پیش یابی شرایط خشکسالی دوره های آتی تحت تاثیر تغییر اقلیم و بررسی نیاز خالص آبی در روستاهای منتخب استان کهگیلویه و بویر احمد

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار گروه جغرافیا، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران

2 استادیار گروه کشاورزی، دانشگاه پیام نور تهران، ایران

3 استادیار گروه کشاورزی، دانشگاه پیام نور تهران، ایران،

4 دانشیار گروه کشاورزی،دانشگاه پیام نور،تهران، ایران

چکیده
تغییر اقلیم به ویژه تغییر الگوهای بارش یک واقعیت چالش برانگیز است که بخش‌های مختلف جامعه از جمله بخش کشاورزی را که به شدت به چگونگی آب وهوا وابسته است، تحت تاثیر قرار می‌دهد. هدف این پژوهش پیش‌یابی شرایط خشکسالی در دوره‌های آتی و مقایسه الگوی فعلی مصرف آب و نیاز خالص آبی 10 محصول زراعی در پنج روستای استان کهگیلویه و بویراحمد است. بدین منظور جهت مدلسازی تغییر اقلیم داده‌های روزانه دمای کمینه، دمای بیشینه، بارش و ساعات آفتابی در طول دوره‌(2022-1986) ‌ایستگاه‌های یاسوج و گچساران از سازمان هواشناسی استان اخذ گردید. بر اساس این داده‌ها الگوی فعلی مصرف آب برآورد و نیاز خالص آبی این محصولات با توجه به شرایط آب و هوایی استان محاسبه شد. جهت بررسی خشکسالی و تغییر الگوهای بارش 3 مدل گردش عمومی که به خوبی بارش را در بیشتر مناطق کشور شبیه سازی می‌نمایند توسط مدل LARS-WG شبیه سازی شد سپس نمایه خشکسالی با استفاده از تابع گرافیکیZimaSPI در نرم افزارMATLAB محاسبه گردید. نتایج بررسی الگوهای بارش ماهانه و سالانه نشان داد که میزان بارش منطقه مورد مطالعه در سال‌های آتی افزایش می‌یابد اما الگوی زمانی توزیع بارش در طول سال تغییر دارد. نتایج توزیع بارش ماهانه گویای کاهش بارش زمستان و افزایش بارش‌ها در بهار و ابتدای پاییز است، که غالبا به صورت سیلاب از دسترس خارج می‌گردد. بررسی نمایه‌ی خشکسالی نیز گویای افزایش تداوم خشکسالی‌ها و رخداد بیشتر خشکسالی‌های ملایم است. با توجه به نتایج بررسی بارش و خشکسالی نیاز خالص آبیاری در 5 روستا و در محصولات زراعی گندم دیم وآبی، جو دیم و آبی، ذرت دانه‌ای، ذرت علوفه‌ای، هندوانه، سیب زمینی،پیاز، یونجه، شبدر و شلتوک مورد بررسی قرار گرفت. جهت بررسی رفتار کشاورزان نیز از چهار سناریو شامل سطح بدون تغییر دسترسی به آب و کاهش سهمیه آب 10، 20 و 30 درصدی استفاده شد. بررسی سناریوهای تغییر دسترسی به آب نشان داد نیاز خالص آبی در مقایسه با الگوی مصرف آب به مراتب پایین‌تر بود. بیشترین اختلاف در نیاز آبی و میزان آب مصرفی با 298 درصد در شلتوک و کمترین اختلاف در نیاز آبی و میزان آب مصرفی در شبدر با اختلاف 13 درصد مشاهده شد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله English

Forecasting the Drought Conditions of Future Periods under the Influence of Climate Change and Investigating the Net Irrigation Requirement in Selected Rurals of Kohgiluyeh and Boyer Ahmad Provinces

نویسندگان English

Ashraf Asadi 1
Arsalan Biniyaz 2
Arash Jael 3
Sirous Shakeri 4
1 Department of Geography, Payame Noor University, Tehran, Iran
2 Assistant Professor
3 3- Assistant Professor, Department of Agriculture, Payame Noor University
4 4- Associate Professor, Department of Agriculture
چکیده English

