بررسی اثرات تغییر اقلیم بر بارش‌های سیل آسا در استان تهران

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 استاد/ گروه آب و هواشناسی، دانشکده علوم جغرافیایی، دانشگاه خوارزمی، تهران، ایران

2 دانشیار/ گروه آب و هواشناسی، دانشکده علوم جغرافیایی، دانشگاه خوارزمی، تهران، ایران

3 دانشیار/گروه جغرافیا و برنامه‌ریزی شهری، دانشکده علوم جغرافیایی، دانشگاه خوارزمی، تهران، ایران

4 دانش آموخته دکتری/ گروه آب و هواشناسی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

5 دانش آموخته کارشناسی ارشد/ گروه ژئومورفولوژی، دانشکده علوم جغرافیایی، دانشگاه خوارزمی، تهران، ایران

چکیده

پدیدۀ تغییر اقلیم و گرمایش جهانی یکی از بزرگ‌ترین چالش‌های عصر حاضر است که چرخۀ هیدرولوژیکی در مقیاس جهانی و منطقه‌ای را تحت تأثیر قرار داده است. هدف این پژوهش بررسی اثرات تغییر اقلیم بر بارش‌‌های سیل‌آسا در استان تهران است. این پژوهش به دو بحث مطالعاتی (هواشناسی، هیدرولوژیکی) پرداخته است. در همین راستا، ابتدا پارامترهای (دما و بارش) سه ایستگاه سینوپتیک تهران با دوره مشترک در بازۀ زمانی (1988-2020) از سازمان هواشناسی و داده‌های بارش و رواناب ایستگاه‌های هیدرومتری از سازمان آب منطقه‌ای تهران دریافت شد. مدل و روش‌های آماری ریزمقیاس در این پژوهش SDSM-DC, Mann-Kendall, Rclimdex, XLSTAT برای شبیه‌سازی بارش‌های سیل‌آسای آتی و از مدل ‎SMADA  و HEC-HMS برای شبیه‌سازی سیلاب در دوره‌های فعلی و آتی بهره گرفته شده است. نتایج حاصل از مدل Rclimdex نشان داد که شاخص‌های حدی دما در ایستگاه‌های آبعلی، شمیران و مهرآباد روندی افزایشی داشته و شاخص‌های بارشی در ایستگاه آبعلی روندی افزایشی داشته، اما بارش در ایستگاه‌های شمیران و مهرآباد روندی کاهشی داشته است. بررسی تغییرات مقدار بارش با استفاده از آزمون من‌کندال برای بیش‌تر ماه‌های سال روندی ایستا را نشان می‌دهد و جهش‌هایی در ماه‌های بارشی دیده می‌شود که با افزایش فراوانی رخداد بارش‌های فرین قابل توجیه است. در شبیه‌سازی با مدل2CanESM، با تأکید سناریو انتشار RCP8.5، روند افزایشی دما برای دهه‌های آتی مشاهده می‌شود و بیش‌ترین افزایش میانگین دما متعلق به ایستگاه مهرآباد با 1/5 درصد افزایش نسبت به دورۀ مشاهداتی برای دورۀ زمانی 2021-2083 بود. بیش‌ترین ماه بارشی برای هر سه ایستگاه ماه مارس در دورۀ آتی تخمین زده شده است؛ بنابراین، با افزایش روند دما تغییراتی در نوع بارش رخ داده است که این می‌تواند تحت تأثیر میکرو اقلیم شهری باشد. شبیه‌سازی مدل بارش- رواناب حوضۀ آبخیز کن با HEC-HMS نشان داد که حجم دبی در آینده به میزان پنج درصد کاهش خواهد داشت و برای دورۀ بازگشت‌های مختلف بیش‌ترین حجم دبی را 1501/7 متر مکعب برآورد نموده است. استان تهران با تغییر اقلیم ناشی از گرمایش جهانی روبرو شده و گرم‌تر خواهد شد. انتظار می‌رود رفتار بارش در دهه‌های آتی ضمن کاهش، نوسانات آن افزایش یابد. این افزایش محتمل فراوانی سیل و رخداد آن را تقویت می‌نماید.

