بررسی روند بارش و دماهای کمینه و بیشینه استان آذربایجان شرقی با استفاده از مدل‌‌های جفت شده گزارش ششم (cmip6)

مقدمهتغییرات آب و هوایی با تغییر بارش و دما به چرخه هیدرولوژیک، منابع آب قابل دسترس و تقاضای آب و انرژی اثر می‌‌گذارد. در این راستا، پیش‌بینی تغییرات بارش و دما به‌وسیله مدل‌‌های گزارش ششم تغییر اقلیم به‌دلیل افزایش دقت در برونداد آنها می‌‌تواند کمک شایانی برای برنامه‌‌ریزی و مدیریت منابع آب در دوره آتی باشد. این مدل‌‌ها قادر به مدل‌سازی پارامترهای اقلیمی با استفاده از سناریوهای تایید شده هیات بین‌الدول تغییر اقلیم (ipcc) برای یک دوره بلندمدت هستند. هم اکنون در سطح جهانی مراکز و مدل‌‌های گوناگونی برای مدل‌‌سازی وضعیت اقلیم دهه‌‌های آینده کره زمین با استفاده از سناریوهای انتشار، ساختار فیزیکی و محاسباتی گوناگونی وجود دارد. شبیه‌سازی‌های حاصل از مدل‌‌های گردش عمومی جو که بخشی از cmip6 هستند، مبنایی برای بسیاری از نتیجه‌‌گیری‌‌های هیئت بین‌‌الدول در ارتباط با تغییرات اقلیمی آینده است. از این داده‌‌ها به‌صورت مستقیم و یا پس از ریزمقیاس‌‌نمایی برای ارزیابی تغییرات اقلیمی آینده در مقیاس‌‌های محلی و منطقه‌‌ای استفاده می‌‌شود. این پژوهش، سعی در تحلیل و پیش‌بینی روند بارش و دمای کمینه و بیشینه استان آذربایجان شرقی تحت شرایط تغییر اقلیم در دوره 2021 تا 2100 دارد. مواد و روش‌‌هااین پژوهش برای بررسی و پیش‌بینی بارش و دمای کمینه و بیشینه و تعیین روند آنها با استفاده از مدل‌‌های اقلیمی گزارش ششم cmip6)) گردش عمومی جو و شبیه‌ساز صحیح اریبی در دوره آتی (2021 تا 2100) در ایستگاه‌های تبریز، اهر، جلفا، مراغه و میانه انجام شده است. برای ارزیابی روند بارش، دما بیشینه و کمینه استان تا پایان قرن 21، از داده‌‌های 12 مدل (access-cm2، bcc-csm2-mr، cesm2، cnrm-cm6-1، canesm5، miroc6، mri-ems2-0، ipsl-cm6a-lr، giss-e2-1-g، hadgem3-gc31- ll، nesm3 و nor-esm2-mm) از مجموعه مدل‌‌های در دسترس cmip6 با سه سناریوی (ssp1-2.6، ssp2-4.5 و ssp5-8.5) استفاده شد. برای شناسایی بهترین مدل برای شبیه‌سازی داده‌های بارش و دما دوره آتی (2021 تا 2100) از روش کلینگ-کوپتا استفاده شد و داده‌های تاریخی هر مدل را با داده‌‌های مشاهداتی (2018-1989) ایستگاه‌‌های منتخب مورد ارزیابی قرار گرفت. در ادامه، از برون داد تصحیح اریبی شده مدل‌‌های اقلیمی برای پیش‌نگری داده‌های تحت سناریوهای ssp در دوره آینده استفاده شد. در مرحله آخر، میانگین سری‌‌های زمانی بارش و دمای کمینه و بیشینه دوره آینده در هر سناریو با ترکیب نتایج مدل‌‌ها در دوره پایه (تاریخی) مقایسه شدند تا میزان تغییرات دما کمینه، دمای بیشینه و بارش 80 سال آینده (2021 تا 2100) استان آذربایجان شرقی تعیین شود. نتایج و بحثدر این پژوهش، عملکرد 12 مدل اقلیمی از مجموعه مدل‌های گزارش ششم تغییر اقلیم در بازه تولید داده‌‌های اقلیمی در زمان گذشته (1989 تا 2018) بررسی شد. بر اساس نتایج بررسی عدم قطعیت دو مدل bcc-csm2-mr و miroc6 که بهترین شبیه‌سازی‌ را برای بارش و دما داشتند، برای پیش‌بینی  پارامترهای بارش و دمای کمینه و بیشینه با استفاده از تصحیح اریبی برای دوره آینده (2021 تا 2100) تحت سه سناریوی خوش‌بینانه، متوسط و بدبینانه در استان آذربایجان شرقی مورد استفاده قرار گرفت و درنهایت متوسط تغییرات دما بیشینه و کمینه و بارش در افق 2021 تا 2100 به‌صورت نقشه و نمودار ارائه شد. نتایج نشان داد که در تمام سناریوهای انتشار، دمای سالانه افزایش و بارندگی سالانه کاهش پیدا خواهد کرد. دمای میانگین بیشینه سالانه سه سناریوی ssp در ایستگاه‌‌های منتخب (تبریز، مراغه، میانه، جلفا و اهر) به‌ترتیب 2.1، 1.2، 3.4، 5.2 و 1 درجه سلسیوس و دمای کمینه سالانه به‌ترتیب سه، 2.9، 3.3، شش و 1.4 درجه سلسیوس افزایش و بارش به‌طور میانگین در سه سناریوی (ssp1-2.6، ssp2-4.5 و ssp5-8.5) در ایستگاه منتخب به‌ترتیب 3.2، 2.9، 3.1، 3 و 2.4 درصد کاهش خواهد یافت. نتیجه‌‌گیرینتایج این پژوهش بیانگر این امر است که از بین 12 مدل cmip6 مورد ارزیابی در این پژوهش، دو مدل بهینه bcc-csm2-mr و miroc6 به‌خوبی توانسته‌‌اند، شبیه‌سازی‌ پارامترهای بارش و دما را برای دوره‌‌های آینده شبیه‌سازی کنند و می‌‌توان با صحت بالا از این داده‌‌های شبیه‌‌سازی شده برای آینده‌‌نگری مناسب‌تر از شرایط آب و هوایی در دوره‌‌های آتی استفاده کرد و به کمک آن مدیریت کلان آینده را در زمینه‌‌های بهره‌وری مناسب‌‌تر از منابع و به‌خصوص منابع آبی ارتقاء بخشید.