Climate change, especially changing precipitation patterns, is a challenging reality that affects different sectors of society, including the agricultural sector, which is highly dependent on the weather. This study aimed to predict drought conditions in future periods and compare current water consumption patterns and net water demand of 10 crops in five villages of Kohgiluyeh and Boyer-Ahmad province. To model climate change, daily data of minimum temperature, maximum temperature, precipitation, and sunny hours during the period (1986-2022) of the Yasuj and Gachsaran stations were collected from the provincial meteorological organization. Based on these data, the current water consumption pattern was estimated and net water demand of these products was calculated according to the climate of the province. To study drought and change rainfall patterns, three general circulation models that simulate precipitation well in most regions of the country were simulated by the LARS-WG model, then the drought profile was calculated using the ZimaSPI graphic function in MATLAB software. The results of monthly and annual precipitation patterns showed that precipitation in the studied area increases in the coming years, The results of monthly precipitation distribution indicate a decrease in winter precipitation and an increase in precipitation in spring and early autumn, which is often out of reach as the flood. Drought index analysis also indicates an increase in drought continuity and more occurrence of mild droughts. According to the results of precipitation and drought, the irrigation requirements in 5 villages and dryland and irrigated wheat, rainfed and irrigated barley, corn, corn, forage maize, watermelon, potato, onion, alfalfa, clover, and rice were investigated. Four scenarios including an unchanged level of access to water and a reduction of water quota of 10, 20, and 30 percent were used to investigate farmers' behavior. The study of changing water availability scenarios showed that the net water requirement was significantly lower compared to the water consumption pattern. The highest difference was observed in water requirement and amount of water consumed with 298% per rice and the lowest difference in water requirement and water use in clover (13%).

