شبیه ‌سازی سناریوهای تغییرات اقلیمی با استفاده از مدل ‌های cmip6 (مطالعه موردی: حوزه آبخیز طالقان)

مقدمه: صنعتی شدن جوامع منجر به افزایش گازهای گلخانه‌ای در دهه‌های اخیر شده است. این افزایش باعث گرم شدن جو زمین شده و سایر اجزای سیستم اقلیمی  را تحت تاثیر قرار داده و منجر به تغییرات اقلیمی شده است. شواهد نشان می‌دهد که میانگین جهانی دمای زمین به‌ویژه در سال‌های اخیر در حال افزایش است. بنابراین تاثیر تشدید تغییرات اقلیم جهانی بر توسعه و بقای بشریت یک واقعیت غیرقابل‌انکار است. هدف از این پژوهش، بررسی و پیش‌بینی تغییرات در دهه‌های آینده در حوزه آبخیز طالقان است. مواد و روش‌ها: منطقه موردمطالعه حوزه آبخیز طالقان با توپوگرافی کوهستانی در شمال‌غرب استان البرز قرار دارد. میزان بارش و درجه حرارت سالانه منطقه به ترتیب 485.8 میلی‌متر و 11.4 درجه سانتی‌گراد است. برای برآورد و تولید داده‌ها برای دوره آتی (2100-2021)، از داده‌های روزانه ایستگاه‌های منطقه‌ای، ازجمله داده‌های بارش با دوره پایه (2014-1979)، و داده‌های میانگین دما با دوره پایه (2014-2003) استفاده گردید. همچنین داده‌های خروجی مدل گردش عمومی (canesm5) تحت سناریوهای اقلیمی (ssp1-2.6, ssp2-4.5, ssp5-8.5) مورد استفاده قرار گرفت. canesm5 یک مدل جهانی است که برای شبیه‌سازی تغییرات اقلیمی و توسعه پیش‌بینی‌های فصلی و دهه‌ای توسعه یافته است. canesm5 معمولاً برای پیش‌بینی‌ها در مقیاس بزرگ استفاده می‌شود؛ بنابراین، sdsm برای کاهش مقیاس داده‌های اقلیمی انتخاب می‌شود. تغییرات پارامترهای میانگین بارش و دما برای سه دوره آتی (2040-2021، 2060-2041 و 2100-2081) با مدل ریزمقیاس‌نمایی تحت سناریوهای ssp1-2.6، ssp2-4.5 و ssp5-8.5 در منطقه مورد بررسی قرار گرفت. برای ارزیابی دقت مدل از rmse، mad و r استفاده شد. نتایج و بحث: بیشترین افزایش بارش در ایستگاه آرموت در ماه‌های مارس، می و نوامبر و بیشترین کاهش بارش در سپتامبر و اکتبر در سناریوهای ssp برای دوره‌های 2021-2040، 2060-2041 و 2100-2081 پیش‌نگری شده است. در ایستگاه سکرانچال بیشترین افزایش بارش در سه دوره در ماه‌های مارس، فوریه و می و بیشترین کاهش در سپتامبر و اکتبر تحت سناریوهای ssp1-2.6، ssp2-4.5 و ssp5-8.5 است. بیشترین افزایش بارش در ایستگاه زیدشت در ما‌ه‌های مارس، می و نوامبر، آوریل و دسامبر تحت سناریوهای ssp است. همچنین بیشترین کاهش در سپتامبر تحت سناریوهای ssp برای سه دوره پیش‌نگری شده است. در ایستگاه گته‌ده بیشترین افزایش بارش در بازه‌های زمانی 2040-2021 و 2081-2100 مربوط به مارس، می و نوامبر و برای دوره 2041-2060 مربوط به ماه‌های مارس فوریه و می تحت سناریوی ssp5-8.5 است. در دوره‌های 2040-2021 و 2041-2060 بیشترین کاهش در سپتامبر تحت سناریوهای ssp،  همچنین در دوره 2081-2100 بیشترین کاهش در جولای در سناریوهای ssp و اکتبر در سناریوی ssp5-8.5 خواهد بود. طی سه دوره، بیشترین افزایش بارش ایستگاه جوستان در فوریه، مارس، می و نوامبر پیش‌بینی می‌شود. بیشترین کاهش در دوره 2040-2021 در سپتامبر و آگوست تحت ssp5-8.5 و در دوره‌های 2041-2060 و 2100-2081 در اکتبر و جولای تحت ssp1-2.6 خواهد بود. بیشترین افزایش بارش ایستگاه دیزان در دوره 2040-2021 در می و آوریل (ssp1-2.6) و بیشترین کاهش در جولای (ssp5-8.5) خواهد بود. برای دوره 2060-2041 بیشترین افزایش در می (ssp2-4.5) و ژوئن (ssp1-2.6) و بیشترین کاهش در سپتامبر (ssp5-8.5) است. بیشترین افزایش برای دوره 2100-2081 در مارس و آوریل به ترتیب تحت ssp2-4.5 و ssp1-2.6 و بیشترین کاهش در اکتبر تحت ssp5-8.5 است. بر اساس نتایج پیش‌نگری دمای ایستگاه زیدشت طی سه دوره، میانگین و میانگین بیشینه دما در ژانویه و فوریه تحت سناریوهای ssp روند کاهشی و بقیه ماه‌ها روند افزایشی را نشان می‌دهند. نتیجه‌گیری: نتایج نشان می‌دهد که بارش در برخی ماه‌ها روند کاهشی و برخی روند افزایشی دارد. نتایج به‌دست‌آمده نشان می‌دهد که متغیرهای بارش و دما طی دوره‌های 2040-2021، 2060-2041 و 2100-2081 تحت سناریوهای ssp1-2.6، ssp2-4.5 و ssp5-8.5 روند افزایشی را نسبت به دوره پایه تجربه خواهند کرد، بیشترین افزایش دما و بارش در دوره 2040-2021 و به ترتیب تحت سناریوهای ssp2-4.5 و ssp1-2.6 است. این مطالعه نشان می‌دهد که طالقان در آینده در برابر تغییرات اقلیمی آسیب‌پذیر خواهد بود. افزایش دما باعث ذوب برف و کاهش ذخیره برفی می‌شود. زمان پایداری ذخایر آب در حوضه کاهش می‌یابد. تغییرات بارش در منطقه می‌تواند الگوی بارش را از برف به باران تغییر دهد؛ که این امر باعث کاهش آب‌های سطحی و زیرزمینی می‌شود و می‌تواند بر عملکرد محصول تاثیر بگذارد.

