ارزیابی هیدرواقلیمی اثر تغییرات اقلیمی بر حوزههای آبخیز بالادست تالاب خلیج گرگان | ||
| فصلنامه علوم محیطی | ||
| دوره 23، شماره 2، 1404 اصل مقاله (999.66 K) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.48308/envs.2025.239143.1497 | ||
| نویسندگان | ||
| بهزاد رایگانی* 1؛ سوسن براتی2؛ منا ایزدیان3؛ سید قاسم قربانزاده زعفرانی1 | ||
| 1گروه پژوهشی ارزیابی و مخارات محیطزیست، پژوهشکده محیط زیست و توسعه پایدار، سازمان حفاظت محیط زیست، تهران، ایران | ||
| 2پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران | ||
| 3گروه پژوهشی تنوعزیستی و ایمنیزیستی، پژوهشکده محیط زیست و توسعه پایدار، سازمان حفاظت محیط زیست، تهران، ایران | ||
| چکیده | ||
| سابقه و هدف: تالابها از اکوسیستمهای کلیدی در تأمین منابع آب شیرین، تعدیل سیلاب و حفظ تنوع زیستی بهشمار میروند؛ اما تحت تأثیر تغییرات اقلیمی، روزبهروز آسیبپذیرتر میشوند. افزایش غلظت گازهای گلخانهای، گرمایش جهانی و تغییرات الگوهای بارش، تهدیدی جدی برای پایداری این زیستبومها محسوب میشود. تالاب خلیج گرگان در سواحل جنوب شرقی دریای خزر، نمونهای بارز از چنین اکوسیستمهای حساسی است که نوسانات تراز دریا و آوردهای آب شیرین حوزههای بالادست در دهههای اخیر، فشار مضاعفی بر آن وارد کردهاند. بر اساس گزارش ششم پنل بینالمللی تغییر اقلیم (AR6)، افزایش دما و فراوانی رخدادهای حدی نظیر خشکسالی و بارشهای شدید، بر رفتار هیدرولوژیک تالابها تأثیر بسزایی خواهد داشت. در این پژوهش، با تکیه بر دادههای تراکلایمت و خروجی مدلهای گردش عمومی (GCMs)، تحولات اقلیمی حوزههای بالادست تالاب خلیج گرگان در بازهای 64 ساله مورد تحلیل قرار گرفت و چشماندازهای آتی در سناریوهای گوناگون بررسی شد. مواد و روشها: ابتدا دادههای دما، بارش، تبخیر و تعرق، آب معادل برف و شاخصهای خشکسالی از پایگاه TerraClimate در مقیاس ماهیانه برای دوره 1958 تا 2021 استخراج گردید. سپس بهمنظور ارزیابی صحت و دقت دادهها، خروجیهای تراکلایمت با مشاهدات سه ایستگاه هواشناسی منتخب در حوزههای بالادست تالاب خلیج گرگان مقایسه شد. در مرحلهی بعد، از روشهای آماری من–کندال و رگرسیون کمترین مربعات خطا (OLS) برای شناسایی و تحلیل روند دما، بارش و شاخصهای خشکسالی استفاده شد. بهمنظور پیشبینی تغییرات آتی اقلیم، خروجی مدلهای گردش عمومی در گزارش ششم IPCC تحت سناریوهای SSP1-2.6، SSP2-4.5، SSP3-7.0 و SSP5-8.5 به روش عامل تغییر (Change Factor) ریزمقیاس شدند. در نهایت، نتایج بهدستآمده با توجه به رویکردهای مدیریت پایدار منابع آب تفسیر و پیشنهادهایی جهت انطباق با تغییرات اقلیمی ارائه شد. نتایج و بحث: بررسی سریهای زمانی نشان داد که همهی پارامترهای دمایی (کمینه، بیشینه، میانگین و میانه) در زیرحوضههای مورد مطالعه طی 64 سال اخیر روند افزایشی معناداری داشتند؛ در حالیکه رفتار بارش در اغلب حوضهها الگوی مشخصی نداشت و تنها در بعضی بخشهای شرقی حوزه، کاهش خفیف و معنادار مشاهده شد. همچنین، کمبود آب اقلیمی و شاخص خشکسالی پالمر، بهویژه از اواخر دهه 1990، روند بدترشدن شرایط را نشان دادند که میتواند بر تشدید خشکسالیهای متناوب و کاهش رواناب تأثیرگذار باشد. از سوی دیگر، روند کاهشی معنادار در آب معادل برف بهخصوص در مناطق کوهستانی بالادست، بر الگوی جریان فصلی و تغذیه تالاب تأثیر منفی داشته است. در مرحله پیشبینی تغییرات آتی، خروجی ریزمقیاسشده مدلهای GCMs حاکی از آن است که در سناریوهای خوشبینانه (SSP1-2.6)، افزایش دمای سالیانه در افق زمانی میانمدت در حدود 1 تا 5/1 درجه سلسیوس خواهد بود. در مقابل، سناریوهای پرانتشار (SSP3-7.0 و SSP5-8.5) افزایش قابلملاحظهای در دما و تشدید بیهنجاریهای بارش را نشان میدهند. بهرغم احتمال بارشهای حدی شدید، افزایش سریع تبخیر و تعرق و کاهش ذخایر برفی میتواند در مجموع رواناب مؤثر را کاهش داده و فشار مضاعفی بر منابع آبی تالاب وارد کند. تشدید خشکسالی و افت سطح آب تالاب، پیامدهایی چون کاهش تنوع زیستی، افت کیفیت آب و تضعیف معیشت جوامع محلی را در پی خواهد داشت. نتیجهگیری: یافتههای این مطالعه بیانگر اهمیت مدیریت و برنامهریزی تطبیقی در برابر آثار تغییر اقلیم است. اجرای راهکارهایی نظیر اصلاح الگوی کشت، تخصیص حقآبه برای تالاب، استفاده از روشهای نوین آبیاری، احیای پوشش گیاهی در مناطق بالادست و پایش مستمر پارامترهای اقلیمی، میتواند در کاهش تبعات گرمایش جهانی و حفظ پایداری تالاب خلیج گرگان نقش مهمی ایفا کند. در مجموع، پیشبینیهای اقلیمی و روندهای تاریخی اخذ شده در این پژوهش، بر ضرورت توجه فوری نهادهای ذیربط به مدیریت پایدار آب و انطباق با سناریوهای محتمل آینده تأکید دارد. | ||
| کلیدواژهها | ||
| تالاب خلیج گرگان؛ تغییر اقلیم؛ من–کندال؛ مدلهای گردش عمومی؛ شاخص خشکسالی | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Hydro-Climatic Assessment of Climate Change Impacts on the Upper Watersheds of Gorgan Bay Wetland | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Behzad Rayegani1؛ Susan Barti2؛ Mona Izadian3؛ Seid Ghasem Ghorbanzadeh Zaferani1 | ||
| 1Research Group of Environmental Assessment and Risk, Research Center for Environment and Sustainable Development (RCESD), Department of Environment, Tehran, Iran | ||
| 2Soil Conservation and Watershed Management Research Institute (SCWMRI), Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Tehran, Iran | ||
