اثر تغییر اقلیم بر روند تغییرات تبخیر-تعرق در طی دوره رشد گیاهان مزارع آبی و دیم با استفاده از مدل‌های AOGCM

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه بیرجند-گروه علوم و مهندسی آب-عضو هیات علمی

2 دانشجوی دکتری آبیاری و زهکشی دانشگاه شهید چمران اهواز مدیر مطالعات آبیاری و زهکشی شرکت مهندسی مشاور آب و انرژی اروند

3 استاد دانشکده مهندسی علوم آب دانشگاه شهید چمران اهواز.

4 استادیار بخش تحقیقات فنی و مهندسی کشاورزی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی خراسان رضوی، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، مشهد، ایران.

چکیده

تغییر اقلیم پدیده­ای تأثیرگذار بر بسیاری از فرایندهای طبیعی از جمله چرخه‌ی هیدرولوژی است. تبخیر-تعرق نیز به عنوان یکی از بخش‌های چرخه‌ی هیدرولوژی، دستخوش این تغییرات خواهد بود. به دلیل اهمیت تبخیر-تعرق در مدیریت منابع آب و برنامه‌ریزی کشاورزی، تحقیق حاضر با هدف بررسی اثر تغییر اقلیم بر این فرآیند در دشت نیشابور انجام شد. بدین منظور با استفاده از مدل SWAP و اطلاعات هواشناسی و زراعی، تبخیر-تعرق برای پنج مزرعه در دشت نیشابور محاسبه شد. به منظور ارزیابی اثر تغییر اقلیم بر تبخیر-تعرق واقعی گیاهان در مزارع تحت آبیاری، از مدل‌های اقلیمی HADCM3، ECHAM5OMو CGCM3T47 تحت سناریوهای انتشار حدی (A2 و B1) و توازنی (A1B) و در مزارع دیم از مدل HADCM3 و سناریوهای انتشار حدی (A2 و B1) در دو دوره‌ی 2039-2020 و 2099-2080 استفاده گردید. نتایج این تحقیق نشان داد که تبخیر-تعرق مرجع روزانه در دوره 2099-2080 تحت سناریوی A2 بیشترین تفاوت را نسبت به تبخیر و تعرق دوره پایه (2011-1992) خواهد داشت. همچنین در هر سه سناریوی انتشار، مقادیر تبخیر-تعرق روزانه در دوره 2099-2080 نسبت به دوره 2039-2020 افزایش بیشتری خواهد یافت. در بین محصولات مورد تحقیق، گندم با حدود 12درصد تغییر نسبت به ذرت با 3 درصد تغییر، بیشترین تغییر تبخیر-تعرق را در دوره­های آتی نسبت به دوره پایه در طی رشد نشان خواهد داد. ولی، میانگین کل تبخیر و تعرق دوره رشد ذرت (حدود 12 میلی متر بر روز) نسبت به محصولات دیگر بیشتر خواهد شد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Impact of Climate Change on Changing Trend of Evapotranspiration during the Growth Period of Irrigated and Rainfed Field Crops by AOGCM Models

نویسندگان [English]

  • m y 1
  • Mohsen Ahmadee 2
  • s b 3
  • a h 4
چکیده [English]

Climate change has important impacts on most of the natural processes, including hydrological cycle.  Evapotranspiration, as a part of hydrological cycle, will also undergo these changes. Due to the importance of evapotranspiration in water resources and agricultural management, this research was conducted to study climate change effect on evapotranspiration in Neyshabour plain. Evapotranspiration was calculated for five farms in Neyshabour plain using SWAP software and meteorological and agronomic data. In irrigated farms, the HADCM3, ECHAM5OM and CGCM3T47models were used to calculate crop actual evapotranspiration for 2020-2039 and 2080-2099 periods based on A2, B1 and A1B scenarios and the climate model used in rainfed farms was the HADCM3 based on A2 and B1 scenarios.  The greatest calculated difference in evapotranspiration was found between the period 2080-2099 and base period (1992-2011) in the A2 scenario. Also, evapotranspiration values for the period 2080-2099 will increase compared to the period 2020-2039 in all three scenarios. Among the crops of investigate, wheat will have the greatest changes (12%) in evapotranspiration in the future periods compared to the base period, while changes of maize will be only 3%.  However, the average daily evapotranspiration of maize during the growing season (about 12 mm/day) will be more than the other crops.