کلیدواژه‌ها English

Kohgiluyeh and Boyer Ahmed province
Climate Change
Drought
Rural
Net Irrigation Requirement
اسماعیل نیا، ع.ا. و وصفی اسفستانی، ش. (1394). بررسی اثرات اصلاح قیمت حامل‌های انرژی بر تولید و قیمت در بخش کشاورزی. مجله اقتصاد مالی، 9(32)، 45-64.
اکبری، م.، نجفی علمدارلو، ح.، و موسوی، س.ح. (1398). اثرات تغییر اقلیم و خشکسالی روی ریسک درآمدی و الگوی کشت زراعی در شبکه آبیاری دشت قزوین. پژوهش آب در کشاورزی، 33(2) ،282-265. https://doi.org/10.22092/jwra.2019.119742
الوانکار، س. ر.، نظری، ف.، و فتاحی، ا. (1395). تأثیر تغییر اقلیم بر شدت خشکسالی و دوره بازگشت خشکسالی­های ایران، تحلیل فضایی مخاطرات محیطی،3(2)،120-99.  http://dx.doi.org/10.18869/acadpub.jsaeh.3.2.99
بابائیان، ا.، کریمیان، م.، مدیریان، ر.، بیاتانی، ف. و فهیمی نژاد، ا. (1395).کارایی روش های پس پردازش آماری در بهبود پیش بینی ماهانه بارش مدل MRI-CGCM3 در خراسان رضوی، تحقیقات منابع آب ایران،12(2)،92-83.
باقری، ا.، نیکویی، ع.، خداداد کاشی، ف.، و شوکت فدایی، م. (1396). ارزیابی سیاست قیمت گذاری آب بر پایداری و حفظ آبخوان: مطالعه آبخوان مهیار شمالی در حوضه زاینده رود. اقتصاد و توسعه کشاورزی، 31(2)، 120-105.
براتی، خ.، عابدی کوپایی، ج.، درویشی، ا.، آذری، آ. و یوسفی، ع. (1397). برآورد نیاز خالص آبیاری گیاهان الگوی کشت دشت کرمانشاه و مقایسه آن با داده­های سند ملی آب. پژوهش آب در کشاورزی،32(4)، 553-543. https://doi.org/10.22092/jwra.2019.118523
بی‌نیاز ا.، احمدپور برازجانی، م.، ضیایی، س. و محمدی، ح.، ( 1400). اثرات بالقوه قیمت گذاری و سهمیه­بندی آب بر بهره­وری آب و مصرف نهاده­های کشاورزی در استان کهگیلویه و بویراحمد. پژوهش آب در کشاورزی (علوم خاک و آب)، 35(1)، 89-106. https://doi.org/10.22092/jwra.2021.352382.834
پرهیزکاری، ا.، یاوری، غ.، محمودی، ا. و بخشی خانیکی، غ. (1400). ارزیابی آثار بالقوه استقرار بازار آب محلی در شرایط رویارویی با خشکسالی و کم آبی در استان تهران. تحقیقات منابع آب ایران،17(4)، 210-192. https://dorl.net/dor/20.1001.1.17352347.1400.17.4.12.9
جهانگیر م. ح.، جهانپناه، م. و ابوالقاسمی، م. (1399). پیش بینی وضعیت خشکسالی برای دوره های آتی با استفاده از مدل LARS-WG (مطالعه موردی: ایستگاه شیراز). محیط زیست و مهندسی آب، 6(1)، 82-69 . https://doi.org/10.22034/jewe.2020.215515.1343
حسینی، م. ح. (1397). واکاوی روند بارش جنوب غرب آسیا در نیم سده گذشته، تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، 49، 166-151. http://dx.doi.org/10.29252/jgs.18.49.151
وزارت راه و شهرسازی، سازمان هواشناسی کشور. (1402). خبرنامه 33 هواشناسی کشاورزی.
دورودیان، ح.، و دورودیان، غ. (1396). پیامدهای اجتماعی و بوم ‌شناختی تغییر بی ‌رویه کاربری اراضی کشاورزی. مدیریت اراضی، 5(2) 2، 81-97. https://doi.org/10.22092/lmj.2018.115849
رفعتی،س. و کریمی، م. (1397). بررسی همگنی داده­های اقلیمی و روند تغییر دما، فیزیک زمین و فضا،44(1)،199-214. https://doi.org/10.22059/jesphys.2017.61674
سعادتی، ف.، و ذاکری، ز. (1391). مطالعه تنش آبی در ایران از منظر زیرساخت های فرهنگی. مهندسی فرهنگی.65(6) ،146-161.
سیاسر، ه.، سالاری، ا. (1402). پیش بینی احتمال وقوع خشکسالی با استفاده از زنجیره مارکوف (مطالعه موردی :روستاهای استان سیستان و بلوچستان). فصلنامه راهبردهای توسعه روستایی،10 (3)،402-387. https://doi.org/10.22048/rdsj.2023.352852.2042
شرقی، ط.، کلانتری، خ.، اسدی، ع. و جمعه پور، م. (1395). شبیه سازی اثرات توامان تغییرات اقلیمی و سیاست انتقال آب از بخش کشاورزی به صنعت بر تولیدات باغی(مورد استان یزد). تحقیقات اقتصاد و توسعه کشاورزی ایران،47(4)، 863-851 . https://doi.org/10.22059/ijaedr.2016.61332
شهرکی، ج.، رهنما، ع. و خاکسار آستانه، ح. (1397). مدیریت تقاضای آب با رویکرد اقتصادی در شمال استان سیستان و بلوچستان. اکو هیدرولوژی، 5(3)، 1049-1037. https://doi.org/10.22059/ije.2018.248647.797
