Skip to main content
SUPERVISOR
Ali asghar Besalat pour,Jahangir Abedi-Koupai,Sayyed-Saeid Eslamian
علی اصغر بسالت پور (استاد مشاور) جهانگیر عابدی کوپائی (استاد راهنما) سیدسعید اسلامیان (استاد راهنما)
 
STUDENT
Shapour Kouhestani bahrasman
شاپور کوهستانی بهرآسمان

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده کشاورزی
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1390

TITLE

Climate Change Impact Assessment on Availability of Blue and Green Water Resources in Zayandeh-Rud Basin
Climate change impact assessment on water resources in spatiotemporal scales in arid and semi-arid regions is of crucial importance in long-term water resources planning and management. In this study, we use Soil and Water Assessment Tool (SWAT) model in combination with the sequential uncertainty fitting program (SUFI-2) to calibrate and validate a hydrologic model to predict the effects of climate changes on water resources components in the Zayandeh-Rud watershed in central Iran. The water availability is analyzed based on the changes in blue water flow, green water flow, and green water storage for short and long-term periods (i.e., 2060-2100 and 2020-2100) relative to the historic period (i.e., 1992-2009). The models are calibrated and validated by considering sensitivity and uncertainty analysis. To determine the future climate change impacts on different components of water resources, the GCMs outputs from the newest version of the Fifth Assessment Report (AR5) of Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) are statically downscaled using machine-learning and dimensionality reduction methods and fed into the SWAT model. The results demonstrate that at sub-basin level, green water is tended to decrease, while green water flow increase in the future in the watershed. The persistence-trend of green water storage in the region indicates that the historic trends will continue in the future as well. At the monthly temporal resolution, the upper and the lower bounds of the 95% prediction uncertainties for different hydrological components, especially, blue water and green water flow show a wide range of changes in the watershed. The calculated uncertainties in historic period for the green water flow and green water storage are lower than the green water flow. Different climate change scenarios are also within a narrow range in green water storage, while heterogeneous conditions exist in the blue and the green water flows. This study provides a strong basis for water supply-demand analyses in central Iran; however, the proposed analytical framework could be applied to other regions with similar challenges.
با توجه به افزایش مورد انتظار وقایع شدید حدی مرتبط با تغییر اقلیم، ضروری است که قابلیت مدیریت منابع آب برای ارزیابی محدودیت های ناشی از این پدیده در قالب مدیریت یکپارچه در سطح حوضه سنجیده شود. در نظر گرفتن آب سبز به عنوان یک منبع تجدیدپذیر و استراتژیک و واکنش این منبع نسبت به تغییرات اقلیم یکی از مباحث ضروری در مدیریت منابع آب در بخش کشاورزی می باشد. در این پژوهش از مدل پیوسته زمانی و نیمه توزیعی SWAT برای پیش بینی اثرات تغییر اقلیم بر مؤلفه های منابع آب (آب آبی و آب سبز) در حوضه آبریز زاینده رود در سه دوره اقلیمی پایه، آینده بلند مدت (2100-2020) و آینده دور (2100 – 2060) استفاده گردید. تحلیل حساسیت، واسنجی و تحلیل عدم قطعیت نتایج حاصل از مدل SWAT با استفاده از الگوریتم SUFI2 انجام می گردد. در این مدل پارامترهای بهینه شده در مرحله واسنجی، به نرم افزار SWAT-CUP وارد و پارامترهای مورد نظر شبیه سازی گردید. سپس مدل واسنجی شده برای شبیه سازی مؤلفه های منابع آب استفاده گردید. در مطالعات تغییر اقلیم از روش ریز مقیاس نمائی آماری با استفاده از تلفیق روش های یادگیری ماشین بردار به همراه روش های نظارت شده کاهش ابعاد استفاده گردید. در این بخش داده های واکاوی شده (NCEP/NCAR) مجموعا با استفاده از پنج روش گوناگون کاهش ابعاد شدند. سپس برای ریزمقیاس نمایی از روش های آماری یادگیری ماشین بردار پشتیبان (SVR) و ماشین بردار مربوط (RVM) استفاده گردید. اعتبارسنجی مدل ریزمقیاس نمایی تحت شرایط ناپایداری اقلیمی در چهار سناریو، مورد ارزیابی قرار گرفت. با توجه به شاخص های آماری، بهترین ترکیب روش های کاهش ابعاد و ریزمقیاس نمایی انتخاب گردید. به منظور بررسی تغییرات اقلیم، ابتدا 14 مدل از سری گزارش پنجم هیأت بین الدول تغییر اقلیم (CMIP5) استخراج و برای تصحیح اریبی پیش بینی کننده های اتمسفری بزرگ مقیاس، از سه روش استفاده گردید. مناسب ترین روش تصحیح اریبی در ترکیب با مدل انتخاب شده پیشین برای پیش بینی متغیرهای اقلیمی استفاده گردید. در نهایت داده های بارش و درجه حرارت تولید شده در مطالعات تغییر اقلیم برای بررسی اثرات تغییر اقلیم بر مؤلفه های هیدرولوژیک آب آبی، جریان آب سبز و ذخیره آب سبز تحت سه سناریوی انتشار (RCP2.6، RCP4.5 و RCP8.5) و در دو بازه زمانی مذکور مورد استفاده قرار گرفت. نتایج نشان داد که مدل SWAT دقت قابل قبولی برای شبیه سازی رواناب ماهانه در مرحله واسنجی داشته و مقادیر شاخص های آماری در این مرحله، توانایی مناسب مدل در شبیه سازی روند تغییرات جریان و رواناب را نشان دادند. نتایج مطالعات تغییر اقلیم نیز نمایان گر آن بود که روش RVM با استفاده از داده های کاهش ابعاد یافته از روش تحلیل مؤلفه های اصلی نظارت شده بهترین روش برای ریز مقیاس نمایی می باشد. از سوی دیگر نتایج اعتبارسنجی مدل ریزمقیاس نمایی در شرایط ناایستایی نشان داد که مدل ریزمقیاس نمایی قادر است تغییرات محتمل در اثر تغییرات دینامیک اقلیمی را پیش بینی نماید. نتایج حاصله در حوضه مطالعاتی بیانگر اثر تغییر اقلیم بر ذخایر منابع آب آبی و آب سبز در طولانی مدت در بالادست حوضه زاینده رود می باشد. بطوریکه تحت تاثیرتغییر اقلیم، از ذخیره آب سبز کاسته شده و از سوی دیگرجریان آب سبز و رواناب در تمامی سناریوهای تغییر اقلیم افزایش می یابد. از اینرو در منبع آب قابل دسترس جهت مصرف در بخش های مختلف در حوضه دچار تغییر جدی می گردد که این مهم بایستی در مدیریت یک‍‍پارچه منابع آب حوضه در طولانی مدت جهت کاهش اثرات مخرب آن مد نظر واقع گردد. واژه‌های کلیدی : مدیریت منابع آب، آب آبی، آب سبز، ریزمقیاس نمایی آماری، عدم قطعیت، مدل SWAT

ارتقاء امنیت وب با وف بومی