تعيين سهم اثرات تغيير اقليم و عوامل انساني بر كاهش رواناب با تحليل حساسيت نسبت به محل نقاط شكست آماري در سري زماني

Quantifying the Impact of Climate Change and Human Activities on Runoff Reduction with Sensitivity Analysis on Time Series Breakpoints

در اين مقاله، تعيين سهم اثر اقليم و اثر مستقيم عوامل انساني بر كاهش رواناب بر اساس سه رويكرد رگرسيون خطي، كشساني اقليمي مبتني بر فرضيه بوديكو و رويكرد تثبيت- تغيير مبتني بر شبيه‌سازي ماهانه بيلان آب انجام مي‌شود. اين رويكردها عمدتاً مبتني بر تعيين نقطه شكست آماري در سري زماني جريان هستند. نقطه شكست آماري نشان‌دهنده زماني است كه از آن زمان به بعد، تغيير معني‌داري در ويژگي‌هاي آماري دبي جريان رخ مي‌دهد. در اين مقاله، با تحليل حساسيت نتايج نسبت به محل نقاط شكست در سري زماني رواناب، تأثير شناسايي اين نقاط بر تعيين مقادير سهم‌هاي ياد شده بررسي مي‌شود. كارايي رويكردهاي بيان شده در حوضه بالادست سد زاينده‌رود كه دستخوش تغييرات انسان‌ساخت قابل توجهي مانند افزايش بي‌رويه سطح زير كشت و انتقال آب بين حوضه‌اي بوده است، مورد ارزيابي قرار مي‌گيرد. در رويكرد تثبيت- تغيير، مدل بيلان آب براي دوره‌ زماني 1984-1976 واسنجي و صحت‌سنجي مي‌شود. نتايج تحليل حساسيت نسبت به محل نقاط شكست و بررسي سري زماني تغييرات سطح زيركشت به دست آمده از تصاوير ماهواره‌اي و سري زماني دبي انتقال آب بين حوضه‌اي نشان مي‌دهد كه در نظر گرفتن سال 2006 به عنوان سال رخداد نقطه شكست در سري زماني رواناب، تخمين‌هاي واقع‌بينانه‌تري از مقادير سهم اثرات عوامل انساني و اقليمي بر كاهش رواناب (به ترتيب، بيش از 90 درصد و ﻤﺘﺮ از 10 درﺻﺪ( ﺑﻪ دﺳﺖ ﻣﯽدﻫﺪ. ﻫﻤﭽﻨﯿﻦ، ﻃﺒﻖ ﻧﺘﺎﯾﺞ، در ﺻﻮرﺗﯽ ﮐﻪ ﺗﺄﺛﯿﺮ اﻓﺰاﯾﺶ رواﻧﺎب در ﻧﺘﯿﺠﻪ اﻧﺖ ﻗﺎل آب ﺑﯿﻦ ﺣﻮﺿﻪاي از ﺳﺮي زﻣﺎﻧﯽ رواﻧﺎب ﺣﺬف ﺷﻮد، ﻫﺮ ﺳﻪ روﯾﮑﺮد ﺳﻬﻢ اﺛﺮات ﻋﻮاﻣﻞ اﻗﻠﯿﻤﯽ ﺑﺮ ﮐﺎﻫﺶ رواﻧﺎب را ﻧﺎﭼﯿﺰ ﺗﺨﻤﯿﻦ ﻣﯽزﻧﻨﺪ.

In this paper, the Impacts of Climate Change and Human Activities on Runoff Reduction (ICHRR) are quantified using three approaches based on regression, climate elasticity and water balance models. These approaches are based on finding the location of the occurring an abrupt statistical change (breakpoint) in runoff time series. In this paper, the effect of locating the breakpoint(s) on the mentioned quantified impacts is studied through sensitivity analysis. The performance of the mentioned three approaches is evaluated by applying them on Zayandehrud river discharge which is subjected to significant human induced changes such as dramatic increase of the area of agricultural lands and inter-basin water transfer projects. The water balance model is calibrated and verified for the period of 1976 to 1984. The sensitivity analysis shows that among several years with potential of the occurring a breakpoint, considering the year of 2006 as the breakpoint, the estimated values of ICHRR are more realistic. These results are in accordance with the observations including the time series of climate variables, agricultural land areas and inter-basin water transfer discharge. Also, if the impact of inter-basin water transfer on increasing runoff is removed from the runoff time series, the impact of climate change on runoff reduction based on all the three approaches is mostly close to zero