Abstract:
یکی از مهمترین اثرات تغییر اقلیم تشدید چرخه هیدرولوژیکی میباشد که موجب تغییر میزان دما، تبخیر و تعرق و تغییر الگوی بارش میشود. پژوهش حاضر باهدف پیشبینی تغییرات دما، بارش و ارزیابی تأثیرات تغییر اقلیم بر وضعیت روانابهای سطحی حوضه آبریز ارس واقع در شمال غرب ایران صورت گرفت. شبیهسازی شرایط اقلیمی در محیط نرمافزار LARS-WG تحت سناریو RCP8.5 انجام شد و در محیط نرمافزار اکسل مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. با استفاده از مدل تجربی ترنت وایت اصلاحشده میزان تبخیر و تعرق پتانسیل برای دو دوره مشاهداتی و شبیهسازی برآورد گردید. جهت اطمینان از صحت سنجی مدل از شاخصهای خطا سنجی میانگین ﻣﺠﺬور ﻣﺮﺑﻌﺎت ﺧﻄﺎ (RMSE)، و ضریب تعیین (R2) و ضریب کارایی نش - ساتکلیف (ENS) نیز استفاده شد، همچنین مدلسازی تغییرات رواناب سطحی در محیط نرمافزار GIS و افزونه SWAT انجام شد و پس از تشکیل واحدهای هیدرولوژیکی (HRU) جهت واسنجی و اعتبارسنجی مدل شرایط پایه برای تغییرات روانابهای سطحی انتخاب گردید و برای ایستگاههای هیدرومتری اعتبارسنجی صورت گرفت. نتایج پژوهش نشان میدهد با مدلسازی دادههای اقلیمی طی دوره شبیهسازی میزان دما و تبخیر و تعرق افزایش خواهد یافت و در مقابل میزان نزولات جوی کاهش اتفاق افتاده و رواناب سطحی کاهش پیدا میکند. همچنین نتایج صحتسنجی برای دادههای اقلیمی نشان داد که دقت مدل در ایستگاههای منتخب موردبررسی بالا بوده است و برای پارامتر بارش به دلیل ماهیت ناپیوسته آن، همبستگی بین دادهی کمتر از پارامتر دما و متفاوت میباشد. نتایج مدلسازی هیدرومتری حوضهها نشان داد که مقدار نش – ساتکلیف به مقدار 1 نزدیک بوده و ضریب همبستگی بین دادهها 99/0 میباشد که نشاندهنده کارایی بالایی مدل جهت شبیهسازی و برآورد تغییرات اقلیم و اثرات آن بر میزان روانابهای سطحی میباشد.
The aim of this study was to predict changes in temperature, precipitation and evaluate the effects of climate change on the status of surface runoff in the Aras catchment. Climatic conditions were simulated in LARS-WG software environment under RCP8.5 scenario. Using the modified Trent White experimental model, the amount of potential evapotranspiration was estimated for both observation and simulation periods. To ensure the validity of the model, the mean error orthography (RMSE), and the determination coefficient and Nash-Sutcliffe efficiency coefficient (ENS) were used. Also, modeling of surface runoff changes in GIS software environment and SWAT plugin was performed. After forming hydrological units (HRU), the baseline model for surface runoff changes was selected to calibrate and validate the model. The results show that by modeling climatic data during the simulation period, the amount of temperature, evapotranspiration and transpiration will increase, and in contrast, the amount of precipitation has occurred and the flow rate will decrease superficially. The results of validation showed that the accuracy of the model in the selected stations was high and for the precipitation parameter due to its discontinuous nature, the correlation between the data is less than the temperature parameter and different. The results of hydrometric modeling of the basins showed that the Nash-Sutcliffe value is close to 1 and the correlation coefficient between the data is 0.99, which indicates the high efficiency of the model for simulating and estimating climate change and its effects on surface runoff.
Machine summary:
شکل (١): موقعيت جغرافيايي حوضه آبريز ارس Fig (1): Geographical location of Aras watershed ٢-٢- داده هاي موردنياز در اين پژوهش ، متغيرهاي اقليمي (بارش ، دماي حداقل و حداکثر روزانه و ساعات آفتابي)، متغيرهاي هيدرومتري (دبي و رواناب ) و متغيرهاي محيطي (زمين شناسي، خاکشناسي و هيدرولوژيکي) در دوره مشترک آماري ٣٠ ساله (٢٠١٤- ١٩٨٥) موردبررسي قرار گرفت .
بررسي تحقيقات انجام شده نشان داده است که مدل SWAT به دلايلي مانند قابليت شبيه سازي و بدون هزينه بودن هم زمان اثرات متقابل متغيرهاي هيدرولوژيکي و مديريت کشاورزي (مانند رواناب ، تبخير و تعرق و آب هاي سطحي و زيرزميني) و متغيرهاي گياهي (مانند عملکرد) در حوضه هاي پيچيده با شرايط کاربري اراضي و نوع خاک متنوع مناسبي ميباشد (نيچ 1- Weather Generator 6- R-squared correlation 2- Racsko 7- Root of Mean Square Error 3- Semenov and Barrow 8- Nash-Sutcliffe coefficient 4- Kilsby et al.
جدول (٤): نتايج حاصل از ارزيابي آماري داده هاي اقليمي در حوضه آبريز ارس Table (4): The results of the statistical evaluation of climatic data in Aras watershed معيار بارندگي (mm) دماي حداکثر(C٠) دماي حداقل (C٠) متوسط دما (C٠) 0/89 0/81 0/96 7/85 RMSE حوضه آبريز 0/02 0/027 0/032 0/26 bias 0/999 0/99 0/99 0/98 R2 ارس 0/70 0/38 0/058 0/89 Ens ٣-٣- نتايج اعتبارسنجي مدل جهت برآورد رواناب حوضه آبريز ارس بررسي نمودار موران جدول ٥ نشان ميدهد، توزيع وضعيت دبيهاي مشاهداتي و ثبت شده ايستگاه هيدرومتري حوضه آبريز ارس به يک نزديک تر بوده و نشان دهنده ي توزيع خوشه اي (Clustered) در دبي ايستگاه ها ميباشد.