اثرات تغییر اقلیم مدل CMIP5 در شبیه سازی مخزن سدجامیشان تحت سناریو تغییر الگوی کشت

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد منابع آب، گروه علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران.

2 استادیار گروه علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران.

چکیده

امروزه اثرات تغییر اقلیم و گرمایش جهانی به دلیل افزایش گاز‌های گلخانه‌ای در جهان به اثبات رسیده‌است. در این تحقیق مقادیر ماهیانه دما، بارش و دبی سد جامیشان در سال‌های ۲۰۱۷-۱۹۸۸ به عنوان دوره پایه در نظر گرفته شده‌‌‌است. شبیه سازی منابع و مصارف حوضه آبریز سدجامیشان در مدل WEAP با الگوهای کشت موجود در منطقه مورد بررسی قرار گرفت. از خروجی‌های سناریو RCP8.5 مدل HADGEM2_ES از سری مدلهای گزارش پنجم CMIP5 استفاده شد و خروجی این مدل‌ برای منطقه مورد نظر ریزمقیاس شد. با استفاده از روش عامل تغییر داده‌های مدل اقلیمی ریزمقیاس شد و پارامترهای ماهانه دما و بارش سد جامیشان برای دوره‌ی ۲۰۵۰-۲۰۲۱ تولید گردید.تغییرات رواناب منطقه مورد نظر درمدل‌های SVM، GEP و IHACRES پیش بینی گردید. نتایج مدل‌ اقلیمی به طور میانگین افزایش دمای ۵/۱ درجه سلسیوس و افزایش بارش ۵ درصد را نشان می‌دهد. نتایج حاصل از پیش‌بینی دبی در هر سه مدل حاکی از کاهش رواناب است که بیشترین کاهش رواناب مربوط به SVM با ۶/۲۱ درصد و کمترین کاهش رواناب مربوط به IHACRES با ۴ درصد می‌باشد مدل‌های IHACRES و GEP نسبت به روش SVR از دقت مطلوب‌تری برخوردار هستند. شبیه سازی منابع و مصارف درالگوهای کشت‌ مختلف در WEAP نشان می‌دهد بیش‌ترین تامین برابر با ۹/۷۴ درصد در مدل GEP و کمترین تامین برابر با ۷۰ درصد در مدل SVR که به ترتیب مربوط به الگوی کشت یک و الگوی کشت سه می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


احمدی، فرشاد.، رادمنش، فریدون.، و میر عباسی، رسول.(1395). مقایسه عملکرد روش‌های ماشین بردار پشتیبانی و شبکه‌های تجاری در پیش‌بینی جریان روزانه رودخانه (مطالعه موردی: رودخانه باراندوزچای). مجله تحقیقات حفاظت از خاک و آب، 22(6)، 186-171.   https://dorl.net/dor/20.1001.1.23222069.1394.22.6.10.2
اداره کل امور آب استان کرمانشاه. (1383). مطالعه مرحله اول سد مخزنی جامیشان. نیازها ، برنامه‌ریزی منابع آب و بهسازی سد و شبکه ، وزارت نیرو ، آب منطقه‌ای غرب.
پناهی ، الهه. (1394). مدیریت یکپارچه منابع آب حوضه آبریز ازنظر تغییر اقلیم(پایان‌نامه کارشناسی ارشد)، دانشکده کشاورزی ، گروه علوم و مهندسی آب ، دانشگاه رازی ، کرمانشاه ، ایران.
