جغرافیا  (نشریۀ انجمن جغرافیایی ایران)

جغرافیا (نشریۀ انجمن جغرافیایی ایران)

واکاوی اثر تغییر اقلیم بربارش های حدی در استان آذربایجان شرقی

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان
1 استاد آب و هواشناسی، گروه آب و هواشناسی، دانشکده علوم جغرافیایی دانشگاه خوارزمی، تهران، ایران.
2 استادیار آب و هوا شناسی، گروه جغرافیا، دانشکده علوم جغرافیایی دانشگاه خوارزمی، تهران، ایران.
3 دانشجوی کارشناسی ارشد آب و هواشناسی، گروه جغرافیا، دانشکده علوم جغرافیایی، دانشگاه خوارزمی، تهران، ایران.
چکیده
تغییر اقلیم به عنوان یکی از چالش‌های اساسی قرن حاضر، به طور قابل توجهی بر الگوهای بارندگی و وقوع رویدادهای بارشی شدید تأثیر گذاشته است. این پژوهش با هدف بررسی اثرات تغییر اقلیم بر شدت و فراوانی بارش‌های شدید در آذربایجان شرقی انجام شده است. در این مطالعه، داده‌های بارندگی روزانه از ۶ ایستگاه هواشناسی در بازه زمانی ۱۹۹۵ تا ۲۰۱۴ گردآوری و تحلیل شده‌اند. این داده‌ها به منظور شناسایی الگوهای بارش و نوسانات آن‌ها در دوره‌های مختلف مورد استفاده قرار گرفته است. سپس، با استفاده از مدل اقلیمی منطقه‌ای LARS-WG7، بارندگی شبیه‌سازی شده و با داده‌های مشاهده‌ای مقایسه گردید. پس از تأیید توانایی مدل در بازتولید الگوهای بارندگی، سناریوهای مختلف تغییر اقلیم شامل SSP1-2-6، SSP2-4-5 و SSP5-8-5 برای پیش‌بینی بارش‌ها در دوره ۲۰۲۱ تا ۲۰۴۱ اعمال شدند. به منظور ارزیابی تغییرات در شدت و فراوانی بارش‌های شدید، شاخص‌های R10mm، R95P و R99P محاسبه و روند تغییرات آن‌ها در دوره‌های پایه و آینده تحلیل شد. نتایج نشان می‌دهند که در آینده، شدت و فراوانی بارش‌های شدید به طور قابل توجهی افزایش و همزمان در برخی مناطق کاهش خواهد یافت. افزایش شدت و فراوانی بارش‌های شدید می‌تواند پیامدهای جدی از جمله افزایش خطر سیل، فرسایش خاک، خسارات به زیرساخت‌ها و تأثیرات منفی بر کشاورزی و منابع آب را در پی داشته باشد. بنابراین، در نظر گرفتن این تغییرات در برنامه‌ریزی‌های آتی مدیریت منابع آب و کاهش اثرات مخاطرات طبیعی از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. این موضوع نیازمند توجه و اقدامات فوری از سوی مسئولان و برنامه‌ریزان به منظور کاهش آسیب‌ها و سازگاری با شرایط جدید اقلیمی است.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Investigating the Impact of Climate Change on Extreme Precipitation Events in East Azerbaijan Province

نویسندگان English

Zahra Hedjazizadeh 1
Alireza Karbalaee 2
Mahsa Kazemiazarr 3
1 Professor Department of Climatology Faculty of Geographical Sciences, Kharazmi University, Tehran, Iran.
2 Assistant Professor of Climatology, Department of Geography, Faculty of Geographical Sciences, Kharazmi University, Tehran, Iran.
3 Master's degree student in meteorology, geography department, faculty of geographical sciences, Kharazmi University, Tehran, Iran.
چکیده English

