نوع مقاله : مقاله علمی پژوهشی
نویسندگان
1 دانشجوی دکتری آب و هواشناسی، گروه جغرافیای طبیعی، دانشکده علوم اجتماعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران
2 دانشیار آب و هواشناسی، گروه جغرافیای طبیعی، دانشکده علوم اجتماعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران
3 استاد آب و هواشناسی، گروه جغرافیای طبیعی، دانشکده علوم اجتماعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران
چکیده
تنوع آب و هوا و تغییر کاربری / پوشش زمین تأثیر قابل توجهی در رژیم های هیدرولوژیکی به ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک که دارای مشکلات بحرانی کمبود آب هستند، دارد. بنابراین تخمین و ارزیابی تغییرات آب هوایی و کاربری اراضی و پیامدهای ناشی از آن در هر حوضه آبریز امری ضروری است. این مطالعه با استفاده از داده‌های چهار مدل گزارش پنجم ارزیابی تغییر اقلیم(CMIP5) تحت دو سناریو خوش‌بینانه و بدبینانه (RCP8.5 و RCP4.5) با کاربست مدل ریز گردانی LARS-WG6 تغییرات آب‌وهوای حوضه کیوی چای را مورد بررسی قرار داد. تغییرات بارش و دما طی سه دوره مختلف(2040-2021، 2060-2041 و2080-2061) نسبت به دوره پایه (2019-1987) موردبررسی قرار گرفته و جهت واسنجی و صحت سنجی مدل LARS-WG6، داده‌های مشاهداتی و داده‌های خروجی مدل‌ها با استفاده از آزمونه‌ای F و T و همچنین شاخص‌های RMSE ،MSE ،MAE و R2 مورد مقایسه و ارزیابی قرار گرفت . بر اساس نتایج حاصل از اکثر مدل‌ها و متوسط مدل‌های موردبررسی درمجموع انتظار می‌رود میزان بارش و دمای حداقل و حداکثر در تمام مدل‌های موردبررسی، نسبت به دوره پایه افزایش یابد. همچنین نتایج ارزیابی تغییرات کاربری اراضی با طبقه‌بندی شی گرا نشان داد که کاربری مرتع به ترتیب با مساحت 18/1224 و 59/1046 کیلومترمربع بیشترین مساحت در هر دو دوره را در برگرفته درحالی‌که در سال 1987 کاربری مسکونی با مساحت 66/3 کیلومترمربع و در سال 2019 کاربری آب با مساحت 77/3 کیلومترمربع کمترین مساحت را داشتند. همچنین بیشترین کاربری تغییریافته کاربری مرتع به کشاورزی دیم(181 کیلومترمربع) بوده است که نشان‌دهنده تخریب مراتع است.
کلیدواژه‌ها
موضوعات
عنوان مقاله [English]
Evaluation of land use changes in Kiwi Chay Basin and analysis of precipitation and temperature changes in future periods with CMIP5 models
نویسندگان [English]
- Shirin Mahdavian 1
- Batool Zeynali 2
- Bromand Salahi 3
1 Ph.D. of Climatology, Department of Physical Geography, Faculty of Social Sciences, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran
2 Corresponding Author, Associate Professor of Climatology, Department of Physical Geography, Faculty of Social Sciences, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran
3 Professor of Climatology, Department of Physical Geography, Faculty of Social Sciences, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran
چکیده [English]
Climate diversity and land use / land cover change have a significant impact on hydrological regimes, especially in arid and semi-arid regions with critical water shortage problems. Therefore, estimating and evaluating climate change and land use and its consequences in each catchment is essential. This study examined the climate change of Kiwi Tea Basin using the data of four models of the Fifth Climate Change Assessment Report (CMIP5) under both optimistic and pessimistic scenarios (RCP8.5 and RCP4.5) using the LARS-WG6 microcirculation