نوع مقاله : مروری
نویسندگان
1 استادیار آب و هوا شناسی، دانشکده علوم جغرافیایی، دانشگاه خوارزمی، تهران
2 کارشناسی ارشدآب و هوا شناسی کاربردی، دانشگاه تربیت مدرس
چکیده
تحقیق حاضر، در راستای بررسی ارتباط آماری گازهای گلخانهای دیاکسیدکربن و متان بهعنوان عوامل گرمکننده هوا در سطح جهان با مقادیر دبی کشکانرود صورت پذیرفت. دادههای بهکار گرفته شده در این مطالعه، شامل دادههای فصلی و سالانه گازهای گلخانهای و دبی کشکانرود بین سالهای 1984 تا 2010 است و با استفاده از ضریب همبستگی پیرسون، رگرسیون خطی چندمتغیره و روش گرافیکی من-کندال به انجام رسیده است. نتایج این پژوهش از ارتباط معکوس و قوی گرمایش جهانی با دبی کشکانرود حکایت میکند. این فرآیند طی 15 سال اخیر و از سال 1995 به بعد تشدید شده است و در پی آن آبدهی کشکانرود با سیرِ نزولی شدیدی مواجه بوده است. مطالعه تغییرات آبدهی در مقیاس سالانه ارتباط معکوسِ دبی کشکانرود با گرمایش جهانی را نشان میدهد، بهطوری که 2/55 درصد از کاهش آبدهی سالانه حوضه کشکانرود ناشی از گرمایشِ جهانی بوده است. همچنین در مقیاس فصلی، دبی کشکانرود در فصلِ تابستان با 7/47، پاییز با 6/45 ، بهار با 38 و زمستان با 1/33 درصد، از گرمایش جهانی بصورتِ کاهش آبدهی تأثیر پذیرفته است. در نهایت با استفاده از مدل رگرسیون نمایی پیشبینی شد که اگر روند گرم شدن جهانی به همین روال ادامه یابد، میانگینِ دبی سالانهِ این رودخانه تا 30 سال آینده، یعنی تا سال 2040 میلادی به زیر 10 مترمکعب در ثانیه خواهد رسید.
کلیدواژه‌ها
عنوان مقاله [English]
The Role of Greenhouse Gases in the Kashkan River's Discharge Fluctuation
چکیده [English]
The aim of this research is to investigate the correlation of greenhouse gases-carbon dioxide and methane - as elements of global warming on the Kashkan River’s discharge values. The data used in this study consist of seasonal and annual data of greenhouse gases and Kashkan River’s debby between 1984 to 2010, using Pearson correlation coefficient, linear regression and Man-Kendal graphic method. The results show a strong negative correlation between the rate of global warming and the Kashkan River. This process has been intensified over the last 15 years, and from 1995 onwards the Kashkan River’s discharge has faced a sharp decline. Study of the changes in the annual runoff discharge strongly indicates an inverse relationship between global warming and Kashkan River flow; so that 2/55 of the annual discharge decrease in Kashkan River’s basin is the result of the global warming. Global warming has also affected the seasonal scale of Kashkan River’s discharge. The results show a reduction of discharge by 7/47 in summer, 6/45 in autumn, 38 percent in spring and 1/33 percent in winter. Finally, the use of exponential regression model predicted that if the global warming continues with the same scale, the average annual flow of the river will be below 10 cubic meters per second in the next 30 years, i.e. is till 2040.
کلیدواژه‌ها [English]
- Global Warming
- Greenhouse gases
- Debbi change
- Kashkan River
- Basin
مقدمه
رودخانهها که مهمترین منابع تأمین آب در مناطق شهری و روستایی کشور هستند، کم و بیش تحت تأثیر تغییر اقلیم و گرمایش جهانی ناشی از آن قرار میگیرند. در این گرمایش بیش از 20 گاز دخالت دارند که سهم چند گاز از جمله گازهای دی اکسیدکربن (2CO) و متان (4CH)، که گازهای گلخانهای نامیده میشوند، بیش از سایر گازهاست. بیشترین تأثیرات گرمایش گلخانهای به تغییرات اقلیم و تغییر در الگوهای بارندگی و دمای کره زمین مربوط است و آثار این بینظمیها از هم اکنون آشکار شده است (خورشیددوست و قویدل رحیمی، 1384: 2). شواهد نشان میدهند که اکثر تغییرات آب و هوای کره زمین در نتیجه فعالیتهای بشری، بهخصوص در چند دهه اخیر بوده است (پرایس و همکاران، 1999: 85). گرمایش جهانی نتیجه وارد شدن مقدار بسیار زیادی از گازهای گلخانهای در اتمسفر زمین است (بارکر و رُز، 1999: 1217). این گازها به امواج بلند زمینی حساساند و آنها را جذب و به گرما تبدیل، و در واقع گرما را در سطح زمین حبس میکنند (پارک، 2001: 257). در نتیجه انتظار میرود که درجه حرارت زمین افزایش یابد و در چرخه آب در طبیعت تغییرات اساسی ایجاد شود و الگوی بارندگی و در نتیجه دبی حوضههای آبخیز مناطق مختلف دچار نوسان شده و تغییر یابد (خسروی و نظریپور، 1389: 5). این گازها توانایی جذب انرژی گرمایی بازتابی از سطح زمین را دارند لذا میتوانند موجب افزایش جذب انرژی گرمایی توسط جو شوند و در نتیجه اثر گلخانهای تشدید میشود (روپاش و فریزر، 2011: 16). گرم شدن کره زمین موجب کاهش برف در زمستان میشود که بر الگوی فصلی جریان آب رود خانـه‌ها تأثیر میگذارد. به این ترتیب تغییر الگوی بارش میتواند بر کلیه فعالیتهایی که از آب استفاده میکنند، تأثیر منفی داشته باشد (تقدیسیان و میناپور،1382: 25). همانطور که شکل 1 نشان میدهد، گازهای دی اکسیدکربن و متان همچنان با روندی مثبت در حال افزایش هستند. این روند در گاز دی اکسیدکربن بهصورت خطی یکنواخت در حال افزایش است ولی گاز متان تا سال 1995 با شیبی تند و از سال 1995 به بعد با شیب ملایمتری بهصورت لگاریتمی در حال افزایش است. قطعاً با افزایش روند صعودی این گازها، عناصر اقلیمی و هـیدرولوژیکی نیز دستخوش تغییر و تحول خواهـند شد. مطالعه در این زمینه میتواند در مدیریت منابع آب، بهویژه آبهای سطحی در منطقه کم بارانی نظیر ایران بسیار سودمند باشد.