investigating the trend of precipitation and minimum and maximum temperatures of east azarbaijan province using the coupled model of the sixth report (cmip6)

introductionclimate is a complex system that is changing primarily due to the increase in greenhouse gases. to study the effects of climate change on agricultural, hydrological, and environmental systems, general circulation models (gcms) are used to simulate climate variables. these models, based on approved intergovernmental panel on climate change (ipcc) scenarios, enable the modeling of climate parameters over extended periods. globally, various centers and models simulate future climatic conditions using different emission scenarios, physical structures, and computational approaches. the simulations from cmip6 gcms form the foundation for many ipcc conclusions regarding future climate changes. these data are utilized directly or after downscaling to evaluate local and regional climate changes (ipcc, 2021). this study analyzes and predicts trends in precipitation and minimum and maximum temperatures in east azerbaijan province under climate change conditions from 2021 to 2100. materials and methodsthis study aims to investigate precipitation and minimum and maximum temperatures and their trends from 2021 to 2100 across stations in tabriz, ahar, jolfa, maragheh, and miyaneh. data from 12 cmip6 models (access-cm2, bcc-csm2-mr, cesm2, cnrm-cm6-1, canesm5, miroc6, mri-esm2-0, ipsl-cm6a-lr, giss-e2-1-g, hadgem3-gc31-ll, nesm3, and noresm2-mm) were used under three shared socioeconomic pathways (ssp1-2.6, ssp2-4.5, and ssp5-8.5). the kling-gupta efficiency (kge) method was applied to identify the best models for simulating precipitation and temperature by comparing historical model data (1989–2018) with observed data from selected stations. bias correction of model outputs was then used to forecast climate variables under the ssp scenarios. finally, the mean time series of precipitation and minimum and maximum temperatures for the future period were compared with historical data to quantify changes over the 80-year horizon (2021–2100) for east azerbaijan province. results and discussionthe performance of 12 cmip6 climate models was evaluated for generating past and present climate data (1989–2018). based on uncertainty analysis, the bcc-csm2-mr and miroc6 models were identified as the best for simulating precipitation and temperature. these models were used, with bias correction, to predict precipitation and minimum and maximum temperatures for the future period (2021–2100) under optimistic, moderate, and pessimistic scenarios for east azerbaijan province. the results revealed that in all scenarios, annual temperatures are projected to increase while annual precipitation will decrease. annual maximum temperatures across the selected stations are expected to increase by 0.57–6.41°c, while annual minimum temperatures will rise by 0.46–4.89°c. precipitation is projected to decrease by 2.3% to 9.18%. the highest temperature increase and precipitation decrease are expected at jolfa and tabriz stations, respectively.conclusionsthis study demonstrates that cmip6 models effectively simulate future climate parameters and align well with historical climate data for east azerbaijan province. the high accuracy of these simulations makes them suitable for forecasting future climatic conditions and facilitating macro-level management strategies. such strategies can enhance resource productivity, particularly in water resource management, to address the challenges posed by climate change.