پیش‏ بینی میزان تبخیر و تعرق پتانسیل ماهانه تحت سناریوهای RCP در دوره ‏های آتی (مطالعۀ موردی: حوضۀ آبخیز گلپایگان)

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری رشتۀ علوم و مهندسی آبخیزداری، دانشکدۀ منابع طبیعی و علوم زمین، دانشگاه کاشان

2 دانشیار، گروه مرتع و آبخیزداری دانشکدۀ منابع طبیعی و علوم زمین، دانشگاه کاشان

3 استادیار، گروه مهندسی طبیعت دانشکدۀ منابع طبیعی و علوم زمین، دانشگاه شهرکرد

چکیده

تبخیر و تعرق، انتقال انرژی بین سطح زمین و جو است و سازنده‏ترین مکانیسم ارتباطی بین هیدروسفر، لیتوسفر و بیوسفر محسوب می‏شود. پژوهش حاضر، روی پیش‏بینی تبخیر و تعرق پتانسیل در حوضۀ آبخیز گلپایگان به‏عنوان پاسخ به تغییرات آب‌وهوایی تمرکز دارد. به این منظور، از شش الگوریتم هارگریوز– سامانی، تورنت- وایت، روماننکو، اودین، خاروفا و بلانی‏کریدل و نیز الگوریتم پنمن– مانتیث- فائو به عنوان الگوریتم‌های معیار برای برآورد تبخیر و تعرق پتانسیل استفاده شد. نتایج نشان داد الگوریتم هارگریوز- سامانی در مقایسه با سایر الگوریتم‏ها، عملکرد نزدیک‏تری به الگوریتم معیار پنمن– مانتیث- فائو داشته است. بنابراین، این الگوریتم برای ارزیابی تأثیر احتمالی تغییرات آب‌وهوایی در دوره‏های آینده بر میزان تبخیر و تعرق پتانسیل استفاده شد. سپس، میزان تبخیر و تعرق پتانسیل با استفاده از مدل‏های گردش عمومی جو GCM برای دوره‏های آیندۀ نزدیک، میانی و دور 2021-2040، 2041-2060 و 2061-2080 تحت تأثیر سناریوهای RCP2.6,4.5,8.5 توسط مدل LARS-WG6 و با استفاده از مدل‏ اقلیمی HadGEM2-ES‏ برآورد شد. در نهایت، مقادیر تبخیر و تعرق پیش‏بینی‌شده در دوره‏های آینده با نتایج تبخیر و تعرق در دورۀ پایه (1992-2017) مقایسه شد تا تأثیر تغییرات آب‌وهوایی بر تبخیر و تعرق پتانسیل بررسی شود. نتایج بیانگر افزایش تبخیر و تعرق پتانسیل تحت کلیۀ سناریوهای RCP در دوره‏های آینده بود. افزایش تحت سناریوهای RCP2.6، RCP4.5 و RCP8.5 در دورۀ آیندۀ نزدیک به‏ترتیب 31/6، 05/7 و 10/7 درصد؛ در دورۀ آیندۀ میانی 69/9، 84/9 و 82/11 درصد و در دورۀ آیندۀ دور، 17/8، 79/13 و 15/18 درصد به‏دست آمد.

کلیدواژه‌ها


[1]. Dey P, Mishra A. Separating the impacts of climate change and human activities on stream flow: A review of methodologies and critical assumptions. Journal of Hydrology. 2017; 548: 278-90.
[2]. Stocker TF, Qin D, Plattner GK, Tignor M, Allen SK, Boschung J, Nauels A, Xia Y, Bex V, Midgley PM. Climate change 2013: The physical science basis. Contribution of working group I to the fifth assessment report of the intergovernmental panel on climate change. United Kingdom and New York, NY, USA: Cambridge University Press, Cambridge; 2013.
[3]. Schubert SD, Lim YK. Climate variability and weather extremes: Model-simulated and historical data. In Extremes in a Changing Climate. Netherlands: Springer; 2013 (pp. 239-285).
[4]. Miao C, Duan Q, Sun Q, Li J. Evaluation and application of Bayesian multi-model estimation in temperature simulations. Progress in physical geography. 2013; 37(6):727-44.
[5]. Hargreaves GH, Allen RG. History and evaluation of Hargreaves evapotranspiration equation. Journal of Irrigation and Drainage Engineering. 2003; 129(1):53-63.
[6]. Vanderlinden K, Giraldez JV, Van Meirvenne M. Assessing reference evapotranspiration by the Hargreaves method in southern Spain. Journal of Irrigation and Drainage Engineering. 2004; 130(3):184-91.
[7]. Samani Z. Estimating solar radiation and evapotranspiration using minimum climatological data. Journal of irrigation and drainage engineering. 2000; 126(4):265-7.
[8]. Liang L, Li L, Liu Q. Temporal variation of reference evapotranspiration during 1961–2005 in the Taoer River basin of Northeast China. Agricultural and Forest Meteorology. 2010; 150(2):298-306.
[9]. Guo B, Zhang J, Gong H, Cheng X. Future climate change impacts on the ecohydrology of Guishui River Basin, China. Ecohydrology & Hydrobiology. 2014; 14(1):55-67.
[10].            Li S, Kang S, Zhang L, Zhang J, Du T, Tong L, Ding R. Evaluation of six potential evapotranspiration models for estimating crop potential and actual evapotranspiration in arid regions. Journal of Hydrology. 2016; 543:450-61.
[11].            Gharbia SS, Smullen T, Gill L, Johnston P, Pilla F. Spatially distributed potential evapotranspiration modeling and climate projections. Science of the Total Environment. 2018; 633:571-92.
[12].            Babaeian I, Kouhi M. Agroclimatic indices assessment over some selected weather stations of Khorasan Razavi Province under climate change scenarios. Journal of Water and Soil. 2012; 26(4): 953-967. (In Persian).
[13].            Gharbia S, Smullon T, Gill L, Johnston P, Pilla F. Spatially distributed potential evapotranspiration modeling and climate projections. Science of The Total Environment. 2018; 571:592-633.
[14].            Goudarzi M, Salahi B, Hosseini SA. Estimation of evapotranspiration rate due to climate change in the Urmia Lake basin. Iranian Journal of Watershed Management Science and Engineering. 2018; 13(41):1-2.
[15].            Javaherian M, Ebrahimi H, Aminnejad B. Prediction of changes in climatic parameters using CanESM2 model based on RCP scenarios (case study): Lar dam basin. Ain Shams Engineering Journal. 2020; https://doi.org/10.1016/j.asej.2020.04.012.
[16].            Liu Y, Chon J, Pan T. Spatial and temporal patterns of drought hazard for China under different RCP scenarios in the 21st century. International Journal of Disaster Risk Reduction. 2020.
 
