No category

پایان نامه رایگان با موضوع تغییر اقلیم، شبیه سازی، درجه حرارت، محیط زیست

دانلود پایان نامه

برنامه محیط زیست سازمان ملل تاسیس شد ((IPCC.,2007. وظیفه این هئیت بررسی تغییرات اقلیمی در سطح جهانی، تهیه و تدوین سناریوهای تغییر اقلیم، و بطور کلی شناخت تمام پدیدهها و اثرات تغییر اقلیم درسطح جهانی است. این هیئت برای اولین بار نسبت به انتشار سناریوهای مختلف تغییر اقلیم در سال ۱۹۹۲ تحت عنوان IS9213 اقدام نمود. در این سناریوها نرخ رشد افزایش گازهای گلخانه ای تا سال ۲۱۰۰ ثابت فرض شده بود. این هیئت به منظور به روز رسانی سناریوها در سال ۱۹۹۶ سری جدید سناریوهای تغییر اقلیم را تحت عنوان SRES14 ارائه کرد (IPCC, 2007).
شکل (۱-۱) غلظت گاز دیکسیدکربن تحت سه سناریوی عمومی (A2, A1B و B1) همراه با تغییرات متوسط درجه حرارت کره زمین نسبت به دوره ۱۹۹۹-۱۹۸۰ (فانگ و همکاران،۲۰۱۱)
این سناریوها حاوی اطلاعاتی از قبیل پیشبینی وضعیت رشد جمعیت، وضعیت اقتصادی و اجتماعی، میزان و نحوه استفاده از سوختهای فسیلی و وضعیت ذرات معلق در اتمسفر و تاثیر آنها در افزایش گازهای گلخانهای میباشند. این سناریوها به چهار گروه اصلی: A1 ، B1 ، B2 و A2 تقسیم میشوند که هر یک شامل چندین زیر گروه فرعی هستند. جدول (۱-۱) برخی از ویژگیهای سناریوهای رایج موجود درمرکز توزیع دادههای (DDC15) را نشان میدهد. این مرکز یکی ار دفاتر اصلی IPCC است که وظیفه اصلی آن جمع آوری، توزیع و بررسی داده های حاصل از خروجی مدلهای گردش عمومی جو تحت سناریوهای تغییر اقلیم میباشد (IPCC, 2007). در خانواده سناریوهای گروه A1 جهان با رشد سریع اقتصادی و افزایش جمعیت که در دهه ۲۰۵۰ به اوج خود میرسد، روبرو است. و از آن به بعد بدلیل کاربرد تکنولوژیهای جدید وکارآمدتر افزایش گازهای گلخانه ای کاهش مییابد. در این نوع سناریوها مسائل اقتصادی به مسائل زیست محیطی ارجحیت دارند و دید گاهها عموماً جهانی است. در خانواده سناریوهای گروه A2 اولاً دیدگاهها بجای جهانی بودن به مسائل منطقهای تاکید دارند. ثانیا این سناریو برپایه رشد سریع جمعیت و عدم پیشرفت اقتصادی و تکنولوژی استوار است. سناریوهای گروه B1 تا حدود زیادی شبیه گروه A1 میباشند با این تفاوت که به استفاده از انرژیهای پاک (خورشیدی و باد) تاکید بیشتری شده است. در این سناریوها تاکید بر پایداری اقتصاد و محیط زیست در سطح جهانی مد نظر قرار گرفته است. در سناریوهای B2 حل مسائل اقتصادی و اجتماعی و تاکید به محیط زیست پایدار در مقیاس منطقه ای و محلی مد نظر میباشد.لازم به ذکر است که سناریو های زیر گروههای A2و B2 به حل مسائل در مقیاس منطقهای و سناریوهای A1و B1 در مقیاس جهانی تاکید دارند. شکل (۱-۲ ) وضعیت چهار خانواده اصلی سناریوهای تغییر اقلیم را نشان میدهد. که به این وضعیتهای ممکن وقوع متغیرهای اقلیمی در آینده سناریوهای اقلیمی اطلاق میشود. ذکر این نکته ضروری است که سناریوهای تغییر اقلیم یک پیشبینی کننده آب و هوا نمیباشد (IPCC, 2007). بطور کلی برای پیش بینی متغیرهای اقلیمی در شرایط آتی ۳ روش اصلی معرفی شده است که در ادامه به تشریح آنها میپردازیم.
