پژوهش‌های تغییرات آب و هوایی

پژوهش‌های تغییرات آب و هوایی

انتخاب مدل بهینه‌ی CMIP6 و ناهمگونی مکانی پیش‌بینی‌های ریزمقیاس‌شده‌ی بارش و دما در یک حوضه‌ی نیمه‌خشک، مرکز ایران

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
گروه مهندسی طبیعت، دانشکده منابع طبیعی و علوم زمین، دانشگاه کاشان، کاشان، ایران.
10.30488/ccr.2026.596189.1353
چکیده
تشدید چالش‌های تغییر اقلیم در مناطق خشک و نیمه‌خشک، ارزیابی دقیق مؤلفه‌های هیدرو-اقلیمی را برای مدیریت پایدار منابع آب ضروری ساخته است. این پژوهش با هدف شبیه‌سازی و پیش‌بینی تغییرات آتی دما و بارش در پنج ایستگاه سینوپتیک حوزه آبخیز دشت کاشان (نطنز، کاشان، میمه، کهک و دلیجان) با استفاده از داده‌های روزانه دوره پایه (۲۰24–۲۰04) و مدل‌های CMIP6 انجام شد. خروجی ۱۱ مدل گردش عمومی جو با پنج شاخص عملکردی MAE، MSE، RMSE، MAPE وR2 ارزیابی و چهار مدل برتر ACCESS-ESM1-5، CESM2، MPI-ESM1-2-LR و BCC-CSM2-MRانتخاب شدند. نتایج نشان داد مدل CESM2 در شبیه‌سازی دما در تمامی ایستگاه‌ها کمترین خطا و بالاترین ضریب تبیین را دارد و به ‌عنوان مدل شاخص ریزمقیاس‌نمایی دما انتخاب شد. برای بارش، بهینه‌ترین مدل بسته به ایستگاه متفاوت بود اما مدل‌های MPI-ESM1-2-LR، BCC-CSM2-MR و ACCESS-ESM1-5 بهترین عملکرد را ارائه دادند. ریزمقیاس‌نمایی آماری با مدل LARS-WG8 تحت سه سناریوی SSP1-2.6،SSP2-4.5 و SSP5-8.5 برای دو افق آینده نزدیک (۲۰40–۲۰21) و آینده میانی (۲۰60–۲۰41) انجام شد. نتایج نشان می‌دهد میانگین دمای حوضه در آینده میانی بین 64/0 (SSP1-2.6) تا 29/1 درجه سانتی‌گراد (SSP5-8.5) افزایش می‌یابد، درحالی‌که سیگنال گرمایش در آینده نزدیک ضعیف‌تر است (05/0 تا 33/0 درجه). برخلاف تصور رایج، میانگین بارش حوضه در اغلب سناریوها افزایشی جزئی (5/1 تا 2/7 درصد) دارد، اما این میانگین حوضه‌ای، تحت تأثیر ناهمگونی شدید مکانی می‌باشد. ایستگاه نطنز افزایش قابل‌توجه (تا ۲۵ درصد) و ایستگاه میمه، با وجود بالاترین ارتفاع، کاهش پیوسته (تا ۱۵ درصد تحتSSP5-8.5 ) را نشان می‌دهد، درحالی‌که کاشان تغییری اندک دارد (4/4- تا 7/7+درصد). این یافته‌ها نشان می‌دهد رابطه ساده ارتفاع بیشتر برابر با افزایش بارش بیشتر در این حوضه صدق نمی‌کند و ضرورت پایش ایستگاهی و پیوند این خروجی‌ها با مدل مدیریت منابع آب WEAP را تأیید می‌کند.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Selecting the Optimal CMIP6 Model and Spatial Heterogeneity of Downscaled Precipitation and Temperature Projections in a Semi-Arid Basin, Central Iran

نویسندگان English

Maryam Aghaie
Seyedhassan Alavinia
Hoda Ghasemieh
Department of Nature Engineering, Faculty of Natural Resources and Earth Sciences, University of Kashan, Kashan, Iran
چکیده English

Escalating climate change challenges in arid and semi-arid regions necessitate precise hydro-climatic evaluations for sustainable water resource management. This study aimed to simulate and project future temperature and precipitation changes across five synoptic stations in the Kashan Plain watershed (Natanz, Kashan, Meymeh, Kahak, and Delijan) using daily baseline data (2004–2024) and CMIP6 models. Outputs from eleven General Circulation Models (GCMs) were evaluated using five performance metrics (MAE, MSE, RMSE, MAPE, and R2), leading to the selection of four top-performing models: ACCESS-ESM1-5, CESM2, MPI-ESM1-2-LR, and BCC-CSM2-MR. Results revealed that CESM2 consistently exhibited the lowest error and highest coefficient of determination across all stations for temperature, serving as the benchmark model for temperature downscaling. For precipitation, the optimal model varied by station; however, MPI-ESM1-2-LR, BCC-CSM2-MR, and ACCESS-ESM1-5 delivered the best performance. Statistical downscaling was performed using LARS-WG8 under three scenarios (SSP1-2.6, SSP2-4.5, and SSP5-8.5) for near-future (2021–2040) and mid-future (2041–2060) horizons. Results indicate that mean basin temperature in the mid-future will rise by 0.64°C (SSP1-2.6) to 1.29°C (SSP5-8.5), whereas warming signals in the near-future remain weaker (0.05–0.33°C). Contrary to common perception, mean basin precipitation shows a minor increase (1.5% to 7.2%) across most scenarios; however, this basin-wide average is driven by pronounced spatial heterogeneity. Natanz shows a significant increase (up to 25%), while Meymeh, despite its highest elevation, demonstrates a persistent decline (up to 15% under SSP5-8.5), whereas Kashan experiences minor changes (-4.4% to +7.7%). These findings indicate that a simple higher elevation equals greater precipitation relationship does not hold true in this basin, highlighting the necessity of station-specific monitoring and integrating these outputs with the WEAP water resource management model.

کلیدواژه‌ها English

CMIP6
LARS-WG
SSPs
Spatial heterogeneity of precipitation
GCMs

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 25 شهریور 1405