The Analysis of Downscaling Results of Weather Parameters for Iran Future

Document Type : Research Paper

Authors

Soil science, Agriculture, Malayer University

Abstract

Planning and deciding about consuming water in future, and optimized management of water in line with sustainable agriculture development, need the information the climate change. In this study, the effect of climate change on temperature, solar radiation and precipitation, were evaluated. Daily weather parameters of 30 synoptic stations during 1991 to 2010 were used. HADCM3 in downscaling model of LARS-WG under r scenarios A1B, A2 and B1 for three 34-year periods from 2011 to 2045, 2046 to 2079 and 2080 to 2113 were applied to produce future data. The results of evaluation of model in basic period showed that the maximum accuracy of model belongs to the maximum temperature and the minimum accuracy is related to precipitation. In fact, NRMSE and r values of Tmax were 0.005 and 0.999, while they were 0.079 and 0.996 for the precipitation respectively. The prediction of weather parameters in future years indicated that the temperature and the solar radiation values will increase. However, the similar trend was not observed in precipitation. The scenario A2 was considered as the most crisis scenario, so that the increasing 2.13% solar radiation and 24.56 % temperature and decreasing 11.59 % precipitation until 2113 are predicted. In general, with continuing the present condition and prediction of future climate change, the optimized management in agriculture and water resources is necessary.
Extended Abstract
1-Introduction
Planning and deciding about consuming water in future, and optimized management of water in line with sustainable agriculture development, need the information the climate change. During the last few decades, global climate change has been an important research task throughout the world. Therefore, its consequences have been addressed in many research works. The simulation of weather in a place can lead to predict the climatic events significantly. The assessment and prediction of future changes is regarded important to mitigate climate change impacts on water resources mostly due to economic and socio-economic affairs. The purpose of this research is to predict the weather parameters changes under different scenario of LARS- WG downscaling model over the country in future. 
 
2-Materials and Methods
In this study, the effect of climate change on temperature, solar radiation and precipitation, as the most important parameters of country in future years, were evaluated. Daily weather parameters of 30 synoptic stations during 1991 to 2010 were used, including minimum temperature, maximum temperature, precipitation and sunshine in daily scale. HADCM3 in downscaling model of LARS- WG under scenarios A1B, A2 and B1 for three 34-year periods from 2011 to 2045, 2046 to 2079 and 2080 to 2113 were applied to produce future data.
3-Results and Discussion
 The calibration step of model based on the weather parameters during 1991-2010 years in each station was done with high accuracy. The results of model evaluation in basic period showed that the maximum accuracy of model belonged to the maximum temperature, while the minimum accuracy is related to the precipitation. Although the accuracy of solar radiation was more than the minimum temperature, the accuracy of precipitation was less than the minimum temperature.  The same results have been reported by Goodarzi et al. (2015) and Akhavan et al. (2015) what are in line with the present study. The NRMSE and r values of Tmax were 0.005 and 0.999, while they were 0.079 and 0.996 for the precipitation respectively. Although, in studies of Ansari et al. (2014) and Nasiri and Yarahmadi (2017), the accuracy of prediction of minimum temperature by LARS-WG was more than maximum temperature, the results difference can be due to area extent. In this investigation, the average of weather parameters in all station was used while the results as case study can be different. However, the calibration condition of model and time period are other effective factors in the results (Moradi et al., 2015).
The prediction of weather parameters in future over the country under different scenarios by LARS-WG showed that the air temperature of country will increase in future as the maximum values to 4.04 o C.  Moreover, the increasing air temperature in cold period will be more tangible than warm period. The evaluation of spatial distribution of air temperature in both of cold and warm periods showed that in all scenarios the minimum temperature and the maximum temperature will happen in half north of country and in half south respectively. Similar to the air temperature, the amount of solar radiation will be more than the present value, although this increase will occur with less speed. According to results of precipitation, the temporal distribution of precipitation will have more changes in next years. Its trend will be increasing and decreasing. Spatial distribution of precipitation over country area in the future indicated that the less precipitation will be received in southeast region, while the most value will belong to the sea coast and southwest area. The scenario A2 was as the most crisis scenario, so that the increasing 2.13% solar radiation and 24.56 % temperature and decreasing 11.59 % precipitation until 2113 are predicted.
4-Conclusion
In general, the changes of air temperature will be slightly higher than other parameters changes in the future. Continuing the present condition and prediction of future climate change, the optimized management in agriculture part and water resources is necessary. Also, due to prediction of solar radiation increasing, it can be used in optimized management of energy and produce the power in future which can be more effective on water resources management.
 

