بررسی تاثیر تغییر اقلیم بر تراز آب زیرزمینی حوضه آبریز تسوج به روش ریز مقیاس نمایی آماری

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار /گروه جغرافیایی طبیعی، گرایش اقلیم شناسی دانشگاه تبریز.

2 دانشجوی دکتری اقلیم شناسی/ دانشگاه تبریز.

3 دانشیار /دانشکده مهندسی عمران، گرایش آب دانشگاه تبریز

4 استاد/دانشکده زمین شناسی، گرایش هیدروژئولوژی دانشگاه تبریز

چکیده

تغییر اقلیم باعث تغییر دما، میزان تبخیر و تعرق، رطوبت خاک، سرعت باد و نیز تغییرات زمانی و مکانی بارش می‌گردد. خود این عوامل منجر به تغییر سایر پارامترهای هیدرولوژیکی از جمله تراز آب زیرزمینی خواهند شد. در این مطالعه با توجه به نقش مهم پارامترهای اقلیمی در مدیریت منابع آب، به منظور پیش‌بینی پارامتر‌های اقلیمی از مدل HADCM3 و سناریوهایA1B B1،A2  استفاده شد. جهت ریز مقیاس نمایی آماری داده‌های مدل گردش عمومی جو، از مدل LARS-WG که یکی از مشهورترین مدل‌های مولد داده‌های تصادفی وضع هوا می‌باشد استفاده شد. همچنین پیش‌بینی تغییرات سطح آب زیرزمینی حوضه آبریز تسوج برای دهه 2022-2013 با الگوی سری‌های زمانی در نرم افزار R انجام شد. نتایج نشان‌دهنده کاهش بارش و افزایش دمای بالاتر در سناریوی A2 نسبت به دو سناریوی دیگر می‌باشد. تغییرات دمایی و بارشی در سناریوهای A1B و B1 مشابه هم می‌باشند. در هر سه سناریو بیشترین افزایش دما و بالاترین درصد کاهش بارش در ماههای ژوئن، ژوئیه، اوت و سپتامبر اتفاق خواهد افتاد که همزمان با اوج مصرف آبهای زیرزمینی به منظور شرب، کشاورزی و نیازهای زیست محیطی می‌باشد. همچنین بررسی همبستگی متقاطع نشان دهنده تاثیر بارش بر تراز آب زیرزمینی با تاخیر زمانی 2 ماهه می‌باشد. با توجه به تغییر اقلیم و با فرض ادامه یافتن شرایط موجود بهره‌برداری از آب زیرزمینی در حوضه آبریز تسوج، میانگین افت تجمعی سطح آب زیرزمینی در سال دهم پیش‌بینی (1401) نسبت به سال پایه (1381) 85/7 متر خواهد بود. این پیش بینی هشداری جدی برای مدیریت آب در این منطقه بوده تا از بروز فاجعه انسانی و زیست محیطی جلوگیری شود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigate of Climate Change Impacts on Groundwater Level in Tasuj Basin by Statistical Downscaling Method

نویسندگان [English]

  • M Razaie Banafsheh 1
  • T Jalali Ansaroodi 2
  • M Zarghami 3
  • A Asghari Moghaddam 4
1 Associate Professor of Climatology, University of Tabriz, Iran,
2 Ph.D Student in Climatology, University of Tabriz, Iran
3 Assistant Professor at Faculty of Civil Engineering, University of Tabriz, Iran
4 Professor at Faculty of Geology, University of Tabriz, Iran
چکیده [English]

Climate change causes the change in temperature, rate of evapotranspiration, soil moisture, wind speed, and temporal and spatial variation in precipitation. These factors will lead to changes in hydrological parameters, such as groundwater level. According to the important role of climate parameters in water resources management, in this study HADCM3 model and A2, A1B and B1 scenarios are used to predict the climate parameters. For the statistical downscaling of atmospheric general circulation model data, LARS-WG model is used as one of the most famous random weather generator models. Also prediction of groundwater levels changes in Tasuj basin was done by time series models in R software for the period of 2013-2022. The results revealed a decrease in rainfall as well as higher temperatures in the A2 scenario compared to the other scenarios. Changes in temperature and precipitation are similar in A1B and B1 scenarios. In all three scenarios, maximum rising temperatures and the highest percentage of precipitation decrease will occur in the months of June, July, August and September which coincides with the peak of groundwater use for drinking, agricultural and environmental purposes. Also the cross-correlation showed that the impact of rainfall on groundwater levels has a 2 months lag. Due to the climate change and assuming the persistence of the existing conditions of exploitation from groundwater in Tasuj basin, the cumulative decline of groundwater level in a 10-year period is predicted as 7.85 meter below the baseline in 2002. These forecasts should be taken as a serious warning for water management in this region so that to prevent human and environmental disasters.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Climate change
  • Downscaling
  • forecast
  • Cross correlation
  • Tasuj basin

پور محمدی س، ملکی نژاد ح، پور شرعیانی ر (1392) مقایسه کارایی روش شبکه عصبی و سری زمانی در پیش بینی سطح آب زیرزمینی، مطالعه موردی: زیر حوضه بختگان استان فارس. نشریه پژوهش‌های آب و خاک، جلد بیستم، شماره چهارم: 251.