در مورد تأثیر گازهای گلخانهای بر دبی رودها تحقیقاتی صورت گرفته است. از جمله میشل (1989: 115) به این نتیجه رسیده است که با دو برابر شدن CO2، در مناطقی با عرض جغرافیایی بالا، بهطورکلی میزان بارندگی و روانآب افزایش مییابد ولی در مناطق با عرض جغرافیایی کم، بارندگی متناسب با منطقه افزایش یا کاهش نشان میدهد هرچند که این افزایش و کاهش بهصورت محلی در مناطق مختلف از مدلی به مدل دیگر متفاوت است. فری و همکاران (1998: 1431) با شبیهسازی افزایش گرمای پاییز با استفاده از مدل منطقهای آب و هوا در سراسر اروپا، به این نتیجه رسیدند که با افزایش دما تا 2 درجه سانتیگراد، رطوبت 15 درصد افزایش خواهد یافت و در نتیجه بارشهای بیش از 30 میلیمتر افزایش چشمگیری پیدا میکند و به تبع آن نیز دبی رودها افزایش مییابد. کِیلی (1999: 141)، تغییر اقلیم را در ایرلند با استفاده از دادههای بارش و دبی بررسی نموده و نتیجهگیری کرده است که افزایش بارش و دبی رودخانههای ایرلند در چند دهه اخیر با نوسان های فشار هوا در سطح اقیانوس اطلس شمالی ارتباط دارد. همچنین بارن و حقالنور (2002: 107) نیز در زمینه ارتباط نزدیک بین گرمایش جهانی و هیدرولوژی مطالعاتی صورت دادهاند. مانیب و همکاران (2004: 625) با شبیهسازی تأثیر گرمایش جهانی بر تغییرات آبدهی رودخانه در عرضهای مختلف کره زمینهای به این نتیجه رسیدند که آثار این گرمایش در قطب شمال و نواحی استوایی بهصورت افزایش و در عرضهای میانه و مناطق گرمسیری بهصورت کاهش دبی بوده است. فوجی هارا و همکاران (2008: 33)، آثار تأثیر اقلیم بر حوضه رودخانه سیحون را بررسی کردند. نتایج آنان از افزایش درجه حرارت و بهدنبال آن کاهش بارش و در نتیجه کاهش دبی رودخانه سیحون حکایت میکند. ژو و همکاران (2010: 256) در بررسی روند دما بارش و دبی در حوضه رودخانه تاریم در چین نشان دادند که ضمن افزایش بارش و دما در این حوضه، قسمتهای بالادستی حوضه آبخیز افزایشی و در قسمتهای پایین دستی دبی با کاهش روبهرو بوده است. افزایش دما در مناطق کوهستانی باعث ذوب برف و یخ در فصل بهار شده و دبی را افزایش داده است و روند کاهشی دبی در مناطق دشتی را بهعلت افزایش فعالیتهای انسانی و برداشت آب دانستهاند. روپاش و فریزر (2011: 1)، با بررسی تغییر اقلیم نشان میدهد که تغییرات اقلیمی باعث نوساناتی درمیزان برف و باران و بهخصوص کاهش برف نسبت به باران و همچنین تغییراتی در میزان رطوبت خاک، شدت و فراوانی طوفانها، روانآبها، سیلابها، طول خشکی و خشکسالی شده است. بوئیج و همکاران (2011: 696)، با شبیهسازی اثر تغییر اقلیم بر دبی رودخانه نیل با استفاده از مدل GCM به این نتیجه رسیدند که تغییرات اقلیمی آثار چشمگیری بر آبدهی حوضه رود نیل داشته و آبدهی آن طی سالهای آتی را کاهش خواهد داد. همچنین تشی مانگا و هاگس (2012: 72) با بررسی آثار تغییر اقلیم بر منابع آب در حوضه کنگو با استفاده از مدل مقیاس جهانی GCM به این نتیجه رسیدند که در آیندهای نزدیک مناطقی از کنگو که دارای آب و هوای گرمسیری یا استوایی هستند، با کاهش روانآب مواجه خواهند شد.
