توصيفگر ها :
تغيير اقليم , مشخصه هاي خشكسالي , مدل گردش عمومي , پهنه بندي , تحليل سه متغيره , توابع مفصل
چكيده فارسي :
از آنجايي كه تغيير در بزرگي و فراواني خشكساليها ناشي از تغييراقليم، اثرات شديدي بر منابع آب،كشاورزي و اكوسيستمهاي آبي
ء كشور دارد، اين پژوهش با هدف بررسي اثر تغييراقليم بر مشخصههاي خشكسالي در 6 حوضه آبريز اصلي و همچنين گستره
كل كشور
ء انجام شده است. از طرف ديگر با توجه به ماهيت چندمتغيره
پديده خشكسالي، در اين پژوهش با به كارگيري توابع مفصل سه متغيره،
ء مشخص فراواني خشكساليها با دوره بازگشتهاي تك متغيره
در 7 منطقهي مورد مطالعه تحليل و مقايسه شده است. به منظور بررسي اثرات
تغييراقليم ابتدا تغييرات پيشبيني شده در متغيرهاي اقليمي دما و بارش حاصل از خروجيهاي مدل گردش عمومي CM-CMCC تحت
سناريوي انتشار 5.RCP4 كه به كمك مولد اقليمي WG-LARS ريز مقياس شدهاند، در 89 ايستگاه سينوپتيك اصلي در سطح كشور،
ء بررسي شد. سپس اطالعات نقطهاي متغيرهاي اقليمي شبيهسازي شده براي دوره
ء آتي)2049-2020 )و مشاهداتي در دوره
پايه)2019-
1990 )به كمك روش زمينآماري كريجينگ به سطح تعميم داده شد. به كمك دادههاي پهنهاي دما و بارش، مدلسازي خشكسالي با استفاده
از شاخص SPEI در مقياس زماني 6 ماهه انجام شد و مشخصههاي مدت، سختي و اوج خشكسالي از سريهاي SPEI استخراج شدند.
براساس پيشبينيهاي مدل اقليمي تا سيسال آينده، دماي ميانگين ساالنه در تمامي ايستگاههاي مورد بررسي افزايش مييابد و ميانگين اين
افزايش63/1 درجهي سانتيگراد برآورد شده است. درخصوص بارش نيز روند افزايشي در اكثر ايستگاهها مشاهده شده و افزايش بارش
نسبت به دورهي پايه 6/6 % در كل كشور خواهد بود.
ء مقايسه
سريهاي SPEI براي دورههاي مشاهداتي و پيشبيني، نشاندهندهي افزايش تداوم رويدادهاي خشكسالي پيشبينيشده و
كاهش مقدار اوج )بيشترين كمبود( اين رويدادها نسبت به دورهي پايه در تمامي مناطق 7 گانه است. به دليل افزايش مدت و كاهش اوج
خشكسالي، مقدار سختي)مجموع كمبودها( نيز افزايش يافته است. به عنوان نمونه براي كل كشور حداكثر مقدار مدت خشكسالي از 7 ماه
در دورهي پايه به 23 ماه در دورهي آتي و حداكثر مقدار متغير سختي از 06/7 به 7/11 افزايش يافتهاند. شديدترين رويداد خشكسالي در
دورهي پايه با بيشترين مقدار كمبود، به ميزان 03/2 رخداده است و پيشبينيهاي مدل حاكي از آن است كه در سه دههي آتي شديدترين
رويداد خشكسالي با مقدار اوج 87/0 به وقوع خواهد پيوست. به طور كلي ميتوان گفت با توجه به تداوم باالي دورههاي خشكسالي و
افزايش دماي پيشبيني شده در كل كشور و افزايش ناچيز مقادير بارش، كشورتا افق 2050 خشكي دائمي با وضعيت نرمال را تجربه خواهد
كرد. به لحاظ مقايسهي حوضهاي ميتوان گفت حوضههاي آبريز مرزي شرق و قرهقوم به عنوان خشكترين حوضهها در سي سال آينده،
پيشبيني شدهاند. در خصوص تحليل فراواني خشكساليها، پس از بررسي همبستگي بين مشخصههاي خشكسالي و انتخاب مناسبترين
ء توزيعهاي حاشيهاي قابل برازش برآنها، از سه تابع مفصل سه متغيره
Clayton, Joe و Frankو روش IFM جهت تخمين پارامتر اين توابع
ء استفاده شد. با مقادير مدت، سختي و اوج رويدادهاي خشكسالي با دورهبازگشتهاي تك متغيره
مشخص، تابع مفصل سه متغيره در هر دو
ء دوره ساخته شد و به كمك آن احتمال و دوره بازگشت سهمتغيره
اين رويدادهاي خشكسالي محاسبه شد. نتايج نشان داد مقادير دوره
بازگشتهاي سه متغيره، كمتر از دوره بازگشتهاي تكمتغيره برآورد شده است. به عنوان نمونه براي رويداد خشكسالي با دوره بازگشت
ء تكمتغيره
ء 10 ساله در گستره
كل كشور، دوره بازگشتهاي سه متغيره در دورههاي پايه و آتي به ترتيب 65/5 و 91/4 سال برآورد شدهاند
كه نشان ميدهد تحليلهاي سهمتغيره ارزيابي دقيقتري از رويدادهاي خشكسالي ارائه ميدهند. همچنين مقايسهي احتمال و دوره بازگشت-
ء هاي سه متغيره براي رويدادهاي خشكسالي با دوره بازگشتهاي مشخص نشان داد، فراواني اين رويدادها در دوره
آتي در حوضه آبريز
ء مرزي شرق نسبت به ساير مناطق افزايش بيشتري دارد، درخصوص گستره
كل كشور ميتوان گفت تفاوت قابل توجهي بين فراواني اين
رويدادها در دو دورهي مورد بررسي وجود ندارد
چكيده انگليسي :
Since the change in the magnitude and frequency of droughts due to climate change has severe effects on water
resources, agriculture and the countryʹs aquatic ecosystems, this study aims to investigate the effect of climate
