رویکردی جدید برای ارزیابی عملکرد مدل‌های AOGCM در شبیه‌سازی رواناب

سابقه و هدف: پدیده تغییر اقلیم بر بخش‌های مختلف تأثیر می‌گذارد که منابع آب از مهم‌ترین آنها است. لین و همکاران (1999) بررسی کردند که کشورهای واقع در عرض جغرافیایی پایین، بیشترین تبعات منفی این پدیده را متحمل خواهند شد (9). پیش‌نیاز ارزیابی اثرات منطقه‌ای تغییر اقلیم تولید سناریوی اقلیمی در دوره‌های آتی توسط مدل‌های AOGCM می‌باشد. پژوهشگران مختلف بسته به نیاز خود، خروجی‌های یک یا چند نمونه از این مدل‌ها را استفاده می‌نمایند. یو و همکاران‌ (2002) اثرات تغییر اقلیم بر منابع آب جنوب تایوان را با استفاده از مدل‌ها مورد بررسی قرار دادند (12). ویلبی و هریس (2006) تأثیر تغییر اقلیم بر روی میزان جریان‌های کم رودخانه‌ای در انگلستان را با در نظر گرفتن عدم قطعیت‌های مدل AOGCM در کنار منابع دیگر عدم قطعیت، مورد مطالعه قرار دادند (11). هدف از این پژوهش ارزیابی عملکرد مدل‌های اقلیمی از دو دیدگاه هیدرولوژیکی و منابع آبی است. به این معنی که علاوه بر معلوم بودن وضعیت توزیع احتمالاتی سامانه در هر ماه (دیدگاه هیدرولوژیست‌ها)، توالی زمانی وضعیت سامانه تحت شرایط تغییر اقلیم نیز بررسی شود.مواد و روش‌ها: در این پژوهش، با رویکردی جدید به ارزیابی عملکرد مدل‌های AOGCM‌ پرداخته ‌شد تا بتوان مدل(های) قابل اطمینانی را یافت که ضمن صرفه‌جویی در وقت و هزینه، نتایج رضایت‌بخشی را به‌دست آورد. با به‌کار‌گیری مدل‌های AOGCM‌، متغیر دما و بارندگی در دوره پایه (2000 -1971) برای حوضه آیدوغموش در آذربایجان شرقی برای سناریوی A2 برآورد و با معرفی مقادیر به مدل هیدرولوژیکی IHACRES، رواناب ماهانه شبیه‌سازی شد. برای بررسی کارآیی هر کدام از مدل‌ها، از روش متوسط ماهانه داده‌های مشاهداتی رواناب استفاده ‌شد. در ادامه، یک مدل ترکیبی پیشنهاد شد، به‌گونه‌ای که دارای بیش‌ترین وزن اختصاصی به رواناب در هر ماه می‌باشد. با برازش توزیع‌های مختلف آماری بر رواناب‌های شبیه‌سازی و با استفاده از آزمون‌های نکویی برازش، مناسب‌ترین توزیع آماری انتخاب و پارامترهای آماری مربوطه استخراج و با پارامترهای آماری رواناب حوضه در دوره مشاهداتی مقایسه ‌شد. یافته‌ها: نتایج نشان می‌دهد که مدل ترکیبی و HadCM3 با ضریب همبستگی به‌ترتیب 96 و 97 درصد و شاخص‌های آماری RMSE، MAE و NSE به‌ترتیب m3/s09/2، m3/s51/1 و 89/0 برای مدل ترکیبی و m3/s32/2، m3/s58/1 و 87/0 برای HadCM3، قادر به شبیه‌سازی رواناب می‌باشند. در ادامه، ماتریس احتمال انتقال رواناب نیز مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از مقایسه توزیع‌های احتمالاتی و ماتریس احتمال انتقال رواناب منتج از مدل‌های AOGCM با رواناب مشاهداتی نشان می‌دهد که مدل ترکیبی و HadCM3 با ضریب همبستگی به‌ترتیب 89 و 87 درصد و شاخص‌های آماری RMSE، MAE و NSE به‌ترتیب m3/s1/0، m3/s02/0 و 78/0 برای مدل ترکیبی و m3/s12/0، m3/s02/0 و 77/0 برای HadCM3، دارای خروجی‌های قابل اعتماد می‌باشند. نتیجه‌گیری: مدل‌ها توانایی خوبی در شبیه‌سازی متغیرهای اقلیمی و در نتیجه رواناب دارند. در صورت استفاده از فقط یک مدل AOGCM، از آنجایی که تفاوت معنی‌داری بین معیارهای عملکرد مدل ترکیبی و HadCM3 وجود ندارد، استفاده از HadCM3 توصیه می‌شود. نتایج مقایسه‌های آماری و احتمال انتقال جریان کاملاً مشابه می‌باشند.