شکل(۱-۲) وضعیت چهار خانواده سناریو SRES و ارتباط آنها با منابع مختلف بصورت شماتیک
۱-۴- روشهای پیشبینی متغیرهای اقلیمی
۱-۴-۱- پیش بینی مصنوعی متغیرها
در این روش با توجه به سناریوهای کلی و غیر اقلیمی امکان افزایش یا کاهش متغیرها به صورت دلخواه وکارشناسی وجود دارد. مثلاً افزایش یا کاهش درصدی به میزان بارندگی یا دما، این سناریوها به دلیل اینکه مبنای فیزیکی ندارند، نتایج رضایت بخشی ارائه نمیکنند ولی سهولت پیشبینی متغییرهای اقلیمی از
محاسن آنها محسوب میشود (سیمینوو وپرتر،۱۶ ۱۹۹۵ ؛ ویلیامز۱۷ و همکاران، ۱۹۸۸).
جدول (۱-۱) برخی از ویژگیهای سناریوهای رایج موجود درمرکز توزیع دادهها DDC)) و مقایسه آنها با سناریوهای IS92 (IPPC, 2007)
بالاآمدن سطح آب دریا (سانتی متر)
تغییرات درجهحرارت co))
غلظت
CO2 (ppm)
نسبت کشورهای در حال توسعه به کشور های توسعه یافته
تولید ناخالص GDP) )
(۱۰۱۲ دلار آمریکا)
جمعیت جهان (میلیارد (نفر)
نوع سناریو و سال
۰
۰
۳۵۴
۱/۱۶
۲۱
۳/۵
( ۱۹۹۰) سال
۲
۲/۰
۳۶۷
۳/۱۴-۳/۱۲
۲۸-۲۵
۲/۶-۱/۶
)۲۰۰۰(سال
(۲۰۵۰) سال
۱۷
۹/۱
۵۷۳
۸/۲
۱۶۴
۷/۸
A1F1
۱۷
۶/۱
۵۳۶
۸/۲
۱۸۱
۷/۸
A1B1
۱۸
۷/۱
۵۰۲
۸/۲
۱۸۷
۷/۸
A1T
۱۶
۴/۱
۵۳۶
۶/۶
۸۲
۳/۱۱
A2
۱۵
۲/۱
۴۹۱
۶/۳
۱۳۶
۷/۸
B1
۱۶
۴/۱
۴۷۸
۴
۱۱۰
۳/۹
B2
ــــ
۱
۵۱۲
۶/۹
۹۲
۱۰
IS 92a
۲
۶۸
۴۶۳
۴/۲
۵۹
۴/۸
سری حداقل
۲۹
۶/۲
۶۲۳
۲/۸
۱۸۷
۳/۱۱
سری حداکثر
(۲۱۰۰ ) سال
۴۹
۵/۴
۹۷۶
۵/۱
۵۲۵
۱/۷
A1 F1
۳۹
۹/۲
۷۱۱
۶/۱
۵۲۹
۱/۷
A1 B1
۳۷
۵/۲
۵۶۹
۶/۱
۵۵۰
۱/۷
A1 T
۴۲
۸/۳
۸۵۷
۲/۴
۲۴۳
۱/۱۵
A2
۳۱
۲
۵۳۸
۸/۱
۳۲۸
۷
B1
۳۶
۷/۲
۶۱۵
۳
۲۳۵
۴/۱۰
B2
ـــــ
۴/۲
۷۲۱
۸/۴
۲۴۳
۳/۱۱
IS92a
۱۴
۴/۱
۴۷۸
۴/۱
۱۹۷
۷
سری حداقل
۸۰
۸/۵
۱۰۹۹
۳/۶
۵۵۰
۱/۱۵
سری حداکثر
۱-۴-۲- بررسی روند تغییرات متغیرها در زمان گذشته و توسعه آن برای آینده
یکی دیگر از روشهای پیشبینی متغیرهای اقلیمی در آینده تعیین توزیع آماری دادههای مشاهدای و بسط آن در آینده میباشد. دراین روش با استفاده از سریهای زمانی این امکان وجود دارد که بتوان متغیرهای اقلیمی را در دورههای آتی مشخص نمود. اما از مهمترین معایب این روش میتوان به عدم استفاده از سناریوهای غِیر اقلیمِی اشاره نمود و یا به عبارتی این روشها در صورتی که عوامل بیرونی به کل اکوسیستم کره زمین اثر نداشته باشد معتبر میباشند. در غیر اینصورت اثر نیروهای خارجی(افزایش گازهای گلخانهای ناشی از