ارزیابی شبیه‌سازی مؤلفه‌های بیلان آب سطحی توسط مدل اقلیمی منطقه‌ای RegCM4 (مطالعه موردی: حوضه‌ی تویسرکان، استان همدان)

سابقه و هدف: مدل سازی اقلیم منطقه‌ای برای ریزمقیاس نمایی به داده‎های شرایط مرزی از یک مدل گردش کلی نیازمند است. مدل سازی اقلیمی منطقه‌ای نیز در واقع یک روش زیر مقیاس نمایی دینامیکی است. هدف از این پژوهش بررسی عملکرد طرحواره‌ی سطح CLM4.5 جفت شده در مدل اقلیمی منطقه‌ای RegCM4 در برآورد مؤلفه‌های بودجه‌ی انرژی و آبی با استفاده از سناریوی جدید RCP (RCP4.5) در محدوده‌ی دشت تویسرکان است. بدین منظور مدل اقلیمی منطقه‌ای RegCM4 جفت ‌شده با طرحواره‌ی سطح CLM4.5 با استفاده از خروجی‌های مدل گردش کلی HadGEM2 در محدوده‌ی دشت تویسرکان برای دو دوره‌ی پایه (1999-2005) و چشم انداز (2015-2025) اجرا می‌شود. سپس عملکرد مدل در دوره‌ی پایه ارزیابی شده و مؤلفه‌های بیلان آب و توازن آب سطحی در دوره‌ی چشم انداز، با توجه به اهمیت منابع آب در منطقه‌ی مورد مطالعه، بررسی می‌شوند. مواد و روش‌ها: در دوره‌ی پایه بارندگی، دما و رواناب شبیه‌سازی شده توسط مدل با مقادیر اندازه‌گیری شده در ایستگاه‌های موجود در منطقه در مقیاس زمانی روزانه مقایسه شدند. هم‌چنین عملکرد مدل توسط شاخص‌های ضریب ‌کارایی ‌مدل، ضریب‌ همبستگی، اریبی، میانگین ‌قدر مطلق ‌خطا و مجذور میانگین‌ مربعات ‌خطا بررسی شد. بارندگی شبیه سازی شده با مشاهدات 6 ایستگاه موجود در منطقه مقایسه شد، همچنین دمای اندازه گیری شده در ایستگاه سینوپتیک همدان- فرودگاه به منظور ارزیابی دما مورد استفاده قرار گرفت. برای صحت سنجی رواناب نیز تنها ایستگاه آب‌سنجی موجود در خروجی حوضه مورد بررسی قرار گرفت. پیش‌بینی‌ها با استفاده از سناریوی RCP4.5 از گزارش پنجم هیأت بین الدول تغییر اقلیم انجام گرفتند. در دوره‌ی چشم انداز تغییرات زمانی و مکانی مؤلفه‌های بیلان آب سطحی شامل بارندگی، تبخیر-تعرق و رواناب بررسی شدند و سپس معادله‌ی توازن آب سطحی در حوضه مورد ارزیابی قرار گرفت. یافته‌ها: نتایج ارزیابی عملکرد مدل در دوره‌ی پایه نشان می‌دهد که مدل دارای بهترین عملکرد در برآورد بارندگی (برای 5 ایستگاه نخست) و دما به دلیل ضرایب کارایی مناسب و خطاهای کوچک است. در رابطه با رواناب، ضریب کارایی مثبت اما به نسبت کوچک است، ضریب همبستگی نیز دارای مقدار قابل قبولی است که نشان از عملکرد نسبتاً مناسب مدل در برآورد رواناب دارد. در نخستین سال دوره‌ی چشم انداز (2015) بیشترین مقادیر بارندگی در بخش‌های شرقی و مرکزی (نواحی مرتفع) و کمترین مقادیر در جنوب غرب دشت اتفاق می‌افتد. پیش‌بینی بارندگی در 10 سال آینده (2016- 2025) نشان از کاهش بارندگی در بیشتر بخش‌ها، به جز بخش کوچکی در شرق و جنوب، دارد که بیشترین مقادیر کاهش (حدود 12%)، در شمال شرق و مرکز دشت است. از آنجا که بارندگی تعیین کننده‌ی میزان رطوبت در دسترس است بالتبع توزیع مکانی و تغییرات تبخیر-تعرق، مشابه بارندگی است. بیشترین مقادیر رواناب در شرق و شمال شرق (بخش مرتفع) دشت اتفاق افتاده و در دوره‌ی 10 ساله‌ی 2016-2025 یک افزایش 30 تا 50 درصدی در بخش شرقی و یک کاهش 10 تا 20 درصدی در بخش مرکزی اتفاق خواهد افتاد. ارزیابی بیلان آب سالانه نشان می‌دهد که در 7 سال توازن آبی برقرار بوده اما در 3 سال باقی‌مانده (2017، 2023 و 2024) اختلاف‌ها میان طرفین معادله‌ی بیلان آب محسوس هستند. نتیجه گیری: با توجه به مساحت کوچک حوضه و دوره‌ی زمانی کوتاه چشم انداز که در آن آثار تغییر اقلیم قابل تشخیص نیست حصول مقدار متوسط 3/1 میلی‌متر اختلاف در معادله‌ی بیلان برای این دوره‌ی 10 ساله می‌تواند حاکی از عملکرد مطلوب مدل در برقراری توازن آبی حوضه باشد. به ‌طور کلی می‌توان نتیجه گرفت علی‌رغم بهبود توازن آب، عملکرد طرحواره‌ی سطح هنوز در پارامتره‌سازی بودجه‌ی آبی، به‌ ویژه رواناب مطلوب نیست، در حالی‌که در برآورد بودجه‌ی انرژی، با توجه به برآورد خوب در شبیه‌سازی میانگین دما، عملکرد مناسبی دارد.