واکاوی تغییرات آتی شاخص های خشکی اقلیمی در آبخیز ایران مرکزی تحت سناریوهای تغییر اقلیم

مقدمه و هدف: مسئله خشکی و بحران آب در فلات مرکزی ایران طی سال‌های اخیر بدلیل خشکسالی‌های متوالی و افزایش مصرف آب در بخش‌های شرب، کشاورزی و صنعت جدی شده است و از آنجاییکه در این آبخیز تنها منبع آب، بارش باران می‌باشد کاهش میزان بارش با این شدت، می‌تواند عامل وقوع یک خشکسالی وسیع و در نهایت مهاجرت‌های گسترده از این نواحی گردد. به همین دلیل هدف پژوهش حاضر این است که تغییرات شاخص خشکی در پهنه وسیع آبخیز ایران مرکزی را در اقلیم در حال گذار آینده مورد واکاوی قرار دهد. مواد و روش‌ها: برای رسیدن به هدف پژوهش نخست، پارامترهای اقلیمی کمینه و بیشینه دمای هوا، ساعات آفتابی و بارش 40 ایستگاه همدید در آبخیز مرکزی ایران برای بازه زمانی 20 ساله (2010-1991) از سازمان هواشناسی کشور دریافت شد. سپس مقدار تبخیر-تعرق پتانسیل، شاخص خشکی و شاخص بارندگی انگوت به تفکیک هر ایستگاه در شرایط فعلی محاسبه گردید. به‌منظور پیش‌نگری تغییرات شاخص خشکی در چشم‌انداز آینده نیز برونداد سه مدل miroc5، hadgem2-es و gfdl-cm3 برای دوره تاریخی (2010-1991) و آینده میانی (2060-2041) تحت سناریوی واداشت تابشی rcp4.5، بر پایه مولد تصادفی lars-wg6 ریزمقیاس‌نمایی گردید و پس از ارزیابی دقت مدل‌ها در مقابل داده‌های مشاهداتی مقادیر شاخص‌های مورد نظر در شرایط آینده محاسبه و نقشه‌های پهنه‌بندی منطقه مطالعاتی ترسیم شد. یافته‌ها: پیش‌نگری تغییرات درصد تبخیر و تعرق تحت سناریوی rcp4.5 در دوره (2060-2041) نشان داد که بیشترین تغییر مربوط به ماه‌های ژانویه، مارس، دسامبر و نوامبر بوده که در این میان، شهرکرد با 36/8 درصد تغییر در ژانویه نسبت به دوره پایه بیشترین درصد تغییرات افزایشی را به خود اختصاص داده است. از لحاظ رژیم بارشی آبخیز فلات مرکزی مبتنی بر شاخص بارندگی انگوت در شرایط فعلی رژیم بارش از نوع زمستانه داشته که در مدل hadgem2-es با دوره پایه همخوانی دارد اما براساس مدل‌های miroc5 و gfdl-cm3 نوع بارش زمستانه حال حاضر در تعداد زیادی از ایستگاه‌ها، به رژیم بارشی همه فصول در آینده تغییر شکل پیدا خواهد کرد. پهنه‌بندی اقلیمی حوضه مورد مطالعه براساس شاخص خشکی یونپ نیز نشان داد که در شرایط کنونی بیش از نیمی از ایستگاه‌ها دارای اقلیم خشک هستند و تنها کوهرنگ با شاخص خشکی 0/78 دارای اقلیم مرطوب و شمیرانات و الیگودرز به ترتیب با ضریب خشکی 0/21 و 0/20 شرایط نیمه خشک دارند. واکاوی شرایط اقلیمی آینده مطابق مدل gfdl-cm3، گویای این مهم است که نوع اقلیم مرطوب در حوضه مرکزی به تدریج مضمحل خواهد شد در صورتی که اقلیم فراخشک در سطح این حوضه گسترش بیشتری پیدا خواهد کرد. برونداد حاصل از مدل miroc5 نیز نشان دهنده پیشروی ناحیه آب و هوایی فراخشک در قسمت‌های مختلف آبخیز ایران مرکزی است.نتیجه‌گیری: نتایج نشان داد مقادیر به‌دست آمده از شاخص خشکی برمبنای مدل‌های gcm منتخب در حوضه‌ مورد مطالعه نسبت به دوره مشاهداتی کاهش پیدا کرده و بنابراین تعداد زیادی از ایستگاه‌ها با شرایط خشک فعلی، در اقلیم آتی وضعیت فراخشک را تجربه خواهند کرد. این مسئله با توجه به روند افزایشی تبخیر-تعرق پتانسیل در سطح حوضه ایران مرکزی طی همه ماه‌های سال به‌خصوص در ایستگاه‌های مرطوب واقع در غرب، نشان از حاکمیت پدیده خشکی بر این منطقه در شرایط آینده دارد. 

evaluation of the future changes of climatic aridity indices in the central iran watershed under climate change scenarios

introduction and objective: the problem of drought and water crisis in the in the central iran watershed has become serious in recent years due to consecutive droughts and increased water consumption in drinking, agriculture and industry sectors. since rain is the only source of water supply in this catchment area, a decrease in the amount of rainfall with this intensity can cause a widespread drought and eventually large migrations from these areas. therefore, the aim of this research is to analyze the changes in the aridity index in the vast area of the central iran watershed in future.material and methods: in order to achieve the study’s objective, the minimum and maximum air temperature, sunshine hours, and precipitation of 40 synoptic stations in the central iran watershed for a period of 20 years (1991-2010) were received from the meteorological organization.then the values of potential evapotranspiration, aridity index, and angot precipitation index were calculated for each station in the current conditions. in order to project changes in the aridity index in the future, the output of three miroc5, hadgem2-es, and gfdl-cm3 models for the historical period (1991–2010) and the medium future (2041–2060) under the rcp4.5 scenario and based on the lars- wg6 scaled down. after evaluating the accuracy of the models against the observational data, the index values were calculated in future conditions, and zoning maps were drawn for the study area.results: projection of changes in evapotranspiration values under the rcp4.5 scenario (2041–2060) showed that the most changes were in january, march, december, and november. shahrekord showed the highest percentage of incremental changes, with 36.8% change in january compared to the base period. in terms of rainfall regime, the central iran watershed has a winter rainfall regime based on the angot precipitation index in the current conditions. the hadgem2-es model is consistent with the base period, but based on the miroc5 and gfdl-cm3 models, the winter precipitation in many stations will change to the all-season precipitation regime in the future. climatic zoning of the unep aridity index in the studied area indicated that in current conditions, more than half of the stations have a dry climate. only kohrang has a humid climate with an aridity index value of 0.78. shemiranat and oligoders have semi-dry conditions with values ​​of 0.21 and 0.20, respectively. the evaluation of the future climate conditions according to the gfdl-cm3 model shows that the humid climate in central iran will gradually disappear, while the semi-arid climate will expand in this region. the output of the miroc5 model also shows the expansion of the ultra-arid climate zone in different parts of the catchment area of central iran.conclusion: the results showed that the aridity index values based on selected gcm models have decreased in the studied area compared to the observation period. therefore, a large number of stations that have dry conditions in the base period will experience ultra-dry conditions in the future climate.the evapotranspiration potential in the central iran watershed is increasing during all months of the year, especially in wet stations in the west. this issue shows the dominance of the aridity index over this region in future conditions.