بررسی تاثیر تغییر اقلیم بر تغییرات هیدرولوژی حوضه آبریز حبله رود

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دکتری مخاطرات آب و هوایی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

2 استادیار، گروه جغرافیای طبیعی، دانشگاه خوارزمی، تهران، ایران

3 کارشناس‌ارشد ژئوموفولوژی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

چکیده

تغییرات دما و بارش و به تناسب آن تغییرات اقلیمی همراه با وقوع مخاطراتی همچون خشکسالی و سیل تاثیرات بسیار زیادی بر وضعیت هیدرولوژی حوضه­های آبریز دارند. بنابراین بررسی اثرات تغییر اقلیم بر منابع آب ضرورری به نظر می­رسد. در این پژوهش به بررسی تاثیر تغییر اقلیم بر وضعیت هیدرولوژی حوضه آبریز حبله­رود پرداخته شد. تغییرات دما و بارش با استفاده از داده­های دمای حداقل، دمای حداکثر و بارش از سال 1996-2017 مورد بررسی قرار گرفت و با به کارگیری مدل LARS-WG تغییر اقلیم حوضه آبریز حبله­رود با استفاده از مدل HadGEM2-ES و سناریوهای 2.6RCP، RCP4.5 و RCP8.5 در سال‌های 2021 تا 2050 شبیه­سازی گردید. سپس با مدل هیدرولوژیکی SWAT وضعیت هیدرولوژیکی رواناب حوضه شبیه­سازی شد. نتایج مدل LARS در دوره پایه نشاندهنده تطابق کامل این دوره با اختلاف ناچیز با داده­های مدل­سازی بود. همچنین مشخص گردید که در سال­های 2021 تا 2050 دما و بارش تقریبا در تمامی ماه­ها روند افزایشی داشته است. نتایج به دست آمده مدل SWAT نیز نشان داد همبستگی مناسب و قابل قبولی بین داده‌های شبیه­سازی شده با مقادیر مشاهداتی حوضه حبله­رود وجود دارد. علاوه بر این مبین گردید افزایش بارش در حوضه آبریز منجر به افزایش میزان رواناب سطحی در سطح حوضه مورد مطالعه در دوره پیش بینی 2021-2050 شده است. در نهایت یافته­های این تحقیق نشان داد مدل LARS در  بررسی تغییرات اقلیمی حوضه و مدل SWAT در شبیه‌سازی رواناب حوضه توانمندی بالایی دارند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigating the effect of climate change on hydrological changes in Hablehrood catchment

نویسندگان [English]

  • parasto baghbanan 1
  • Ali Ahmad Abadi 2
  • Ayat Karimi 3
1 faculty of humanities, Tarbiat modares university, Tehran, Iran
2 Faculty of physical geography. Kharazmi university, Tehran, Iran
3 Faculty of Humanities, , Tarbiat Modares university, Tehran, Iran
چکیده [English]

Changes in temperature and precipitation and, accordingly, climate change along with the occurrence of hazards such as drought and flood have a great impact on the hydrological status of catchments. Therefore, it seems necessary to study the effects of climate change on water resources. In this study, the effect of climate change on the hydrological status of Hablehrood catchment was investigated. Temperature and precipitation changes were studied using minimum temperature, maximum temperature and precipitation data from 1996-2017 and using LARS-WG model, climate change of Hablehrood catchment using HadGEM2-ES model and 2.6 RCP, RCP4.5 and RCP8.5 scenarios were simulated in 2021 to 2050. Then, the hydrological condition of the basin runoff was simulated with the SWAT hydrological model. The results of the LARS model in the baseline period showed a complete agreement of the baseline period with a slight difference with the modeling data. It was also found that in the years 2021 to 2050, the temperature and precipitation have increased in almost all months. The results of the SWAT model also show an appropriate and acceptable correlation between the simulated data and the observed values of Hablehrood basin. In addition, it was found that the increase in rainfall in the catchment has led to an increase in surface runoff in the study area in the forecast period 2021-2050. Finally, the findings of this study showed that the LARS model for investigating the climate change of the basin and the SWAT model have a high capability in simulating the runoff of the basin.