کلیدواژه‌ها


احمدآبادی، ع.، و صدیقی‌فر، ز. (1397). پیش‌بینی اثرات تغییر اقلیم بر خصوصیات هیدروژئومورفولوژی حوضه آبریز کن بر اساس مدل ریز مقیاس‌نمایی آماری. تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، 18(51)، 103-114.
آقابیگی، ن.، اسمعلی‌عوری، ا.، مصطفی‌زاده، ر.، گلشن، م. (1398). اثرات تغییر اقلیم بر رواناب با مدل هیدرولوژیکی IHACRES در برخی از حوزه‌های آبخیز استان اردبیل. نشریۀ علمی پژوهشی مهندسی آبیاری و آب ایران، 10(2)، 178-189.
براتی، ز.، و نصیری، م. (1390). اثرات فعالیت‌های انسانی بر سیل‌خیزی تهران مطالعه موردی حوضه دربند و گلابدره. اولین همایش ملی تحلیل فضایی مخاطرات محیطی کلان‌شهر تهران، دانشگاه تهران.
بیت‌اللهی، ع. (1398). خطر سیل تهران و اقدامات اولویت‌دار مورد نیاز. گزارش نهایی، بخش مرکز زلزله­ شناسی مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی.
حجازی‌زاده، ز.، فتاحی، ع.، و مساح بویانی، ع.، و ناصرزاده، م. (1391). ارزیابی اثرات تغییر اقلیم بر هیدروگرافی سیلاب در دوره‌های آتی مطالعه موردی: حوضه آبریز بختیاری. جغرافیا، 10 (34)،  5-24.
حجازی‌زاده، ز.، و پروین، ن. (1388). بررسی تغییرات دما و بارندگی تهران در نیم قرن اخیر. جغرافیا و برنامه ریزی منطقه‌ای، 1 (پیش شماره)، 43-56.
حسینی، ع. (1393). تعیین شاخص‌های مکانی پتانسیل سیل‌خیزی با استفاده از مدل هیدرولوژیکی HEC-HMS مطالعۀ موردی (حوضه آبخیز طالقان)، پایان­ نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه خوارزمی تهران.
دارند، م. (1399). پیش‌نگری و مدل‌سازی تغییر اقلیم ایران به کمک مدل ریزمقیاس نمایی آماری SDSM و سناریوهای مختلف RCP. گزارش نهایی طرح پژوهشی، دانشگاه کردستان.
زارعی، ش.، حزباوی، ز.، مصطفی‌زاده، ر.، و اسمعلی‌عوری، ا. (1399). مقایسۀ آسیب‌پذیری زیرحوضه‌های آبخیز سامیان بر اساس تغییرات مولفه‌های اقلیمی. پژوهش‌های جغرافیای طبیعی، 52 (2)،  217-226.
شیخ بیکلو اسلام، ب. (1400). شواهد و پیامدهای رویداد سیل در ایران از پیش از تاریخ تاکنون. مدل‌سازی و مدیریت آب و خاک، 1(1)، 24-39.
علی‌محمدی، ع. (1388). مطالعات منابع طبیعی و زیست­ محیطی تحلیل وضعیت اقلیمی. گزارش نهایی، معاونت برنامه­ ریزی استان‌داری تهران.
علی‌محمدی، ع. (1388). مطالعات منابع طبیعی و محیط زیست‌ تحلیل منابع آب، گزارش نهایی، معاونت برنامه­ ریزی استان‌داری تهران.
عینعلی، س. (1396). مروری بر حادثه سیلاب متروی تهران فروردین 1391. هشتمین کنگره بین‌المللی سلامت در حوادث و بلایا، وزارت بهداشت.
فهیمی‌نژاد، ا.، ‌باعقیده، م.، باباییان، ا.، و انتظاری، ع. (1398). شبیه‌سازی اثر گرمایش جهانی بر میانگین و رخدادهای حدی برخی متغیرهای هیدرواقلیمی در حوضۀ آبریز شاندیز. نشریۀ تحلیل فضایی مخاطرات‌ محیطی، 3، 27-48.
کردجزی، م.، باقریان، س.، بابائیان، ا.، و محمدکمانی، ا. (1392). بررسی اثرات تغییر اقلیم بر بارش­ های سیل ­آسا در استان گلستان. پنجمین کنفرانس بین­المللی مدیریت جامع بحران­ های طبیعی، دبیرخانه دائمی کنفرانس مدیریت جامع بحران.
گزارش کار گروه اقلیم‌شناسی و هواشناسی، (1399). مطالعات ملی سیلاب‌ها، ایران.
                                                                                                               