شعبانعلی فمی، ح.، محمدزاده نصیرآبادی، م.، سواری، م.، معتقد، م.، بقایی، م. و افشاری، س. (1398). بکارگیری راهبردهای مدیریت آب توسط کشاورزان کوچک مقیاس در شرایط خشکسالی در مناطق روستایی استان اصفهان. فصلنامه راهبردهای توسعه روستایی، 6(3)، 278-265. https://doi.org/10.22048/rdsj.2020.206263.1823
شیوخی سوغانلو، س.، موسوی بایگی، م.، ترابی، ب. و رائینی سرجاز، م. (1400). ارزیابی اثرگذاری تغییر اقلیم بر عملکرد گندم آبی رقم مهرگان در شرایط تنش خشکی (مطالعه موردی: ورامین). نشریه هواشناسی کشاورزی، 9(2)، 28-15. https://doi.org/10.22125/agmj.2021.297373.1121
عباسی،ع.، کوهی، م.، جوانشیری، ز.، ملبوسی، ش.، حبیبی نوخندان،م.، بابائیان، ا. و فلامرزی، ی. (1399). آشکارسازی و به روز رسانی تغییر اقلیم در ایستگاه­های کشور(دوره 2017-1958). پژوهش های اقلیم شناسی،42، 153-137.
عباسی، ن.، و عباسی، ع. (1399). سیمای منابع و مصارف آب ایران. موسسه تحقیقات فنی و مهندسی کشاورزی، تهران.
عزیزی، ق.، (1383). تغییر اقلیم.انتشارات قومس،تهران،123.
فاخر نسب،ا.، علیجانی، ب. و اسدیان، خ. (1399). آشکارسازی تغییرات دمای هوا و بارش در استان کهگیلویه و بویراحمد تحت شرایط تغییر اقلیم با استفاده از مدلMIROC5، جغرافیای طبیعی، 12(50)، 35-15.
قائمی، ع.، هاشمی مفرد، س. آ.، بحرپیما، ع. ا، محمودی، پ. و ذونعمت کرمانی، م. (1401). تغییرات مکانی ـ زمانی ویژگی­های خشکسالی پیش بینی شده ایران تحت سناریوهای تغییر اقلیم هواشناسی و علوم جو، 5(1)، 80-68. https://doi.org/ 10.22034/jmas.2023.390166.1199
قلعه نوی، م. ا.، بابایی پهنه کلایی، س. ف.، درزی نفت چالی، ع. و جاویدی صباغیان، ر. (1398). تحلیل و پیش بینی تغییرات خشکسالی، تبخیر ـ تعرق و آب سبز در حوضه دریاچه ارومیه تحت شرایط تغییر اقلیم. مطالعات جغرافیایی مناطق خشک،9(73) 35-60 .
کلانکی، م.، رمضانی اعتدالی، ه. و فن اوول، پ. (1401). ارزیابی مؤلفه­های اقلیمی آینده از شمال تا جنوب غرب ایران، اکوهیدرولوژی، 9(2)، 386-373. https://doi.org/10.22059/ije.2022.340627.1621
کیانی قلعه سرد، س.، شهرکی، ج.، اکبری، ا. و سردارشهرکی، ع. (1398).اثر تغییرات اقلیمی بر تولید بخش کشاورزی ایران: مطالعه موردی محصول گندم، پژوهش­های کابردی زراعی،32(4) ،127-109. https://doi.org/10.22092/aj.2019.123143.1337
مرکز آمار ایران ، 1400، سالنامه آماری استان کهگیلویه و بویراحمد.
مهرآذر، آ.، مساح بوانی، ع. ر.، مشعل،م. و رحیمی خوب، ح. (1397). بررسی اثرات تغییر اقلیم بر بخش کشاورزی دشت هشتگرد با تأکید بر عدم قطعیت مدل های AOGCM گزارش ارزیابی پنجم IPCC. علوم و مهندسی آبیاری،41(3)، 59-45. https://doi.org/10.22055/jise.2018.13747
میرزایی، ع. و زیبایی، م. (1399). بررسی اثرات استراتژی­های تطبیقی برای مدیریت منابع آب کشاورزی تحت تأثیر تغییر اقلیم در حوضه آبریز هلیل رود. اقتصاد و توسعه کشاورزی،34(4)، 419-397.
میرشکاران، ی. (1399). اثر تغییرات آب و هوایی بر پیامدهای امنیتی-انتظامی بحران منابع آب با تأکید بر هیدروپولیتیک مناطق مرزی. پژوهش‌های تغییرات آب و هوایی.1(2)، 79-98. https://doi.org/10.30488/ccr.2020.111127
میرئی، م. ح. س. و فرشی، ع. ا. (1382). چگونگی مصرف و بهره­وری آب در بخش کشاورزی.مجموعه مقالات یازدهمین همایش کمیته ملی آبیاری و زهکشی ایران،تهران.
نادریان فر، م. و حیدری قرائی، ا. (1400). بررسی اثرات خشکسالی بر روی عملکرد گندم آبی و دیم در منطقه بجنورد. تحقیقات علوم زراعی در مناطق خشک، 3(1)، 176-163. https://doi.org/10.22034/csrar.2021.290842.1096
ناصری، م. و رستگاری پور، ف. (1402). تأثیر تغییر اقلیم بر پراکنش جغرافیایی پسته به عنوان محصولی راهبردی در مناطق روستایی. فصلنامه راهبردهای توسعه روستایی.10(2)، 118-103. https://doi.org/10.22048/rdsj.2022.347139.2030
نیکومرام، ه.، رهنمای رودپشتی، ف.، و بیات، ع. (1388). بررسی دلایل کمبود پژوهش­های تجربی انجام شده در حوزه حسابداری مدیریت در ایران. حسابداری مدیریت،2(22) ،104-83 .