پورخیرالله ، زهره.، حافظ پرست ، مریم.، و فاطمی ، سید احسان. (1396(. تغییر در پارامترهای بارش ، دما و دبی تحت سناریوی تابش باعث تابش (منطقه موردمطالعه: شهر دهلران). دومین کنفرانس ملی هیدرولوژی ایران، دانشگاه شهرکرد ، شهرکرد ، ایران                    . https://civilica.com/doc/661416
پورمحمدی، سمانه.، دستورانی، محمد تقی.، مساح بوانی.، علیرضا.، و جعفری، هادی. (1394). بررسی اثرات تغییر اقلیم و باروری ابرها بر رواناب رودخانه (مطالعه موردی: رودخانه قلقل رود حوضه آبریز تویسرکان)،دهمین سمینار بین المللی مهندسی رودخانه، اهواز.     https://civilica.com/doc/677149
حافظ پرست ، مریم.، بافکار ، علی.، و پناهی ، الهه. (1395). ارزیابی عدم قطعیت تغییراقلیم و اثرات آن بر احتمال تواتر آبدهی ورودی سد جامیشان. نشریه حفاظت منابع آب و خاک (علمی - پژوهشی), 6(3), 42-19.                                        https://dorl.net/dor/20.1001.1.22517480.1396.6.3.2.3
رحیمی ، بنفشه.، و حافظ پرست ، مریم. (1399). مقایسه مدل‌های رگرسیون بردار پشتیبان، برنامه‌ریزی بیان ژن و آیهکرس در پیش‌بینی تغییرات رواناب تحت تاثیر تغییر اقلیم (مطالعه موردی: سد جامیشان). تحقیقات آب و خاک ایران، 51(10)، 2499-2483.                    https://dx.doi.org/10.22059/ijswr.2020.303779.668640
رحیمی، بنفشه.، و حافظ پرست مودت، مریم. (1399). بررسی مدل IHACRES در پیش بینی رواناب ناشی از مدل های اقلیمی گزارش پنجم (مطالعه موردی: سد جامیشان)، اولین کنفرانس ملی پژوهشهای کاربردی در صنعت آب و برق، کرمانشاه.  https://civilica.com/doc/1202087
سلگی، اباذر.، زارعی، حیدر.، شهنی دارابی، مهرنوش.، علیدادی ده کهنه، صابر. (1397). کاربرد مدل های برنامه ریزی بیان ژن و ماشین بردار رگرسیونی جهت مدل سازی و پیش بینی بارش ماهانه. تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، 18(۵۰) ،۱۰۳-۹۱.                                  http://dx.doi.org/10.29252/jgs.18.50.91
سلیمی مستعلی، فاطمه.، حافظ پرست، مریم.، و سرگردی، فرهنگ.، (1399). شبیه‌سازی و بهینه‌سازی بهره‌برداری از مخزن سد تحت سناریوی تغییر الگوی کشت (مطالعه موردی: سد هرسین). تحقیقات آب و خاک ایران، 51(1)، 1-12.                                           https://dx.doi.org/10.22059/ijswr.2019.282440.668221
عوض یار، محمدرضا.، احمد پور برازجانی، محمود.، و ضیایی، سامان. (1398). تعیین الگوی مطلوب محصول با تأکید برافزایش کارایی آبیاری در زمین‌های سد ملاصدرا در استان فارس. فصلنامه علمی- پژوهشی مهندسی منابع آب، 11(36)، 32-21.                                  https://dorl.net/dor/20.1001.1.20086377.1397.11.36.3.4
فاطمی، سید احسان، بهراملو، علی.، و ادیب راد، محمدحسین. (1395). سرمایه‌گذاری راه‌حل‌های سازنده و غیر ساختاری برای مدیریت پایدار منابع وات در دشت همدان. جغرافیا و پایداری محیط‌زیست. 6(3) ، 67-55. https://ges.razi.ac.ir/article_631.html
کلبعلی، الهام.، ضیائی، سمان.، مردانی نجف آبادی، مصطفی.، و ذاکری نیا، مهدی. (1398). ارزیابی اثرات تغییر اقلیم بر الگوی بهینه کشت محصولات زراعی: مطالعه موردی حوضه قره‌سو استان گلستان. تحقیقات منابع آب ایران, 15(3), 271-251.  https://dorl.net/dor/20.1001.1.17352347.1398.15.3.20.1
لطفی راد، مرتضی.، ادیب، آرش.، و حقیقی، علی. (1397). برآورد رواناب روزانه با کمک مدل نیمه مفهومی آیهکرس در حوضه آبریز نارود گیلان. نشریه اکوهیدرولوژی، 2(5)، 460-449. https://dx.doi.org/10.22059/ije.2017.234237.614
محمدی ، حمید.، سرگازی، علیرضا.، سارانی ، ولی اله. (1398). بررسی تأثیر افزایش کارایی مصرف آب در تغییر الگوی محصولات زراعی با تأکید بر سیاست‌گذاران و اهداف زیست‌محیطی در استان فارس. فصلنامه علوم و تکنولوژی محیط‌زیست، 21(10)، 160-147. http://dx.doi.org/10.22034/JEST.2019.15616