simulation of climate change scenarios using the cmip6 models (case study: taleqan watershed)

introduction: the industrialization of communities has led to an increase in greenhouse gases over recent decades. this increase has caused the warming of the earth’s atmosphere, and it affected other components of the climate system and led to climate change. the evidence confirms that the global average temperature of the earth is increasing, especially in recent years. moreover, precipitation intensity has changed over time. it is expected that changes in temperature and precipitation will cause a series of climatic extreme events. therefore, it is an undeniable fact that the intensification of global climate change has affected the development and survival of mankind. the purpose of this research is to investigate and predict these changes in the future decades in the taleqan watershed, iran.materials and methods: the study area, taleqan watershed with a mountainous topography, is located in the northwest of alborz province, iran. the annual precipitation and temperature of the region are 485.8mm and 11.4℃, respectively. to estimate and generate data for the future period (2021-2040), we used daily data from regional stations, including precipitation data from the base period (1979-2014) and average temperature data from the base period (2003-2014). we also utilized output data from the general circulation model (canesm5) under climate scenarios (ssp1-2.6, ssp2-4.5, and ssp5-8.5). canesm5 is a global model developed for simulating future climate change and developing seasonal and decadal forecasts. canesm5 is usually used for large-scale projections, therefore, sdsm is chosen to downscale climate data. the changes of average precipitation and temperature parameters for three future periods (2021-2040, 2041-2060, and 2081-2100) were evaluated and rmse, mad and r were used to evaluate model accuracy.results and discussion: the greatest increase in precipitation in armot station is in march, may and november and the greatest decrease in precipitation in september and october is predicted under the ssp scenarios for the periods 2021-2040, 2041-2060 and 2081-2100. in sakranchal station, the highest increase in precipitation is in three periods of march, february and may, and the highest decrease is in september and october under the ssp1-2.6, ssp2-4.5 and ssp5-8.5. the highest increase in precipitation in the zidasht station is in march, may and november, april and december under the ssp scenarios. also, the biggest decrease is in september under the ssp scenarios for the three forecast periods. in gateh deh station, the highest increase in precipitation during the periods of 2021-2040 and 2081-2100 is related to march, may and november, and for the period of 2041-2060, it is related to the months of march, february and may under the ssp5-8.5. during the periods of 2021-2040 and 2041-2060, the greatest decrease will be in september under the ssp scenarios, also in the period of 2081-2100, the greatest decrease will be in july under the ssp scenarios and in october, under the ssp5-8.5. during three periods, the greatest increase in jovestan station precipitation is predicted in february, march, may and november. also, the greatest decrease in the period of 2021-2040 will be in september and august under the ssp5-8.5 and in the periods of 2041-2060 and 2081-2100 in october and july under the ssp1-2.6. based on the results of the temperature forecast in zidasht station during three periods, the average and average maximum temperature in january and february under the ssp scenarios have a decreasing trend and other months show an increasing trend.conclusion: the results show that precipitation has a decreasing trend in some months and some increasing trend. the obtained results indicate that the precipitation and temperature variables in the periods of the 2021-2040, 2041-2060 and 2081-2100 under the ssp1-2.6, ssp2-4.5 and ssp5-8.5 will experience an increasing trend compared to the base period.