پیش‌نگری متغیرهای اقلیمی دما و بارش بر اساس برونداد مدل ‎های cmip5 و cmip6 در حوزه آبخیز گدار‌چای (آذربایجان‌غربی)

مقدمه و هدف: مهم‌ترین معضل کره ‌زمین در قرن حاضر، افزایش دمای کره‌ زمین و تغییر در متغیرهای اقلیمی به‎علت صنعتی‌شدن جوامع و افزایش گازهای گلخانه‌ای می‌باشد، از این‎رو بررسی روند افزایش دما و تغییر در متغیرهای اقلیمی در مقیاس جهانی و منطقه‌ای بسیار مهم می‌باشد. تاکنون برای پیش‌نگری وضعیت آتی اقلیم، مدل‌های گردش عمومی متعددی طراحی شده‌است؛ ولی به‎علت عدم استفاده بهینه از خروجی‌ این مدل‎ها به‎علت محدودیت در تفکیک مکانی در مقیاس محلی، روش‌های مختلف و جدیدی به‎منظور استفاده از خروجی این مدل‎ها در مقیاس منطقه‌ای و محلی ابداع شده‌است. حوزه آبخیز گدارچای به‎واسطه وجود رودخانه گدار و آب‎های زیرزمینی، از اهمیت ویژه‎ای به‎ویژه در بخش کشاورزی برخوردار است و مطالعات مختلفی بر روی آن انجام شده است. حوزه آبخیز گدارچای به‎واسطه وجود رودخانه گدار و آب‎های زیرزمینی، از اهمیت ویژه‎ای به‎ویژه در بخش کشاورزی برخوردار است و مطالعات مختلفی بر روی آن انجام شده است. ولی تاکنون مطالعه‎ای در خصوص بررسی اثرات تغییر اقلیم تحت سناریوهای ssp گزارش ششم که اثر فعالیت‎های اجتماعی- اقتصادی را درنظر می‎گیرد، در این حوزه صورت نگرفته است. لذا هدف اصلی این پژوهش، بررسی تغییرات متغیرهای اقلیمی برای دوره‌های آتی در حوزه آبخیز گدار نقده در شرایط سناریوهای انتشار rcp در گزارش پنجم (cmip5) و سناریوهای ssp گزارش ششم (cmip6) که ترکیب مقادیر انتشار گازهای گلخانه‎ای و فعالیت‎های اجتماعی-اقتصادی است، می‎باشد. نتایج این مطالعه می‎تواند برای سیاست‎گذاری و برنامه‎ریزی منابع آب در آینده موثر باشد. مواد و روش‌ها: در این پژوهش جهت بررسی تغییرات متغیرهای اقلیمی در حوزه آبخیز گدار نقده واقع در شمال غرب کشور از مدل ریزمقیاس نمایی sdsm استفاده شده ‌است. ابتدا میزان کارایی این مدل برای متغیرهای اقلیمی مورد ارزیابی قرار گرفت، سپس متغیرهای مذکور تا سال 2100 پیش‌نگری شد. کالیبراسیون و واسنجی مدل sdsm با استفاده از داده‌های مشاهداتی ایستگاه سینوپتیک مهاباد و داده‌های ncep انجام شد، همچنین برای ارزیابی مدل از معیارهای ضریب همبستگی، میانگین خطای مطلق و مجذور میانگین مربعات خطا استفاده شد و پس از اطمینان از کارایی مدل، خروجی‌های مدل canesm2 و canesm5 در دوره‌های زمانی 2050-2031 و 2081-2100  در حوزه آبخیز گدار نقده، تحت سناریوهای rcp 2.6, 4.5, 8.5 و ssp1-2.6, 2-4.5, 5-8.5 توسط مدل آماری sdsm ریزمقیاس انجام گرفت. یافته‌ها: ارزیابی و واسنجی مدل با استفاده از داده‎های ncep صورت گرفته و با استفاده از داده‎های canesm2 و canesm5، میزان بارش، دمای حداکثر و حداقل برای ایستگاه مهاباد برای دو دوره 2031-2050 و 2081-2100 پیش‌بینی و با دوره پایه مقایسه گردید. ارزیابی دقت مدل sdsm بر اساس آماره‎های میانگین خطای مطلق، با استفاده از خروجی مدل canesm2، برای بارش، دمای حداکثر و دمای حداقل، به‌ترتیب، 1/645، 0/029 و 0/031 با استفاده از مدل canesm5، برای بارش، دمای حداکثر و دمای حداقل، به‌ترتیب، 0/73، 1/10 و 1/89، ضریب همبستگی با استفاده از مدل canesm2، برای بارش، دمای حداکثر و دمای حداقل، به‌ترتیب، 0/998، 0/999 و 0/999 و با استفاده از مدل canesm5، برای بارش، دمای حداکثر و دمای حداقل، به‌ترتیب، 0/999، 0/993 و 0/971 بدست آمد. مجذور میانگین مربعات خطا نیز با استفاده از مدل canesm2 به‌ترتیب 2/240، 0/043 و 0/045 و با استفاده از مدل canesm5 به‌ترتیب 0/89، 1/49 و 2/07 به‎دست آمده ‌است. بر اساس نتایج به‎دست آمده، میانگین دمای حداکثر در دوره 2050-2031 و تحت سناریوی rcp، به‎میزان 0/93 درجه سانتی‎گراد افزایش یافته ولی در دوره 2081-2100 ثابت خواهد ماند. در حالی‎که تحت سناریوی ssp، در دوره 2031-2050 به‎میزان 1/24 درجه سانتی‎گراد و برای دوره 2081-2100 حدود 0/35 درجه سانتی‎گراد افزایش خواهد یافت. افزایش میانگین دمای حداقل تحت سناریوی rcp در دوره اول و دوم به‎ترتیب 0/27 و 0/28 درجه سانتی‎گراد و تحت سناریوی ssp در دوره اول و دوم به‎ترتیب 0/46 و 0/43 درجه سانتی‎گراد خواهد بود. افزایش میزان بارش نیز تحت سناریوی rcp، در دو دوره به‎ترتیب 0/59 و 0/38 میلی‎متر و تحت سناریوی ssp، در دو دوره به‎ترتیب 2/15 و 1/64 میلی‎متر خواهد بود.نتیجه‌گیری: با توجه به نتایج حاصل از ارزیابی دقت مدل sdsm در پیش‎نگری بارش، دمای حداکثر و دمای حداقل بر اساس آماره‎های r، mae و rmse، انطباق زیادی بین مقادیر پیش‎نگری شده و دوره پایه وجود دارد. طبق نتایج به‎دست آمده، افزایش میزان بارش و دمای حداقل برای دوره‌های آینده نزدیک و آینده دور و نیز افزایش دمای حداکثر در دوره آینده نزدیک و ثبات آن در آینده دور مشاهده شد. با توجه به اهمیت پدیده تغییر اقلیم و به‎تبع آن، اثرات تغییر اقلیم در کشاورزی، محیط زیست و وضعیت منابع آبی و طبیعی لازم است کلیه مدیران، برنامه‌ریزان و مسئولین ذی‌ربط راهکارهای مناسب و لازم مانند تغییر الگوی کشت، استفاده از گونه‎های کشاورزی مقاوم به خشکی، ایجاد سیستم‎های پیش‌آگاهی و آموزش شیوه‎های سازگاری با تغییر اقلیم برای کشاورزان و نیز استفاده از انرژی‎های تجدیدپذیر را برای تعدیل و کاهش خسارات ناشی از تغییرات اقلیم اتخاذ نمایند. 