فعالیتهای انسانی، تشعشات خورشیدی، آتشفشانها و…) را در شبیهسازی متغیرهای اقلیمی دخالت نمی دهند. از دیگر معایب این روش میتوان به عدم تشخیص توزیع آماری داده ها اشاره نمود. که ممکن است داده های موجود فقط بخشی از یک توزیع آماری باشند و عدم وجود برخی وقایع حدی (حد اکثر یا حداقل) در آمار موجود می تواند در شبیه سازی متغیرهای اقلیمی در آینده دچار خطا شود. همچنین نیازمبرم به آمار دراز مدت به منظور تشخیص توزیع آماری از دیگر معایب آنها محسوب میشود (زنگ۱۸ و همکاران، ۲۰۰۲؛ یو۱۹ و همکاران، ۲۰۰۲؛ مساح بوانی وهمکاران، ۱۳۸۵)
۱-۴-۳- مدلهای گردش عمومی اتمسفر- اقیانوس( AOGCM20 )
در حال حاضر معتبرترین ابزار به منظور شبیه سازی متغیرهای اقلیمی مدلهای گردش عمومی اتمسفر-اقیانوس هستند. که از این به بعد بطور اختصار GCMS نامیده می شوند ( میتچیل۲۱،۲۰۰۳؛ ویبلی و هاریس۲۲، ۲۰۰۶؛ ویبلی و داسون۲۳،۲۰۰۷؛ کوکیدیس وبرگ۲۴، ۲۰۰۹؛ جان و ماجومدیر، ۲۰۱۰). اساس کار این مدلهای سه بعدی بر پایه قوانین فیزیکی استوار است. این مدلها هم از نظر توانایی پیش بینی وضعیت اقلیم در آینده و هم از بعد کمی در چند دهه اخیر توسعه چشمگیری داشتهاند. بطوریکه معتبرترین و مهمترین اخبار علمی روز در خصوص وضعیت اقلیم آینده (مانند گزارشهای هیئت بین دوّل تغییر اقلیم در خصوص ارزیابی اثرات اقلیمی درآینده و…) بر پایه خروجی حاصل از نتایج این مدلها میباشد. برای اجرای این مدلها ابتدا فرآیندهای اصلی اقلیمی اجزای اصلی اکوسیستم کره زمین(اتمسفر- اقیانوسها- سطح زمین- یخپوسته و زیستکره). در شبکههایی بزرگ سه بعدی بصورت جداگانه شبیه سازی و سپس تمام مدلهای فرعی مربوط به اقیانوسها و اتمسفر با هم جفت شده و مدلهای گردش عمومی اقیانوس- اتمسفر (AOGCM) را تشکیل میدهند. دقت مکانی افقی این مدلها در حال حاضر در شبکههای به ابعاد بین ۱۰۰ تا ۳۰۰ کیلومتر در سطح خشکیها و حدود نصف همین مقدار در روی اقیانوسها میباشد(فانگ و همکاران، ۲۰۱۰). میانگین دقت مکانی قائم آنها در خشکی ها حدود ۱ کیلومتر و در اقیانوس ها بین ۴۰۰-۲۰۰ متر میباشد (IPCC, 2007). از نظر دقت زمانی کمترین زمان ممکن برای حل معادلات ۱۰ دقیقه میباشد (جوردان۲۵ و همکاران، ۲۰۰۰). شکل(۱-۳) نمای شماتیک از نحوه عملکرد یک مدل جهانی و جدول(۱-۳) معروفترین مدلهای گردش عمومی جو که مشخصات آنها در مرکز DDC جمعآوری