ارزیابی شبیه سازی مولفه های بیلان آب سطحی توسط مدل اقلیمی منطقه ای RegCM4 (مطالعه موردی: حوضه ی تویسرکان، استان همدان)

سابقه و هدف: مدل سازی اقلیم منطقه ای برای ریزمقیاس نمایی به داده‎های شرایط مرزی از یک مدل گردش کلی نیازمند است. مدل سازی اقلیمی منطقه ای نیز در واقع یک روش زیر مقیاس نمایی دینامیکی است. هدف از این پژوهش بررسی عملکرد طرحواره ی سطح CLM4.5 جفت شده در مدل اقلیمی منطقه ای RegCM4 در برآورد مولفه های بودجه ی انرژی و آبی با استفاده از سناریوی جدید RCP (RCP4.5) در محدوده ی دشت تویسرکان است. بدین منظور مدل اقلیمی منطقه ای RegCM4 جفت شده با طرحواره ی سطح CLM4.5 با استفاده از خروجی های مدل گردش کلی HadGEM2 در محدوده ی دشت تویسرکان برای دو دوره ی پایه (1999-2005) و چشم انداز (2015-2025) اجرا می شود. سپس عملکرد مدل در دوره ی پایه ارزیابی شده و مولفه های بیلان آب و توازن آب سطحی در دوره ی چشم انداز، با توجه به اهمیت منابع آب در منطقه ی مورد مطالعه، بررسی می شوند. مواد و روش ها: در دوره ی پایه بارندگی، دما و رواناب شبیه سازی شده توسط مدل با مقادیر اندازه گیری شده در ایستگاه های موجود در منطقه در مقیاس زمانی روزانه مقایسه شدند. هم چنین عملکرد مدل توسط شاخص های ضریب کارایی مدل، ضریب همبستگی، اریبی، میانگین قدر مطلق خطا و مجذور میانگین مربعات خطا بررسی شد. بارندگی شبیه سازی شده با مشاهدات 6 ایستگاه موجود در منطقه مقایسه شد، همچنین دمای اندازه گیری شده در ایستگاه سینوپتیک همدان- فرودگاه به منظور ارزیابی دما مورد استفاده قرار گرفت. برای صحت سنجی رواناب نیز تنها ایستگاه آب سنجی موجود در خروجی حوضه مورد بررسی قرار گرفت. پیش بینی ها با استفاده از سناریوی RCP4.5 از گزارش پنجم هیات بین الدول تغییر اقلیم انجام گرفتند. در دوره ی چشم انداز تغییرات زمانی و مکانی مولفه های بیلان آب سطحی شامل بارندگی، تبخیر-تعرق و رواناب بررسی شدند و سپس معادله ی توازن آب سطحی در حوضه مورد ارزیابی قرار گرفت. یافته ها: نتایج ارزیابی عملکرد مدل در دوره ی پایه نشان می دهد که مدل دارای بهترین عملکرد در برآورد بارندگی (برای 5 ایستگاه نخست) و دما به دلیل ضرایب کارایی مناسب و خطاهای کوچک است. در رابطه با رواناب، ضریب کارایی مثبت اما به نسبت کوچک است، ضریب همبستگی نیز دارای مقدار قابل قبولی است که نشان از عملکرد نسبتا مناسب مدل در برآورد رواناب دارد. در نخستین سال دوره ی چشم انداز (2015) بیشترین مقادیر بارندگی در بخش های شرقی و مرکزی (نواحی مرتفع) و کمترین مقادیر در جنوب غرب دشت اتفاق می افتد. پیش بینی بارندگی در 10 سال آینده (2016- 2025) نشان از کاهش بارندگی در بیشتر بخش ها، به جز بخش کوچکی در شرق و جنوب، دارد که بیشترین مقادیر کاهش (حدود 12%)، در شمال شرق و مرکز دشت است. از آنجا که بارندگی تعیین کننده ی میزان رطوبت در دسترس است بالتبع توزیع مکانی و تغییرات تبخیر-تعرق، مشابه بارندگی است. بیشترین مقادیر رواناب در شرق و شمال شرق (بخش مرتفع) دشت اتفاق افتاده و در دوره ی 10 ساله ی 2016-2025 یک افزایش 30 تا 50 درصدی در بخش شرقی و یک کاهش 10 تا 20 درصدی در بخش مرکزی اتفاق خواهد افتاد. ارزیابی بیلان آب سالانه نشان می دهد که در 7 سال توازن آبی برقرار بوده اما در 3 سال باقی مانده (2017، 2023 و 2024) اختلاف ها میان طرفین معادله ی بیلان آب محسوس هستند. نتیجه گیری: با توجه به مساحت کوچک حوضه و دوره ی زمانی کوتاه چشم انداز که در آن آثار تغییر اقلیم قابل تشخیص نیست حصول مقدار متوسط 3/1 میلی متر اختلاف در معادله ی بیلان برای این دوره ی 10 ساله می تواند حاکی از عملکرد مطلوب مدل در برقراری توازن آبی حوضه باشد. به طور کلی می توان نتیجه گرفت علی رغم بهبود توازن آب، عملکرد طرحواره ی سطح هنوز در پارامتره سازی بودجه ی آبی، به ویژه رواناب مطلوب نیست، در حالی که در برآورد بودجه ی انرژی، با توجه به برآورد خوب در شبیه سازی میانگین دما، عملکرد مناسبی دارد.

کلیدواژه ها:

اعتبار سنجی مدل های اقلیمی ، مدل اقلیمی منطقه ای RegCM4 ، شاخص های ارزیابی مدل ، توازن آبی ، طرحواره سطح CLM4.5