projection of future climatic variables based on cmip5 and cmip6 models in the gedarchay catchment (west azarbaijan)

background: the primary issue facing the earth in this century is the increase in global temperatures and changes in climate variables due to industrialization and rising greenhouse gas emissions. therefore, it is crucial to investigate temperature trends and climatic changes on both global and regional scales. while several general circulation models have been developed to predict future climate states, different and new methods have been invented to use the output of these models on regional and local scales due to the lack of optimal use of the output of these models caused by the limitation in spatial resolution on the local scale. the gedarchay watershed is significant for its gedarchay river basin and groundwater resources—especially in agriculture—, hence it has been the focus of various studies. however, no research has yet studied the impacts of climate change under ssp scenarios of the 6th report, which incorporate socio-economic factors. thus, this study aims to analyze future changes in climate variables for the gedarchay naghadeh watershed under the rcp emission scenarios of the fifth report (cmip5) and the ssp scenarios of the sixth report (cmip6), integrating greenhouse gas emissions and socioeconomic activities. the findings could significantly inform future water resource policymaking and planning.methods: this research utilized the sdsm microscale exponential model to analyze climatic variable changes in the gedarchay naghadeh watershed in northwestern iran. the model’s effectiveness was first assessed for climate variables, followed by predictions extending to 2100. calibration and recalibration were performed using observational data from the mahabad synoptic station and ncep data. the model’s performance was evaluated using correlation coefficients, mean absolute error, and mean square error. after confirming the model’s reliability, outputs from the canesm2 and canesm5 models were studied for the periods 2031-2050 and 2081-2100 under the rcp 2.6, 4.5, 8.5 and ssp1-2.6, 2-4.5, 5-8.5 scenarios by the microscale sdsm statistical model.results: the model’s evaluation and recalibration were done using ncep, canesm2, and canesm5 data to forecast and compare precipitation, maximum, and minimum temperatures for the mahabad station across two periods 2031-2050 and 2081-2100, against a baseline. the accuracy of the sdsm model was assessed using average absolute error statistics, and the errors for precipitation, maximum, and minimum temperatures were 1.645, 0.029, and 0.031, respectively, with canesm2; their values were 0.73, 1.10, and 1.89. correlation coefficients were also calculated, yielding 0.998, 0.999, and 0.999 for the canesm2 model and 0.999, 0.993, and 0.971 for the canesm5 model. the mean squared errors were 2.240, 0.043, and 0.045 for canesm2, and 0.89, 1.49, and 2.07 for canesm5. results indicate that the average maximum temperature is projected to rise by 0.93 °c from 2031 to 2050 under the rcp scenario but it remains stable from 2081 to 2100. increases of 1.24 °c in 2031-2050 and 0.35 °c in 2081-2100 were anticipated under the ssp scenario. the average minimum temperature increases for the rcp scenario were 0.27 and 0.28 °c for the respective periods, and 0.46 and 0.43 °c for the ssp scenario. rainfall is projected to rise by 0.59 and 0.38 mm in the rcp scenario during the two periods, compared to increases of 2.15 and 1.64 mm, respectively, under the ssp scenario.