نوع مقاله : پژوهشی
نویسندگان
1
گروه مهندسی محیط زیست، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه ازاد اسلامی، تهران، ایران
2
گروه مهندسی محیط زیست، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
3
گروه علوم محیط زیست، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
4
گروه احیای مناطق خشک و کوهستانی، دانشگاه تهران، کرج، ایران
10.22092/wmrj.2026.373326.1670
چکیده
مقدمه و هدف
منابع آب زیرزمینی به دلیل دسترسیپذیری و هزینهی پایین استخراج، ستون اصلی تأمین آب شیرین در جهان، بهویژه در مناطق خشک، بهشمار میروند. یکی از چالشهایی که بشر با آن روبرو است، مسئله تغییر اقلیم و مشکلات متاثر از آن میباشد. با این حال، تعامل پیچیده میان متغیرهای اقلیمی (مانند تغییر در الگوهای بارش و دما) و فعالیتهای انسانی (نظیر برداشت بیرویه در کشاورزی و گسترش شهرنشینی)، پایداری این منابع را با تهدیدی جدی مواجه کرده است. دشت ارزوئیه نیز به دلیل وابستگی شدید بخش کشاورزی، با معضل جدی افت تراز آب زیرزمینی و ریسک فرونشست زمین روبرو است. برخلاف مطالعات پیشین که عمدتاً بر ارزیابی وضعیت موجود تراز آبهای زیرزمینی تمرکز داشتهاند، پژوهش حاضر با رویکردی پیشبینانه، به شبیهسازی اثرات سناریوهای مختلف تغییر اقلیم بر تراز آب زیرزمینی دشت ارزوئیه میپردازد. هدف اصلی این مطالعه، پیشبینی تغییرات تراز آب زیرزمینی در دشت ارزوئیه با استفاده از مدلسازی ترکیبی است؛ بدین صورت که ابتدا از روش ریزمقیاسنمایی آماری (SDSM) جهت اصلاح دادههای اقلیمی مدل CanESM2 استفاده شده و سپس خروجیها بر مدل هیدرولیکی GMS اعمال گردید. این تحقیق در نهایت به دنبال پاسخ به این پرسش است که تغییرات پارامترهای اقلیمی تحت سناریوهای مختلف در آینده، چه تأثیری بر پایداری تراز آب زیرزمینی دشت ارزوئیه خواهد داشت.
مواد و روشها
منطقه مورد بررسی دشت ارزوئیه واقع در استان کرمان قرار گرفته است. در این پژوهش به منظور پیش بینی پارامترهای دما و بارش چهار ایستگاه سیرجان، بافت، جیرفت و حاجی آباد از مدل SDSM به عنوان ابزاری برای ریزمقیاس نمایی آماری بر روی خروجی مدل CanESM2 استفاده شده است. بنابراین پیش بینی دما و بارش برای دوره آینده نزدیک (14020-1401) تحت سناریوهای RCP انجام گرفت و با دوره پایه (1400-1381) مورد مقایسه قرار گرفته است. در مرحله بعد با استفاده از مدل GMS به بررسی سطح آب زیرزمینی و همچنین ارزیابی اثر تغییر اقلیم بر روی کمیت آین آبخوان طی دوره های آتی (14020-1401) در دشت ارزوئیه پرداخته شده است.
نتایج و بحث
مدل SDSM در دشت ارزوئیه دقت بالایی در پیش نمایی بارش و دما داشته است. ارزیابی سناریوهای اقلیمی با SDSM در دشت ارزوئیه روند گرمایش را تحت سناریوهای مختلف تأیید کرد؛ ایستگاه حاجی آباد بیشترین افزایش دما را در ماههای نوامبر و می تجربه میکند که منجر به افزایش تبخیر و نیاز آبی میشود. ایستگاه سیرجان گرمایش یکنواختتری دارد، اما تغییرات بارش آن ناچیز است، در حالی که ایستگاه بافت الگوهای بارشی پویاتری نشان میدهد. جیرفت و حاجیآباد نیز با افزایش دما مواجه خواهند بود، اما حاجیآباد حساسیت دمایی و بارشی بیشتری دارد. بیلان هیدروژئولوژیکی دشت ارزوئیه نشاندهنده اضافه برداشت و کسری تجمعی است که با تغییر اقلیم تشدید میشود؛ لذا بازنگری در مدیریت تقاضا، تغییر الگوی کشت و اجرای تغذیه مصنوعی برای جلوگیری از افت سطح آب و فرونشست ضروری است.
نتیجهگیری و پیشنهادها
تحلیل خروجیهای مدلسازی SDSM و بیلان هیدروژئولوژیکی دشتهای مورد مطالعه، گویای روند گرمایش مستمر و تغییرات نامتوازن اقلیمی است که در تعامل با معضل اضافهبرداشت در دشت ارزوئیه، پایداری سفرههای زیرزمینی را در وضعیت مخاطرهآمیزی قرار داده است. با توجه به تفاوتهای اقلیمی معنادار بین ایستگاهها، اتخاذ استراتژیهای مدیریتی صرفاً بر پایه میانگینهای منطقهای ناکارآمد بوده و تداوم آن میتواند منجر به تشدید کسری تجمعی مخزن و فرونشست زمین شود؛ لذا اتخاذ رویکرد مدیریت جامع منابع آب مبتنی بر ویژگیهای اقلیمی بومی از طریق بازتنظیم سیاستهای تقاضا، اصلاح الگوی کشت بر اساس توان اکولوژیک منطقه و پیادهسازی متمرکز طرحهای تغذیه مصنوعی آبخوان جهت مدیریت نوسانات بارش، به عنوان راهکارهای ضروری برای گذار از شرایط بحرانی و حفظ تابآوری منابع آب زیرزمینی پیشنهاد میگردد.