در ایران نیز مطالعاتی در این زمینه انجام گرفته است. از جمله میتوان به پژوهش منتظری و فهمی (1382: 1) اشاره کرد که با استفاده از سناریوهای مختلف تغییر اقلیم به این نتیجه رسیدند که با بالا رفتن دما، تبخیر در اکثر حوضههای رودخانهای در تمام سال افزایش مییابد. در سی حوضه مورد مطالعه، افزایش دما در حدد 2 تا 6 درجه سانتیگراد، موجب افزایش در تبخیر به میزان 6 تا 12 درصد و موجب تغییر در بارش به میزان 71-78 شده است.مساح بوانی و مرید (1384: 40) اثر تغییر اقلیم بر جریان زایندهرود اصفهان را مورد مطالعه قرار دادند. در این مطالعه، آثار ناشی از تغییر اقلیم بر روی دما، بارندگی و روانآب در این حوضه تحت دو سناریوی اقلیمی و برای دو دوره سی ساله 2039-2010 و 2099-2070 میلادی، مورد تحلیل قرار گرفت. نتایج مطالعه ایشان در مجموع، کاهش بارندگی و افزایش درجه حرارت در هر دو دوره و به خصوص در دوره دوم را نشان میدهد بهطوری که در طی این دورهها، میزان کاهش بارندگی بهترتیب 10 و 16 درصد برای دو سناریوی A2 و B2 پیشبینی شد. آبابایی و همکاران (1390: 1)، بهکمک مدل بلندمدت روانآب در 30 حوضه کشور نشان دادند که افزایش دما باعث افزایش حجم روانآب در زمستان و کاهش حجم آن در بهار میگردد. زیرا افزایش دما باعث تبدیل بارش برف به بارش باران میشود و این امر فرآیند ذوب برف را تسریع میکند. این مطالعات همچنین نشان دادند که افزایش دما، روانآب حوضهها را تحت تأثیر قرار داده، تغییرات روانآب حاصل از بارندگی را کاهش میدهد. وفاخواه و همکاران (1391: 77)، با تحلیل روند بارش و دبی حوضه کشفرود در 13 ایـستگاه هیدرومتری به این نتیجه رسـیدند که مقدار دبی در هیچیک از ایستگاههای مورد مطالعه روند افزایشی مشاهده نشد بهطوری که در دو ایستگاه بدون روند و در سایر ایستگاهها دبی دارای روندی کاهشی بوده است. اسفندیاری درآباد و همکاران (1392: 43) با بررسی تأثیر گرمایش جهانی بر ناهنجاری دبی حوضه رود ارس به این نتیجه رسیدند که ارتباط معکوس و نیرومندی بین گرمایش جهانی با آبدهی حوضه ارس وجود دارد. این فرایند، بهخصوص از سال 1994 به بعد آشکار است و با افزایش گرمایش جهانی آبدهی حوضه ارس، کاهش چشمگیری از خود نشان میدهد. تغییرات آبدهی حوضه ارس روند کاهنده آن طی بازه زمانی بلندمدت را نشان میدهد که ارتباط آن با گرمایش جهانی دارای همبستگی معکوس برابر با 68/0- درصد با ضریب تعیین 46/0 است. شریفیان و حبیبی (1392: 1) با بررسی اثر تغییر اقلیم بر روند تغییرات منابع آب سطحی در بخشی از حوضههای استان گلستان به این نتیجه رسیدند که مقادیر دبی سالانه ایستگاهها دارای روندی نزولی در دو دهه اخیر بوده است. همچنین بر اساس دیگر نتایج بهدست آمده از این تحقیق مشخص شده است که دبی فصلی در فصول بهار، زمستان و پاییز، کاهش داشته است ولی دبی فصل تابستان با افزایش آبدهی همراه بوده است. طولابینژاد (1392: 1) با بررسی ارتباط آماری گازهای گلخانهای دی اکسیدکربن، متان، اکسید نیتروژن و هگزافلورایدگوگرد با بارش سراسر ایران به این نتیجه رسید که تأثیرپذیری مقادیر مختلف بارش ایران دارای تفاوتهای مکانی و زمانی است و این تأثیر در مناطق غربی و شمالی کشور در ماههای اکتبر تا مارس و فصول پاییز و زمستان از نوع کاهش و در مناطق شرقی کشور از نوع افزایش بارش نمایان است. تأثیر این گازها بر بارش ماههای خشک، فصل تابستان و اواخر بهار در مناطق شرق و جنوب شرقی کشور از نوع کاهش بارش خود را به خوبی نمایان کرده است. از میان سایر ایستگاه های کشور، بارش ایستگاه های ایلام، کرمانشاه، گرگان، خرم آباد و مشهد به ترتیب با 8/51، 3/51، 1/46، 5/49 و 2/59 درصد بیشترین تاثیر را از این گازها پذیرفتهاند.
بررسی دادههای هیدرولوژیکی و هواشناسی چند دهه اخیر نشان میدهد که گرمایش جهانی آثار قابل توجهی بر منابع آب و حوضههای آبخیز داشته است. در نتیجه این فعل و انفعالات؛ میزان روانآبها و دبی رودخانهها با کاهش محسوسی روبهرو بوده است و پیامدهای مخرب آن در آیندهای نزدیک نه تنها گریبان دنیا را خواهد گرفت، بلکه منابعِ آبِ کشورِ خشک و کمبارانی نظیر ایران را نیز با خطرات جدی مواجه خواهد کرد. با توجه به اهمیت حیاتی این موضوع، تحقیق حاضر در راستای بررسی آماری ارتباط گازهای گلخانهای به عنوان عناصر گرمایش جهانی با ناهنجاریهای دبی کشکانرود در ایستگاه هیدرومتری پلدخترِ لرستان به انجام رسید.