منصوری ، افشین.، امین نژاد ، بابک.، و احمدی، حسن. (1396). بررسی تأثیر تغییرات آب و هوایی بر رواناب به مخزن کارون 4 بر اساس گزارش‌های چهارم و پنجم .IPCC مجله علوم خاک و آب. 22(2)، 359-345                                  . http://dx.doi.org/10.29252/jstnar.22.2.345
نبی زاده ، مرتضی.، مساعدی، ابوالفضل.، و دهقانی، امیراحمد. (1391). تخمین هوشمند جریان جریان توسط سیستم استنتاج عصبی فازی تطبیقی. مجله مدیریت آب و آبیاری، 2(1)، 80-69. https://dx.doi.org/10.22059/jwim.2012.25093
Ahmadi, F., Radmanesh, F., & Mirabbasi, R. (2016). Comparison of the performance of support vector machine methods and business networks in predicting daily river flow (Case study: Barandozchay River). Journal of Soil and Water Conservation Research, 22 (6), 186-171. https://dorl.net/dor/20.1001.1.23222069.1394.22.6.10.2 [In Persian]
Avaz yar, M., Ahmadpour Borazjani, M., & zyaei, S. (2018). Determine optimal crop pattern with an emphasis on increasing the irrigation efficiency in lands of Mollasadra Dam in Fars province. Water Resources Engineering, 11(36), 21-32. https://dorl.net/dor/20.1001.1.20086377.1397.11.36.3.4 [In In Persian]
Dibike, Y.B., Velickov, S., Solomatine, D.P., & Abbott, M.B. (2001). Model induction with support vector machines: introduction and applications. Journal of Computing in Civil Engineering. 15(3), 208-216. https://dx.doi.org/10.1061/(ASCE)0887-3801(2001)15:3(208)
Fatemi, S.E., Bahramloo, ali & Adebrad, M.H. (2016). Studying the Structural and Non-structural Solutions for Sustainable Water Resources Management of Hamedan-Bahar Plainn. Geography and Environmental Sustainability, 6(3), 55-67. https://ges.razi.ac.ir/article_631.html [In Persian]
General Department of Water Affairs of Kermanshah Province. (2004). Study of the first stage of Jamishan reservoir dam. Needs, water resources planning and dam and network improvement, Ministry of Energy, Western Regional Water. [In Persian]
Hafezparast, M., Bafkar, A., & Panahi, E. (2016). Assessing the uncertainty of climate change and its effects on the likelihood of frequent flooding of the entrance to the Jamishan Dam. Journal of Water and Soil Conservation, 6(3), 19-42. https://dorl.net/dor/20.1001.1.22517480.1396.6.3.2.3 [In Persian]
He, Z., Wen, X., Liu, H., & Du, J. (2014). A comparative study of artificial neural network, adaptive neuro fuzzy inference system and support vector machine for forecasting river flow in the semiarid mountain region. Journal of Hydrology, 509, 379–386.                  http://dx.doi.org/10.1016/j.jhydrol.2013.11.054
IPCC. (2001). The Scientific Basis of Climate Change. Contribution of Working Grop I to the Third Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, Cambridge University Press, Cambridge.
Jakeman, A.J., & Hornberger, G.M. (1993). How much complexity is warranted in a rainfall-runoff model. Water Resources Research. 29(8), 2637-2649. https://doi.org/10.1029/93WR00877
Karmaoui, A., Minucci, G., Messouli, M., Khebiza, M. Y., Ifaadassan, I., & Babqiqi, A., (2019). Climate Change Impacts on Water Supply System of the Middle Draa Valley in South Morocco.  Published in Climate Change, Food Security and Natural Resource Management, Springer.