کلیدواژه‌ها [English]

  • SWAP model
  • Emission Scenarios
  • Wheat
  • Maize
  • Neyshabour plain

مراجع

  1. اشرف، ب.، موسوی‌بایگی، م.، کمالی، غ.، و ک. داوری، ک. 1390. پیش‌بینی نیاز آبی چغندرقند در دوره 2030-2011 با استفاده از داده‌های آب و هوای شبیه‌سازی شده توسط مدل ریز مقیاس کننده LARS-WG5 (مطالعه موردی: استان خراسان رضوی). نشریه آب و خاک (علوم و صنایع کشاورزی)، 25(5): 1184-1197.
  2. آبابایی، ب.، سهرابی، ت.، میرزایی، ف.، رضاوردی‌نژاد، و ب. کریمی. 1389. اثر تغییر آب و هوا بر عملکرد گندم و تحلیل ریسک ناشی از آن (مطالعه موردی: منطقه رودشت اصفهان). مجله دانش آب و خاک، 20(3): 150-135.
  3. بارگاهی، خ. و س.ع.ا. موسوی. 1385. تاثیر سطوح ایستابی کم عمق و شوری آب زیرزمینی بر کمک آب زیرزمینی به تبخیر و تعرق گلرنگ (Carthamus tinctorius L.) در گلخانه. مجله علوم و فنون کشاورزی ومنابع طبیعی. 10(3): 69-59.
  4. بهمنش، ج.، آزاد طلا تپه، ن.، منتصری، م.، رضایی، ح.، و ک. خلیلی. 1394. اثر تغییر اقلیم بر تبخیر-تعرق مرجع، کمبود بارندگی و کمبود فشار بخار هوا در ارومیه، دانش آب و خاک، 25(2): 91-79.
  5. دلقندی، م، 1391. ارزیابی اثرات ریسک تغییراقلیم بر عملکرد گندم و ارائه راهکارهای سازگاری با آن(مطالعه موردی: جنوب دشت خوزستان). رساله دکتری تخصصی آبیاری وزهکشی، دانشکده مهندسی علوم آب دانشگاه شهیدچمران اهواز.
  6. دهقان، ه.، علیزاده، ا. و س.ا. حقایقی مقدم. 1389. تخمین اجزای بیلان آب در مقیاس مزرعه با استفاده از مدل شبیه سازی SWAP (مطالعه موردی: منطقه نیشابور). مجله آب و خاک. 24(6): 1275-1265.
  7. دهقان، ه.، علیزاده، ا.، انصاری، ح.، و س.ا. حقایقی مقدم. 1390. بررسی شاخص‌های بهره‌وری آب در مزارع تحت آبیاری گندم (مطالعه موردی: دشت نیشابور)، نشریه آبیاری و زهکشی ایران، 2(5): 275-263.
  8. سیاری، ن.، علیزاده، ا.، بنایان اول، م.، فریدحسینی، ع.ل. و م.ر. حسامی کرمانی.1390. مقایسه دو مدل گردش عمومی جو (HadCM3,CGCM2) در پیش بینی پارامترهای اقلیمی و نیازآبی گیاهان تحت تغییراقلیم (مطالعه موردی: حوضه کشف رود). مجله آب و خاک. 25: 925-912.
  9. شهیدی، ع. و م. احمدی. 1393. آموزش تصویری مدل SWAP، انتشارات کلک زرین، 168 صفحه.
  10. یکتا جباری، ا. و ب. ذهبیون. 1390. ارزیابی تبخیر و تعرق مرجع ناشی از اثرات تغییر اقلیم در حوضه شاخرز. چهارمین کنفرانس مدیریت منابع آب ایران. دانشگاه صنعتی امیرکبیرتهران.