نتیجهگیری و پیشنهادها
تحلیل خروجیهای مدلسازی SDSM و بیلان هیدروژئولوژیکی دشتهای مورد مطالعه، گویای روند گرمایش مستمر و تغییرات نامتوازن اقلیمی است که در تعامل با معضل اضافهبرداشت در دشت ارزوئیه، پایداری سفرههای زیرزمینی را در وضعیت مخاطرهآمیزی قرار داده است. با توجه به تفاوتهای اقلیمی معنادار بین ایستگاهها، اتخاذ استراتژیهای مدیریتی صرفاً بر پایه میانگینهای منطقهای ناکارآمد بوده و تداوم آن میتواند منجر به تشدید کسری تجمعی مخزن و فرونشست زمین شود؛ لذا اتخاذ رویکرد مدیریت جامع منابع آب مبتنی بر ویژگیهای اقلیمی بومی از طریق بازتنظیم سیاستهای تقاضا، اصلاح الگوی کشت بر اساس توان اکولوژیک منطقه و پیادهسازی متمرکز طرحهای تغذیه مصنوعی آبخوان جهت مدیریت نوسانات بارش، به عنوان راهکارهای ضروری برای گذار از شرایط بحرانی و حفظ تابآوری منابع آب زیرزمینی پیشنهاد میگردد.
کلیدواژهها
موضوعات
عنوان مقاله [English]
The effect of climate change on groundwater quantity in the near future (Case study: Arzooyeh Plain, Kerman Province)
نویسندگان [English]
-
Baharak Motamedvaziri
1
-
Somayeh SoltaniNezad
2
-
Hadi Kiadaliri
3
-
Hasan Ahmadi
4
1
Department of Environmental Engineering, SRB.C., Islamic Azad University, Tehran, Iran.
2
Department of Environmental Engineering, SRB.C., Islamic Azad University, Tehran, Iran.
3
Department of Environmental Sciences, SRB.C., Islamic Azad University, Tehran, Iran.
4
Department of Reclamation of Arid and Mountainous Regions, Faculty of Natural Resources, University of Tehran, Karaj, Iran
چکیده [English]
Introduction and Goal
Groundwater resources, owing to their accessibility and relatively low extraction costs, serve as the cornerstone of global freshwater supply, particularly in arid and semi-arid regions. One of the most critical challenges facing humanity today is climate change and its associated complications. The complex interplay between climatic variables (such as shifts in precipitation and temperature patterns) and anthropogenic activities (such as over-extraction for agriculture and rapid urbanization) has posed a serious threat to the sustainability of these resources. The Arzooyeh Plain, due to its heavy reliance on the agricultural sector, is currently grappling with severe groundwater level depletion and the risk of land subsidence. Unlike previous studies, which have largely focused on assessing the current status of groundwater tables, this research adopts a predictive approach by simulating the impacts of various climate change scenarios on the groundwater levels of the Arzooyeh Plain. The primary objective of this study is to forecast groundwater level fluctuations using a hybrid modeling approach. Specifically, the Statistical DownScaling Model (SDSM) was employed to refine climatic data from the CanESM2 model, and the resulting outputs were subsequently integrated into the GMS hydraulic model. Ultimately, this research seeks to address how future shifts in climatic parameters, under various scenarios, will affect the sustainability of groundwater levels in the Arzooyeh Plain.
Materials and Methods
The study area is the Arzooieh Plain located in Kerman Province. In this study, in order to predict the temperature and precipitation parameters of four stations Sirjan, Baft, Jiroft and Haji Abad, the SDSM model has been used as a tool for statistical downscaling on the output of the CanESM2 model. Therefore, the temperature and precipitation prediction for the near future period (2022-2041) was carried out under RCP scenarios and compared with the base period (2002-2021). In the next step, the groundwater level and the impact of climate change on the quantity of this aquifer during the future periods (2022-2041) in the Arzooieh Plain have been investigated using the GMS model.
Results and Discussion
The SDSM model has shown high accuracy in predicting precipitation and temperature in the Arzoiyeh Plain. The assessment of climate scenarios with SDSM in the Arzoiyeh Plain confirmed the warming trend under different scenarios; Haji Abad station experiences the highest temperature increase in November and May, leading to increased evaporation and water demand. Sirjan station has more uniform warming, but its precipitation changes are insignificant, while Baft station shows more dynamic precipitation patterns. Jiroft and Haji Abad will also face temperature increases, but Haji Abad is more sensitive to temperature and precipitation. The hydrogeological balance of the Arzoiyeh Plain indicates over-abstraction and accumulation deficit, which will be exacerbated by climate change; therefore, a review of demand management, changing cropping patterns, and implementing artificial recharge are necessary to prevent water table decline and subsidence.
Conclusion and Suggestions
Analysis of SDSM modeling outputs and hydrogeological balance of the studied plains indicates a continuous warming trend and unbalanced climate changes that, in interaction with the problem of over-extraction in the Arzuyeh Plain, have put the stability of groundwater aquifers in a precarious situation. Given the significant climatic differences between stations, adopting management strategies based solely on regional averages is ineffective and its continuation can lead to an exacerbation of the cumulative deficit of the reservoir and land subsidence; therefore, adopting a comprehensive water resources management approach based on local climatic characteristics through readjustment of demand policies, modification of the cultivation pattern based on the ecological capacity of the region, and centralized implementation of artificial aquifer recharge plans to manage rainfall fluctuations are suggested as essential solutions for transitioning from critical conditions and maintaining the resilience of groundwater resources.
کلیدواژهها [English]
-
Keywords: Climate Change
-
Arzooyeh Plain
-
Groundwater Modeling
-
Downscaling
-
GMS Model
)