موقعیت جغرافیایی منطقه مورد مطالعه
منطقه مورد مطالعه، حوضه آبخیز کشکان از زیرحوضههای آبریز کرخه است که از طول جغرافیایی ¢10 °47 تا °49 درجه شرقی و از عرض جغرافیایی¢02 °33 تا ¢03 °34 درجه شمالی گسترده شده است. این حوضه بیش از یک سوم خاک استان لرستان یعنی حدود 9560 کیلومترمربع را دربرمی‌گیرد که شهرستان‌های خرم‌آباد، کوهدشت، الشتر و پلدختر داخل آن قرار دارند. مهمترین رودخانه این حوضه، کشکان رود است که از ارتفاع 3600 متری کوه گرین در شمال استان لرستان در شهرستان الشتر تا 530 متری در پلدختر، مسافتی به طول 374 کیلومتر را طی میکند. منطقه مورد مطالعه ما چون در منطقه زاگرس واقع شده دارای توپوگرافیِ کوهستانی و پرشیب است. بنابراین بهدلیل وجود این ارتفاعات، بارندگیها به سرعت به جریانات سطحی تبدیل شده و بر حجم روانآبها افزوده میشود که در پی آن سیلابهای خطرناکی در این حوضه به راه میافتد (کرمی و همکاران، 1389: 101). این رودخانه در 25 کیلومتری جنوب شهر پلدختر در محل پل گاومیشان با رودخانه سیمره تلاقی پیدا کرده و رودخانه کرخه را تشکیل میدهند. این رودخانه و سرشاخه‌های آن در تأمین آب کشاورزی شهرستان‌های الشتر، خرم‌آباد و پلدختر نقش بسیار مهمی دارد بهطوری که حدود 82 درصد از اراضی کشاورزی شهرستان پلدختر، توسط رودخانه کشکانرود تأمین میشود (سازمان آب منطقهای استان لرستان، 1390).
جدول (1) مشخصات ایستگاه هیدرومتری کشکان پلدختر
|
ایستگاه |
رود |
طولجغرافیایی |
عرضجغرافیایی |
ارتفاعایستگاه |
مساحتحوضه (Km2) |
|
کشکان پلدختر |
کشکان |
¢43 °47 |
¢9 °33 |
650 |
9560 |
شکل (1) موقعیت جغرافیایی حوضه آبخیز کشکانرود
دادهها و روششناسی
برای انجام این پژوهش از دو دسته داده استفاده شد. این دادهها شامل دادههای دبی حوضه کشکانرود و دو نوع از دادههای گرمایش جهانی (گازهای گلخانهای)، شامل دی اکسیدکربن (CO2) بر حسب قسمت در میلیون (ppm) و متان (CH4) بر حسب قسمت در بیلیون (ppb) بهصورت فصلی و سالانه هستند. دادههای دبی کشکانرود در بازه زمانی 27 ساله از سال 1984 تا 2010 در ایستگاه هیدرومتری کشکان پلدختر از سازمان آب منطقهای استان لرستان اخذ شد. همچنین آمار و اطلاعات مربوط به گازهای گلخانهای در همین بازه زمانی (1984-2010) از ایستگاه شاخص مونالوا (جدول2) واقع در هاوایی از تارنمای سازمان NOAA به آدرس http://www.esrl.noaa.gov/gmd/dv/data دریافت شدند. پس از آزمون برازش و اطمینان از همگن بودن دادهها، مقادیر گرایش به مرکز و پراکندگی آنها نیز استخراج گردید. برای مشخص کردن روابط بین مقادیر گرمایش جهانی و میزان آبدهی کشکانرود از آزمون همبستگی پیرسون استفاده شد. سپس بهمنظور تعیین اثر تجمعی این گازها بر نوسانپذیری دبی کشکانرود، رگرسیون چندمتغیره خطی مورد استفاده قرار گرفت. همچنین برای تشخیص روند در دبی کشکانرود از آزمون گرافیکی من-کندال استفاده شد. پس از مشخص شدن روند تغییرات، با استفاده از روش رگرسیون نمایی، مقدار دبی کشکان تا سال 2040 میلادی مورد پیشبینی قرار گرفت.
جدول (2) مشخصات ایستگاه اندازهگیری جهانی گازهای گلخانهای (مونالوا)
|
منطقه |
سالتأسیس |
طولجغرافیایی |
عرضجغرافیایی |
ارتفاعایستگاه |
|
جزیره هاوایی |
1957 |
¢15 °57 E |
¢19 °53 N |
3397 متر |
یافتههای تحقیق
-ارتباط روند دمای ایستگاه منطقه مورد پژوهش با مقدار دی اکسید کربن و متان
جهت تحلیل ارتباط گازهای گلخانهای با دبی کشکانرود، ابتدا با استفاده از ضریب همبستگی پیرسون، ارتباط روند دمای ایستگاه منطقه پژوهش (ایستگاه سینوپتیک پلدختر) با مقدار دیاکسیدکربن و متان در بازه زمانی سالانه و فصلی مورد واکاوی قرار گرفت و مشخص شد که دمای منطقه مورد مطالعه با مقدار این دو گاز دارای ارتباط معنیدار و مثبت بوده است (جدول3). همچنین با استفاده از تحلیل عاملی مشخص شد که 96 درصد از گرمایش مربوط به دی اکسید کربن و 4 درصد مربوط به متان است.
جدول (3) ضرایب همبستگی ارتباط بین دمای ایستگاه سینوپتیک پلدختر و گازهای گلخانهای
|
دما |
گاز دی اکسیدکربن |
گاز متان |
بازه زمانی |
|
|
**809/0 |
**799/0 |
سالانه |
|
**867/0 |
*715/0 |
فصل بهار |
|
|
**915/0 |
**890/0 |
فصل تابستان |
|
|
**877/0 |
**784/0 |
فصل پاییز |
|
|
*665/0 |
*758/0 |
فصل زمستان |
|
|
(** ضریب معنیدار در سطح 01/0 درصد، *ضریب معنیدار در سطح 05/0 درصد) |
|||
پس از آشکار شدن ارتباط معنادار بین دمای منطقه مورد مطالعه با گازهای دی اکسید کربن و متان، رابطه این گازها با دبی کشکانرود نیز در مقیاس فصلی و سالانه مورد بررسی قرار گرفت که نتایج آن در ادامه مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است.
