تحلیل روند زمانی تغییرات بارش و دما در حوضه های آبریز ایران

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، مرکز آب، زمین و محیط زیست، دانشگاه INRS، کبک، کانادا

2 کارشناس ارشد بیلان آب، شرکت مدیریت منابع آب ایران، وزارت نیرو، ایران

3 پژوهشگر پسا دکتری، انستیتوی مطالعات پیشرفته (IUSS)، پاویا، ایتالیا

چکیده

در این مطالعه، با استفاده از داده های ایستگاه های هواشناسی وزارت نیرو به ارزیابی روند تغییرات متغیرهای بارش و دما در مقیاس حوزه ای در گستره ایران پرداخته شد. ابتدا داده‌های ماهانه ایستگاههایی منتخب شامل 476 ایستگاه اقلیم شناسی و 116 ایستگاه تبخیر‌سنجی از مجموع 2142 ایستگاه اقلیم شناسی و 1230 ایستگاه تبخیرسنجی، با حداقل 40 سال آمار با حداکثر 3 ماه خلا آماری انتخاب جمع آوری شد. دوره مطالعاتی سال‌های آبی 54-1353 الی 93-1392 می‌باشد. از آزمون من-کندال برای آشکارسازی روند این داده‌ها در هر ایستگاه استفاده شد. سپس با استفاده از روش تیسن، بارش و دمای ماهانه، فصلی و سالانه‌ی ایستگاه‌ها به سطح حوضه‌های آبریز بسط داده شد. در ادامه با توجه به بزرگی شاخص من-کندال نسبت به بازه‌های اطمینان 90، 95 و 99 درصد، نتایج در مقیاس ایستگاه‌ها، حوضه آبریز درجه دو، درجه یک و کل کشور مورد بحث قرار گرفت. نتایج این تحقیق برای متغیربارش حاکی از روند افزایشی در فصل پاییز برای شمال کشور (13 درصد ایستگاه‌ها)، روند کاهشی در فصل زمستان برای 33 درصد ایستگاه‌ها، بدون روند معنی دار در فصل بهار، و روند افزایشی در فصل تابستان می‌باشد. همچنین روند افزایشی در تمامی حالات برای متغیر دما مشاهده شد. با مقایسه‌ی تغییرات 5 و 10 سال انتهایی دوره مطالعاتی (منتهی به سال آبی 93-1392) با میانگین 40 ساله، کاهش بارش در اغلب مناطق کشور، توام با افزایش میانگین دما، حاکی از کاهش منابع آبی در دسترس می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Trend Analysis of Precipitation and Air Temperature in water basins of Iran

نویسندگان [English]

  • Mostafa Khorsandi 1
  • Hossein Ghalkhani 2
  • Mohammad Mehdi Bateni 3
1 Institut national de la recherche scientifique (INRS)-Centre Eau Terre Environnement (ETE)
2 Senior expert in water resources, Iran Water Resources Management Company
3 Post doctoral, University School for Advanced Studies Pavia
چکیده [English]