Extended Abstract
Introduction
Precipitation is a critical component of the hydrological cycle, significantly influencing water resource management across diverse regions. To optimize water utilization within basins, a comprehensive examination of precipitation patterns is essential. Global warming has induced climate change, affecting various aspects of human life and the environment. These alterations directly modify precipitation amounts and evapotranspiration rates while indirectly influencing the hydrological cycle through the occurrence of extreme weather events. Changes in precipitation patterns and water distribution can have profound consequences for agriculture, potable water supplies, and ecosystems. Therefore, understanding and rigorously analyzing these processes and their implications are crucial for the planning and sustainable management of water resources. Climate change represents one of the most pressing global challenges of recent centuries, resulting in severe and unforeseen phenomena that have significant implications for human societies and ecosystems. The consequential impacts include rising temperatures, altered precipitation patterns, and an increased frequency of natural events such as storms and floods. Addressing this crisis necessitates international collaboration and the development of sustainable solutions to mitigate its adverse effects and ensure a better future for generations to come.
 
Methodology
This research investigates climate change and its ramifications across various sectors of East Azerbaijan Province. To achieve this, meteorological data and generative models are employed. The LARS-WG model is selected as a tool for assessing self-capabilities. For this analysis, observational data spanning 20 years from six synoptic stations within East Azerbaijan Province, collected from 1995 to 2014, was utilized. In order to project future conditions, data for the period 2021-2040 was generated using the CMIP6 model under three distinct scenarios: the optimistic scenario (SSP1-2-6), the intermediate scenario (SSP2-4-5), and the pessimistic scenario (SSP5-8-5). The stations considered in this study include Tabriz, Maragheh, Ahar, Mianeh, Jolfa, and Sarab. Daily precipitation data from the six synoptic stations for the period 1995 to 2014 was examined to compute extreme precipitation indices. These indices, which are designed to evaluate weather patterns and climate variability, conform to the global standards established by the Expert Team on Climate Change Detection and Indices (ETCCDI). The goal of analyzing this data is to enhance the understanding of precipitation patterns and their impact on regional weather conditions. The assessment of extreme indices may facilitate more accurate predictions and improved planning in response to climate change, ultimately contributing to a deeper understanding of climate change and its effects on various regions.
 
Results and Discussion
Simulated results were compared with observed data to evaluate the model's capacity to replicate precipitation patterns. Future precipitation was subsequently simulated for the period 2021-2040 under three distinct climate change scenarios. At the studied stations, the highest levels of precipitation were both observed and simulated in April and May, whereas the lowest levels occurred in August. Although the LARS-WG7 model demonstrated commendable performance in simulating general precipitation patterns, discrepancies were noted in the amounts and timing of precipitation between the observed and simulated datasets. Overall, peak precipitation in East Azerbaijan was associated with April and May, while minimum levels were recorded in August. Results from the R10mm index in the ACCESS-ESM1-5 model for the SSP1-2-6, SSP2-4-5, and SSP5-8-5 scenarios during the 2021-2040 period indicate that precipitation exceeding 10 mm is projected to increase in the mountainous and northern regions
 
of East Azerbaijan, while a decrease is anticipated in the eastern regions. The Ahar and Tabriz stations exhibited the highest frequency of extreme precipitation events. Furthermore, the R95P index suggests an increasing frequency of such events in the southwest and southeast, while a decline is observed in the northwest. The Maragheh, Sarab, and Mianeh stations recorded the highest frequency for the R99P index, whereas Jolfa exhibited the lowest frequency. The results of the trend and p-value analysis of the R10mm, R95p, and R99p indices for the SSP1-2-6, SSP2-4-5, and SSP5-8-5 scenarios in East Azerbaijan from 2040 to 2021, compared to observed data from 1995 to 2014, indicate a decreasing trend in heavy precipitation. The Tabriz, Ahar, and Jolfa stations displayed the most significant trends, while Maragheh and Sarab showed the least. P-values exceeding 0.05 at certain stations suggest insignificant changes. Moreover, these analyses underscore the necessity for further investigations to accurately comprehend variations related to climate change.
 