ارتباط دبی بهاره با گرمایش جهانی
براساس محاسبات انجام شده، همبستگی نسبتاً زیادی میان گازهای دی اکسیدکربن و متان با دبی کشکانرود در فصل بهار بهترتیب به میزان 57/0- و 43/0- و سطح معنیداری 01/0 وجود دارد که نشان از ارتباط دبی بهاره کشکانرود با گازهای دی اکسیدکربن و متان از نوع معکوس است. بر این اساس، افزایش این دو گاز، باعث کاهش آبدهی و کاهش در مقدار گازها موجب افزایش آبدهی بهاره در حوضه کشکانرود میشود. چنانکه از سال 1995 این ارتباط معکوس بسیار قویتر از سالهای قبل است. همچنین مشخص شد که در این فصل تأثیر گاز دی اکسیدکربن بر دبی کشکان بیشتر از گاز متان بوده است. با محاسبه ضریب تعیین، میتوان گفت که 38 درصد از کاهش آبدهی در حوضه کشکانرود در نتیجه گرمایش جهانی ناشی از افزایش این دو گاز بوده است.
با عنایت به مقادیر، دبی حوضه کشکان در فصل بهار طی بازه زمانی 27 ساله دارای آبدهی با میانگین 77 متر مکعب در ثانیه و انحراف معیار 3/47 بوده است. با توجه به مقادیر محاسبه شده، دبی کشکانرود در این فصل 4/61 درصد نسبت به بلندمدت تغییر نشان میدهند. تا جایی که ضریب تغییرات بهاره دبی حوضه طی دوره زمانی مورد مطالعه، نشان از تغییرات زیاد آبدهی حوضه در واحد سطح دارد. بررسی نوسانهای سری زمانی آبدهی حوضه کشکانرود در فصل بهار طی سالهای 1984 تا 2010 میلادی نوسانات زیاد آبدهی حوضه را نشان میدهد اما نسبت به فصول دیگر دارای نوسان کمتری است (جدول 3).
جدول (3) فراسنج های آمار توصیفی دبی کشکانرود در فصل بهار
|
میانگین |
انحراف معیار |
چولگی |
ضریب تغییرات |
بیشترین |
کمترین |
دامنه تغییرات |
|
77 |
3/47 |
1/1 |
4/61 |
215 |
5/22 |
5/192 |
همانطور که از شکل (3) پیداست، دبی حوضه کشکانرود طی بازه زمانی مورد مطالعه در بعضی از سالها پایینتر از میانگین بلندمدت خود بوده است که نشان از خشکسالی دارد و در بعضی سالها هم بالاتر از میانگین بلندمدت بهاره خود است که نشان از ترسالی در آن سال است اما از سال 1996 به بعد، همواره دبی کشکانرود مقادیری زیر میانگین بلندمدت خود را تجربه کرده که با مقایسه نوسانهای دمای کره زمین، تأثیر نامشروط گرمایش جهانی در کاهش آبدهی آن را آشکار میکند. با وجود این میتوان گفت که این حوضه در 15 سال اخیر بهدنبال افزایش گرمایش جهانی، طی فصل بهار با کم آبی روبهرو بوده است و با ادامه این روند، در آینده عواقب وخیمی در زمینههای مختلف برای این رود قابل پیشبینی است.
شکل (2) نوسانات بلندمدت دبی حوضه کشکانرود در فصل بهار
ارتباط دبی تابستانه با گرمایش جهانی
در ابتدا باید متذکر شد که فصل تابستان، فصل کاهش بارندگی در ایران و بهتبع آن در حوضه کشکانرود است. زیرا در این فصل، استان لرستان تحت استیلای پرفشار آزور قرار دارد و عوامل صعود و بادهای غربی به عرضهای بالاتر منتقل میشود و بر اثر آن نزولات جوی بهطور چشمگیری کاهش مییابد. با این اوصاف همبستگی تابستانه دبی کشکانرود با گرمایش ناشی از دو گاز دی اکسیدکربن و متان به ترتیب با 65/0- و 59/0- در سطح 01/0 ارتباط معنیداری نشان میدهد که نسبت به فصول دیگر این همبستگی معکوس بسیار قویتر است. بنابراین بر اساس محاسبات صورت گرفته میتوان گفت با افزایش دمای جو در این فصل، مقدارآبدهی در حوضه کشکانرود با کاهش شدیدتری مواجه بوده است. همچنین با محاسبه ضریب تعیین، میتوان اظهار نمود که 7/47 درصد از کاهش آبدهی در حوضه کشکانرود در نتیجه گرمایش جهانی ناشی از این دو گاز بوده است. این کاهش آبدهی از تابستان سال 1995 به یکباره شدیدتر شده است. همچنین مشخص شد که در این فصل تأثیر گاز دی اکسیدکربن بر دبی کشکانرود بیش از گاز متان بوده است.
میانگین بلندمدت تابستانه دبی کشکانرود برابر با 8/13 مترمکعب در ثانیه و انحراف از میانگین آن 8 متر مکعب بوده است که دارای 3/58 درصد تغییر نسبت به مدت مشابه بلندمدت خود است. این رقم تغییر نسبتاً زیاد دبی کشکانرود را طی فصل تابستان نشان میدهد که با نوسانات زیادی روبهرو بوده است. همچنین دامنه تغییرات این رودخانه در ایستگاه مورد مطالعه 8/26 مترمکعب در ثانیه بوده است که نسبت به فصول دیگر سال کاهش بسیار چشمگیری را نشان میدهد (جدول 4 ).
جدول (4) فراسنج های آمار توصیفی دبی کشکانرود در فصل تابستان
|
میانگین |
انحراف معیار |
چولگی |
ضریب تغییرات |
بیشترین |
کمترین |
دامنه تغییرات |
|
8/13 |
8 |
4/0 |
3/58 |
9/29 |
1/3 |
8/26 |
چنانکه از شکل 4 هم پیداست، پیشبینی انجام گرفته بهکمک رگرسیون خطی فصل تابستان دبی کشکانرود نشان میدهد که ضریب تعیین رگرسیون خطی برابر با 45/0 درصد است. همانگونه که این مدل نشان میدهد، آبدهی حوضه کشکان بهصورت تشنجی است بهگونهای که در برخی از سالها (1994) به شدت با ترسالی و در برخی دیگر از سالها (1999) با خشکسالیهای بسیار شدیدی مواجه بوده است. همه این رفتارهای آشفته و تشنجی نشان از اقلیم نیمه بیابانی منطقه زاگرس و به تبع آن حوضه مورد مطالعه این تحقیق دارد.