میشود، را نشان میدهند. در تمام این هشت مدل، متغیر اقلیمی نظیر میزان بارش، میانگین فشار سطح دریا، تابش خورشیدی، میانگین دمای هوا در ارتفاع ۲ متری سطح زمین، حداقل و حد اکثر دمای هوا، سرعت باد در ارتفاع ۱۰ متری تا سال ۲۱۰۰ تحت سناریوهای مختلف انتشار شبیهسازی شده اند. و در بعضی از آنها مانند مدل ۲۶HadCM3 و۲۷CGCM 26 متغیز اقلیمی تا سال ۲۱۰۰ در مقیاس روزانه شبیهسازی شدهاند. مجموعه کامل متغیرهای اقلیمی ماهانه ذکر شده از طریق آرشیو دادههاِی مدلهاِی AOGCM در بخش DDC از سایت IPCC قابل دسترسی می باشد (IPCC., 2007). جدول(۱-۲) مشخصات معروفترین مراکز توسعه دهنده مدلهای گردش عمومی جو در جهان را نشان میدهد.
.
شکل (۱-۳) نمای شماتیک ازیک مدل سه بعدی گردش عمومی جو
۱-۵- محدودیت استفاده از خروجی مدلهای گردش عمومی جو
از آنجا که اساس کار مدلهای گردش عمومی جو بر پایه قوانین فیزیکی استوار است، نتایج آنها جهت شبیه سازی متغیرهای اقلیمی تحت تاثیر سناریوهای انتشار قابل اعتماد است (ویبلی و هاریس، ۲۰۰۵؛ اولدینبرگ۲۸ و همکاران، ۲۰۰۵؛ ویبلی و داسون، ۲۰۰۷ ؛ کوکیدیس و برگ، ۲۰۰۹؛ فانگ و همکاران، ۲۰۱۱). اما همانطور که قبلاً گفته شده این مدلها متغیرهای اقلیمی را تحت سناریو های انتشار در شبکههایی به ابعاد ۳۰۰ تا۱۰۰ کیلومتر(بسته به نوع مدل) شبیه سازی میکنند، یا به عبارتی برای یک منطقه وسیع که شامل ارتفاعات، دشتها و تپه ماهوارههای مختلف است، برای یک متغیر خاص فقط یک عدد شبیه سازی می شود بعنوان مثال قله هزار در استان کرمان با ۴۵۶۰ متر ارتفاع از سطح دریا و شهر کهنوج با ارتفاع کمتر از ۶۰۰ متر از سطح دریا که اختلاف درجه حرارت آنها در یک زمان مشخص بسیار زیاد است، بر اساس خروجی این مدل ها در یک زمان مشخص هر دو دارای درجه حرارت مساوی میباشند. به عبارتی GCMS اثرات محلی مانند توپوگرافی، پوشش گیاهی و کوهپناهی را جهت شبیه سازی متغیرهای اقلیمی لحاظ نمیکنند.
جدول (۱-۲) مراکز توسعه دهنده مدلهای جهانی مورد استفاده در شبیه سازی متغیرهای اقلیمی در آینده (IPCC- DDC., 2005)
نام مرکز توسعه دهنده مدل
کشور
علامت اختصاری مدل
سازمان مشترک المنافع علمی و تحقیقات صنعتی
استرالیا
CSIRO- MK2
مرکز ماکس پلانک هواشناسی آلمان
آلمان
ECHAM4/opyc and
ECHAM3/LSG
مرکز تحقیقات پیشبینی اقلیم هدلی
انگلستان
HadCM2 and

دیدگاهتان را بنویسید