10911

10911

بررسي اثر تغيير اقليم بر پوشش گياهي و هيدرولوژي حوضه آبريز

دكتري

عمران - آب

مرداد 1391

مرداد 1391

دكتر ذهبيون

دكتر مساح بواني

چكيده افزايش غلظت گازهاي گلخانه‌اي موجب تغيير متغيرهاي اقليمي كره زمين ‌شده است و پيش¬بيني مي¬شود كه اين تغييرات در آينده نيز ادامه يابد. تغيير اقليم مي تواند منجر به تغييرات رژيم هيدرولوژيكي در حوضه هاي آبريز همه مناطق جهان گردد. پوشش گياهي يكي از مهمترين عوامل موثر در فرايندهاي اكوسيستم از قبيل موازنه آب، تبديل انرژي، چرخه كربن و نيتروژن بوده كه در مقابل تغيير اقليم واكنش نشان مي دهد. مقدار رواناب نيز مي تواند در دراز مدت، تحت تاثير اثرات تغيير اقليم قرار گيرد. براي ارزيابي اثر تغيير اقليم بر رواناب يك حوضه آبريز، مي توان با كاهش مقياس خروجي¬هاي GCMs دما و بارش و سپس شبيه¬سازي جريان رودخانه مربوطه اقدام نمود. در اين زمينه مطالعات و تحقيقات قابل توجهي صورت گرفته ولي به ندرت ارزيابي اثر تغيير اقليم بر رواناب با لحاظ نمودن تغييرات پوشش ناشي از تغييراقليم مورد توجه قرار گرفته است. لحاظ كردن مدل هاي برآورد پوشش گياهي حوضه آبريز در مدل هاي هيدرولوژيكي مي تواند براي شبيه سازي بهتر رواناب تحت تاثير تغييراقليم مورد استفاده قرار گيرد. با اين مدل ها مي توان تغييرات پوياي رابطه بين رشد گياه، خاك و مشخصات آب و هوايي را منعكس نمود. به عبارت ديگر با مدل هاي پوياي رشد گياه مي توان اثر تركيبي تغيير اقليم و افزايش گاز دي اكسيد كربن بر رشد گياه و جريان رودخانه را ارزيابي نمود. براي شبيه¬سازي جريان رودخانه، از مدل بارش- رواناب پيوسته- مفهومي- نيمه توزيعي SWAT استفاده شد. در مدل هاي توزيعي، حوضه را به زير واحدهايي (زيرحوضه، واحد پاسخ هيدرولوژيكي، شبكه) براي هدف شبيه سازي تفكيك نموده و براي هر واحد مشخصات و پارامترهاي خود را لحاظ مي كند. با اين حال استفاده از مدل هاي توزيعي، در مقايسه مدل هاي توده اي، با پيچيدگي¬هاي زيادي در خصوص فراهم نمودن داده¬هاي ورودي مورد نياز و واسنجي مدل مواجه است. از ابزار واسنجي خودكارSWAT-CUP استفاده شد. مقادير در مرحله واسنجي مدل، ضريب تعيين ((R2 برابر 0.82و ضريب Nash–Sutcliffe (Ens) نيز برابر 0.8 بدست آمد. در مرحله اعتبارسنجي نيز اين مقادير به ترتيب برابر 0.77 و 0.73 بدست آمد. ضمن آنكه آماره هاي جريان مشاهداتي نيز با تقريب خوب در جريان شبيه سازي شده حفظ شد. نتايج حاكي از موفقيت مدل با استفاده از پارامترهاي بهينه شده در شبيه سازي جريان ماهانه حوضه مورد مطالعه مي باشد. براي شبيه¬سازي پوشش گياهي حوضه آبريز مورد مطالعه از مدل BIOME-BGC استفاده شد. براي آماده سازي اين مدل از مقادير شاخص سطح برگ حاصل از تصاوير لندست TM به عنوان مقادير مشاهداتي بهره گرفته شده است. با توجه به محدوديت در واسنجي دستي مدل به دليل تعداد بالاي پارامترها، اقدام به واسنجي خودكار مدل با استفاده از الگوريتم بهينه¬سازي PSO گرديد. با استفاده از پارامترهاي بهينه شده اقدام به شبيه سازي موفقيت آميز مقادير شاخص سطح برگ گرديد. با شبيه¬سازي متغيرهاي دماي هوا و بارش حوضه آبريز بوسيله مدل HadCM3 تحت سناريوي انتشار A2 و معرفي آن به مدل آماده شده BIOME-BGC، شاخص سطح برگ حوضه آبريز در دوره هاي آتي (2069-2040) شبيه سازي و با دوره پايه (2000-1971) مقايسه شد. بررسي درصد تغييرات مقادير شاخص سطح برگ در حوضه، كاهش LAI پوششهاي زراعي را نشان مي دهد. براي پوشش جنگل كاهش LAI تنها در چهار منطقه قابل مشاهده است و مناطق ديگر افزايش LAI را در دوره آتي خواهند داشت. براي پوششهاي مرتعي نيز تنها سه منطقه كاهش LAI و هشت منطقه به ازاي تغيير اقليم افزايش LAI را داشته اند. اثر اقليم آتي بر جريان رودخانه با لحاظ نمودن پوشش گياهي آتي هر دو در غالب سناريو اقليم آتي ارزيابي شد و با نتايج حاصل از لحاظ نمودن پوشش فعلي مقايسه گرديد. به طور كلي تغييراقليم چه با ديدن تغييرات پوشش و چه بدون ديدن تغييرات پوشش منجر به افزايش رواناب در ماههاي پرآبي و كاهش جريان در ماههاي كم آبي گرديده است. همچنين مي توان گفت در ماههاي ترسالي پيش بيني ها بدون ديدن تغييرات پوشش كم تخمين مي باشند. و در ماههاي كم آبي مثل ماههاي سپتامبر و اگوست ميانگين جريان در حالت بدون ديدن تغييرات پوشش در آينده كمتر مي باشد. با توجه به كاهش شاخص سطح برگ در تمام حوضه براي پوشش غالب حوضه كه پوشش كشاورزي است، مقدار تلفات از سوي پوشش گياهي دچار كاهش بوده كه اين خود افزايش مقدار رواناب را به دنبال داشته است. واژه‌هاي كليدي: تغيير اقليم، شبيه¬سازي توزيعي جريان، شبيه¬سازي پوشش گياهي، سنجش از راه دور