شکل (4) نوسانات بلندمدت دبی حوضه کشکانرود در فصل تابستان
ارتباط دبی پاییزه با گرمایش جهانی
با توجه به دادههای فصل پاییز، دبی کشکانرود همزمان با افزایش گرمایش جهانی ناشی از گازهای گلخانهای با نوسانات بسیاری روبهرو بوده است. اگر چه دمای کره زمین در فصل پاییز دارای تغییرات کوتاهمدت است، در سریهای زمانی بلندمدت خود روندی افزایشی را طی میکند. همزمان با طی این دوره، دبی کشکانرود نیز روند کاهشی خود را تجربه کرده است. تحلیلهای انجام گرفته در فصل پاییز از تأثیرپذیری آبدهی حوضه کشکانرود با ناهنجاریهای دمایی کره زمین حکایت دارد بهطوری که در این فصل بین دو گاز دیاکسیدکربن و متان با دبی کشکانرود در فصل پاییز بهترتیب به میزان 64/0- و 49/0- و سطح معنیداری 01/0 درصد، ارتباط معکوس و معنادار وجود دارد. این ارتباط معنادار نشان از کاهش آبدهی حوضه کشکانرود همزمان با روند افزایشی گرمایش جهانی دارد. همچنین در این فصل با محاسبه ضریب تعیین، میتوان گفت که 6/45 درصد از کاهش آبدهی در حوضه کشکانرود در نتیجه گرمایش جهانی ناشی از این دو گاز بوده است. این فصل بعد از فصل تابستان که حوضه کشکان با کاهش بارش مواجه است، بیشترین تأثیر را از گرمایش جهانی پذیرفته است.
بررسی نوسانات سری زمانی آبدهی حوضه کشکانرود در فصل پاییز طی سالهای 1984 تا 2010 میلادی نشان میدهد که تغییرات آبدهی حوضه نسبت به فصول دیگر سال کمتر بوده است، چنانچه ضریب تغییرات دبی حوضه کشکانرود در فصل پاییز برابر 52 درصد بوده است که تغییرات نسبی زیاد دبی در واحد سطح را نشان میدهد اما نسبت به فصول دیگر دارای نوسان کمتری است (جدول 5).
جدول (5) فراسنجهای آمار توصیفی دبی کشکانرود در فصل پاییز
|
میانگین |
انحراف معیار |
چولگی |
ضریب تغییرات |
بیشترین |
کمترین |
دامنه تغییرات |
|
9/29 |
5/15 |
6/1 |
52 |
80 |
7/10 |
3/69 |
با پیشبینی صورت گرفته بهکمک رگرسیون خطی در فصل پاییز، ضریب تعیین رگرسیون خطی برابر با 38/0 درصد است. چنانچه از شکل شماره 5 هم پیداست، دبی حوضه کشکانرود طی بازه زمانی مورد مطالعه در بعضی از سالها پایینتر از میانگین بلندمدت خود بوده است و خشکسالی را نشان میدهد و در بعضی از سالها هم بالاتر از میانگین بلندمدت پاییز خود است که از ترسالی در آن سال حکایت میکند اما از سال 1995 به بعد، همواره دبی حوضه کشکانرود مقادیری زیر میانگین بلندمدت خود را تجربه کرده است که با مقایسه نوسانهای دمای کره زمین، تأثیر گرمایش جهانی در کاهش آبدهی آن را آشکار میکند. با وجود این میتوان گفت که این حوضه در پانزده سال اخیرطی فصل پاییز با خشکسالی بیشتری نسبت به قبل از 1995 روبهرو بوده و در آینده میتواند منابع آب حوضه را بهخطر اندازد.
شکل (4) نوسانات بلندمدت دبی حوضه کشکانرود در فصل پاییز
ارتباط دبی زمستانه با گرمایش جهانی
بر اساس محاسبات انجام گرفته، همبستگی میان گازهای دی اکسیدکربن و متان با دبی کشکانرود در فصل زمستان به ترتیب به میزان 57/0- و 50/0- و سطح 01/0 معنیدار است. ارتباط دبی زمستانه در ایستگاه کشکان با گازهای دی اکسیدکربن و متان از نوع معکوس است. بر این اساس، افزایش این دو گاز، باعث کاهش آبدهی و کاهش در مقدار گازها موجب افزایش آبدهی زمستانه در حوضه کشکانرود خواهد شد. همچنین با محاسبه ضریب تعیین، میتوان گفت که 1/33 درصد از کاهش آبدهی در حوضه کشکانرود در نتیجه گرمایش جهانی ناشی از این دو گاز بوده است. در این فصل سهم دو گاز دی اکسیدکربن و متان در گرمایش جهانی و کاهش دبی کشکانرود تقریباً به یک اندازه بوده است.
بررسی نوسانهای سری زمانی آبدهی حوضه کشکانرود در فصل زمستان طی سالهای 1968تا 2008 میلادی، از تغییرات کمتر آبدهی حوضه نسبت به فصول دیگر سال حکایت میکند، چنانکه ضریب تغییرات دبی حوضه کشکان رود در فصل زمستان برابر 7/58 درصد بوده است که تغییرات نسبی زیاد دبی در واحد سطح را نشان میدهد و این میزان نسبت به فصول دیگر دارای نوسان بیشتری است (جدول6).