Keywords


اخوان، سمیرا؛ قبائی سوق، محمد؛ مساعدی، ابوالفضل (1394) بررسی اثر تغییر اقلیم بر مقدار نیاز خالص آبیاری محصولات عمدة دشت همدان - بهار با استفاده از نتایج مدل ریزمقیاس LARS-WG 5، پژوهشهای حفاظت آب‌وخاک، 22(4)، صص. 46-25.
انصاری، حسین؛ خدیوی، مهدی؛ صالح‌نیا، نسرین؛ بابائیان، ایمان (1393) بررسی عدم قطعیّت مدل LARS تحت سناریوهای A1B، A2 و B1 در پیش‎بینی بارش و دما (مطالعة موردی: ایستگاه سینوپتیک مشهد)، آبیاری و زهکشی ایران، 8 (4)، صص. 672-664.
بابائیان، ایمان؛ نجفی نیک، زهرا؛ زابل عباسی، فاطمه؛ حبیبی نوخندان، مجید؛ ادب، حامد؛ ملبوسی، شراره (1388) ارزیابی تغییر اقلیم کشور در دورة 2039-2010 میلادی با استفاده از ریزمقیاس‌نمایی داده‎های مدل گردش عمومی جو ECHO-G، جغرافیا و توسعه، 7 (16)، صص. 152-135.
بحری، معصومه؛ دستورانی، محمدتقی؛ گودرزی، مسعود (1394) بررسی خشکسالی‎های دهة 2030-2011 تحت اثر تغییر اقلیم، مطالعة موردی: حوزة آبخیز اسکندری، استان اصفهان، مهندسی و مدیریت آبخیز، 7 (2)، صص. 157-171.
براتی، غلامرضا؛ احمدی، محمود؛ میرزایی، ابراهیم؛ بیتار، محمد (1395) ترازیابی زبانه‎های پر فشار سیبری هنگام رخداد سرماهای بحرانی در ایران مرکزی، جغرافیا و پایداری محیط، 7 (26)، صص. 129-117.
براتی، غلامرضا؛ احمدی، محمود؛ میرزایی، ابراهیم؛ پژوه، فرشاد (1396) تحلیل روابط ابرناکی شبانه و رخداد شب‎های گرم در ایران مرکزی، جغرافیا و پایداری محیط، 7 (23)، صص. 11-1.
توکلی، احسان (1390) برآورد تبخیر و تعرّق مرجع در شرایط کمبود داده (مطالعة موردی: خراسان شمالی)، پایان‌نامة کارشناسی ارشد، استاد راهنما: دکتر بیژن قهرمان، دانشگاه فردوسی، مشهد.
جهانبخش اصل، سعید؛ خورشیددوست، علی‌محمد؛ عالی‌نژاد، محمد حسین؛ پوراصغر، فرناز (1395) تأثیر تغییر اقلیم بر دما و بارش با در نظر گرفتن عدم قطعیّت مدل‌ها و سناریوهای اقلیمی (مطالعة موردی: حوضة شهرچای ارومیه)، هیدروژئومورفولوژی، 2 (7)، صص. 122-107.
حسینی، سیدمحمد؛ مسعودیان؛ سید ابوالفضل؛ موحدی، سعید (1394) بررسی هم‌زمانی پرفشار رخداد دریای سیاه و بارش روزانه در ایران‌زمین، تحقیقات جغرافیایی، 30 (1)، صص. 16-1.
خلیلی اقدم، نبی؛ مساعدی، ابوالفضل؛ سلطانی، افشین؛ کامکار، بهنام (1391) ارزیابی توانایی مدل LARS-WG در پیش‌بینی برخی از پارامترهای جوّی سنندج، پژوهشهای حفاظت آب‌وخاک، 19 (4)، صص. 102-85.
رضایی، مریم؛ نهتانی، محمد؛ آبکار، علیجان؛ رضایی، معصومه؛ میرکازهی ریگی، مهری (1393) بررسی کارایی مدل ریزمقیاس‎نمایی آماری (SDSM) در پیش‎بینی پارامترهای دمایی در دو اقلیم خشک و فراخشک (مطالعة موردی: کرمان و بم)، پژوهشنامة مدیریت حوزه آبخیز، 5 (10)، صص. 131-117.
