بررسی اثر تغییر اقلیم بر فراوانی سیلاب در حوزه آبخیز بازفت

STUDENT

DEGREE

YEAR

Since industrial revolution in 19 th century, humans' lifestyle has changed a lot. Industrial growth, deforestation and destruction of the environment increased the greenhouse gases in recent decades. Increase the concentration of greenhouse gases lead to rise in temperature of the earth's atmosphere globally which called global warming. These effects not only change the temperature of the atmosphere, but also have influence on other climatic parameters which called climate change. Studies show that average temperature of the earth's surface has increased by 0.6 °C in 20 th century. Additionally, snows cover that form water resource in many sub basins all around the world, has reduced by %10 in recent decades. These changes also affect the extreme climatic events such as flood and drought. IPCC reported the increase in floods frequency and droughts especially in Africa and Asia. Since increase in probability of floods and droughts can have adverse effects for humans life, study and assessing the effects of climate change on these phenomena is important. In this study, the effects of climate change on flood frequency in bazoft watershed have been assessed. To gain this goal, firstly the hydrologic distributed model -WetSpa- was used to simulate runoff in this watershed.Nash- Sutcliffe criterion values were obtained for calibration and validation of WetSpa model. These values were found about 0.63 for calibration and 0.65 for validation period, that showed good efficiency of model for runoff simulation. Then, climate change impact on rainfall and temperature as effective variables on flood occurring was assessed. In this study one of the General Circulation Model named HadCM3, with A2 And B2 emission scenarios were used. To downscale outputs of GCM, statistical downscaling model (SDSM) version 4.2 was utilized. Moreover, runoff simulation was done by downscaled data for 2020-2049 period as near future and 2070-2099 as far future. Afterward flood frequency analysis was done for instantaneous maximum discharge in past and future periods. Downscaling results showed increasing trend in temperature and decreasing trend in rainfall. maximum rise in temperature were 4.67 and 3.47 °C in shahrekord and marghak stations respectively, which happen in far future under A2 scenario. In addition maximum reduction of rainfall in shahrekord and marghak stations were about 32.9% and 25.2% that expect to happen in far future under A2 scenario. Runoff simulation for future periods indicates rise during summer and reduction during spring, autumn and winter. flood frequency analysis results show that the Pearson III is the best distribution to be fitted to instantaneous maximum discharge. On the whole, Results showed peaks discharge increase for higher than 10 years return periods. Key Words : Climate change, WetSpa model, SDSM, Flood frequency analysis, Bazoft watershed

با آغاز انقلاب صنعتی در اوایل قرن نوزدهم و رشد روز افزون تحولات بشری، تغییرات گوناگونی در زندگی انسان رخ داده است. رشد صنایع و کارخانه ها از یک طرف و جنگل زدایی و تخریب محیط زیست از طرف دیگر باعث افزایش روزافزون گازهای گلخانه ای در سطح زمین در دهه های اخیر شده است. افزایش گازهای گلخانه ای منجر به افزایش دمای اتمسفر در سطح جهانی می گردد که به گرمایش جهانی موسوم می باشد. این اثرات منحصر به افزایش دمای اتمسفر نبوده و سایر متغیرهای اقلیمی را نیز تحت تأثیر قرار می دهد که به آن پدیده تغییر اقلیم گفته می شود. بررسی ها نشان می دهد میزان متوسط دما در سطح کره زمین در قرن بیستم 6/0 درجه سانتی گراد افزایش داشته است. به همین ترتیب پوشش برف که منبع آب بسیاری از حوزه ها در سطح کره زمین را تشکیل می دهد، در چند دهه اخیر کاهش 10 درصدی داشته و این کاهش حتی در یخ های دریاهای نیمکره شمالی نیز مشاهده شده که خود عامل افزایش سطح آب دریاها می باشد. اما این تغییرات تنها بر مقادیر متوسط نبوده و رخدادهای حدی اقلیمی مانند سیل و خشکسالی ها را نیز تحت الشعاع قرار می دهد. به طوری که هیئت بین الدول تغییر اقلیم افزایش تناوب خشکسالی ها و سیلاب ها را، به ویژه در آفریقا و آسیا در چند دهه اخیر گزارش کرده است.ازآنجاییکهافزایشاحتمالوقوعرخدادهاییمانندخشکسالیوسیلدرآیندهمی تواندآثارزیانباریبرایجوامعبشریدرپیداشتهباشد،مطالعهوبررسیاثرتغییراقلیمبرایننوعپدیده هاازاهمیتبسیاریبرخورداراست. دراینمطالعه،بهبررسیاثرتغییراقلیمبرفراوانیسیلدرحوزهآبخیزبازفتپرداختهشده است. برای نیل به این هدف، ابتدا با استفاده از مدل هیدرولوژیک توزیعی WetSpa، شبیه سازی رواناب در حوزه مورد مطالعه انجام گرفت. ضرایب ناش ساتکلیف که برای واسنجی و اعتبارسنجی مدل WetSpa به ترتیب برابر 63/0 و 65/0 حاصل شد، نشان دهنده کارایی خوب مدل در شبیه سازی رواناب می باشد. سپس اثر تغییر اقلیم بر بارش و دما به عنوان متغیرهای تأثیرگذار بر وقوع سیل مورد بررسی قرار گرفت. در این مطالعه از مدل گردش عمومی جو HadCM3 و سناریوهای A2 و B2 استفاده گردید. برای ریزمقیاس سازی داده های خروجی مدل گردش عمومی نیز از مدل آماری SDSM نسخه 4.2 استفاده شد. در این مطالعه همچنین شبیه سازی رواناب با استفاده از داده های ریزمقیاس شده مدل چرخش عمومی برای دوره 2020-2049 به عنوان آینده نزدیک و دوره 2070-2099 به عنوان آینده دور انجام گرفت. در ادامه تحلیل فراوانی سیل برای داده های حداکثر لحظه ای در دوره مشاهداتی و آینده با استفاده از برنامه رایانه ایFFAانجام شد. نتایج ریزمقیاس سازی بیانگر روند افزایشی دما و روند کاهشی بارش در دوره های آتی می باشد. به طوری که حداکثر افزایش دما در ایستگاه های شهرکرد و مرغک به ترتیب برابر 67/4 و 47/3 درجه سانتی گراد برای آینده دور و تحت سناریوی A2 می باشد. حداکثر کاهش بارش نسبت به دوره پایه نیز در ایستگاه های چلگرد و مرغک به ترتیب برابر 9/32 %و 2/25% در آینده دور و تحت سناریوی A2 پیش بینی شده است. نتایج شبیه سازی رواناب در دوره های آتی نیز بیانگر افزایش رواناب در فصل تابستان و کاهش رواناب در فصول بهار، پاییز و زمستان می باشد. نتایج تحلیل فراوانی سیل با استفاده از توزیع پیرسون (3) به عنوان بهترین توزیع جهت برازش به داده های دبی حداکثرلحظه ای نیز بیانگر افزایش میزان دبی های اوج در دوره های بازگشت بالاتر از 10 سال تحت تأثیر تغییر اقلیم می باشد. کلمات کلیدی: تغییر اقلیم، مدل WetSpa، مدل SDSM، تحلیل فراوانی سیل، حوزه آبخیز بازفت