Aghabeigi, N., Esmali Ouri, A., Mostafazade, R., & Golshan, M. (2019). The effects of climate change on runoff using IHACRES hydrologic model in some of watersheds, Ardabil Province. Irrigation and Water Engineering, 10(2), 178-189. (in Persian).
Ahmadabadi, A., & Sedighifar, Z. (2018). Predicting the effects of climate change on the hydrogeomorphological characteristics of the catchment based on a statistical microscale model. Applied Research in Geographical Sciences (Geographical Sciences), 18 (51), 103-114. (in Persian).
Ahmadi, H., Rostami, N., & Dadashi-roudbari, A. (2020). Projected climate change in the Karkheh Basin, Iran, based on CORDEX models. Theoretical and Applied Climatology, 142(1), 661-673.
Alavinia, S.H., & Zarei, M. (2021). Analysis of spatial changes of extreme precipitation and temperature in Iran over a 50‐year period. International Journal of Climatology, 41, E2269-E2289.
AliMohammadi, A. (2009). Natural resource and environmental studies, Climate Status Analysis, Tehran Governorate. Final report, Deputy of Planning (in Persian).
AliMohammadi, A. (2009). Natural resource and environmental studies water resources analysis. Final report, Deputy of Planning (in Persian).
Bai, Y., Zhang, Z., & Zhao, W. (2019). Assessing the impact of climate change on flood events using HEC-HMS and CMIP5. Water, Air, & Soil Pollution, 230(6), 119.
Barati, Z., & Nasiri, M. (2011). Effects of human activities on flooding in Tehran: A case study of Darband and Golabdereh basins. First national conference on spatial analysis of environmental hazards in Tehran, University of Tehran (in Persian).
Beitulahi, A. (2019). Tehran flood risk and priority measures required. Final report, Seismology Center, Road, Housing and Urban Development Research Center (in Persian).
Climatology and Meteorology Working Group (2020). National flood studies, Iran (in Persian).
Darand, M. (2020). Predicting and modeling Iran's climate change using the SDSM statistical microscale model and various RCP scenarios. Final report of research project, University of Kurdistan (in Persian).
Dissanayaka, K.D.C.R., & Rajapakse, R.L.H.L. (2019). Long-term precipitation trends and climate extremes in the Kelani River basin, Sri Lanka, and their impact on streamflow variability underclimatechange. Paddy and Water Environment, 17(2), 281- 289.
Doulabian, S., Golian, S., Toosi, A.S., & Murphy, C. (2021). Evaluating the effects of climate change on precipitation and temperature for Iran using RCP scenarios. Journal of Water and Climate Change, 12 (1), 166-184.
Einali, S. (2017). A Review of Tehran Metro Flood Incident April 2012. 8th International Health Congress on Accidents and Disasters, Ministry of Health (in Persian).
Fathian, F., Ghadami, M., Haghighi, P., Amini, M., Naderi, S., & Ghaedi, Z. (2020). Assessment of changes in climate extremes of temperature and precipitation over Iran. Theoretical and Applied Climatology, 141, 1119-1133.
Fahiminejad, A., Baeqideh, M., Babaian, A., & Entezari, A. (2019). Simulation of the effect of global warming on the mean and limit events of some hydro-climatic variables in the Shandiz catchment, Journal of Spatial Analysis of Environmental Hazards, 3, 27-48 (in Persian).
Gao, C., He, Z., Pan, S., Xuan, W., & Xu, Y.P. (2020). Effects of climate change on peak runoff and flood levels in Qu River Basin, East China. Journal of Hydro-Environment Research, 28, 34-47.
Habibnejad, R., & Shokoohi, A . (2020). 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 (in Persian).
