The Simulation of Climate Change in Semnan Province with Scenarios of Atmospheric General Circulation Model (Hadcm3)

Document Type : Research Article

Authors

• Zahra Hejazizadeh ¹
• Sayyed Mohammad Hosseini ²
• Alireza Karbalaee Dorei ¹

¹ University of Kharazme Tehran

² sayyed jamaleddin asadabadi university, hamedan

10.22067/geo.v4i3.44214

Abstract

1. Introduction
Climatic change is one of the most important challenges human beings have confronted with in recent centuries due to its severe effects on water resources, agriculture, energy, tourism and even human bioclimatic. Developing strategies, making decisions with awareness about water consumption in different parts in the future, and available water resources management require climatic change information (i.e. precipitation and temperature) which can be directly used with hydrology and climatology models.
In recent years, climate prediction models have been used for numerous purposes such as the generation of climate data using different scenarios related to greenhouse gases in general circulation models. By using these models, the output of general circulation models (GCM) can be examined at micro-scales. One of these models is called LARS-WG, which has received considerable attention from the researchers in Iran or elsewhere.

2. Case Study
Using the LAR model, we have collected climate data from among four synoptic stations from their establishment until 2010. Data used in this research including minimum and maximum temperature as well as precipitation were daily recorded. To generate the precipitation values, LAR (a well-known generator model of random data for climatic status) was used. Likewise, the minimum and maximum temperature in every station of Semnan Province was used for both basic and future periods..
In addition,, to investigate the LAR model in simulating, the Ground Truth average bias and absolute error have been calculated for the simulated data and truth in the investigated period:



3. Conclusion
In these scenarios, there was almost full coverage between the Ground Truth and simulated data. In A1B scenario, more stations bring more assurance in simulating data in winter and spring. The maximum observed and simulated precipitation was calculated by Hadcm3 model scenario in all Semnan stations in March. The minimum precipitation in Shahrood and Biarjmand stations was in July and August, respectively. As for Garmsar and Semnan stations, the minimum precipitation was in September. All stations in January had the least minimum and maximum temperature in January, whereas they had the most minimum and maximum temperature in July.

Keywords

• Downscaling
• Atmospheric general circulation model
• Climate change
• LARS-WG
• Semnan Province

---

References

آبابایی، بهنام؛ سهرابی، تیمور؛ میرزایی، فرهاد؛ رضاوردی نژاد، وحید و بختیار کریمی (1389)، اثر تغییر اقلیم بر عملکرد گندم و تحلیل ریسک ناشی از آن (مطالعه موردی: منطقه رود دشت اصفهان)، دانش آب‌وخاک، 135.

اشرف، بتول؛ موسوی بایگی، محمد کمالی، غلامعلی و کامران داوری (1391)، ارزیابی تغییر مصرف آب گندم و چغندرقند با توجه به اثرات تغییر اقلیم در دو دهه آتی در دشت‌های منتخب استان خراسان رضوی، مجله آبیاری و زهکشی ایران، 105.

بابائیان، ایمان و منصوره کوهی (1391)، ارزیابی شاخص‌های اقلیم کشاورزی تحت سناریوهای تغییر اقلیم در ایستگاه‌های منتخب خراسان رضوی، نشریه آب‌وخاک، 953.

باباییان، ایمان و زهرا نجفی (1389)، تحلیل تغییر اقلیم استان خراسان رضوی در دوره‌ 39- 2010 با استفاده از ریزگردانی خروجی الگوی GCM، دو فصلنامه جغرافیا و توسعه ناحیه‌ای، 1.

باباییان، ایمان؛ نجفی نیک، زهرا؛ زابل عباسی، فاطمه؛ حبیبی نوخندان، مجید؛ ادب، حامد و شراره ملبوسی (1388)، ارزیابی تغییر اقلیم کشور در دوره2010 تا 2039 میلادی با استفاده از ریزمقیاس نمایی داده‌های مدل گردش عمومی جو ECHO-G، جغرافیا و توسعه، شماره 16، 135-152.

حق طلب، نفیسه؛ گودرزی، محسن؛ حبیبی نوخندان، مجید؛ یاوری، احمدرضا و حمیدرضا جعفری (1392)، مدل‌سازی اقلیم استان‌های تهران و مازندران با استفاده از مدل اقلیمی LARS-WG و مقایسه تغییرات آن در جبهه‌های شمالی و جنوبی البرز مرکزی، فصلنامه علوم و تکنولوژی محیط‌زیست، 37-49.

خزانه‌داری، لیلی؛ زابل عباسی، فاطمه؛ قندهاری، شهرزاد؛ کوهی، منصوره و شراره ملبوسی (1388)، دورنمایی از وضعیت خشکسالی ایران طی سی سال آینده، دو فصلنامه جغرافیا و توسعه ناحیه‌ای، 98-83.

خورانی، اسدالله و شهربانو مرودشتی (1393)، بررسی آثار تغییر اقلیم بر میزان بازدید از جزیره هنگام، فصلنامه پژوهش‌های جغرافیای طبیعی، 122-109.

روستایی، مریم؛ سهرابی، تیمور؛ مساح بوانی، علیرضا و محمدصادق احدی (1391)، ارزیابی ریسک عملکرد زیست توده گیاه ذرت تحت تأثیر تغییر اقلیم، مجله پژوهش آب در کشاورزی، 425.

روشن، غلامرضا و عبدالعظیم قانقرمه (1393)، احتمال تأثیر تغییر اقلیم بر نوسانات منحنی شدت و فراوانی بارش مؤثر در ایستگاه‌های شمال غرب ایران، مجله جغرافیا و برنامه‌ریزی محیطی، 61-84.