دودانگه ا، عابدی کوپائی ج، گوهری ع (1391) کاربرد مدل سری‌های زمانی به منظور تعیین روند پارامترهای اقلیمی در آینده در راستای مدیریت منابع آب، مجله علوم وفنون کشاورزی و منابع طبیعی، علوم آب و خاک، سال شانزدهم، شماره 59: 61.

رحمانی ع، سدهی م (1383) پیش بینی تغییرات سطح آب زیرزمینی دشت همدان-بهار با مدل سری زمانی، فصلنامه علمی و پژوهشی آب و فاضلاب، دوره 15، شماره 51: 12.

سازمان آب منطقه ای استان آذربایجان شرقی (1389) مطالعات نیمه تفضیلی آب‌های زیرزمینی دشت‌های تحت پوشش شرکت سهامی آب منطقه ای آذربایجان شرقی در محیط GIS : 16.

شکیبا ع، میر باقری ب، خیری ا (1389) خشکسالی و تاثیر آن بر منابع آب زیرزمینی در شرق استان کرمانشاه با استفاده از شاخص SPI، فصلنامه علمی و پژوهشی انجمن جغرافیای ایران، سال هشتم، شماره 25: 106.

فریدپور م (1392) تحلیل و بررسی تاثیر خشکسالی بر خصوصیات کمی و کیفی آب‌های زیرزمینی دشت مرند، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه تبریز، دانشکده علوم جغرافیا: 25.

فرزین م، جباری م، اکبری م (1388) نقش خشکسالی‌های اخیر در افت سطح ایستابی آب‌های زیرزمینی استان فارس، مطالعه موردی: شهرستان زرین دشت. مجموعه مقالات همایش ملی مدیریت بحران آب، دانشگاه آزاد اسلامی واحد مرودشت، 16 اسفند.

محمدی م، مرادی ح، وفاخواه م (1387)، تعیین خشکسالی آب‌های زیرزمینی دشت اراک با استفاده از شاخص SWI و رویکرد GIS. مجموعه مقالات سومین کنفرانس مدیریت منابع آب ایران، تبریز، 23 - 25 مهر.

مطالعات طرح آمایش استان آذربایجان شرقی (1388) دفتر برنامه ریزی و بودجه استانداری آذربایجان شرقی.

قهرمان ن، قره خانی ا (1390) ارزیابی مدلهای تصادفی سری زمانی در برآورد تبخیر از تشت، مطالعه موردی: ایستگاه شیراز. مجله پژوهش آب در کشاورزی، جلد 25، شماره 60: 78.

Cohen S J (1986) Impacts of CO2-induced Climatic change on water resources in the Great Lakes Basin. Journal of Climatic Change 8(2): 135-153.

Chow V T, Kareliotis S J (1970) Analysis of stochastic hydrologic systems. Journal of Water Resources Research 6(6): 1569-1582.

Chatfield C (1996) The Analysis of Time Series, 5th ed., Chapman & Hall, New York, NY.

Karamouz M, Rezapour Tabari M, Kerachian R, and Zahraie B (2005) Conjunctive use of surface and groundwater resources with emphasis on water quality. Proceedings of the World Water and Environmental Resources Congress, ASCE, Alaska.

Niroomand H A (1997) Time series analysis. Ferdowsi University of Mashhad, Iran, p200.

Padilla A, Puldo-Bosch A, Cavache M, Vallejos A (1996) The ARMA model applied to the flow of karstic springs. Journal of the American Water Resources Association 32(5):917-928.

Siadat H (1998) Iranian agriculture and salinity. In: Proc. Of the conference on new technologies to combat desertification, 12-15 Oct, Tehran, Iran, 10-14.

Salas J D, Delleur J W, Yevjevich V, Lane W L (1980) Applied modeling of hydrologic time series. Water resources publications, Littleton, Colorado, 484p.

Samani N (2001) Response of karst aquifer to rainfall and evaporation in Maharlu basin, Journal of Cave and Karst Studies 63(12): 23-40.

Zarghami M, Abdi A, Babaeian I, Hassanzadeh Y, Kanani R (2011) Impacts of climate change on runoffs in East Azerbaijan, Journal of Global and Planetary Change 78(3-4): 137-146.