[17].            Salarian M, Najafi M, Davari K, Eslamiyan SS, Heidari M. The most Appropriate Method to Estimate Potential Evapotranspiration in Meteorological Data Scarce Condition in the Warm and Cold Months of the Year (Case Study of Isfahan). Iranian Journal of Irrigation and Drainage. 2012; 1(8):62-73. (In Persian).
[18].            Ojwang G, Agatsiva J, Situma C. Analysis of climate change and variability risks in the smallholder sector. Environment and Natural Resources Management working paper; 2010.
[19].            Kouhi M, Sanaei- Nejad H. Evaluation of Climate Change Scenarios based on Two Statistical Downscaling Methods for Reference Evapotranspiration in Urmia Region. Iranian Journal of lrrigation and Drainage. 2014; 4(7): 559-574. (In Persian).
[20].            Chong-Hai XU, Ying X. The projection of temperature and precipitation over China under RCP scenarios using a CMIP5 multi-model ensemble. Atmospheric and Oceanic Science Letters. 2012; 5(6):527-33.
[21].            Chattopadhyay N, Hulme M. Evaporation and potential evapotranspiration in India under conditions of recent and future climate change. Agricultural and Forest Meteorology. 1997; 87(1):55-73.
[22].            Xu CY, Singh VP. Cross comparison of empirical equations for calculating potential evapotranspiration with data from Switzerland. Water Resources Management. 2002; 16(3):197-219.
[23].            Allen RG, Pereira LS, Raes D, Smith M. Crop evapotranspiration Guidelines for computing crop water requirements FAO irrigation and drainage paper 56, Rome, Italy: FAO; 1998.
[24].            Hargreaves GH. Moisture availability and crop production. Trans. ASAE. 1975; 18 (5): 980–984.
[25].            Hargreaves GH, Samani ZA. Estimating potential evapotranspiration. J. Irrig. Drain. Div. 1982; 108: 225–230.
[26].            Hargreaves GH, Samani ZA. Reference crop evapotranspiration from temperature. Appl. Eng. Agric. 1985; 1: 96–99.
 
[27].            Oudin L, Hervieu F, Michel C, Perrin C, Andréassian V, Anctil F, Loumagne C. Which potential evapotranspiration input for a lumped rainfall–runoff model?: Part 2—Towards a simple and efficient potential evapotranspiration model for rainfall–runoff modelling. Journal of hydrology. 2005; 303(1-4):290-306.
[28].            Thornthwaite CW. An approach toward a rational classification of climate. Geogr. Rev. 1948; 38: 55–94.
[29].            Blaney HF, Criddle WD. Determining Water Requirements in Irrigated Area from Climatological Irrigation Data, US Department of Agriculture, Soil Conservation Service, Technical Paper; 1950.
[30].            Pruitt W, Doorenbos J. Empirical Calibration: A Requisite for Evapotranspiration Formulae Based on Daily or Longer Mean Climate Data?. The Committee; 1977.
[31].            Kharrufa N. Simplified equation for evapotranspiration in arid regions. Beiträge zur Hydrologie. 1985; 5: 39–47.
[32].            Romanenko VA. Computation of the autumn soil moisture using a universal relationship for a large area. Proc. of Ukrainian Hydrometeorological Research Institute. 1961;3:12-25.
[33].            Dinpashoh Y. Study of Reference Crop Evapotranspiration in I.R. of Iran. Agricultural Water Management, 2003; 84, 123-129. (In Persian).
[34].            Kouchakzadeh M. Nikbakht J. Comparison of different methods to estimate reference evapotranspiration in Iran different climate with PMFAO Standard Method, Agricultural Sciences. 2004;10(3): 43-57.
دوره 8، شماره 1
فروردین 1400
صفحه 205-220
  • تاریخ دریافت: 04 مهر 1399
  • تاریخ بازنگری: 30 بهمن 1399
  • تاریخ پذیرش: 30 بهمن 1399
  • تاریخ اولین انتشار: 18 اسفند 1399
  • تاریخ انتشار: 01 فروردین 1400