کلیدواژه‌ها [English]

  • climate change
  • Catchment
  • Hablehrood
  • LARS-WG model
  • SWAT hydrological model
  1. احمد­وند کهریزی، مریم. روحانی، حامد. 1395. تاثیرات حفاظتی تغییر اقلیم بر اساس ریزمقیاس­سازی دمای پیش­بینی شده در قرن 21 (مطالعه موردی دو ایستگاه ارازکوسه و نوده در استان گلستان)، اکوهیدرولوژی، شماره 4، 597-609.
  2. بابائیان، ایمان. نجفی نیک، زهرا. 1386. مدل‌های اقلیمی در ایران در طول دوره 2010 تا 2039، پروژه موسسه اقلیم­شناسی، 5-13.
  3. بابائیان، ایمان. نجفی نیک، زهرا. زابل عباسی، فاطمه. حبیبی نوخندان، مجید. ادب، حامد. ملبوسی، شراره. 1388. ارزیابی تغییر اقلیم کشور در دوره 2010 تا 2039 میلادی با استفاده از ریزمقیاس­نمایی داده‌های مدل گردش عمومی جو ECHO-G، جغرافیا و توسعه، شماره 16، 135-152.
  4. دهقانی، نوید. قاسمیه، هدی. ساداتی نژاد، جواد. قربانی، خلیل. 1396. ارزیابی اثر تغییر اقلیم بر رواناب با استفاده از مدل هیدرولوژیک (مطالعه موردی: حوضه آبخیز بازفت صمصامی)، اکوهیدرولوژی، شماره 1، 89-102.
  5. زمانی، رضا. آخوند علی، علی محمد. روزبهانی، عباس. 1398. بررسی اثر تغییر اقلیم بر رواناب تحت سطوح احتمالاتی مختلف با رویکرد عدم قطعیت (مطالعه موردی: حوضه رود زرد)، علوم و مهندسی آبیاری، DOI: 10.22055/JISE.2018.17237.1250.
  6. سید قاسمی، سمانه. ابریشم چی، احمد. تجریشی، مسعود. 1385. ارزیابی اثرات تغییرات جریان رودخانه زاینده­رود بر اثر تغییر اقلیم، دومین کنفرانس مدیریت منابع آب، دانشگاه صنعتی اصفهان، https://www.civilica.com/Paper-WRM02-WRM02_186.html.
  7. شایگان، مهران. علی محمدی، عباس. روحانی، حامد. 1390. مدل سازی هیدرولوژیک حوضه طالقان در محیط GIS با استفادع از مدل SWAT، سنجش از دور و GIS ایران، شماره 2 (پیاپی 10)، 1-18.
  8. ضرغامی، مهدی. بابائیان، ایمان. حسن زاده، یوسف. کنعانی، رضا. 1391. مطالعه تغییر اقلیم و اثرات آن بر خشکی (مطالعه موردی: استان آذربایجان شرقی)، علوم و مهندسی آبخیزداری، شماره 18، 61.
  9. ضیایی، نوید. اونق، مجید. عسگری، حمیدرضا. مساح بوانی، علیرضا. سلمان ماهینی. عبدالرسول. 1396. مقایسه اثر سناریوهای تغییر اقلیم بر شدت خطر و ریسک بیابان­زایی حوضه حبله­رود، استان تهران، مهندسی اکوسیستم آب، شماره 16، 105-188.

10. عارفی اصل، اکرم. نجفی نژاد، علی. کیانی، فرشاد. سلمان ماهینی، عبدالرسول. 1392. شبیه­سازی رواناب و رسوب با استفاده از مدل SWAT در آبخیز چهل­چای استان گلستان، مرتع و آبخیزداری، شماره 66، 433-446.

11. فلاح قالهری، غلامعباس. یوسفی، حسین. حسین زاده، احمد. علیمرادی، محمد رضا. ریحانی، الیاس. 1398. ارزیابی تغییر اقلیم ایستگاه بجنورد طی دوره 2016 تا 2050 با استفاده از مدل­های ریزمقیاس­نمایی LARS-WG و SDSM، اکوهیدرولوژی، شماره 1، 99-109.

12. کمال، علیرضا. مساح بوانی، علیرضا. 1389. تاثیر تغییر و نوسانات اقلیمی بر رواناب حوضه با دخالت عدم قطعیت دو مدل هیدرولوژی، آب و خاک، شماره 5، 920-931.