زارع ابیانه، حمید؛ بیات ورکشی، مریم (1391)، مطالعة تأثیرپذیری تعداد روزهای بارانی از پدیدة انسو در ایران، پژوهشهای حفاظت آب‌وخاک، 19 (1)، صص. 40-21.
زاینده‌رودی، فروغ؛ یزدان‌پناه، نجمه؛ سیاری، نسرین (1392) پیش‎بینی تغییرات بارش سه دورة 30 سالة آینده با استفاده از مدل ریزمقیاس LARS-WG5 و مدل گردش عمومی Hadcm3 (مطالعة موردی: شهر کرماناوّلین همایش ملّی چالشهای منابع آب و کشاورزی انجمن آبیاری و زهکشی ایران - دانشگاه آزاد اسلامی واحد خوراسگان اصفهان، صص. 8-1.
سهرابیان، الهه؛ مفتاح هلقی، مهدی؛ قربانی، خلیل؛ گلیان، سعید؛ ذاکری‌نیا، مهدی (1394) بررسی تأثیر تغییر اقلیم بر آبدهی حوضه با دخالت مدل هیدرولوژی (مطالعة موردی: حوضة گالیکش در استان گلستان پژوهشهای حفاظت آب‌وخاک، 22 (2)، صص. 125-111.
سیاری، نسرین؛ علیزاده، امین؛ بنایان اول، محمد؛ فریدحسینی، علیرضا؛ حسامی کرمانی، مسعودرضا (1390) مقایسة دو مدل گردش عمومی جو در پیش‌بینی پارامترهای اقلیمی و نیاز آبی گیاهان تحت تغییر اقلیم (مطالعة موردی: حوضة کشف‌رود)، آب‌وخاک، 25 (4)، صص. 925-912.
صالح‌نیا، نسرین؛ علیزاده، امین؛ سیاری، نسرین (1393) مقایسة دو مدل ریزمقیاس‌نمایی LARS-WG و ASD در پیش‎بینی بارش و دما تحت شرایط تغییر اقلیم و در وضعیّت‌های آب‌وهوایی متفاوت، آبیاری و زهکشی ایران، 8 (2)، صص. 245-233.
عباسی، فاطمه؛ بابائیان، ایمان؛ حبیبی نوخندان، مجید؛ گلی مختاری، لیلا؛ ملبوسی، شراره؛ عسکری، شمس‌الله (1389) ارزیابی تأثیر تغییر اقلیم بر دما و بارش ایران در دهه‎های آینده، با کمک مدل MAGICC-SCENGEN، پژوهش‌های جغرافیای طبیعی، 20 (72)، صص. 109-91.
عجم‌زاده، علی؛ ملائی‌نیا، محمودرضا (1395) ارزیابی اثرات تغییر اقلیم بر رواناب رودخانة فیروزآباد استان فارس، با ریزمقیاس‎نمایی خروجی مدل‎های گردش جوّی به‌وسیلة نرم‎افزارهای SDSM و LARS-WG، تحقیقات منابع آب ایران، 12 (1)، صص. 109-95.
غلام‌پور، زهرا (1393) بررسی تغییر اقلیم ایستگاه شیراز در دورة 2040-2011 با استفاده از ریزمقیاس‌نمایی مدل گردش عمومی جو (AOGCM)، نخستین همایش ملّی کاربرد مدل‌های پیشرفتة تحلیل فضایی در آمایش سرزمین، صص. 9-1.
کمالی، سعیده؛ آقا شریعتمداری، زهرا (1396) بررسی میزان تأثیر آلاینده‌های جوّی بر کارایی رابطة آنگستروم - پرسکات در برآورد تابش خورشید (مطالعة موردی: کرج)، تحقیقات آب‌و‌خاک ایران، 48 (5)، صص. 1061-1053.
کوهستانی، شاپور؛ اسلامیان، سید سعید؛ بسالت‌پور، علی‌اصغر (1396) تأثیر تغییر اقلیم بر درجه حرارت حوضة آبریز زاینده‌رود با استفاده از محاسبات نرم یادگیری ماشینی بیزین، علوم آب‌وخاک (علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی)، 21 (1)، صص. 216-203.