جدول (6) فراسنجهای آمار توصیفی دبی کشکانرود در فصل زمستان
|
میانگین |
انحراف معیار |
چولگی |
ضریب تغییرات |
بیشترین |
کمترین |
دامنه تغییرات |
|
8/72 |
7/42 |
5/1 |
7/58 |
175 |
3/23 |
7/151 |
در این فصل نیز پیشبینی انجام گرفته دبی کشکانرود در فصل زمستان بهگونهای است که ضریب تعیین رگرسیون خطی برابر با 32/0 درصد بوده است. چنانکه از شکل (5) هم پیداست، دبی حوضه کشکانرود طی بازه زمانی مورد مطالعه در بعضی سالها پایینتر از میانگین بلندمدت خود بوده که نشان از خشکسالی دارد و در بعضی از سالها هم بالاتر از میانگین بلنـدمدت زمستان خود بوده است و تـرسالی را در آن سال نشان میدهد اما از سال 1995 به بعد، همواره دبی زمستانه حوضه کشکانرود مقادیری زیر میانگین بلندمدت خود را تجربه کرده است که با مقایسه نوسانهای دمای کره زمین، تأثیر نامشروط گرمایش جهانی در کاهش آبدهی آن را آشکار میکند. با وجود این، میتوان گفت که این حوضه مانند فصول دیگر، در 15 سال اخیرطی فصل زمستان با خشکسالی شدید روبهرو بوده است.
شکل (5) نوسانات بلندمدت دبی حوضه کشکانرود در فصل زمستان
ارتباط دبی سالانه با گرمایش جهانی
بر اساس محاسبات انجام گرفته، همبستگی میان مقدار سالانه گازهای دی اکسیدکربن و متان با دبی سالانه کشکانرود بهترتیب بهمیزان 73/0- و 62/0- و سطح 01/0 معنیدار است. مطالعات نشان میدهند که آبدهی حوضه آبخیز و آبریز کشکانرود طی دوره زمانی مور مطالعه دچار نوسانات کوتاهمدت در سریهای کوتاهمدت بوده است و روندهای افزایشی - کاهشی در پی داشته است اما در سریهای بلندمدت خود همواره دارای روندی کاهشی بوده است. این روند کاهشی در آبدهی حوضه کشکانرود همزمان با افزایش روند سریهای زمانی بلندمدت در گازهای گلخانهای و گرمایش ناشی از این گازها است. همچنین با محاسبه ضریب تعیین، میتوان گفت که 2/55 درصد از کاهش آبدهی سالانه در حوضه کشکانرود در نتیجه گرمایش جهانی ناشی از این دو گاز بوده است.
جدول 7 مقادیر فراسنجهای آمار توصیفی دادههای سالانه دبی کشکانرود طی سالهای 1984 تا 2010 میلادی را نشان میدهد. با توجه به این جدول، میانگین سالانه دبی حوضه کشکانرود برابر با 6/48 مترمکعب در ثانیه و انحراف معیار آن 7/21 مترمکعب در سال است. مقدار چولگی دادهها مثبت بوده است که نشان فراوانی بیشتر مقادیر پایینتر از میانگین دبی در کشکانرود است. همچنین مقدار ضریب تغییرات دادهها برابر با 6/44 درصد است که تغییرات نسبتاً زیاد مقدار دبی کشکانرود را نشان میدهد.
جدول (7) فراسنجهای آمار توصیفی سالانه دبی کشکانرود
|
میانگین |
انحراف معیار |
چولگی |
ضریب تغییرات |
بیشترین |
کمترین |
دامنه تغییرات |
|
6/48 |
7/21 |
6/0 |
6/44 |
7/96 |
3/15 |
4/81 |
در بازه زمانی سالانه نیز پیشبینی انجام گرفته بهکمک رگرسیون خطی برای دبی کشکانرود، ضریب تعیین آن برابر با 52/0درصد بوده است. همانگونه که از آمارها پیداست، تغییرات آبدهی سالانه حوضه کشکانرود با دادههای گرمایش جهانی همخوانی بالایی دارد. در دورههایی که گرمایش جهانی روند افزایشی داشته، دبی کشکان روند نزولی را طی کرده است و با کاهش گرمایش جهانی، دبی حوضه مورد مطالعه، روندی صعودی را سپری کرده است. این فرایند را به ویژه از سال 1995 تا 2010 میلادی بهوضوح میتوان دید. از سال 1995 به بعد، روند صعودی دمای کره زمین با شدت بیشتری نسبت به سالهای قبل از آن ادامه داشته و همزمان با این رخداد، سیر نزولی آبدهی کشکان نیز تشدید شده و به سمت کم آب شدن پیش رفته است (شکل 6).
شکل (6) نوسانات بلندمدت سالانه دبی حوضه کشکانرود
جهت تشخیص اینکه آیا نوسانات و روند منفی دبی کشکانرود دورهای است و یا احتمال بازگشت دوباره دبی به حالت نرمال خود وجود دارد یا خیر، از آزمون من کندال استفاده گردید و مشخص شد که روند منفی دبی کشکانرود بهصورت معنادار منفی است و در نتیجه فرض احتمال بازگشت دبی کشکانرود به حالت نرمال و ترسالی مردود است. بر اساس این آزمون، روند کاهش دبی همچنان ادامه خواهد داشت و برگشتن آن به حالت نرمال خود در آینده بعید بهنظر میرسد. همانطور که از شکل (7) پیداست از سال 1990 یک تغییر با حاکمیت روند منفی در دبی کشکانرود اتفاق افتاده است و طی سالهای بعد این روند از سال 1995 با شدت بیشتری ادامه یافته است.