 

  1. Andreadis, K.M.,  and D.P. Lettenmaier. 2006. Trends in 20th century drought over the continental United States. Geophys. Res. Lett. 33 (10), L10403. http://dx.doi.org/ 10.1029/2006GL025711.
  2. Bandyopadhyay, B., Bhadra, A., Raghuwnshi, N.S., and R. Singh. 2009. Temporal trends in estimates of reference evapotranspiration over India. J. Hydrol. Eng. 14(5): 508–515.
  3. Eitzinger, J., Trnka, M., Hosch, J., Zalud, Z., and M. Dubrovsky. 2004. Comparison of CERES, WOFOST and SWAP models in simulating soil water content during growing season under different soil conditions. Ecological Modelling, 171(3): 223-246.
  4. Gan, T.Y. 2000. Reducing vulnerability of water resources of Canadian Prairies to potential droughts and possible climate warming. Water Resour. Manage. 14 (2):111–135.
  5. Gao, Y., Long, D., and Z. Li. 2008. Estimation of daily evapotranspiration from remotely sensed data under complex terrain over the upper Chao river basin in north China. International Journal of Remote Sensing, 29(11):3295-3315.
  6. Goyal, R.K. 2004. Sensitivity of evapotranspiration to global warming: a case study of arid zone of Rajasthan (India). Agric. Water Manage. 69: 1–11.
  7. Huo, Z., Dai, X., Feng, Sh., Kang, Sh., and G. Huang. 2013. Effect of climate change on reference evapotranspiration and aridity index in arid region of China, Journal of Hydrology, 492: 24-34.
  8. Irmak, S., Kabenge, I., Skaggs, K.E., and D. Mutiibwa. 2012. Trend and magnitude of changes in climate variables and reference evapotranspiration over 116-yr period in the Platte River Basin, central Nebraska–USA. J. Hydrol. 420–421: 228–244.
  9. Jahanbani, H., Shui, L.T., Bavani, A.M., and A.H. Ghazali. 2011. Uncertainty of climate change and its impact on reference evapotranspiration in Rasht City, Iran. J. Water Clim. Change 2(1):72–83.
  10. Kaustuv, R., Jablonski, D., and J.W. Valentine. 2001, Climate change, species range limits and body size in marine bivalves, Ecology Letters, 4(4): 366-370.
  11. Li, Zh., Zheng, F.L. and W.Zh. Liub. 2012. Spatiotemporal characteristics of reference evapotranspiration during 1961–2009 and its projected changes during 2011–2099 on the Loess Plateau of China. Agricultural and Forest Meteorology. 154– 155: 147– 155.
  12. Ma, Z., Li, D., and Y. Hu. 2004. The extreme dry/wet events in northern China during recent 100 years. J. Geogr. Sci. 14(3): 275–281.
  13. Mandare, A.B., Ambast, S.K., Tyagi, N.K., and J. Singh. 2008. On-farm water management in saline groundwater area under scarce canal water supply condition in the Northwest India. Agricultural Water Management, 95: 516-526.
  14. Minacapilli, M., Agnese, C., Blanda, F., Cammalleri, C., Ciraolo, G., D’Urso, G., Iovino, M., Pumo, D., Provenzano, G. and G. Rallo. 2009. Estimation of actual evapotranspiration of Mediterranean perennial crops by means of remote-sensing based surface energy balance Models.  Hydrology and Earth System Sciences. 13: 1061-1074.Qureshi, S.A., Madramootoo C.A. and G.T. Dodds. 2002. Evaluation of irrigation schemes for sugarcane in sindh, Pakistan, using SWAP93. Agricultural Water Management, 1(54):37-48.
  15. Racsko P., Szeidl L., and M. Semenov. 1991. A serial approach to local stochastic weather models. Ecological Modeling, 57: 27-41.