Kalbali, E., Ziaee, S., Mardani Najafabadi, M., & Zakerinia, M. (2019). Assessment of Climate Change Impacts on Optimum Cropping Pattern: A Case Study of Ghareso Basin in Golestan Province. Iran-Water Resources Research, 15(3), 251-271. https://dorl.net/dor/20.1001.1.17352347.1398.15.3.20.1 [In Persian]
Lotfirad, M., Adib, A., & Haghighi, A. (2018). Estimation of daily runoff using of the semi- conceptual rainfall-runoff IHACRES model in the Navrood watershed (a watershed in the Gilan province. Iranian journal of Ecohydrology, 5(2), 449-460. https://dx.doi.org/10.22059/ije.2017.234237.614 [In Persian]
Mansouri, A., Aminnejad, B., & Ahmadi, H. (2018). Investigating the Effect of Climate Change on Inflow Runoff into the Karun-4 Dam Based on IPCC's Fourth and Fifth Report. JWSS, 22 (2) ,345-359. http://dx.doi.org/10.29252/jstnar.22.2.345 [In Persian]
Mohammadi, H., Sargazi, A., & Sarani, V. (2019). Studying Impact of Increase in Water Usage Efficiency on Cropping Pattern Change with Emphasis on the Policy Makers and Environmental Objectives in Fars Province. Journal of Environmental Science and Technology, 21(10), 147-160. http://dx.doi.org/10.22034/JEST.2019.15616 [In Persian]
Mohie, E. D. O., & Moussa. A. (2016) Water Management in Egypt for Facing the Future Challenges. Advanced Research, 7(3), 403-412. https://doi.org/10.1016/j.jare.2016.02.005
Momblanch, A., Beevers, L., Srinivasalu, P., & Kulkarni, A. (2020). Enhancing production and flow of freshwater ecosystsm services in a managed Himalayan river system under uncertain future climate. Climatic change, 162, 343-361. https://doi.org/10.1007/s10584-020-02795-2
Nabizadeh, M., Mosaedi, A., & Dehghani, A. (2012). Intelligent estimation of stream flow by Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System. Water and Irrigation Management, 2(1), 69-80. https://dx.doi.org/10.22059/jwim.2012.25093 [In Persian]
Panahi, E. (2015). Integrated water resources management of the catchment area in terms of climate change (B. SC. Thesis), Faculty of Agriculture, Department of Water Science and Engineering, Razi University, Kermanshah, Iran. [In Persian]
Pourkheirolah, Z., Hafezparast, M. & Fatemi, S.A. (2017). Changes in the parameters of precipitation, temperature and Dubai under the radiation scenario caused the radiation (study area: Dehloran city). In: Second National Conference on Hydrology of Iran. Shahrekord University, Shahrekord, Iran. https://civilica.com/doc/661416 [In Persian]
Pourmohamadi, S., Dastourani, M., Mesahbovani, A. & Jafari, H. (2015). Investigating the effects of climate change and cloud fertility on river runoff (Case study: Qolqol River River Tuyserkan catchment area). 10th International River Engineering Seminar, Chamran University, Ahvaz, Iran. https://civilica.com/doc/677149 [In Persian]
Rahimi, B., Hafezparast Mavaddat, M. (2020). Comparison of SVM, GEP and IHACRES Models in Prediction of Runoff Changes Due to Climate Change (Case Study: Jamishan Dam). Iranian Journal of Soil and Water Research, 51(10), 2483-2499.                          https://dx.doi.org/10.22059/ijswr.2020.303779.668640 [In Persian]
Rahimi, B., & Hafezparast, M. (2021). Investigation of IHACRES Model in Predicting Runoff Due To Climatic Models Fifth Report (Case Study: Jamishan Dam). The first national conference on applied research in the water and electricity industry. Kermanshah. Iran. https://civilica.com/doc/1202087 [In Persian]
Salimi masteali, F., Hafezparast, M., & Sargordi, F. (2020). Simulation and Optimization of Dam Operation under Changing Cultivation Pattern Scenario (Case Study: Harsin Dam). Iranian Journal of Soil and Water Research, 51(1), 1-12. https://dx.doi.org/10.22059/ijswr.2019.282440.668221 [In Persian]
Sambou, D., Weihrauch, D., Hellwing, V., Diekkruger, B., Hollermann, B., & Gaye, A. (2015) Assessment of Water Availability and Demand in Lake Guiers, Senegal. American Geophysical Union Fall meeting, San Francisco.                                       https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2015AGUFMGC43B1191S/abstract
Solgi, A., Zarei, H., Shehnidarabi, M. & Alidadi, S. (2017). Predict monthly precipitation using gene expression expression models and support vector machines. Journal of Applied Research in Geographical Sciences. 18(50), 91-103. http://dx.doi.org/10.29252/jgs.18.50.91 [In Persian]
Xue, L., Yue, Z., Chunli, Sh., Jian, Sh., Zhong Ling, W., & Yuqia, W. (2015) Application of Water Evaluation and Planning (WEAP) Model for Water Resources Management Strategy Estimation in Coastal Binhai New Area, China, Ocean & Coastal Management, 106, 97-109.                 https://doi.org/10.1016/j.ocecoaman.2015.01.016