دفاعیه دکتری در دانشکده مهندسی عمران

  محمدرضا خزائی، دانشجوی دوره دکتری دانشکده مهندسی عمران/آب، روز یکشنبه هفتم آذرماه سال جاری از رساله خود با عنوان «بررسی اثر تغییر اقلیم بر فراوانی و بزرگی سیلاب‌ها» دفاع خواهد نمود.

  چکیده این رساله که راهنمایی آن بر عهده دکتر باقر ذهبیون می‌باشد، به شرح زیر است:

  افزایش غلظت گازهای گلخانه‌ای موجب تغییر متغیرهای اقلیمی کره زمین ‌شده است و پیش­بینی می­شود که این تغییرات در آینده نیز ادامه یابد. با تغییر اقلیم، رژیم هیدرولوژیکی رودخانه‌ها و در نتیجه فراوانی وقوع و شدت سیلاب‌ها نیز تغییر می‌کند. لذا به منظور برآورد احتمال وقوع و شدت سیلاب‌ها در دراز مدت، لازم است اثرات تغییر اقلیم بر آن­ها ارزیابی شود. برای ارزیابی اثر تغییر اقلیم بر سیلاب، لازم است خروج­های GCM s کاهش مقیاس شود و توسط شبیه­سازی جریان رودخانه، اثر تغییر اقلیم بر سیلاب ارزیابی شود. ارزیابی اثر تغییر اقلیم بر سیلاب، با مشکلات مهمی از جمله تهیه سناریوهای اقلیمی پیوسته معتبر اقلیم آتی با گام زمانی حداقل روزانه، و شبیه سازی پیوسته جریان رودخانه در این گام زمانی، روبرو است. وجود این مشکلات موجب شده است که مطالعات اندکی به ارزیابی اثر تغییر اقلیم بر سیلاب بپردازند.

  مدل­های Weather Generator (WG) ، از قابلیت­های ویژ­ه­ای، در کاهش مقیاس و تولید سری­های طولانی مدت اقلیمی، برای استفاده در مطالعات ارزیابی اثر تغییر اقلیم بر سیلاب برخوردارند. با این حال، وجود ضعف­های مهمی در عملکرد این مدل­ها، از جمله ناتوانی در تولید صحیح بارش­های حداکثر و نوسانات کم بسامد، موجب محدودیت استفاده از این مدل­ها شده است. در این پایان نامه، یک WG روزانه جدید توسعه داده شده است که مهمترین ضعف­های مطرح در خصوص WGs را به میزان قابل توجه­ای اصلاح ساخته است و از آن برای کاهش مقیاس خروجی­های GCM و تولید سری­های پیوسته طولانی مدت اقلیم فعلی و آتی، در ارزیابی اثر تغییر اقلیم بر سیلاب استفاده شده است.

  برای شبیه­سازی جریان رودخانه، از مدل بارش- رواناب پیوسته مفهومی ARNO استفاده شده است و به دلیل چالش مطرح در خصوص واسنجی این گونه مدل­ها، یک مولفه واسنجی خودکار، به روش الگوریتم ژنتیک، برای این مدل توسعه داده شده است. همچنین مولفه ذوب برف ARNO ارتقاء داده شده است. در نتیجه واسنجی مدل برای حوضه پاتاوه، مقادیر روزانه شاخص راندمان ( EC ) در مراحل واسنجی و اعتبارسنجی به ترتیب 85/0 و 78/0، و مقادیر روزانه مربع ضریب همبستگی ( ) در مراحل واسنجی و اعتبارسنجی به ترتیب 87/0 و 84/0 نتیجه شد. نتایج حاکی از عملکرد بسیار مناسب مدل ARNO با اصلاحات اعمال شده، برای شبیه­سازی جریان­ حوضه است.

  اثر تغییر اقلیم بر سیلاب­های حوضه پاتاوه، تحت سناریوهای B1 ، A1B1 ، و A2 ، در دوره­های 2033-2007، 2063-2037، و 2093-2067، ارزیابی شد. نتایج حاکی از افزایش قابل توجه بزرگی سیلاب­های حوضه پاتاوه، در دوره بازگشت­های مختلف، در اثر تغییر اقلیم است.

  با استفاده از این روش در ارزیابی اثر تغییر اقلیم بر سیلاب، عدم قطعیت های مهمی از جمله عدم قطعیت­های مربوط به کوتاهی طول آمار و شرایط اولیه رطوبت خاک حوضه کاهش می یابد و در کاهش مقیاس ضمن حفظ همبستگی متغیرها، تغییرات آماره های مهمی از جمله نوسانات و نسبت روزهای تر اعمال می­شود. این روش در مقایسه با اغلب مطالعات پیشین ارزیابی اثر تغییر اقلیم بر سیلاب، از عدم قطعیت کم و دقت بالا، و هزینه نسبتاً کم کاهش مقیاس، برخوردار است.

  واژه‌های کلیدی: تغییر اقلیم، سیلاب، شبیه­سازی پیوسته جریان، Weather Generator ، کاهش مقیاس