یارمحمدی، س.، ذاکری نیا، م.، قرابنی، خ. و سلطانی، ا. (1396). بررسی اثر تغییر اقلیم بر تبخیر ـ تعرق و نیاز آبی گندم در منطقه بجنورد. مهندسی منابع آب، 10(4)، 109-97. https://dorl.net/dor/20.1001.1.20086377.1396.10.35.8.0
Abbasian ,M.S. , Moghim,S., & Abrishamchi,A. (2019). Performance of the general circulation models in simulating temperature and precipitation over Iran. Theoretical and Applied Climatology, 135, 1465–1483. https://doi.org/10.1007/s40808-016-0112-z
Gabr, M.E. (2023). Impact of climatic changes on future irrigation water requirement in the Middle East and North Africa's region: a case study of upper Egypt. Applied Water Science, (13(158) pp1-14). https://doi.org/10.1007/s13201-023-01961-y
Henry de Frahan, B., Buysse, J., Polome, P., Harmigine, O., Lauwers, L., Van Huylenbroeck, G., & Van Meensel, J. (2007). Positive mathematical Programming for agriculture and environmental policy analysis: review and practice, In: Weintraub, A., Bjorndal, T., Epstein, R., & Romero,c. (Eds). Management of Natural Resources: A Handbook of Operations Research Models, Algorithms, and Implementations. Kluwer Management Science.
https://www.climate.gov/news-features/understanding-climate/climate-change-global-temperature.
Karimi,M., Melesse ,A.M. , Khosravi,KH., Mamuye,M. , & Zhang,J.(2019). Analysis and prediction of meteorological drought using SPI index and ARIMA model in the Karkheh River Basin, Iran. Extreme Hydrology and Climate Variability, 26,343-353. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-815998-9.00026-9
Latinopoulos, D., & Y. Mylopoulos. (2005). Optimal allocation of land and water resources in irrigated agriculture by means of Goal Programming: Application in Loudias River basin. Global Nest Journal, 7,264-273. https://doi.org/10.30955/gnj.000345
Maneta M. P., Torres M., Wallender W., Vosit S., Howitt R., Rodrigues L., Bassoi L., & Panday, S. (2009). A spatially distributed hydro economic model to assess the effects of drought on land use, farm profit and agricultural employment. Water Resources Research, 45(11),11412. https://doi.org/10.1029/2008WR007534
McKee, T. B., Doesken, N. J., & Kleist, J. (1993). The relationship of drought frequency and duration to time scales. In Proceedings of the 8th Conference on Applied Climatology, Boston, MA: American Meteorological Society. (17(22), pp. 179-183).
Mizyed, N.(2009). Impacts of Climate Change on Water Resources Availability and Agricultural Water Demand in the West Bank. Water Resour Manage ,23, 2015–2029. https://doi.org/10.1007/s11269-008-9367-0
Soares, D., Paço, T.A., & Rolim, J. (2023). Assessing Climate Change Impacts on Irrigation Water Requirements under Mediterranean Conditions A Review of the Methodological Approaches Focusing on Maize Crop. Agronomy, 13(117) pp1-16. https://doi.org/10.3390/agronomy13010117
Speelman, S., Buysse, J. Farolfi, S. Frija , A. Haese, M. D & Haese, L.D. (2009). Estimating the impacts of water pricing on smallholder irrigators in North West Province, South Africa. Agricultural water management, 96(11): 1560-1566. https://doi.org/10.1016/j.agwat.2009.06.014
Tukimat ,N.N.A., Harun,S., & Shahid,SH.( 2017).Modeling Irrigation Water Demand in a Tropical Paddy Cultivated Area in the Context of Climate Change. Journal of Water Resources Planning and Management,143(7). https://doi.org/10.1061/(ASCE)WR.1943-5452.0000753