  1. گودرزی، مسعود. حسینی، اسعد. مسگری، ابراهیم. 1395. مدل‌های آب و هواشناسی، نشر آذر کلک، تهران.

14. Abdo, K.S., Fiseha, B.M., Rientjes, T., Gieske, A.S.M., and Haile, A.T. 2009. Assessment of climate change impacts on the hydrology of Gilgel Abay catchment in Lake Tana Basin, Ethiopia, Hydrological Processes, 23(26): 3661-3669.

15. Dibike, Y.B., and Coulibaly, P. 2005. “Hydrologic Impact of Climate Change in the Saguenay Watershed: Comparison of Downscaling Methods and Hydrologic Models, Journal of Hydrology, 307(1–4): 145-163.

16. Faramarzi, M., Abbaspour, K.C., Schulin, R., and Yang, H. 2009. Modelling blue and green water resources availability in Iran, Hydrological Processes, 23(3): 486-501.

17. Goodarzi, E., Dastorani, M.T., Massah Bavani, A., and Talebi, A. 2015. Evaluation of the Change-Factor and LARS-WG Methods of Downscaling for Simulation of Climatic Variables in the Future (Case study: Herat Azam Watershed, Yazd - Iran), ECOPERSIA, 3(1): 833-846.

18. Guzha, A.C., and Hardy, T.B. 2010. Application of the Distributed Hydrological Model, TOPNET, to the big darby Creek watershed, Ohio, USA, Water Resour Manage, 24: 979-100.

19. Hosseini Baghanam, A., Eslahi, M., and Jedary Seifi, A. 2020. Assessment the impact of climate change over the northwest of Iran: an overview of statistical downscaling methods, Theoretical and Applied Climatology, 141: 1135-1150.

20. IPCC, 2014. Climate Change 2014: Impacts, Adaptation, and Vulnerability. Part B: Regional Aspects, Contribution of Working Group II to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, 688 pp.

21. Kilsby, C.G., Jones, P.D., Burton, A., Ford, A.C., Fowler, H.J., Harpham, C., James, P., Smith, A., and Wilby, R.L. 2007. "A Daily Weather Generator for Use in Climate Change Studies, Environmental Modelling and Software, 22(12): 1705-1719.

22. Lei, H., Yang, D., and Huang, M. 2014. Impacts of climate change and vegetation dynamics on runoff in the mountainous region of the Haihe River basin in the past five decades, Journal of Hydrology, (511): 786-79.

23. Lu, Z., Zou, S., Xiao, H., Zheng, C., Yin, Z., and Wang, W. 2015. Comprehensive hydrologic calibration of SWAT and water balance analysis in mountainous watersheds in northwest China, Physics and Chemistry of the Earth, Parts A/B/C 79: 76-85.

24. Minville, M., Brissette, F., and Leconte, R. 2008. Uncertainty of the impact of climate change on the hydrology of a nordic watershed, Journal of Hydrology, 358 (1-2): 70– 83.

25. Mohammadi, H., Ardalan, A., Massah Bavani, A., Naddafi, K., and Talebian, M.T. 2018. Simulation of climate change impact on emergency medical services client S caused by air pollution, International Quality Journal, 7(2): 1-9.

26. Osman, Y., Al‐Ansari, N., Abdellatif, M., Aljawad, S.B., and Knutsson, S. 2014. Expected Future Precipitation in Central Iraq using LARSWG Stochastic Weather Generator, Engineering, 6(12): 948-959.

27. Osman, Y., Al-Ansari, N., and Abdellatif, M. 2019. Climate change model as a decision support tool for water resources managemet in northern Iraq: a case study of Greater Zab river, Journal of Water and climte change, 10(1): 197-209.

28. Reddy, K.S., Kumar, M., Maruthi, V., Umesha, B., Vijayalaxmi, M., and Barikar, U. 2014. Climate change analysis in southern Telangana region, Andhra Pradesh using LARS-WG model, Current Science, 107(1): 54-62.

29. Semenov, M.A., and Barrow, E.M. 2002. A stochastic weather generator for use in climate impact studies. User’s manual, Version3.0.

  1. Srikanthan, R., and McMahon, T.A. 2001. Stochastic generation of annual, monthly and daily climate data: a review. Hydrology and Earth Systems Sciences, 5(4): 653-670.