change on drought characteristics in 6 main catchments and the whole country. On the other hand, due to the
multivariate nature of the drought phenomenon, in this study, using the Copula functions of three variables,
the frequency of droughts with the specificed univariate return periods in the 7 study regions has been analyzed
and compared. In order to investigate the effects of climate change, first the predicted changes in climatic
variables of temperature and precipitation resulting from the outputs of the general circulation model CMCCCM under the RCP4.5 emission scenario, which were subscaled using the LARS-WG climate generator, in 89
main synoptic stations in the country were examined. Then, the point information of the simulated climatic
variables for the future period (2049-2020) and observations in the base period (1990-2019) were generalized
to the surface by Kriging geostatistical method. by zone data of temperature and precipitation, drought
modeling was performed using SPEI index on a 6-month time scale and the characteristics of duration, severity
and peak of drought were extracted from the SPEI series. Based on the predictions of the climate model, the
average annual temperature will increase in all the stations under study for the next 30 years, and the average
increase is estimated at 1.63 C°. Regarding precipitation, an increasing trend has been observed in most stations
and the increase in precipitation compared to the base period will be 6.6% in the whole country.
Comparison of the SPEI series for observation and prediction periods shows an increase in the continuity of
predicted drought events and a decrease in the peak value (maximum deficiency) of these events compared to
the base period in all seven regions. Due to the increase in duration and decrease in the peak of drought, the
amount of severity (total deficiencies) has also increased. For example, for the whole country, the maximum
amount of drought duration has increased from 7 months in the basic period to 23 months in the future period
and the maximum amount of severity variable increased from 7.06 to 11.7. The most severe drought event in
the base period with the highest amount of deficit occurred at the rate of 2.03 and the model predicts that in the
next three decades the most severe drought event with a peak value of 0.87 would occur. In general, it could
be said that the country would experience permanent drought with a normal state until 2050 due to the high
continuity of drought periods, the predicted increase in temperature throughout the country and a slight increase
in precipitation. In terms of basin comparison, it can be said that the East Frontier and QaraQom basins are
predicted as the driest basins in the next thirty years.
Regarding droughts frequency analysis, after examining the correlation between drought characteristics and
selecting the most appropriate marginal distributions on them, three copula trivariate functions of Joe, Clayton
and Frank and IFM method were employed to estimate the parameter of these functions. With the values of
duration, severity and peak of drought events with specific univariate return periods, a copula trivariate function
was constructed in both periods and the probability and trivariate return period of these drought events were
calculated. The results showed that the values of the trivariate return period were less than the univariate return
period. For example, for a drought event with a 10-year univariate return period in the whole country, the
trivariate return period in the basic and future periods were estimated at 5.65 and 4.91 years, respectively.