شکل (7) نمودار تشخیص معنیداری گرافیکی روند من- کندال
با توجه به آزمون کندال و آمار و مقادیر اندازهگیری شده بلندمدت در ایستگاه هیدرومتری کشکانِ پلدختر، روند نزولی آبدهی سالانه این حوضه از سال 1995 شتاب بیشتری گرفته است. با توجه به این روند، تغییرات سالانه آبدهی حوضه کشکانرود بهوسیله مدل رگرسیون نمایی برای 30 سال آینده مورد پیشبینی قرار گرفت که نتیجه آن افت شدید آبدهی این حوضه و رسیدن آن به زیر 10 مترمکعب در ثانیه تا سال 2040 میلادی را نشان میدهد (شکل8). همانگونه که ذکر شد، کشکانرود و سرشاخه‌های آن در تأمین آب کشاورزی شهرستان‌های زاغه، الشتر، خرم‌آباد و پلدختر نقش بسیار مهمی دارد بهطوری که حدود 82 درصد از اراضی کشاورزی شهرستان پلدختر، از آب این رودخانه تأمین میشود و این رودخانه در واقع شاهرگ حیاتی این شهرها محسوب میشود. با توجه به سناریوی پیشبینی شده، اگر روند کاهشی کشکانرود بههمین میزان ادامه یابد، استان لرستان بالأخص شهرستان پلدختر و شمال خوزستان با مشکلات اقتصادی- اجتماعی و زیست محیطی بسیار مخربی مواجه خواهند شد.
شکل (8) پیشبینی روند تغییرات آبدهی کشکانرود بهصورت نمایی تا سال 2040
بحث و نتیجهگیری
نتایج مربوط به ارتباط آثار گازهای گلخانهای و گرمایش جهانی در نوسانات دبی رودخانهها و حوضههای آبخیز در سایر نقاط جهان، جملگی از ارتباط معکوس بین این دادهها و وجود روند منفی در مقادیر مربوط به دبی رودخانهها حکایت میکند. پژوهش حاضر نیز با استفاده از روشهای آماری برای آشکارسازی اثر گرمایش جهانی ناشی از گازهای گلخانهای دی اکسیدکربن و متان بر میزان آبدهی حوضه کشکانرود در ایستگاه هیدرومتری کشکانرود پلدختر انجام گرفته است. نتایج این پژوهش نیز، همانند تحقیقات دیگر حکایت از ارتباط قوی و معکوس آبدهی کشکانرود با افزایش گرمایش جهانی دارد که نتایج مطالعات قبل را نیز تأیید مینماید. این فرایند بهویژه با افزایش مقادیر دادههای گرمایش جهانی که بهطور فزایندهای از سال 1995 به بـعد با سیر صعودی مواجه بوده، کاملاً نمایان است. همچنین در این مـطالعه مشخص شده است که در مقیاسهای زمانی سالانه و فصلی، دما و مقدار گازهای گلخانهای با یکدیگر ارتباط مستقیم دارند و میزان اثرگذاری گاز دی اکسیدکربن (بهمیزان 96 درصد) در کاـشِ مقدار دبی کشکانرود بیش از گاز متان (بهمیزان 4 درصد) بوده است. در ادامه، مطالعات در مقیاس سالانه نشان میدهند که دبی کشکانرود با گرمایش جهانی دارای ارتباط معکوس قوی با ضریب 73/0- با گاز دی اکسیدکربن و 62/0- با گاز متان بوده است؛ نتایج محاسبات نشان میدهند که 2/55 درصد از کاهش آبدهی سالانه حوضه کشکانرود در پی گرمایش ناشی از این دو گاز است. همچنین در مقیاس فصلی، بیشترین تأثیرپذیری دبی کشکانرود به فصل تابستان با 7/47 درصد اختصاص داشته و فصل پاییز با 6/45 و بهار با 38 درصد در رتبههای بعدی قرار میگیرند. فصل زمستان نیز با ضریب تعیین 1/33 درصد کمترین اثرپذیری را از گرمایش جهانی داشته است. همچنین مطالعه تغییرات سریهای زمانی آبدهی حوضه کشکانرود از روند نزولی آبدهی حکایت دارد. اگرچه در کوتاه مدت این نوسانات، تشنجی و بهصورت افزایشی-کاهشی بوده در بلندمدت همواره در جهت کاهش مستمر دبی عمل کرده است. این عملکرد بهخوبی نشان میدهد که طی 15 سال اخیر، بهخصوص از سال 1995 به بعد با بیشتر شدن سیر صعودی گرمایش جهانی، میزان آبدهی کشکانرود نیز در بازه زمانی سالانه و فصلی، همواره زیر میانگین بلندمدت خود قرار داشته است. بر اساس آزمون گرافیکی من-کندال این روند منفی همچنان ادامه خواهد داشت و برگشتن مقدار دبی کشکانرود به روال نرمال خود در آینده بعید بهنظر میرسد. همچنین بر اساس سناریوی پیشبینی شده با استفاده از مدل رگرسیون نمایی مشخص شد که اگر روند گرمایش جهانی به همین روال ادامه یابد، میانگین دبی سالانه این رودخانه تا 30 سال آینده یعنی تا سال 2040 میلادی به زیر 10 مترمکعب در ثانیه خواهد رسید. این رخداد میتواند در آینده مشکلات فاجعهباری برای مناطق اطراف کشکانرود و مناطق پایاب کرخه در خوزستان بهبار آورده و به کشاورزی این مناطق خسارات جبرانناپذیری وارد آورد.
تقدیر و تشکر
از جناب آقای مهندس اکبر مهری، ریاست محترم امور آب و فاضلاب شهرستان پلدختر و جناب آقای مهندس صمد طولابی نسب، که در تهیه آمار و ارقام این پژوهش از هیچ کمکی دریغ نورزیدند، کمال تقدیر و تشکر خود را ابراز میکنم.
)