model. Changes in precipitation and temperature during three different periods (2040-2021, 2060-2041 and 2080-2061) compared to the base period (2019-1987) have been studied and for calibration and validation of LARS-WG6 model, observational data and output data of models with The use of F and T tests as well as RMSE, MSE, MAE and R2 indices were compared and evaluated. Based on the results of most of the models and the average of the studied models, in general, it is expected that the amount of precipitation and the minimum and maximum temperature in all the studied models will increase compared to the base period. Also, the results of evaluating land use changes with object-oriented classification showed that rangeland use with an area of 1224.18 and 1046.59 square kilometers, respectively, covered the largest area in both periods, while in 1987, residential use with an area of 3.66 square kilometers and in In 2019, water use with an area of 3.77 square kilometers had the lowest area. Also, the most modified use of rangeland use was dryland agriculture (181 square kilometers), which indicates the
destruction of rangelands
کلیدواژه‌ها [English]
- Climate Change
- Fifth Climate Change Report
- Land Use Change
- Object Oriented Classification
- Kiwi Basin
- اشرف، بتول؛ موسوی بایگی، محمد؛ کمالی، غلامعلی؛ داوری، کامران. (1390). پیش‌بینی تغییرات فصلی پارامترهای اقلیمی در 20 سال آتی با استفاده از ریزمقیاس نمایی آماری داده‌های مدل HADCM3مطالعه موردی: استان خراسان رضوی، مجله آب و خاک 25(4).
- حشمتی، مسیب؛ قیطوری، محمد. (1397). تغییر کاربری اراضی؛ پاشنه آشیل مدیریت بحرانهای زیست‌محیطی، عوامل و پیامدها، جغرافیا و پایداری محیط، 8 (1)، 89-105.
- آذرتاج، الناز؛ رسول زاده، علی؛ اصغری، علی. (1397). بررسی تاثیر کاربری اراضی بر رواناب و فرسایش خاکبا استفاده از شبیه سازی باران در منطقه حیران اردبیل، مهندسی و مدیریت آبخیز، 1(10)، 1-13.
- بابائیان، ایمان؛ نجفی نیک، زهره. (1385). بررسی تغییر اقلیم در استان خراسان رضوی 2010 تا 2039 میلادی، دومین کنفرانس مدیریت منابع آب، دانشگاه صنعتی اصفهان، شهر اصفهان، 1-7.
- امیری، رضا؛ علی محمدی، عباس؛ علوی پناه، سید کاظم. (1386). مطالعه تغییر پذیری مکانی و زمانی حرارت در ارتباط با کاربری پوشش زمین در منطقه شهری تبریز با استفاده از داده های حرارتی و انعکاسی سنجندههای TM و ETM+ لندست، مجله محیط شناسی، 43، 107-120.
- جعفری شندی، فاطمه؛ جهانبخش، سعید؛ رضایی بنفشه، مجید؛ مسعودیان، ابوالفضل. (1397). بررسی تغییرات زمانی تبخیر تعرق واقعی و ارتباط آن با دما و بارش در استان آذربایجان شرقی با استفاده از داده های فراورده دورسنجی مودیس ترا، پژوهش های جغرافیای طبیعی، 50(4)، 685-695.
- درویشی، شادمان؛ رشیدپور، مصطفی؛ سلیمانی، کریم. (1398). بررسی ارتباط تغییرات کاربری اراضی با دمای سطح زمین با استفاده از تصاویر ماهواره ای مطالعه موردی: شهرستان مریوان، جغرافیا و توسعه، 54، 143-162.
- رضایی بنفشه، مجید؛ جهانبخش، سعید؛ ولی زاده کامران، خلیل. (1392). برآورد تبخیر تعرق واقعی در حوضه سفید رود با استفاده از پردازش تصاویر ماهواره ای، فضای جغرافیایی، 13 (44)، 241-261.
- زهره وندی، حسن؛ خورشید دوست،علی محمد؛ ساری صراف، بهروز (1399). پیش‌بینی تغییرات اقلیمی در غرب ایران با استفاده از ریزمقیاس گردانی خروجی مدل HadCM3 تحت سناریوهای مختلف، نشریه تحلیل فضایی مخاطرات محیطی، 7(1)، 49-64.