گودرزی، مسعود؛ خسروانیان، جهانتاب؛ حجازی، سید اسداله (1394) کاربرد مدل LARS-WG در پیش‎بینی پارامترهای هواشناسی حوضة قره‌سو، نشریة فضای جغرافیایی، 15 (51)، صص. 279-263.
مرادی، میلاد؛ غیاثی، ماندانا؛ بابایی، آزاده؛ رهنما، محمدباقر (1394) ارزیابی تأثیرات تغییر اقلیم بر پارامترهای اقلیمی با استفاده از مدل LARS-WG (مطالعة موردی: ایستگاه سینوپتیک کرمان)، دوّمین همایش ملّی راهکارهای پیشروی بحران آب در ایران و خاورمیانه، شیراز، صص. 7-1.
مظفری، غلامعلی؛ شفیعی، شهاب (1393) ارزیابی شرایط خشکسالی در استان سیستان و بلوچستان طی (1410-1391) با استفاده از ریزمقیاس‌نمایی داده‌های مدل گردش عمومی جو، اطّلاعات جغرافیایی، 24 (93)، صص. 114-101.
نصیری، بهروز؛ یارمرادی، زهرا (1396) پیش‌بینی تغییرات پارامترهای اقلیمی استان لرستان در 50 سال آتی با استفاده از مدل HADCM3، اطّلاعات جغرافیایی، 26 (101)، صص. 154-143.
Farzanmanesh, R., Abdullah, A. M., Shakiba, A. R., Amanollahi, J. (2012) Impact Assessment of Climate Change in Iran Using LARS-WG Model, Pertanika Journal Science. & Technology, 20 (2), pp. 299-311.
Ghazal, R., Ardeshir, A., Zahedi Rad, I. (2014) Climate Change and Stormwater Management in Tehran, Procedia Engineering, 89, pp. 780-787.
Hashmi, M. Z., Shamseldin, A. Y., Melville, B. W. (2009) Downscaling of Future Rainfall Extreme Events: Aweather Generator Based Approach, 18th World IMACS/ MODSIM Congress, Cairns, Australia, pp. 13-17.
IPCC (2007) Summary for Policy Makers Climate Change: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Forth Assessment Report, Cambridge University Press.
Karimi, S., Yavari, A. R., Niksokhan, M. H. (2015) Prediction of Temperature and Precipitation in Damavand Catchment in Iran by Using LARS –WG in Future, Earth Science, 4 (3), pp. 95-100.
Nazarifard, M., Seyfi, K., Moemeni, R. (2007) Evaluation of Geostatistical Methods and Tisen in Estimation of Evapotranspiration Changes (Case Study: Hamedan Province), 9th Irrigation and Evaporation Reducing, Kerman, pp. 1-8.
Rajabi, A. Sedghi, H. Eslamian, S., Musavi, H. (2010) Comparison of LARS-WG and SDSM Downscaling Models in Kermanshah (Iran). Ecology, Environment and Conservation, 16 (4), pp. 1-7.
Semenov, M. A., Barrow, E. M. (2002) LARS-WG a Stochastic Weather Generator for Use in Climate Impact Studies, User’s manual, Version 3.0.