Conclusion
The findings indicate that the intensity and frequency of extreme precipitation events are projected to increase significantly in certain regions while decreasing in others. These changes pose severe risks, including an increased likelihood of flooding, soil erosion, infrastructure damage, and detrimental effects on agriculture and water resources. This underscores the necessity for policymakers and planners to integrate these findings into future water resource management and disaster risk reduction strategies. By doing so, they can effectively mitigate the impacts of climate change and adapt to the evolving climatic conditions that threaten the region's sustainability and resilience. Addressing these challenges will be crucial for ensuring a stable future for communities affected by climate variability.

کلیدواژه‌ها English

LARS-WG7
precipitation
trend
CMIP6
  1. اصلاحی، مهدی؛ پوراصغر، فرناز و اکبرزاده، یونس (1400). بررسی رخدادهای حدی اقلیمی در استان آذربایجان شرقی در دوره ی آماری 1397-1388. نشریه نیوار، (115-114) 45، 41-51.
  2. باباییان، ایمان؛ نجفی نیک، زهرا؛ زابل عباسی، فاطمه؛ حبیبی نوخندان، مجید؛ ادب، حامد و ملبوسی، شراره (1388). ارزیابی تغییر اقلیم کشور در دوره 2039-2010 میلادی با استفاده از ریزمقیاس نمایی داده های مدل گردش عمومی جو ECHO­G .جغرافیا و توسعه، (16)7، 135-152.
  3. بینش، نگین؛ نیک سخن، محمدحسین و سارنگ، امین(1397). تحلیل تاثیر تغییر اقلیم بر بارش های حدی حوزه سیل برگردان غرب تهران. پژوهشنامه مدیریت حوزه آبخیز، (17)9، 226-234.
  4. حبیب نژاد، رویا و شکوهی، علیرضا (1398). ارزیابی تغییرات شدت, مدت و دوره بازگشت بارش های کوتاه مدت با استفاده از مدل تغییر اقلیم منطقه ای (مطالعه موردی: تهران). تحقیقات منابع آب ایران، 15(4 )، 412-424.
  5. حجازی زاده، زهرا؛ اکبری، مهری؛ ساسان پور، فرزانه؛ حسینی، علیرضا و محمدی، نیلوفر(1401). بررسی اثرات تغییر اقلیم بر بارش های سیل آسا در استان تهران. مدل سازی و مدیریت آب و خاک، (2)2، 87-105.
  6. حجازی زاده، زهرا؛ حلبیان، امیرحسین؛ کربلایی درئی، علیرضا و طولابی نژاد، میثم (1399). واکاوی تغییرات مقادیر حدی بارش در گستره ی ایران زمین. مخاطرات محیط طبیعی، (23)9، 135-150.
  7. رزمخواه، هما؛ مسعودی، عبداله؛ رستمی راوی، امین و فرارویی، علیرضا (1402). ارزیابی اثرات تغییر اقلیم بر پارامترهای هواشناسی با استفاده از مدل LARS-WG، مطالعه موردی: ایستگاه آباده. مدیریت جامع حوزه های آبخیز، (2)3 . 29-16.
  8. صادقی، امین و دین پژوه، یعقوب (1399). تحلیل نوسانات بارش-رواناب حوضه مرزی ارس تحت شرایط تغییر اقلیم. حفاظت منابع آب و خاک، (2)10، 83-97.
  9. خزائی، محمدرضا و کاظمی، رضا (1399). پیش یابی بارش های سیل آسا در شرایط تغییر اقلیم و تحلیل حساسیت نتایج به روش کاهش مقیاس. حفاظت منابع آب و خاک, (1) 10، 19-30.
  10. کریمی، ولی اله؛ کیا، عیسی و ملکی، محمدعلی (1401). تغییرات شدت بارش متاثر از تغییر اقلیم در ایستگاه سینوپتیک بابلسر. اطلاعات جغرافیایی، (123) 31، 127-138.
  11. محمدی، حسین؛ عزیزی، قاسم؛ خوش اخلاق، فرامرز و رنجبر، فیروز (1396). تحلیل روند شاخص های حدی بارش روزانه در ایران. پژوهش های جغرافیای طبیعی (پژوهش های جغرافیایی)، (1)49، 21-37.
  12. Babaeian, E., Nagafineik, Z., Zabolabasi, F., Habeibei, M., Adab, H. & malbisei, S. (2009). Climate Change Assessment over Iran During 2010-2039 by Using Statistical Downscaling of ECHO- G Model. Geography and Development, 7(16), 135-152. https://doi.org/10.22111/gdij.2009.1179. [persion].