Hejazizadeh, Z., Fattahi, A., Massah Boani, A., & Naserzadeh, M. (2012). Assessing the effects of climate change on flood hydrography in future periods Case study: Bakhtiari catchment. Geography, 10 (34), 24-5 (in Persian).
Hejazizadeh, Z., & Parvin, N. (2009). Investigation of temperature and precipitation changes in Tehran during the last half century. Geography and Regional Planning, 1 (prefix), 43-56.  (in Persian).
Hosseini, A. (2014). Determination of spatial indicators of flood potential using HEC-HMS hydrological model Case study (Taleghan watershed). M.Sc. Thesis, Kharazmi University of Tehran, Tehran, Iran (in Persian).
IPCC (2021). Climate Change, Sixth Assessment Report.
Kordjazi, M.,  Bagherian, S., Babaian, I., & Kamali, A.  (2014). Investigation of the effects of climate change on floods in Golestan province. 5th International conference on comprehensive management of natural crises, Permanent Secretariat of the Comprehensive Crisis Management Conference (in Persian).
Mathbout, S., Lopez-Bustins, J.A., Royé, D., Martin-Vide, J., Bech, J., & Rodrigo, F. S. (2018). Observed changes in daily precipitation extremes at annual timescale over the Eastern Mediterranean during 1961–2012. Pure and Applied Geophysics, 175(11), 3875-2890.
Mostafazadeh, R., Sadoddin, A., Bahremand, A. Bardi Sheikh, W., Farming, A. (2017). Scenario analysis of flood control structures using a multi-criteria decision-making technique in Northeast Iran. Natural Hazards, 87(3), 1827-1846.
Myhre, G., Alterskjær, K., Stjern, C.W., Hodnebrog, Ø., Marelle, L., Samset, B.H., & Stohl, A. (2019). Frequency of extreme precipitation increases extensively with event rareness under global warming. Scientific Reports9(1), 1-10.
Papalexiou, S. M., & Montanari, A. (2019). Global and regional increase of precipitation extremes under global warming. Water Resources Research, 55(6), 4901-4914.
Rojpratak, S., Thani, P., Sudprasert, C., Aribarg, T., Supharatid, S., & Change, C. (2020). Hot spot Of climate extreme events (Floods and Drouhgts) in Thailand for a changing climate. Proceedings of the 22nd IAHR-APD Congress, Sapporo, Japan.
Rahimi, J., Malekian, A., & Khalili, A. (2019). Climate change impacts in Iran: assessing our current knowledge. Theoretical and Applied Climatology, 135(1-2), 545-564.
Saddique, N., Khaliq, A., & Bernhofer, C. (2020). Trends in temperature and precipitation extremes in historical (1961–1990) and projected (2061–2090) periods in a data scarce mountain basin, northern Pakistan. Stochastic Environmental Research and Risk Assessment, 34 (10), 1441-1455.
Sheikh Biklo Islam, B. (2021). Evidence and consequences of the flood event in Iran from prehistoric times to the present. Water and soil modeling and management, 1(1), 24-39. (in Persian).
Talchabhadel, R., Aryal, A., Kawaike, K., Yamanoi, K., & Nakagawa, H. (2021). A comprehensive analysis of projected changes of extreme precipitation indices in west rapti river basin, Nepal under changing climate. International Journal of Climatology, 41, E2581-E2599.
User Manual SDSM 4.2. (2002). A decision support tool for the assessment of regional climate change impacts.
Vaghefi, S.A., Keykhai, M., Jahanbakhshi, F., Sheikholeslami, J., Ahmadi, A., Yang, H., & Abbaspour, K. C. (2019). The future of extreme climate in Iran. Scientific Reports, 9(1), 1-11.
Zareie, Sh., Hazbavi, Z., Mostafazadeh, R., & Esmailori, A. (2020). Comparison of vulnerability of Samian watershed based on climate change. Natural Geography Research (Geographical Research), 52(2), 217-236 (in Persian).