- طائی سمیرمی، سیاوش؛ مرادی، حمیدرضا؛ خداقلی، مرتضی. (1394). پیش‌بینی تغییرات برخی از متغیرهای اقلیمی با استفاده از مدل ریزمقیاس LARS-WG و خروجی‌های مدل HADCM3 تحت سناریوهای مختلف. مهندسی و مدیریت آبخیز، 7(2)، 145-156.
- عبداللهی، جلال؛ چراغی، علی محمد؛ رحیمیان، محمد حسن. (1387). مقایسه آثار زیست محیطی تغییر کاربری اراضی بر تغییر پوشش گیاهی و دمای سطحی در مناطق شهری و غیر شهری با بکارگیری سنجش از دور، مجله محیط شناسی، 34(45)، 85-96.
- فلاح ذوله، سمیرا؛ ایلدرمی، علیرضا؛ نوری، حمید. (1400). پیش‌بینی اثر تغییر اقلیم برشاخص‌های خشک‌سالی (SPI) و (SDI) در حوضه آبخیز ملایر با استفاده از سری زمانیARIMA. نشریه علمی جغرافیا و برنامه‌ریزی, 25(77), 205-218.
- کاکه ممی، آزاد؛ و قربانی، اردوان؛ اصغری سراسکانرود، صیاد؛ و قلعه، احسان؛ و غفاری، سحر. (1399). بررسی رابطه تغییرات کاربری اراضی و پوشش گیاهی با دمای سطح زمین در شهرستان نمین. سنجش‌ازدور و سامانه اطلاعات جغرافیایی در منابع طبیعی ( کاربرد سنجش‌ازدور و GISدر علوم منابع طبیعی, 11(2 ), 27-48.
- گودرزی، مسعود؛ چوبه، سپیده. (1398). ارزیابی روشهای ریز مقیاس نمایی در پیش بینی پارامترهای آب و هوایی تحت شرایط تغییر اقلیم در اردبیل، نشریه علمی پژوهشی علوم و مهندسی آبخیزداری ایران، 13 (45)، 63-70.
- مددی، عقیل؛ نوعی، بهنام؛ اسمعلی، اباذر. (1392). ارزیابی خطر زمین‌لغزش و پهنه‌بندی آن با استفاده از مدل LIM و به‌کارگیری فن GIS در حوزه آبخیز گیوی چای، اردبیل، نشریه علمی جغرافیا و برنامه‌ریزی، 17(43)، 307-326.
- رجبی، معصومه ؛ مهدی، فیض الله پور. (۱۳۹۳). پهنه‌بندی زمین‌لغزش‌های حوضه‌ی رودخانه گیوی چای با استفاده از مدل پرسپترون چندلایه از نوع پیش‌خور پس انتشار (BP)، مجله جغرافیا و توسعه، 12 (36)، 161-180.
- ملکیان، آرش؛ میردشتوان، مهسا؛ قدیمی، مهرنوش. (1398). بررسی آثار تغییر اقلیم بر برخی ویژگی‌های هیدرولوژیک منابع آب استان اردبیل، اکو هیدرولوژی, 6(3), 695-705.
- نظری سامانی, علی اکبر؛خلیقی, شهرام؛ عبدالشاه‌نژاد, مهسا؛ صیادی لطف آبادی, سینا؛ حبیبی نو خندان, مجید. (1398). تعیین نقش روند تغییرات اقلیمی و کاربری اراضی بر وضعیت بیابان‌زایی آتی، مطالعه موردی: سبزوار، مهندسی و مدیریت آبخیز، 11(3)، 806-818.
- نظری سامانی، علی‌اکبر؛ قربانی،مهدی؛ حمیدرضا،کوه بنانی . (1389). ارزیابی روند تغییرات کاربری اراضی حوضه آبخیز طالقـان در دوره 1366 تـا 1380 ، مجلد علمـی پژوهشـی مرتـع، (3)4: .442-451.
- Bouaziz M, Leidiy M, Gloaguen R. 2011.Optimal parameter selection for qualitative regional erosion risk monitoring, Aremotoe sensing study of SC Ethiopia, Geosctence fron tiers, 2(2): 237-245.
- Adel Effat, H, Abdel Kader, O (2014). Change detection of urban heat islands and somere lated parameters using multi-temporal Landsat images; a case study for Cairo city, journal of Urban Climate,10,171-188.
- Fayez, A. (2020). 21st Century Climate Change Projections of Precipitation and Temperature in Jordan, Procedia Manufacturing, 44, 197–204.
- Getachew, B., Manjunatha, B.R., & Bhat, H.G. (2021). Modeling projected impacts of climate and land use/land cover changes on hydrological responses in the Lake Tana Basin, upper Blue Nile River Basin, Ethiopia. Journal of Hydrology, 595, 125974.
- Haque M I, Basak R. 2017. Land covers change detection using GIS and remote sensing techniques: A spatio-temporal study on Tanguar Haor, Sunamganj, Bangladesh. The Egyptian Journal of Remote Sensing and Space Sciences 20 (2017) 251–263.
- Lal, R. (2006) Influence of Soil Erosion on Carbon Dynamics in the World, In: Roose, E. J., Lal, R., Feller, C., Barthes, B., Stewart, B. A. (Eds.), Soil Erosion and Carbon Dynamics, CRC Press, New York, pp. 23-32.
- Mader, S. S. (2007) Biology, 9 Th edition, Mc. GRAW.HILL press. Malekian, R., Namiranian, M., Feghhi, J. (2013) Studing effective factors in selection of under - story farming lands and there effects on forest stands using GIS, GIS Development, pp. 1-5.
- Marco H. 2019. Spatiotemporal Contextual Uncertainties in Green Space Exposure Measures: Exploring a Time Series of the Normalized Difference Vegetation Indices. Int. J. Environ. Res. Public Health 2019, 16, 852.
- Mohdhasmadi, I., Hz, P., & Mf, S. (2009). Evaluating supervised and unsupervised techniques for land cover mapping using remote sensing data. Geografia: Malaysian journal of society and space, 5.
- Modala, N. R; S, Ale, D. W, Goldberg, M, Olivares, C. L, Munster, N. Rajan, and R. A Feagin, (2016). Climate change projections for the Texas High Plains and Rolling Plains. Theoretical and Applied Climatology, 124:1-18.
- Nyatuame, M., Amekudzi, L. K., & Agodzo, S. K. (2020). Assessing the land use/land cover and climate change impact on water balance on Tordzie watershed. Remote Sensing Applications: Society and Environment, 20, 100381. doi:10.1016/j.rsase.2020.100381.
- Pearce, D. W., W. R. Cline, A. N. Achanta, S. Fankhauser, R. K. Pachauri, R. S. J. Tol, and P.Vellinga. 1996. The social costs of climate change: Greenhouse damage and the benefits of control. In Climate change 1995: Economic and social dimensions, ed. J. Bruce, H. Lee, and E. Haites, 179–224. Cambridge, U.K.: Cambridge University Press.
- Ribalaygua, J., Pino, MR, Pórtoles J., Roldán, E., Gaitán, E., Chinarro, D and Torres, L.2013. Climate change scenarios for temperature and precipitation in Aragón (Spain). Sci TotalOct 1; 463-464:1015-30.
- Ronald, C, Estoque, M, Yuji, M, S W (2017). Effects of landscape composition and pattern on land surface temperature: An urban heat island study in the megacities of Southeast Asia, National Library of Medicine, U.S,15(577),349-359.
- Saha, P. P., Zeleke, K., & Hafeez, M. (2019). Impacts of land use and climate change on streamflow and water balance of two sub-catchments of the Murrumbidgee River in south eastern Australia. In A. M. Melesse, W. Abtew, & G. Senay (Eds.), Extreme hydrology and climate variability: Monitoring, modelling, adaptation and mitigation (1st ed., pp. 279-299). Elsevier.
- Woldesenbet, T. A., Elagib, N. A., Ribbe, L., & Heinrich, J. (2018). Catchment response to climate and land use changes in the Upper Blue Nile sub-basins, Ethiopia. The Science of the total environment, 644, 193–206.
)