  13. Bartholy, J., Pongrácz, R. & Kis, A. (2015). Projected changes of extreme precipitation using multi-model approach. QJ Hung. Meteorol. Serv, 119, 129-142.
  14. Das, S., Kamruzzaman, M. & Islam, A. R. M. T. (2022). Assessment of characteristic changes of regional estimation of extreme rainfall under climate change: A case study in a tropical monsoon region with the climate projections from CMIP6 model. Journal of hydrology, 610, 128002. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2022.128002
  15. Eslahi, M., Pourasghar, F. & Akbarzadeh, Y. (2021). Studying of Climate Extremes Events in East Azerbaijan Province for 2009-2018. Nivar, 45(114-115), 44-55. https://doi.org/10.30467/nivar.2021.271314.1180. [persion].
  16. Han, J., Du, H., Wu, Z. & He, H. S. (2019). Changes in extreme precipitation over dry and wet regions of China during 1961‐ Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 124(11), 5847-5859. https://doi.org/10.1029/2018JD029974
  17. Hedjazizadeh, Z., Halabian, A. H., Karbalaee, A. & Toulabi, M. (2020). Detection of extreme values variations of precipitation over Iran. Journal of Natural Environmental Hazards, 9(23), 135-150.  https://doi.org/10.22111/jneh.2019.29874.1519. [persion].
  18. Hejazizadeh, Z., Akbari, M., Sasanpour, F., Hosseini, A. & Mohammadi, N. (2022). Investigating the effects of climate change on torrential rains in Tehran province. Water and Soil Management and Modelling, 2(2), 87-105.  https://doi.org/10.22098/mmws.2022.9958.1075. [persion].
  19. Huo, R., Li, L., Chen, H., Xu, C. Y., Chen, J. & Guo, S. (2021). Extreme precipitation changes in Europe from the last millennium to the end of the twenty-first century. Journal of Climate, 34(2), 567-588.https://doi.org/10.1175/JCLI-D-19-0879.1
  20. Khazaei, Mohammad reza. & Kazemi, Reza. (2020). Projection of extreme precipitation in climate change condition and sensitivity analysis of results to downscaling method. journal of water and soil resources conservation, 10(1), 19-30. [persion].
  21. Li, S., Chen, Y., Wei, W., Fang, G. & Duan, W. (2024). The increase in extreme precipitation and its proportion over global land. Journal of Hydrology, 628, 130456. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2023.130456.
  22. Lu, W. & Qin, X. (2020). Integrated framework for assessing climate change impact on extreme rainfall and the urban drainage system. Hydrology Research, 51(1), 77-89. https://doi.org/10.2166/nh.2019.233
  23. Mohammadi, H. , Azizi, G. , khoshahklagh, F. & Ranjbar, F. (2017). Analysis of Daily Precipitation Extreme Indices Trend in Iran. Physical Geography Research, 49(1), 21-37. https://doi.org/10.22059/jphgr.2017.61577. [persion].
  24. Shokoohi, A. and Habibnejad, R. (2019). Evaluating Intensity, Duration and Frequency of Short Duration Rainfalls Using a Regional Climate Change model (Case study: Tehran). Iran-Water Resources Research, 15(4), 412-424. https://dor.isc.ac/dor/20.1001.1.17352347.1398.15.4.28.1 [persion].
  25. Zhang, X., Aguilar, E., Sensoy, S., Melkonyan, H., Tagiyeva, U., Ahmed, N. & Wallis, T. (2005). Trends in Middle East climate extreme indices from 1950 to 2003. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 110(D22) . https://doi.org/10.1029/2005JD006181.