts on Heat Stress over the Caspian Sea Region

نویسنده [English]

  • Mohammad Saeed Najafi
Dep. of Water Resources Research (WRR), Ministry of Energy, Water Research Institute (WRI), Tehran, Iran
چکیده [English]

Iran is a large country with a wide climate diversity and up to 80 percent of territory of Iran is located in the arid and semi-arid region with. Numerous observations and various modeling confirm that the Earth's climate is getting warmer. Such condition leads to increase of heat waves and heat stress. Over the last fifty years the average temperature of Iran up to 1.4 degree per decades has increased. The aim of this study is to investigate the heat stress by indicators (pHSI) and physiological pressure (pPhS) in the Caspian Sea region during past (1997-2017) and future (2020-2040) to evaluate the effect of global warming on thermal stresses in this the region of interest.
Current study is based on the Regional Climate Modeling System (RegCM – V.4.6). The RegCM is used for downscaling of GFDL-ESM2M general circulation model (GCM). The evaluation is based on three RCP's emission scenarios includes RCP2.6, RCP4.5 and RCP8.5. The observational period is 1997-2017 and future period is 2020-2040. The indexes for evaluation of heat stress is physiological strain (pPhS) and heat stress index (pHSI). The results of this study show that in the winter during the observational period (1997-2017) in the study area, the thermal stress index (pHSI) indicates a slight cold stress, which the maximum is related to Rasht station and the minimum is related to Babolsar station. Such conditions, however, with lower pHSI values ​​for the next period are also observed in all three scenarios of RCP2.6, RCP4.5 and RCP8.5. The Physiological Pressure Index (pPhS) shows that there is a mild cold pressure in all stations studied during the winter in the basic period, and in the future decades this index will increase in all scenarios. In the spring, the physiological pressure index will be neutralized (partial pressure). In the summer, mild heat pressure was observed throughout all station during observational period and the intensity of this heat pressure will increase between 2020 and 2040. In autumn, the results show a mild cold pressure for the observation (base) period, which will be an increase in the physiological pressure index (pPhS) index in Anzali, Ramsar and Rasht stations in the future, and a decrease in the future index value in Gorgan station.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Thermal stress index
  • Physiological pressure index
  • climate change
  • RegCM
  • Caspian Sea Region
1. دفتر ملی هیات بین الدولی تغییر اقلیم، ۱۳۹۶. گزارش فنی آشکارسازی و ارزیابی اثرات تغییر اقلیم و چشم انداز آن در ایران طی قرن بیست و یکم، سازمان هواشناسی، پژوهشکده اثلیم شناسی.
2. عسگری، سجاد. قهرمان، نوذر. بابائیان، ایمان. ۱۳۹۶. پیش‌نگری کمی اثرات محتمل تغییر اقلیم بر شاخص گرمایی (THI) تحت سناریوهای واداشت تابشی (RCP) در ایران. پژوهشهای اقلیم‏شناسی، شماره ۳۱، ۱۸-۱.
3. فلاح قالهری، غلام‏عباس. اسماعیلی، رضا. شاکری، فهیمه. ۱۳۹۵. ارزیابی اثرات تغییرات اقلیمی بر تغییرات آسایش حرارتی بیرونی با استفاده از شاخــص دمای معادل فیزیولوژیکی (PET (در شهر مشهد)، سلامت و محیط زیست، شماره ۲، ۲۴۶-۲۳۳
4. لشکری، اعظم. بنایان، محمد. کوچکی، علیرضا. علیزاده، امین. سای چوی یانگ. پارک سئون کی. ۱۳۹۴. بررسی امکان سنجی استفاده از پایگاه داده AgMERRA برای ساخت داده‌های ناقص و گمشده موجود در داده‌های ایستگاه‌های سینوپتیک (دشت مشهد). نشریه آب و خاک، شماره ۶، ۱۷۵۸-۱۷۴۹.
5ت مفیدی، عباس. کمالی، سمیه. زرین، آذر. ۱۳۹۲. ارزیابی توان مدل RegCM4 پیوند خورده با طرح‌ واره غبار در آشکارسازی ساختار طوفان‌های گردوغباری تابستانه در دشت سیستان. جغرافیا، شماره ۳، ۶۹-۵۱.
 
6. Anthes R.A. 1977. A cumulus parameterization scheme utilizing a one-dimensional cloud model, Mon. Wea. Rev., 105: 270-286.
7. De Freitas C. 1985. Assessment of human bioclimate based on thermal response. International Journal of Biometeorology, 29(2): 97-119.
8. Dehghan, H., Mortzavi, S.B., Jafari M.J., Maracy M.R. 2015. Development and Validation of a Questionnaire for Preliminary Assessment of Heat Stress at Workplace. J Res Health Sci. 15(3):175-81.
9. Dickinson, R.E., Errico, R.M., Giorgi, F., Bates, G.T. 1989. A regional climate model for the western United States, Climatic Change, 15: 383-422.
10. Dickinson, R.E., Kennedy P.J., Henderson-Sellers A., and Wilson, M. 1986. Biosphere-atmosphere transfer scheme (bats) for the ncar community climate model, Tech. Rep. NCARE/TN-275+STR, National Center for Atmospheric Research.
11. Giorgi, F. and Bates G.T. 1989. The climatological skill of a regional model over complex terrain, Mon. Wea. Rev. 117: 2325–2347.
12. Giorgi, F., Marinucci M.R., and Bates G.T. 1993. Development of a second generation regional climate model (regcm2) i: Boundary layer and radiative transfer processes, Mon. Wea. Rev. 121: 2794-2813.
13. Grell, G.A., Dudhia J., and Stauffer D.R. 1994. Description of the fifth generation Penn State/NCAR Mesoscale Model
(MM5), Tech. Rep. TN-398+STR, NCAR, Boulder, Colorado, pp. 121.
14. Hajizadeh R., Golbabaei F., Monazzam M.R., Dehghan S.F. and Navan E.E. 2014. Productivity loss from occupational exposure to heat stress: A case study in Brick Workshops/Qom-Iran. Int J Occup Hyg. 6(3):143-8.
15. Heidari H., Golbabaei F., Shamsipour A., Forushani A.R. and Gaeini, A. 2015. Outdoor occupational environments and heat stress in IRAN. J Environ Health Sci Engineer. 13(1): 1.
16. Holtslag, A.A.M., De Bruijn E.I.F. and Pan, H.L. 1990. A high resolution air mass transformation model for shortrange weather forecasting, Mon. Wea. Rev., 118, 1561-1575.
17. IPCC. 2007. Climate change synthesis report - summary for policymakers: Retrieved from Cambridge University Press.
18. Kjellstrom T. 2009. Climate change, direct heat exposure, health and well-being in low and middle income countries. Global Health Action. 2:10.3402/gha.v2i0.1958
19. Mccollor, D. and Stull, R. 2008. "Hydro meteorological accuracy enhancement via post processing of numerical weather forecasts in complex terrain", Wea. Forecasting. 23, pp. 131-144
20. Van Vuuren, D.P., Edmonds, J., Kainuma, M., Riahi, K., Thomson, A., Hibbard, K. and Masui, T. 2011. The representative concentration pathways: an overview. Climatic change, 109 (1-2), 5.