تغييرات تبخير و تعرق پتانسيل ذرت و جو در استان كرمانشاه در شرايط تغيير اقليم

Changes in potential evapotranspiration of maize and barley under climate change situation in Kermanshah

سابقه و هدف: با توجه به وابستگي زياد بخش كشاورزي به پارامترهاي هواشناسي اين بخش يكي از حساسترين بخش‌ها در شرايط تغيير اقليم مي‌باشد. در اثر افزايش دما قدرت تبخير كنندگي اتمسفر افزايش و طول دوره رشد گياهان كاهش مي‌يابد. عملكرد و نياز آبي محصولات كشاورزي نيز در شرايط تغيير اقليم تغيير خواهد كرد. با استفاده همزمان از مدل‌هاي پيش‌بيني تغيير اقليم و مدل هاي شبيه‌سازي رشد گياهان مي‌توان برآوردي از تغييرات اين پارامترها تحت سناريوهاي تغيير اقليمي به دست آورد. در اين مطالعه تاثير تغيير اقليم بر تبخير و تعرق پتانسيل يك محصول پاييزه (جو) و يك محصول بهاره (ذرت) در سه ايستگاه هواشناسي واقع در اقليم‌هاي مختلف استان كرمانشاه براي دوره آينده (2064- 2046) بررسي شده است. مواد و روش ها: اين مطالعه در سه مرحله انجام گرفت. در مرحله اول پارامترهاي هواشناسي در دوره آينده بر اساس سناريوهاي A1B ،A2 و B1 مدل تغيير اقليم HADCM3 بر آورد و با استفاده از بسته نرم افزاري LARS-WG در ايستگاه-هاي مورد مطالعه ريزمقياس‌سازي شدند. در مرحله دوم تبخير و تعرق پتانسيل گياه مرجع در دوره‌هاي آتي و كنوني با استفاده از فرمول فائوپنمن‌مانتيث محاسبه و با هم مقايسه گرديد. در مرحله سوم با استفاده از نرم افزار AquaCrop رشد گياهان مورد نظر بر اساس فايل‌هاي گياهي كاليبره شده در منطقه و داده‌هاي هواشناسي دوره‌هاي آتي و كنوني شبيه‌سازي گرديد. با توجه به خروجي‌هاي اين مدل تغييرات تبخير و تعرق فصلي، حداكثر تبخير و تعرق روزانه و طول دوره رشد گياهان در شرايط كنوني و تغيير اقليم با هم مقايسه گرديد. يافته ها: نتايج مرحله اول بيانگر افزايش دماي حداقل و حداكثر و نوسانات بارندگي و ساعت آفتابي در هر سه ايستگاه نسبت به دوره پايه (2010-1992) مي‌باشد. ضمنا در دوره آتي تبخير و تعرق پتانسيل گياه مرجع در هر سه ايستگاه افزايش خواهد داشت. بر اساس نتايج اين مطالعه تبخير و تعرق فصلي ذرت در دوره آتي در سنقر بين 25 تا 27 درصد، در كرمانشاه بين 16تا 18درصد و در سرپل ذهاب بين 5 تا 7 درصد افزايش مي‌يابد. حداكثر تبخير و تعرق فصلي برآورد شده براي ذرت در دوره آتي نسبت به دوره پايه در سنقر بين 37 تا 38 درصد، در كرمانشاه بين 19 تا 20 درصد و در سرپل ذهاب بين 19 تا 21 درصد افزايش خواهد داشت. در اثر تغيير اقليم طول دوره رشد ذرت در ايستگاه‌هاي سنقر، كرمانشاه و سرپل ذهاب به ترتيب 20، 14 و 10 روز كاهش مي‌يابد. روند تغييرات پارامترهاي مورد مطالعه براي جو نيز همانند ذرت خواهد بود اما شدت تغييرات برآورد شده كمتر از ذرت پيش‌بيني مي‌شود. نتيجه گيري: نتايج بيانگر افزايش مقادير تبخير و تعرق پتانسيل فصلي و حداكثر تبخير و تعرق روزانه و كاهش طول دوره رشد گياهان در هر سه ايستگاه تحت سناريوهاي تغيير اقليم مي‌باشد. اثر تغيير اقليم روي پارامترهاي مورد مطالعه براي هر دو گياه در ايستگاه سنقر (منطقه سردسير) بيشتر از كرمانشاه (منطقه معتدل) و خيلي بيشتر از سرپل ذهاب ( منطقه گرمسير) خواهد بود. ضمنا درصد تغييرات تبخير و تعرق گياه بهاره (ذرت) در شرايط تغيير اقليم بيشتر از گياه پاييزه (جو) خواهد بود.

Background and Objectives: Agriculture is one of the most sensitive sectors in terms of climate change, due to its high dependence on meteorological parameters. By increasing air temperature evaporative power of the atmosphere will be increased and crop growth period will be decreased. Under climate change situation crop yield and crop water requirement will be changed. Changes in these parameters under climate change scenarios can be estimated using simultaneous application of climate change and crop growth simulation models. In this study the impact of climate change on potential evapotranspiration of an autumn crop (barley) and a spring crop (maize) in three stations in different climatic regions of Kermanshah Province for the upcoming period of 2046-2064 were examined. Materials and Methods: The study was carried out in three phases. In the first phase meteorological parameters in the future were estimated based on scenarios of A1B, A2 and B1 of HADCM3 climate change model and downscaled using LARS-WG package software. In the second phase reference crop evapotranspiration under current and the future situations was calculated using the FAO Penman-Monteith formula and compared together. In the third phase growth of studied crops were simulated by AquaCrop software using calibrated crop parameters in the region and based on current and future weather data sets. According to the model outputs seasonal evapotranspiration, maximum daily evapotranspiration and length of growth period under current and future climates were compared. Results: Results of first phase indicated the increasing in the minimum and maximum temperatures and fluctuations in rainfall and sunshine hours compared to the base period (1992-2010). Meanwhile, in the future potential reference crop evapotranspiration in all three stations will be increased. According to the results of this study seasonal evapotranspiration of maize in the future will be increased by 25-27% in Songhor, 16-18% in Kermanshah and 5-7% in Sarpol_e_Zahab. The estimated maximum daily evapotranspiration of maize in the future will be increased by 37-38% in Songhor, 19-20% in Kermanshah and 19-21% in Sarpol_e_Zahab. On the effect of climate change growth period of maize will be decreased by 20, 14 and 10 days respectively in Songhor, Kermanshah and Sarpol_e_Zahab. The trend of changes in the studied parameters for barley was the same as maize but the rate of changes was estimated less. Conclusion: Results of simulation indicated the increasing of seasonal potential evapotranspiration and maximum daily evapotranspiration and decreasing of crop growth period in all three stations under climate change scenarios. The effect of climate change on studied parameters for both crops in Songhor station (cold region) will be higher than Kermanshah (mild) and much more than Sarpol_e_Zahab (tropical). In addition, the percentage of changes in evapotranspiration of spring crop (maize) under climate change will be more than winter crop (barley).