بررسی توزیع مکانی-زمانی تبخیر-تعرق مرجع با استفاده از داده‌های شبکه‌بندی CRU و پیش‌نگری تغییرات آن طی دوره‌های آتی در خراسان رضوی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 1- استادیار، گروه مهندسی آب مجتمع آموزش عالی کشاورزی و دامپروری تربت‌جام

2 دکترای هواشناسی کشاورزی، عضو گروه پژوهشی اقلیم شناسی کاربردی،پژوهشکده اقلیم شناسی، مشهد، ایران

3 کارشناسی ارشد مهندسی آبیاری، عضو گروه پژوهشی اقلیم‌شناسی کاربردی، پژوهشکده اقلیم‌شناسی، مشهد-ایران

4 دانشیار، مدیر گروه پژوهشی اقلیم‌شناسی کاربردی، مشهد-ایران

5 استادیار گروه مهندسی آب، مجتمع آموزش عالی کشاورزی و دامپروری تربت‌جام، تربت‌جام

6 استادیار گروه باغبانی، مجتمع آموزش عالی کشاورزی و دامپروری تربت‌جام، تربت‌جام

چکیده

در این پژوهش، نحوه توزیع مکانی-زمانی تبخیر-تعرق محاسبه‌شده با استفاده از داده‌های شبکه‌ای CRU برای استان خراسان رضوی طی دوره 2014- 1961 بررسی‌شده و میزان تغییرات مکانی-زمانی آن طی دو دوره‌ی آینده نزدیک (2050-2021) و میانی (2051-2080) نیز با استفاده از برونداد 4 مدل اقلیمی آرشیو در CMIP5تحت دو سناریوی RCP8.5  و RCP4.5 پیش‌بینی‌شده است. به‌منظور محاسبه مقدار تبخیر-تعرق مرجع، میزان صحت داده‌های دمای کمینه و بیشینه CRU با داده‌های دمای 11 ایستگاه همدید استان مقایسه گردید. بر اساس معیارها و نمودارهای آماری، همخوانی مناسبی بین داده‌های شبکه با داده‌های ایستگاهی در اکثر ایستگاه‌های این استان وجود داشت. بر اساس تبخیر-تعرق محاسبه‌شده، این متغیر در محدوده خراسان رضوی دارای دامنه‌ای از 720تا 980 میلی‌متر در سال می‌باشد. نقشه‌ی ترسیم‌شده نشان داد شیب مکانی در توزیع مقدار EToوجود دارد و با افزایش عرض جغرافیایی از میزان این متغیر کاسته می‌شود. روند زمانی این متغیر طی این دوره برای تمامی نقاط شبکه، معنادار و افزایشی به دست آمد. برای دوره‌های آتی و بر اساس آزمون t، برای تمام نقاط شبکه، تفاوت بین مقادیر میانگین سالانه تبخیر-تعرق دوره پایه با دو دوره آینده، ازنظر آماری معنادار بوده و مقدار میانگین سالانه این متغیر طی دو دوره آتی، بیشتر از مقدار آن در دوره پایه می‌باشد. طی آینده نزدیک، بیشترین درصد افزایش این دوره نسبت به دوره پایه، توسط مدل IPSL و CSIRO پیش‌بینی‌شده است. در این 2080-2051، درصد افزایش ETo در چهار مدل بیش از دوره پایه و دوره‌ی آینده نزدیک، پیش‌بینی‌شده است. بالاترین درصد افزایش همانند دوره قبل، برای دو مدل IPSL و CSIRO به‌دست‌آمده است. از نظر الگوی مکانی تحت دو سناریو 5/4 و 5/8، سه مدل GFDL، CCSM4 و CSIRO بیشترین افزایش را در قسمت شمال غرب استان نشان می‌دهند درحالی‌که در مدل IPSL، مرکز و نیمه شرقی استان احتمالا شاهد بیشترین درصد افزایش تبخیر-تعرق مرجع نسبت به دوره پایه خواهد بود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Spatial and temporal characteristics of Refrence evapotranspiration using CRU gridded datasets and prediction of its changes during future periods in Khorasan Razavi

نویسندگان [English]

  • Zahra SHirmohammadi 1
  • Mansoureh Kouhi 2
  • Azadeh Mohammadian 3
  • Majid Habibi Nokhandan 4
  • Mohammad Javad Mirzaee 5
  • Mohammad NAser Mododi 6
1 Assistant Professor Department of Water Engineering, Faculty of Agriculture and Animal Science, Torbat-e Jam Educational Complex, khorasan Razavi, Iran
2 PhD in Agricultural Meteorology,Member of Applied Climatology Research Group, CRI
چکیده [English]

Introduction
Evapotranspiration is significantly affected by global climatic changes as an essential component of both climate and hydrological cycles. Comprehensive analyses of the spatiotemporal changes of ETo enhance the understanding of hydrological processes and improve water resource management. The main objective of this study are to investigate and predict the temporal trend and  spatial distributions of the reference evapotranspiration (ET0) during 1961-2014, 2021-2050 and 2051-2080 over Razavi Khorasan Province using observed grided dataset named CRU and four GCMs outputs. 
 
Data and methods
2.1. study area
Razavi Khorasan Province is located in northeastern Iran.  This province is located within the longitude and latitude of 56° 19” to 61° 16” E and 33° 52” to 37° 42” N. The climate of this area can be characterized as arid and semiarid with a long term annual precipitation of about 207.5 mm and a long term annual maximum and minimum temperture of 18.3°C and 9.3°C , respectivily.
2.2.data
Monthly maximum and minimum temperature data were collected from updated highr esolution (0.5°× 0.5°) gridded dataset of CRU initially released in 1999 by New et al., total 42 grid points in Razavi Khorasan province. After assessing the accuracy of the CRU data using 11 synoptic stations over this province, the monthly ETo values were calculated using Hargrives-Samani method to study the spatiotemporal variations in this variable. The impact of climate change on future spatiotemporal Eto, evaluated using four coupled atmosphere-ocean general circulation models (AOGCMs) under RCP8.5 scenarios. The parametric t-test and nonparametric Mann-Kendall test methods were used to analyze the temporal characteristics of annual ET during 1961-2005, 2021-2050 and 2051-2080.
Results and Conclusions
The results were as follows: (i) generally, ETo increased from north to south across the province (ii) from 1961 to 2014, annual ET exhibited an increasing continuous trend across the area under study (iii) ETo also displayed a significantly increasing temporal trend during two future periods across Razavi Khorasan Province. (v). The difference between mean annual ETo values of two periods was statistically significant in all grid points covering this province. The results showed that these increases may lead to the increase in crop water requirements and aggravate the water shortage in this area in view of the increase in ET0 in response to ongoing climate change.
 ETo play an important role in the agricultural and water resources management, and its accurate prediction will signify better planning and management of the water, agriculture and other sectors, hence, using outputs of GCMs can facilitate the sectors by reliably predicting the future climate change impact on ETo in this province.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Climate change
  • ETo
  • CRU gridded dataset
  • Climate model