| 3Research Group of Biodiversity and Biosafety, Research Center for Environment and Sustainable Development (RCESD), Department of Environment, Tehran, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| Introduction: Wetlands play a pivotal role in supplying freshwater resources, controlling floods, and maintaining biodiversity. However, they have become increasingly vulnerable to the effects of climate change, such as the rise in greenhouse gas emissions, global warming, and altered precipitation patterns. Gorgan Bay Wetland, situated along the southeastern coast of the Caspian Sea, exemplifies a sensitive ecosystem under substantial pressure from sea-level fluctuations and reduced freshwater inflows from its upper watersheds. According to the Sixth Assessment Report (AR6) of the IPCC, rising temperatures and extreme weather events—including intensified drought and heavy rainfall—can significantly affect the hydrology and ecological functions of wetlands. In this study, we draw on TerraClimate data and outputs from General Circulation Models to examine hydro-climatic trends in the upper watersheds of Gorgan Bay Wetland over a 64-year span, and to project potential future scenarios of climate variability. Material and Methods: In the first step, monthly data on temperature, precipitation, evapotranspiration, snow water equivalent, and drought indices were retrieved from the TerraClimate database for the period 1958–2021. These data were validated against observations from three meteorological stations located in the upper watersheds of Gorgan Bay. Subsequent trend analyses for temperature, precipitation, and drought indices were conducted using the non-parametric Mann–Kendall test, alongside ordinary least squares regression. Next, future climate projections were obtained from selected GCMs in IPCC AR6, corresponding to four Shared Socioeconomic Pathways (SSP1-2.6, SSP2-4.5, SSP3-7.0, SSP5-8.5). Downscaling was performed through the Change Factor approach, which applies statistical corrections based on the discrepancies between historical observations and coarse-resolution GCM outputs. Finally, the results were interpreted with regard to sustainable water resource management strategies aimed at mitigating the impacts of climate change on Gorgan Bay Wetland. Results and Discussion: Time-series analyses revealed a statistically significant upward trend in all temperature parameters (minimum, maximum, mean, and median) across the watersheds during the 64-year study period. Conversely, most areas did not exhibit a clear or substantial decline in precipitation. Only some eastern segments showed a slight yet statistically significant reduction in rainfall. Meanwhile, increases in temperature and evapotranspiration, coupled with decreases in snow water equivalent in certain mountainous areas, have led to a worsening of climatic water deficit and drought conditions—particularly since the 1990s. These findings partially explain the diminished surface inflows and reduced water levels in Gorgan Bay Wetland. Downscaled climate projections under different SSPs point to further warming in the coming decades. Under more optimistic scenarios (SSP1-2.6), annual temperatures are projected to rise by about 1.0 to 1.5 °C in the near future (2021–2040). However, in more extreme scenarios (SSP3-7.0 and SSP5-8.5), rapid warming alongside shifts in rainfall patterns could intensify drought conditions and reduce effective runoff. Although heavier rainfall events may occur, increased evapotranspiration and reduced snow storage could collectively diminish the net water input to the wetland. If realized, these changes would amplify drought severity, compromise the wetland’s ecological services, and impact local livelihoods. Conclusion: Overall, the findings underscore the urgent need for adaptive management and planning to address the impacts of climate change in the upper watersheds of Gorgan Bay Wetland. Strategies such as adjusting cropping patterns, allocating adequate environmental flow, employing water-efficient irrigation technologies, and rehabilitating vegetative cover in upstream regions appear essential for mitigating climate-related risks. Ongoing monitoring of hydro-climatic variables, the integration of more advanced downscaling methods, and a focus on interdisciplinary approaches—including ecosystem-based management and economic-environmental modeling—could further enhance conservation efforts. The insights gained here reaffirm the importance of immediate and sustained policy actions to preserve the ecological integrity and socio-economic benefits of Gorgan Bay Wetland in the face of intensifying climate challenges. | ||
| کلیدواژهها [English] | ||
| Gorgan Bay Wetland, Climate Change, Mann–Kendall, Drought Index | ||
| مراجع | ||
|
| ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 3,934 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 3,023 |
||