In this study, the trend of precipitation and temperature variables in basin scale across Iran was evaluated using ministry of energy weather stations data. Initially, among the total 2,142 climatology and 1,230 evaporation stations corseponding data of those with a minimum of 40 years record and a maximum of 3 months of missing data were selected, resulting in 476 and 116 climatology and evaporation stations, respectively. The study period was from water year 1973-74 to 2013-14. The monthly, seasonal, and annual precipitation and temperature data of the selected stations were spatially interpolated in different catchements across the country using the Thiessen method. The Mann-Kendall test was then employed to detect trends of times series. Considering the significance levels of 90, 95, and 99 percent, the results were analyzed at each station, second-degree basin, first-degree basin, and across the entire country. The findings of this research indicate an increasing trend in autumn precipitation for the northern part of the country (13 percent of stations), a decreasing trend in winter precipitation for 33 percent of stations, no significant trend in spring precipitation, and an increasing trend in summer precipitation. Additionally, an increasing trend was observed in all temperature time series. By comparing the changes over the last 5 and 10 years of study period (ending by 2013-2014) with the long term 40-years average, a significant decrease in precipitation in most regions of the country, was observed, this accompanied by an increase in the mean temperature, suggests a substantial reduction in available water resources in study period.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Trend Analysis
  • Precipitation
  • Temperature
  • Climate Change
  • Iran
Buizza, R. 2002. Chaos and weather prediction January 2000. European Centre for Medium-Range Weather Meteorological Training Course Lecture Series ECMWF.
Chen, H., Guo, S., Xu, C., Singh, V.P. 2007. Historical temporal trends of hydro-climatic variables and runoff response to climate variability and their relevance in water resource management in the Hanjiang basin. Journal of Hydrology, 344(3), 171–184.
Fathian, F., Dehghan, Z., Bazrkar, M.H., Eslamian, S., 2016. Trends in hydrological and climatic variables affected by four variations of the Mann-Kendall approach in Urmia Lake basin, Iran. Hydrological Sciences Journal, 61(5), 892–904.
Khalili, A., Rahimi, J. 2014. High-resolution spatiotemporal distribution of precipitation in Iran: a comparative study with three global-precipitation datasets. Theoretical and Applied Climatology, 118(1), 211–221.
Kondratyev, K.Y., Kondratyev, K., 2004. Key Aspects of Global Climate Change. Energy and Environment. Sage Publications Ltd, 15(3), 469–503.
Meinshausen, M., Smith, S.J., Calvin, K., Daniel, J.S., Kainuma, M.L.T., Lamarque, J.F., Matsumoto, K., Montzka, S.A., Raper, S.C.B., Riahi, K., … van Vuuren, D.P.P., 2011. The RCP greenhouse gas concentrations and their extensions from 1765 to 2300. Climatic Change, 109(1), 213.
Modarres, R., Sarhadi, A., 2009. Rainfall trends analysis of Iran in the last half of the twentieth century. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 114(D3).
Rahimi, J., Laux, P., Khalili, A., 2020. Assessment of climate change over Iran: CMIP5 results and their presentation in terms of Köppen–Geiger climate zones. Theoretical and Applied Climatology, 141(1), 183–199.
Rockström, J., Steffen, W., Noone, K., Persson, Å., Chapin III, F.S., Lambin, E., Lenton, T., Scheffer, M., Folke, C., Schellnhuber, H.J., 2009. Planetary boundaries: exploring the safe operating space for humanity. Ecology and society, 14(2).
Saboohi, R., Soltani, S., and Khodagholi, M., 2012. Trend analysis of temperature parameters in Iran. Theoretical and Applied Climatology, 109(3), 529–547.
Salehi, S., Dehghani, M., Mortazavi, S.M., and Singh, V.P., 2020. Trend analysis and change point detection of seasonal and annual precipitation in Iran. International Journal of Climatology, 40(1), 308–323.
Scheffer, M., 2009. Critical Transitions in Nature and Society. Princeton University Press.
Scheffer, M., Bascompte, J., Brock, W.A., Brovkin, V., Carpenter, S.R., Dakos, V., Held, H., van Nes, E.H., Rietkerk, M., Sugihara, G., 2009. Early-warning signals for critical transitions. Nature, 461(7260), 53–59.
Scheffer, M., Brock, W., Westley, F., 2000. Socioeconomic Mechanisms Preventing Optimum Use of Ecosystem Services: An Interdisciplinary Theoretical Analysis. Ecosystems, 3(5), 451–471.
Scheffer, M., Carpenter, S.R., 2003. Catastrophic regime shifts in ecosystems: linking theory to observation. Trends in ecology & evolution, 18(12), 648–656.
Shifteh Some’e, B., Ezani, A., Tabari, H., 2012. Spatiotemporal trends and change point of precipitation in Iran. Atmospheric Research, 113, 1–12.
Sivakumar, B., 2016. Chaos in hydrology: bridging determinism and stochasticity. Springer.
Soltani, S., Saboohi, R., Yaghmaei, L., 2012. Rainfall and rainy days trend in Iran. Climatic Change, 110(1), 187–213.
Strogatz, S.H., 2014. Nonlinear dynamics and chaos: with applications to physics, biology, chemistry, and engineering. CRC press.
Tabari, H., Shifteh Some’e, B., Rezaeian Zadeh, M., 2011. Testing for long-term trends in climatic variables in Iran. Atmospheric Research, 100(1), 132–140.
Tabari, H., Hosseinzadeh Talaee, P., 2011. Temporal variability of precipitation over Iran: 1966–2005. Journal of Hydrology, 396(3), 313–320.
Zarenistanak, M., Dhorde, A.G., Kripalani, R.H., 2014. Trend analysis and change point detection of annual and seasonal precipitation and temperature series over southwest Iran. Journal of earth system science, 123(2), 281–295.