تاثیر تغییر اقلیم بر نیاز آبیاری برنج تحت سناریوهای ‌واداشت تابشی(مطالعه موردی:انزلی)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی آبیاری و آبادانی، دانشکده مهندسی و فناوری کشاورزی، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران

2 استادیار/گروه مهندسی آبیاری و آبادانی، دانشکده مهندسی و فناوری کشاورزی، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران

چکیده

کشاورزی به­طور مستقیم تحت تاثیر شرایط اقلیمی و تغییرات آن است. بنابراین به منظور سازگاری با آثار منفی تغییر اقلیم بر کشاورزی پایدار، بررسی اثرات تغییر اقلیم برآب مصرفی در این بخش ضروری است. در این مطالعه با استفاده از سه سناریوRCP8.5 RCP4.5  و RCP2.6 از گزارش پنجم IPCC و مدل گردش جوی HadGEM2-ES، داده­های اقلیمی آینده (دمای بیشینه ، دمای کمینه و بارش) تحت شرایط تغییر اقلیم با استفاده از نرم­افزار LARS WG طی دو دوره (2039-2020 ) و (2059-2040) بر اساس دوره پایه (2005- 1985) پیش­بینی شده است. تبخیرتعرق دوره پایه از روش هارگریوز- سامانی محاسبه و با استفاده از ضریب (G) به تبخیرتعرق به روش فائو -پنمن- مانتیث تبدیل گردید تا دقت محاسبات افزایش یابد. بر این­ اساس به مقایسه تبخیرتعرق و نیاز آبیاری برنج (کشت غالب و استراتژیک استان گیلان) در آینده و گذشته پرداخته شده ­است. نتایج نشان داد در دوره (2039-2020) میانگین سالانه دمای ­بیشینه و کمینه به ترتیب به میزان  2/2 و 1/2 درجه سانتیگراد نسبت بـه دوره پایـه ( 2005- 1985) افزایش می یابد. همچنین در دوره (2059-2040 ) نسبت بـه دوره پایـه (2005- 1985) میانگین سالانه دمای ­بیشینه و کمینه به ترتیب به میزان  2/3و 8/2 درجه سانتیگراد افزایش می یابد. میانگین ماهانه بارش تحت سه سناریو  در دوره­های (2039-2020 ) و (2059-2040) به ترتیب 8/11 و 6/13 میلی­متر نسبت به دوره پایه افزایش خواهد یافت. نتایج این پژوهش نشان داد تغییرات نیاز آبیاری خالص برنج طی دوره­های (2039-2020) و (2059-2040) نسبت به دوره­ی پایه به ترتیب 0 تا 31% و 0 تا 45% افزایش خواهد داشت. روند تغییرات تبخیرتعرق مرجع صعودی است و دامنه تغییرات آن طی دو دوره­ی مذکور به ترتیب (% 6/13 - %4/0) و (% 6/27 - %1/6) می­باشد. روش مذکور چشم­اندازی از اثرات تغییر اقلیم بر آبیاری به کشاورزان ارائه می­کند. نتایج این پژوهش ضرورت توجه بیشتر به تاثیرات تغییر اقلیم بر مدیریت و برنامه­ریزی مطمئن­ کشاورزی را آشکار می­سازد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

The Effect of Climate Change on Rice Irrigation Requirement under RCP Scenarios (Case Study: Anzali)

نویسندگان [English]

  • Saba Hoseini Tabesh 1
  • Zahra Aghashariatmadari 2
1 , Irrigation Engineering Department, Faculty of Agricultural Engineering and Technology, University College of Agriculture and Natural Resources, University of Tehran,
2 Assistant Prof., Irrigation & Reclamation Engrg. Dept. University of Tehran Karaj, Iran.
چکیده [English]

Agriculture is directly affected by climate conditions and changes; therefore, it is essential to understand the effects of climate change on agricultural water resources in order to adapt negative effects on sustainable crop production. In this study using three scenarios; RCP2.6, RCP4.5 and RCP8.5 of the HadGEM2-ES climate model, the future climate data (precipitation, minimum and maximum temperatures) for two periods (2020-2039 and 2040-2059) were forecasted under climate change and based on a 20-years basic period (1985-2005) climate data using LARS-WG software. The base-period evapotranspiration was estimated using Hargreaves-Samani method and they were converted to Fao-Penman-Monteith method by Coefficient (G) in order to improve accyracy. According to this, irrigation requirement of rice (most important and major crop in Gilan province) and evapotranspiration were compared between the past and future. Results declared that the average annual maximum and minimum temperatures for the periods of (2020-2039) and (2040-2059) in comparison to the base period, will increase 2.2 and 2.1, 3.2 and 2.8 ˚C respectively. Also, the average monthly rainfall under all three scenarios will increase 11.8 and 13.6 millimeters for the proposed future periods, respectively. In addition, the net irrigation changes of rice for the both proposed periods will increase 0-31% and 0-45%, respectively. The trend of evapotranspiration changes is ascending and the range of changes during the two periods will be 0.4%-13.6% and 6.1%-27.6%, respectively. This method demonstrated the outlook of climate change impacts on irrigation to the farmers. The results of this study suggest that it is necessary to understand climate change impacts on agriculture, for improved agricultural management planning. The results of this study highlight the need to pay more attention to the effects of climate change on reliable agricultural management and planning. 

کلیدواژه‌ها [English]

  • irrigation requirement
  • Hargreaves-Samani
  • FAO-Penman-Monteith
  • climate change
  • RCP scenarios
Ababaiee, B. Mirzaiee, F.&Sohrabi, T. (2012). Assessment of LARS-WG model at 12 Coastal meteorology station in Iran. Iranian Water Research Journal, 9(5),217-222. (In Farsi)
Acharjee, T. K. Ludwig, F. van Halsema, G. Hellegers, P. and Supit, I. (2017). Future changes in water requirements of Boro rice in the face of climate change in North-West Bangladesh. Agricultural water management, 194, 172-183.‏
Alizadeh, A. (2013). Soil, Water, Plant Relationship. (4th ed). Mashhad: Sadjad University of Technology. (In Farsi)
Allen, R. G, Periera, L. S.Raes, D.and Smith, M. (1998). Crop Evapotranspiration (guidelines for computing crop water requirements), FAO Irrigation and Drainage Paper,(No. 56),(pp.5 -9).Rome,Italy.
Amiri, A.and Siahi, M. (2009). Design of Irrigation Canals and Related Structure. (3rd ed). (pp. 32-49). Tehran: University of Tehran. (In Farsi)
Arshad, A. Zhang, Z. Zhang, W. and Gujree, I. (2019). Long-Term Perspective Changes in Crop Irrigation Requirement Caused by Climate and Agriculture Land Use Changes in Rechna Doab, Pakistan. Water, 11(8), 1567.
Babaeian, I. Kwon, W. T. and Im, E. S. (2004). Application of weather generator technique for climate change assessment over Korea. Korea Meteorological Research Institute. Climate Research Lab., 98pp.‏
Dehghan, Z. Fathian, F. Islamian, S. (2015). Assessment of comparison assessment of LARS-wg, SDSM &IDW for Simulating and Doenscaling Temperature and Rain.Soil and Water science and agricultural industrie,29(5),1376-1390. (In Farsi)
Döll, P. (2002). Impact of climate change and variability on irrigation requirements: a global perspective. Climatic change, 54(3), 269-293.
Doorenbos, J. Pruitt, W. O. (1984). Guidelines for predicting crop water requirements, FAO Irrigation and Drainage Paper 24, Rome, Italy.
Intergovernmental Panel on Climate Change. (2019). Representative Concentration Pathways (RCPs.). Retrieved November 4, 2019, from https://sedac. ciesin. columbia. edu/ ddc/ ar5_ scenario_ process/ RCPs. html.
Islam, A. T. Shen, S. H. and Yang, S. B. (2018). Predicting design water requirement of winter paddy under climate change condition using frequency analysis in Bangladesh. Agricultural Water Management, 195, 58-70.
Jahanbakhsh, S. Movahed danesh, A. Molavi, A. (2001). Analysis of estimation models Of Evapotranspiration on Tabriz Climatological Station. Journal of Agricultural Science. 11(2), 51-65. (In Farsi)
Jones, C. D. Hughes, J. K. Bellouin, N. Hardiman, S. C. Jones, G. S. Knight, J. Liddicoat1, S. O’Connor, F. M.  Andres, R. J.  Bell, C. Boo, K. O. Bozzo, A. Butchart, N. Cadule, P. Corbin, K. D. Doutriaux-Boucher, M. Friedlingstein, P.  Gornall, J. Gray, L. Halloran, P. R. Hurtt, G. Ingram, W. J. Lamarque, J.F.  Law, R. M.  Meinshausen, M. Osprey, S. Palin, E. J ParsonsChini, L. Raddatz, Sanderson, M. G. Sellar, A. A. Schurer, A. Valdes, P. Wood, N. Woodward, S.  Yoshioka, M and M. Zerroukat. (2011). The HadGEM2-ES implementation of CMIP5 centennial simulations. Geoscientific Model Development, 4(3), 543-570. ‏
Mir Sane, M. Masah, A. Bloukazari, S. (2010). Assessment of Climate Change Impact on Net Water Requirement for Maize In The Future. In: Proceedings of 3rd National Conference of Irrigation Network Of Irrigation and Drainage 1-3 March. Shahid Chamran University.Ahvaz, Iran. (In Farsi)
Naftchali, A. Maldar, M. Amadi, M. Karandish, M. (2015). Analysis Impacts of Climate change on Sustanable agriculture in MAZANDARAN Privince.Iranian Journal of Irrigation and Drainage, 9(6), 994-1004. (In Farsi)
Naftchali, A. Karandish, F. (2016). Management of rice cultivation under climate change at Mazandaran Province, Water Research in Agriculture, 30(3), 333-346. (In Farsi)
Obada, E. Alamou, E. Chabi, A. Zandagba, J. and Afouda, A. (2017). Trends and Changes in Recent and Future Penman-Monteith Potential Evapotranspiration in Benin (West Africa). Hydrology, 4(3), 38.
Piri, H.Taher, M. (2019). Evaluation of 24 models of reference evapotranspiration in different climates of Iran.Iranian Journal of Eco Hydrology, 3(6), 611-622. (In Farsi)
Sarafroozeh, F. Jalali, M. Jalali, T. and Jamali, A. (2014). Assessing the effects of future climate change on wheat water consumption in Tabriz. Geographic Space, 2 (37 and 37): 81-96 (In Farsi)
Simaiee, A. Homaiee, M. Noroozi, A. (2013).Assessment SEBAL Model to Evapotranspiration Estimation by MODIS and TM Data. Water and Soil Resources Conservation.2 (4), 29-40. (In Farsi)
Tavakoli, A. Ebrahimi,H. ,Tavskoli,E. (2011).Impact Of Climate Change On Agricultural Water Consumption In TORBAT E HEIDARIYE Between The Years Of  2071 and 2100 In: Proceedings of The First National Congress Meteorology And Agricultural Water Management, Tehran, University Of Tehran, Iran. (In Farsi)
Zahedi, M.and Khatibi, M. (2008). Hydrology, Tehran: Samt. (In Farsi)
Salaajegheh, A. Rafiei, E. Moghaddamnia, A. Malekian, A. Araghinejad, SH. Khalighi, SH. Pourjam.A. (2017). Performance assessment of LARS-WG and SDSM downscaling models in simulation of precipitation and temperature. Iranian Journal of Soil and Water Research,2(48),253-262. (In Farsi)
 Jabarian et al. (2016). Downscaling the atmospheric general circulation model's data and its application in simulating the climatic parameters (Case study: Guilan province). Journal of Natural Environment,1(69),143-158. (In Farsi)