سبحانی، بهروز و فخری سادات فاطمی‌نیا (1393)، مدل‌سازی فراسنج‌های اقلیمی استان خراسان جنوبی، مجله پژوهش‌های جغرافی طبیعی، شماره 3، 332-311.

شاهکویی، اسماعیل و غلامرضا روشن (1392)، تغییرات زمانی درجه- روز مورد نیاز گیاه سویا بر مبنای دگرگونی‌های اقلیمی دهه‌های آینده مطالعه موردی شهرستان گرگان، فصلنامه آمایش جغرافیایی فضا، 51-66.

صالح نیا، نسرین؛ موسوی بایگی، محمد و حسین انصاری (1392)، پیش‌بینی خشکسالی با استفاده از نمایه PDSI به کمک مدل‌های LARS-WG و HadCM3 (مطالعه موردی: حوضه نیشابور)، مجله آبیاری و زهکشی ایران، 93.

ضرغامی، مهدی؛ بابائیان، ایمان؛ حسن‌زاده، یوسف و رضا کنعانی (1391)، مطالعه تغییر اقلیم و اثرات آن بر خشکی (مطالعه موردی: استان آذربایجان شرقی)، فصلنامه علوم و مهندسی آبخیزداری، شماره 18، 61.

عباسی، فاطمه؛ ملبوسی، شراره؛ بابائیان، ایمان؛ اثمری، محمد و رضا برهانی (1389)، پیش‌بینی تغییرات اقلیمی خراسان جنوبی در دوره 2039-2010 میلادی با استفاده از ریزمقیاس نمایی آماری خروجی مدل ECHO-G نشریه آب‌وخاک، شماره 24، 233 -218.

علیزاده، امین؛ صالح نیا، نسرین؛ سیاری، نسرین؛ نصیری فیلاورگانی، مائده و کامران داوری (1392)، پیش‌بینی تغییرات احتمالی بارش مؤثر در پهنه‌های اقلیمی ایران برای زراعت گندم (طی دوره 90 ساله آینده)، آبیاری و زهکشی ایران، 575.

کوهی، منصوره و حسین ثنایی نژاد (1392)، بررسی سناریوهای تغییر اقلیم بر اساس نتایج حاصل از دو روش ریزمقیاس گردانی آماری برای متغیر تبخیر و تعرق مرجع در منطقه ارومیه، مجله آبیاری و زهکشی ایران، 559.

لشکری، اعظم؛ علیزاده، امین و محمد بنایان اول (1390)، بررسی امکان کاهش اثر تغییر پارامترهای اقلیمی بر تولید ذرت دانه‌ای در شمال شرق ایران، نشریه آب‌وخاک، 926.

Alison, L. K., Richard, G. L., & Nicholas, S. R. (2004). RCM rainfall for UK flood frequency estimation: Climate change results. Journal of Hydrology, 318(1), 163-172.

Chang, H., Knight, C. G., Staneva, M. P., & Kostov, D. (2002). Water resource impacts of climate change in Southwestern Bulgaria. Geo Journal, 57(3), 159-168.

Elshamy, M. E., Wheater, H. S., Gedney, N., & Huntingford, C., (2005). Evaluation of the rainfall component of weather generator for climate change studies. Journal of Hydrology, 326(1), 1-24.

Gordon, C., Cooper, C., Senior, C. A., Banks, H., Gregory, J. M., Johns, … & Wood, R. A. (2000). The simulation of SST, seas ice extents and ocean heat transports in a version of the Hadley center coupled model without flux adjustment. Climate Dynamic, 16(1-2), 147-168.

Harmel, R. D. (2002). Evaluating the adequacy of simulating maximum and minimum daily air temperature with the normal distribution. Journal of Applied Meteorology, 41(7), 744-753.

Harmsen, E., Miller, N. L., Schlegel, N. J., & Gonzalez, J. E. (2009). Seasonal climate change impacts on evapotranspiration, precipitation deficit and cop yield in Puerto Rico. Agricultural Water Management, 96(7), 1085-1095.

Hashemi, M. Z., Shamseldin, A. Y., & Melville, B. W. (2011). Comparison of SDSM and LARS-WG for simulation and downscaling of extreme precipitation events in a watershed. Stochastic Environmental Research and Risk Assessment, 25(4), 475-484.

Mavromatis, T., & Hansen, J. W. (2001). Interannual variability characteristics and simulated crop response of four stochastic weather generators. Agricultural and Forest Meteorology, 109(4), 283-296.

Rajabi, A. (2010, January). Modeling of Kermanshah climate by means of downscaling model of Lars-wg. Paper presented at the 2nd National Conference on Utilization Integrated Management of Water Resources, Kerman, Iran.

Rosenberg, N. J., Brown, R. A., Izaurralde, R. C., & Thomson, A. M. (2003). Integrated assessment of Hadley Centre (hadcm2) climate change projections on agricultural productivity and irrigation water supply in the conterminous United States: I. Climate change scenarios and impacts on irrigation water supply simulated with the HUMUS model. Agricultural and Forest Meteorology, 117(1), 73-96.

Semenov, M. A., & Barrow, E. M. (2002). A stochastic weather generator for use in climate impact studies. User Manual: Hertfordshire, UK. Taulis, M. E., & Milke, M. W. (2005). Estimation of WSIM weather simulation parameters in arid climates. Ecological Modeling, 184(2), 177-191.