  16. Randall, D. A., Wood, R. A., Bony, S., Colman, R., Fichefet, T., Fyfe, J., Kattsov, V., Pitman, A., Shukla, J., Srinivasan, J., Stouffer, R. J., Sumi A., and K.E. Taylor. 2007. Cilmate Models and Their Evaluation. In: Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Solomon, S., D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, K.B. Averyt, M.Tignor and H.L. Miller (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA.
  17. Sabziparvar, A.A., and H. Tabari. 2010. Regional estimation of reference evapotranspiration in arid and semi-arid regions. J. Irrig. Drain. Eng. 136 (10): 724–731.
  18. Semenov M.A., Brooks R.J., Barrow E.M., and C.W. Richardson. 1997. Comparison of the WGEN and LARS-WG stochastic weather generators for diverse climates. Climate Research, 10: 95-107.
  19. Semenov, M. A., and E.M. Barrow. 2002. LARS-WG: a stochastic weathergenerator for use in climate impact studies (Version 3.0). User Manual.
  20. Singh, U.K., Ren, L. and S. Kang. 2010. Simulation of soil water in space and time using an agro hydrological model and remote sensing techniques. Agricultural Water Management. 97(8):1210-1220.
  21. Song, Z.W., Zhang, H.L., Snyder, R.L., Anderson, F.E., and F. Chen. 2010. Distribution and trends in reference evapotranspiration in the north China plain. J. Irrig. Drain. Eng. 136 (4): 240–247.
  22. Tabari, H., and S. Marofi. 2010. Changes of pan evaporation in the west of Iran. Water Resour. Manage. http://dx.doi.org/10.1007/s11269-010-9689-6.
  23. Thomas, A. 2000. Spatial and temporal characteristics of potential evapotranspiration trends over China. Int. J. Climatol. 20: 381–396.
  24. Utset, A., Farre, L., Martinez-Cob, A., and J. Cavero. 2004. Comparing Penman-Monteith and Priestley-Taylor approaches as reference-evapotranspiration inputs for modeling maize water- use under Protection Agency, 85 p.
  25. Van Dam, J.C., Huygen, J., Wesseling, J.G., Feddes, R.A., Kabat, P., VanWalsum, P.E.V., Groenendijk, P., and C.A. Van Diepen. 1997. Theory of SWAP version 2.0. Technical Document 45. Wageningen Agricultural University and DLO Winand Staring Center.
  26. Van Genuchten, M., and S.R. Yates. 1991. The RETC code for quantifying the hydraulic functions of unsaturated soils. US Environmental Protection Agency, 85 p.
  27. Vazifedoust, M., Van Dam, J.C., Feddes, R.A. and M. Feizi. 2008. Increasing water productivity of irrigated crops under limited water supply at field scale. Agricultural Water Management, 95: 89-102.
  28. Wang, Y., Jiang, T., Bothe, O., and K. Fraedrich. 2007. Changes of pan evaporation and reference evapotranspiration in the Yangtze River basin. Theor. Appl. Climatol. 90, 13–23.
  29. Ying Ma, Y., Feng, S., Huo, Z. and X. Song. 2011. Application of the SWAP model to simulate the field water cycle under deficit irrigation in Beijing, China. Journal of Mathematical and Computer Modeling, 54: 1044-1052.
  30. Zhang, X., Kang, S., Zhang, L., and J. Liu. 2010. Spatial variation of climatology monthly crop reference evapotranspiration and sensitivity coefficients in Shiyang river basin of northwest China. Agric. Water Manage. 97, 1506–1516.
  31. Zhang, Y., Liu, C., Tang, Y., and Y. Yang. 2007. Trends in pan evaporation and reference and actual evapotranspiration across the Tibetan Plateau. J. Geophys. Res. 112, D12110, doi: 10.1029/2006JD008161. 
پژوهش آب در کشاورزی
دوره 30، شماره 4
دی 1395
صفحه 511-523

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار