چکیده
سطح دریای خزر (CSL) طی چند صد سال گذشته نوسانات چشمگیری داشته است. علل در طول تمام دوره تاریخی نامشخص است، اما ما در اینجا تغییرات بزرگی را که در چند دهه گذشته دیده می شود بررسی می کنیم. ما از مدل آب و هوایی پیش بینی بارش (P)، تبخیر (E) و رواناب رودخانه (R) برای بازسازی تغییرات طولانی مدت CSL در سال های 1979 تا 2015 استفاده می کنیم و نشان خواهیم داد که پیش بینی های PER یا P-E+R با مشاهدات تغییرات افزایش سریع CSL (حدود 12/74 سانتی متر بر سال) و افت قابل توجه (حدود 6/72 سانتی متر بر سال) در دوره های 1979-1995 و 1996-2015 به خوبی با پیش بینی های جریان سریع PER با مقدار ~ 12/38 و ~ 6/79 با واحد cm/yr، برازش دارد. ما نشان می دهیم که افزایش میزان تبخیر در دریای خزر نقش مهمی در جابجایی روند افزایش در CSL در طول 37 سال گذشته داشته است. انتظار می رود که کاهش دراز مدت در CSL در آیندۀ قابل پیش بینی بوده، و تحت سناریوهای گرمایش جهانی ادامه یابد.
مقدمه
دریای خزر بزرگ ترین دریاچه یا دریای آب های بسته در جهان است و مساحتی حدود 371000 کیلومتر مربع (به استثنای خلیج کراو بوگاز-گل) و گستره 1200 کیلومتر از شمال به جنوب دارد. دریای خزر در داخل یک حوضه اندورهی (بدون خروج) بین اروپا و آسیا قرار دارد که توسط پنج کشور محصور شده است: روسیه، قزاقستان، ترکمنستان، ایران و آذربایجان (نگاه کنید به شکل). بدون اتصال به اقیانوس های جهانی، متوسط سطح دریای خزر (CSL) در حال حاضر حدود 27/5 متر زیر سطح دریاهای آزاد است. در طی چندین صد سال گذشته، CSL با نوسان های قابل توجهی از جمله تغییرات چند متر در چند دهه گذشته روبرو شده است. بر پایه تحقیقات و گزارشات [e.g., Kosarev and Yablonskaya, 1994; Cazanave et al., 1997; Panin, 2007; Panin et al., 2014]. به عنوان یک حوضه محصور، تغییرات CSL عمدتا به دلیل جریان آب از رودخانه ها و بارش و از دست دادن تبخیر و تخلیه به خلیج کراو بوگاز-گل کنترل می شود. کل حوضه دریای خزر مساحتی حدود 1000000×3/5 کیلومتر مربع، تقریبا 10 برابر دریای خزر است (شکل 1) و حدود 10 درصد از حوزه های جهانی حوضه های بسته را تشکیل می دهد. طول حوزه دریای خزر از شمال به جنوب حدود 2500 کیلومتر و از غرب به شرق تقریبا 1000 کیلومتر است. این باعث می شود CSL به خصوص به شرایط آب و هوایی در حوضه آبریز حساس باشد. حوضه رودخانه ولگا به شمال شامل بیش از نیمی از حوضه، با مساحت تقریبی 1/38×106 کیلومتر مربع است. با آب و هوای نسبتا مرطوب، بیش از 80 درصد کل جابجایی آب در دریای خزر را تأمین می کند.
نوسانات طولانی مدت CSL در چند متر، اکوسیستم های ساحلی به خصوص در قسمت های شمالی دریای خزر را تغییر داده است، جایی میانگین عمق آب (45 درجه N) نزدیک به 5 متر است (شکل 1). به عنوان مثال، تغییرات ساحلی گسترده ای در نتیجه سقوط CSL در حدود 3 متر بین اوایل 1930 و 1970 وجود داشت. در قرن گذشته، CSL بسیار پایدار بود که تا حد زیادی در این منطقه این شرایط به سبب دوران ماقبل صنعتی بود (1940-1840). سرعت سریع تغییر از دهه 1930 به نوسانات تخلیه رودخانه ولگا به دلیل کاهش بارش باران در بالادست بیشتر حوضه آبریز و سازه های سد مربوط است. با این حال، بعید است که این توضیح برای امتداد کاهش از 1940s تا اواخر 1970s اقناع کننده باشد، و همچنین افزایش سریع 2/5 متر در طول دو دهه پس از 1977، که کاملا برای جامعه علمی غیر منتظره بود.
شکل 1: نقشه دریای خزر و زهکشی دریای خزر (محصور شده توسط خطوط قرمز). دریای خزر پنج کشور را احاطه کرده است: روسیه، قزاقستان، ترکمنستان، ایران و آذربایجان. ایستگاه های سنجش چهار قله (1 = مهخکلا، 2 = فورت شانچنکو، 3 = باکو، و 4 = ترکمن باشی)، که از آن زمان، سریال های زمان مشاهده در سطح دریای خزر مشتق شده است، با نقاط قرمز رنگ مشخص شده اند.
در حالی که تغییرات CSL عمدتا منعکس کننده تعادل بین جریان از رودخانه ها و بارش و خروج از طریق تبخیر سطحی است، درک مفصل از نوسانات بزرگ CSL چند دهه غیر ممکن است. با افزایش هر دو مقدار شرایط به ارقامی بزرگ و کاهش چشمگیر آن در چند دهه گذشته، می توان گفت پیش بینی CSL چالش برانگیز است. گرایش های CSL دراز مدت پیش بینی شده در مدل های مختلف آب و هوایی نشان می دهد که اختلاف زیادی وجود دارد و اغلب با یکدیگر متفاوت است. انگیزه اصلی مطالعه حاضر این است که از تغییرات گذشته از طریق یک تجزیه و تحلیل جامع از اندازه گیری مقیاس های تاریخی اخیر و مشاهدات اخیر ارتفاع سنج ماهواره ای، تخلیه آب رودخانه (R) و تخمین مدل های آب و هوایی بارش (P) و تبخیر (E) درک درستی بدست داده شود. هدف این است که تغییرات اخیر CSL در گذشته را با استفاده از جریان های P، E و R یکپارچه کرده و زمینه را برای پیش بینی روند آینده CSL فراهم آوریم. ما بر داده ها در سال های 1979 تا 2015 تمرکز خواهیم کرد که دوره مشترک از مشاهدات CSL در دسترس بوده و جریان های مورد نیاز P، E و R را شامل می شود.
پردازش داده ها
اندازه گیری تغییرات سطح دریای خزر
یک گزارش تاریخی CSL از اندازه گیری های سنجنده جزر و مد در طول دوره 1840-2000 (با تغییرات مقیاس زمانی و فصلی) از یک تحلیل قبلی Kostianoy و همکاران، در سال 2014 وجود داشته، و به عنوان میانگین مشاهدات در چهار جزر و مد ایستگاه های اندازه گیری شده توسط نقاط کشیده شده در شکل 1 نشان داده شده است. برای گسترش سری CSL به دوره های اخیر، ما سنسور و ارتفاع سنج ماهواره ای سنجش ارتفاع را برای تولید یک سری زمانی تغییرات CSL که دوره ای از 1840 تا 2015 را تشکیل می دهد، پیوند دادیم (شکل 2-a). اطلاعات بیشتر در مورد مقایسه مقیاس سنجی و تغییرات CSL ارتفاع سنج و ترکیب دو سری زمانی در شکل S-1 در اطلاعات پشتیبانی ارائه شده است.
اندازه گیری های تخلیه رودخانه
اطلاعات تخلیه ماهیانه رودخانه در محل (رواناب) یا R برای رودخانه ولگا، دوره 1881 و 2015 را پوشش می دهد. و رواناب کل در دهانه دلتا دهانه رود ولگا را نشان می دهد. جریان اصلی تخلیه رودخانه ولگا (در واحد متر مکعب در ثانیه) به صورت یکنواخت حجم مجاز ماهیانه یکپارچه ولگا در دریای خزر را تخصیص داده است (با استفاده از مساحت تقریبی 371000 کیلومتر مربع) که به نرخ تغییرات ارتفاع ماهانه CSL تبدیل می شود. اعتقاد بر این است که رودخانه ولگا حدود 80 درصد کل تخلیه (یا رواناب) را در دریای خزر تشکیل می دهد. با این حال، با توجه به نوسانات سالانه و شرایط سالم آب و هوایی در حوضه های مختلف رودخانه، درصد واقعی از سهم ولگا انتظار می رود که نوسان یابد. ما برای این دوره (1979-2015) دسترسی به مشاهدات تخلیه رواناب برای دیگر رودخانه های عمده را نداریم. در تحلیل حاضر، از پرونده های تاریخی برای دیگر رودخانه های عمده از پروژه تخلیه رودخانه جهانی برای ارزیابی نرخ تخلیه جریان های بالقوه برای دیگر رودخانه های عمده از جمله اورال، کورا، سامور، ترک و رودخانه های شفا محدود است. پوشش موقت پایگاه داده RivDIS در سال 1984 به پایان می رسد، با زمان های مختلف برای رودخانه های مختلف.
بر اساس داده های تخلیه رودخانه ای RivDIS، در طول دوره 1965-1984، تخلیه ولگا به حدود 90 درصد از کل (91/5 درصد) ارقام در سال 1979-1984 بوده است. در این مطالعه از این درصد (91/5 درصد) برای تخمین کل تخلیه رودخانه با استفاده از مشاهدات ولگا برای دوره 1979-2003 استفاده شده است. پس از دوره 2003، ما بر اساس برآوردهای مطالعات قبلی، رقم را تا 80 درصد تنظیم کردیم. جزئیات محاسبات و مفروضات مربوط به دیگر رودخانه ها در شکل S-2 ارائه شده است.
استفاده از نسبت های مختلف تخلیه رودخانه ولگا نسبت به کل تخلیه به دریای خزر در طول دو دوره (1979-2003 و 2004-2015) تا حدودی خودسرانه بوده است. ما اقدام به تجزیه و تحلیل دقیق در مورد این که چگونه این تغییر در CSL بازسازی شده اثر می گذارد در طول دوره مورد مطالعه (1979-2015)، با استفاده از چهار مطالعه موردی کردیم: مورد 1- تخمین ولگا برای 91/5 درصد در دوره 1979-2003 و 80 درصد در دوره 2004-2015، مورد 2- فرض بر این است که تخلیه ولگا برای 91/5 درصد در کل دوره 1979-2015 صورت گرفت، مورد 3- فرض بر این است که تخلیه ولگا برای 80 درصد در کل دوره 1979-2015 صورت گرفت و مورد 4- محاسبات تخلیه ولگا برای 80 درصد در کل دوره 1979-2015 بوده است، اما با PER متوسط حذف شده است. مورد 1 (گزینه مورد قبول در تجزیه و تحلیل حاضر) بهترین توافق بین تغییر ساخته شده CSL و مشاهده CSL را فراهم می کند (برای جزئیات بیشتر به شکل S-3 مراجعه کنید).
بارش و جریانات تبخیری
میانگین ماهانه جریان های P و E در دریای خزر در طول دوره مورد مطالعه (1979-2015) با استفاده از پیش بینی های مدل مراکز ملی پیش بینی آب و هوای محیطی (CFS) محاسبه می شود. CFS یک مدل آب و هوایی کامل، متشکل از اجزای جو، اقیانوس، یخ دریا و زمین است و دوره ای از سال 1979 تاکنون را پوشش می دهد. نرخ های سریع P و E جهانی CFS از دو اجرا CFS محاسبه می شود. در طول دوره زمانی 1979-2010، نرخ ماهانه P و E ماهانه به طور مستقیم از خروجی CFS Reanalysis (پوشش تا پایان سال 2010) و در دوره 2011-2015، مقدار نرخ جریان ماهانه P و E از یکپارچه سازی خروجی های 6 ساعته P و E از مدل عملیاتی CFSv2 محاسبه شده است (CFS/CFSv2). ما در هنگام محاسبه فواصل ماهانه P و E بیش از دریای خزر، به مقدار مشخص بیشتری خلیج کارا-بوگاز-گل را حذف کردیم (اطلاعات بیشتر در مورد CFS P و E جریان و انحراف بالقوه بین دو مدل CFS در بخش S-3 ارائه شده است).
شکل 2-a: میانگین تغییرات ماهانه در دریای خزر (CSL) با مشاهدات سنجنده های جزر و مد (1997-1997) و ارتفاع سنج ماهواره ای (1997 تا 2015). تعادل سیستماتیک بین سنسور و سنسور ارتفاع سنج حذف شده است (با استفاده از یک دوره 4 ساله همپوشانی 1993-1996). شکل 2-b: تغییرات متوسط ماهانه CSL (منحنی آبی) و پیش بینی تغییرات سطح دریای خزر (منحنی قرمز) از مقدار ماهانه بارش (P) و تبخیر (E) از مدل آب و هوایی CFS و (R) از رودخانه ولگا و برآورد شده مشارکت از دیگر رودخانه ها. یک صفر از 2769 سانتی متر به مجموعه های زمان مشاهده شده CSL برای اهداف ترسیم اضافه شده است (تنظیم صفر سطح دریا در 1940). نکته آنکه تغییرات مقیاس زمانی کوتاه تر از تمام سری های زمانی حذف می شوند.
شکل 3-a: مقایسه بارش سالانه انباشته شده (P) و تبخیر (E) از مدل CFS و مشاهده جریان (R). معیارهای بیش از دو دوره مختلف (1979-1995 و 1996-2015) برای هر سری زمانی با خطوط دش مشخص شده که مقادیر میانگین در رنگ های مربوطه معین می شود. 3-b: بیلان سالانه (P-E + R) برای دریای خزر، با استفاده از دو دوره مختلف (1979-1995 و 1996-2015) با خطوط دش (و برچسب).
بازسازی افت سطح دریای خزر
تغییرات CSL را می توان با معادله تعادل توازن زیر محاسبه کرد:
جایی که H میانگین CSL است و زمان t است. P، E و R بارش، تبخیر و میزان تخلیه رودخانه بیان شده در تغییر ارتفاع آب معادل در دریای خزر در یک زمان واحد است. نرخ تخلیه رودخانه R، اندازه گیری شده در میزان تغییر حجم آب، به تغییر مساحت CSL برابر با تبدیل آب به طور مساوی در دریای خزر تبدیل می شود. بر این اساس، H یک انتگرال ترکیبی از P، E و R است که در طول زمان جریان دارد:
جایی که t0 زمان شروع، 1979 در مطالعه حاضر است. هنگامی که جریان های P، E و R در دسترس هستند (همانطور که در بخش های قبلی معرفی شده است)، معادله فوق (2) می تواند به بازسازی یک رکورد پیوسته تغییر CSL کمک کند.
روش دیگر برای ارزیابی سهم PER در نرخ CSL، بررسی بودجه سالانه انباشت (YB) از جریان P، E و R است. از معادله (1)، میانگین سالانه (P-E+R) برآورد میانگین نرخ CSL با واحد (dH/dt) برای آن سال است. تجزیه PER YB هر دو تخمینی از نرخ CSL را فراهم می کند و یک راه مفید برای درک مستثنیات P، E و R است.
شکل 4: نرخ تغییرات بلند مدت در سطح دریای خزر بین دو دوره 1996-2015 و 1979-1995 از مشاهدات سنجنده و ارتفاع سنج (نوار سیان) و سهم میانگین سالانه متوسط PER بیلان بر دریای خزر (نوار انباشته)، با مشارکت P، E و R به ترتیب توسط رنگ های آبی، قرمز و سبز مشخص می باشد.
نتایج
با استفاده از داده های ماهواره ای ماهانه P و E (در واحد سانتی متر/ماه) از مدل CFS و مقدار ماهانه R جریان (در واحد سانتی متر/ماه) بر اساس تخلیه رودخانه ولگا با ملاحظات مشارکت های احتمالی دیگر رودخانه ها در حوضه زهکشی خزر، ما یک سری تغییرات ماهانه CSL را در حدود بلند مدت 37 ساله (1979-2015) بازسازی کردیم. در شکل 2-b، مقایسه ای از مقیاس سنجنده و تغییرات CSL ماهواره ای با ارتفاع سنجی ماهواره ای با سری CSL بازسازی از ادغام جریان (FI) در طول دوره مورد مطالعه نشان داده شده است. این یک دوره افزایش سریع (~ 13/09 سانتی متر/سال در سال های 1978 تا 1995) است و پس از آن کاهش سریع (~ 6/72 سانتی متر در سال در سال های 1996 تا 2015) (شکل 2-a را ببینید).
در شکل 2-b توافق خوبی بین تخمین های PER FI و CSL مشاهده شده، به ویژه از سال 1979 تا 2010 این امر نشان داده شده است. تغییرات فصلی و کوتاه تر از زمان هر دو سری از زمان حذف شده است. در سال های 1979 تا 1995، میزان مشاهده شده CSL و FI به ترتیب حدود 12/74 cm/yr و 12/38 cm/yr است. با وجود برخی اختلافات، میانگین نرخ های CSL در طول دوره کاهشی (1996 تا 2015) هم قابل قبول است (6/72 سانتی متر در سال در مقابل 6/79 سانتی متر در سال). برازش های مناسبی نیز برای دوره 2005-2015 (9/13 سانتی متر در سال در مقابل 8/48 سانتی متر در سال) یافت می شود. این نرخ ها از طریق میانگین مستقیم تخمین زده شده است (جزئیات تخمین نرخ در بخش S-5 ارائه شده است).
در نمودار سمت چپ شکل 3 نرخ سالانه جداگانه P، E و R در طول دوره 1979-2015 و مقادیر میانگین برای دو دوره مختلف (1995-1995 و 1995-2015) نشان داده شده است. طرح درست نشان می دهد تجزیه و تحلیل و مقایسه برای PER YB. در دو دوره مختلف (1979-1995 و 1996-2015) در دو روش متفاوت به طور معنی داری (به ترتیب 12/25 و 6/90 سانتی متر بر سال) از PER YB متشابه است. این مقادیر برای دو دوره با نرخ های CSL مشاهده شده (به ترتیب 12/74 و 6/72 سانتی متر بر سال) بسیار همخوانی دارد. در طول دوره 1994-1996، جریان سالانه PER در دریای خزر تقریبا 50 سانتی متر (در CSL معادل) کاهش یافته است، که عمدتا به افت در حدود همان مقدار در R اختصاص داده شده است. اگر چه در چند سال پس از سال 1996، کاهش قابل ملاحظه ای در جریان R سالانه بیشتر بهبود می یابد، متوسط جریان ترکیبی PER به طور قابل ملاحظه ای کاهش می یابد.
بین این دو دوره (1979-1995 و 1996-2015) میانگین تغییرات نسبی CSL برابر 19/15 سانتیمتر بر سال (از 25/25 تا 6/90 سانتیمتر بر سال) است و بزرگ ترین سهم از افزایش متوسط E در حدود 8/82 سانتی متر بر سال، همراه با کاهش به طور متوسط P در حدود 5/13 سانتی متر بر سال است. در همان دوره، R حدود 5/20 سانتی متر بر سال کاهش یافته است. در شکل 4 خلاصه ای از مشارکت های مختلف از P، E و R سالانه جریان به نرخ نسبی CSL با استفاده از نمودار میله ای جمع آوری شده است. در جدول 1 اطلاعات مربوط به مقایسه، از جمله نرخ های CSL تخمین زده شده. در طی سه دوره مورد مطالعه (1979-1995، 1996-2015 و 2005-2015) روش PER YB (بر اساس معادله (1)) در جدول 1 ارائه شده است.
نتیجه گیری و بحث
با استفاده از داده های تخلیه رودخانه در محل و پیش بینی بارش و فرسایش تبخیر مدل (P و E)، ما تغییرات طولانی مدت CSL را طی دوره 37 ساله 1979-2015 را بازسازی کردیم. هر دو نرخ PERL و PER YB تخمین زده شده از CSL به طور قابل توجهی با مشاهدات جزر و مد سنجه و ارتفاع سنجه موافق هستند (جدول 1 را ببینید). توجه داشته باشید که روش PER FI و YB باید تخمین نرخ مشابه ای را در زمانی که سری زمانی به اندازه کافی بلند است و روش محاسبه نرخ FI هماهنگ با YB بدست دهند (به طور مثال با استفاده از میانگین مستقیم؛ نگاه کنید به بخش S-5). در حالی که افزایش بارش در حوضه زهکشی ولگا به عنوان یکی از محرک های اصلی افزایش قابل توجه CSL در دوره 1979-1995 بوده است، تجزیه و تحلیل ما به روشنی نشان می دهد که افزایش میزان تبخیر در دریای خزر طی 37 ساله در معکوس کردن روند CSL و راندن کاهش کنونی CSL نقش مهمی ایفا کرده است، که ظاهرا این بیش از اثرات تغییرات در جریان رودخانه ولگا بوده است (شکل 4 و جدول 1 را ببینید).
افزایش E در دریای خزر با افزایش دما همراه است (نگاه کنید به شکل S-6). با ادامه گرم شدن در نیمکره شمالی، می توان انتظار داشت که سالانه میزان تبخیر انباشته شده در دریای خزر افزایش یابد تا در آینده قابل پیش بینی باشد. حتی بدون افزایش بلند مدت دمای سطح، وضعیت کنونی که در آن E از P + R فراتر رفته، نشان دهنده احتمال کاهش طولانی مدت CSL است، هرچند که با نوسانات بین سال های مورد مطالعه هر دو نشانه اکنون همراه است. انتظار می رود در آینده در دریای خزر و یا حوضه اطراف آن، احتمال کاهش CSL ادامه یابد. تاریخ دریای دره آرال در چند دهه گذشته نشان می دهد که عدم تعادل شیب جریان بلند مدت در تغییر سطح دریاچه بسته می تواند منجر به پیامدهای چشمگیر تغییر اکوسیستم شود. در حالی که پیامدهای مشابهی در دریای خزر جنوبی بعید است، زیرا به علت عمق کم (عمق تقریبی 5 متر) قسمت شمالی دریا و خلیج KBG بسیار آسیب پذیرتر است.
عدم قطعیت در این تحقیق شامل فقدان و عدم کفایت در اندازه گیری های یکجا خروجی از رودخانه های بزرگ، به غیر از ولگا، و خروج به خلیج KBG در این دوره (1979-2015) است. برآورد ما از مشارکت سایر رودخانه ها با استفاده از داده های تاریخی محدود، تقریبی است؛ با توجه به دوره های مختلف زمان بندی مجموعه داده ها و مکان های ایستگاه های RivDIS. در حالی که تعیین مقدار دقیق از سهم بالقوه از خروج به خلیج KBG در تغییر CSL بلند مدت دشوار است، اطلاعات محدودی از انتشارات و مطالعات قبلی به نظر می رسد نشان می دهد که سهم آن می تواند مهم باشد. از جمله این جریان خروجی اضافی در تجزیه و تحلیل، باعث کاهش نرخ پیش بینی شده CSL (از سال 1996) شد. فرضیه های گوناگون در مورد مشارکت از سوی رودخانه های دیگر، تا حدودی تخمین زده شده است، اما نتیجه گیری اصلی در مورد تاثیر غالب افزایش نرخ تبخیر نیست. عدم قطعیت دیگر ناشی از استفاده از تخمین مدل CFS از P و E به جای اندازه گیری است. با این حال، CFS یک مدل پیشرفته به طور کامل و با سایر اجزای سیستم آب و هوایی (از جمله اقیانوس ها، زمین، و یخ دریا) و شرایط بسیار عالی بین مشاهدات CSL و پیش بینی در هر مقدار جامعی بوده؛ و به نظر می رسد CFS با اعتبار برآورد P و جریان E است.
ما محاسبات مشابهی را با استفاده از برآوردهای P و E از دو مدل دیگر آب و هوایی انجام دادیم، که بر اساس مطالعات مرکز اروپایی پیش بینی متوسط آب و هوایی (ECM) و 55 سال تحقیق مجدد ژاپن (JRA )؛ در هر دو مدل به نظر می رسد به طور قابل ملاحظه ای نسبت شیب P-E در دریای خزر پایین آمده و منجر به روند رو به رشد، قابل توجه، بزرگتر و غیرواقعی CSL شده است. غیر ممکن است که بیلان بلندمدت CSL را با استفاده از ECM یا JRA PE بسته شوند، حتی اگر فرض شود که رودخانه های دیگر هیچ سهمی در R ندارند. تحلیل های بیشتر نشان می دهد که میانگین دمای هوا (Air2m) در دریای خزر از مدل ECM به طور سیستماتیک کمتر از CFS ها، بجز در 5 سال گذشته (2011-2015) زمانی که مدل عملیاتی CFSv2 استفاده می شود (که ممکن است به علت اختلاف احتمالی بین بازنگری CFS و مدل های عملیاتی باشد) بوده است. مکررا میانگین دمای هوا (air2m) از ECM احتمالا منجر به پیش بینی کمبود جریان E و P-E می شود. تجزیه و تحلیل دقیق و مقایسه CFS و ECM P، E و جریان P-E در بخش S-3 ارائه شده است.
ما یادآوری می کنیم که در یک مطالعه قبلی (آرپ و همکاران، 2014) توافق خوبی بین تغییرات مشاهده شده CSL و برآورد جریان ECM P-E، به همراه رواناب رودخانه Volga River پیدا کردند. در این مطالعه میانگین جریان سالانه PER، از جمله میانگین آن، حذف شد. اثر این امر پس از ادغام در طول زمان، حذف روندهای خطی است که در مقیاس زمانی طولانی یکی از ویژگی های غالب است. به نظر می رسد که حذف جریان PER به معنای (یا استفاده از ناهنجاری های جریان سریع) یک رویکرد معتبر در هنگام تمرکز در تغییرات غیر خطی CSL است. در صورتی که متوسط جریان PER به دست داده نشود، تغییرات CSL در دراز مدت پیش بینی شده (براساس ECM P-E و همچنین رواناب رودخانه Volga River) به طور قابل توجهی بزرگتر از مشاهدات خواهد بود. تجزیه و تحلیل های اضافی و بحث تغییرات PER-reconstructed، long-term CSL با استفاده از سه مدل مختلف آب و هوایی (CFS، ECM، و JRA) و نحوه انحراف سیستماتیک در مدل آب و هوا پیش بینی جریان های P-E و اصلاحات مختلف فصلی جریان FL از تغییر شکل CSL بازسازی شده در شکل S-7 ارائه شده است.
با وجودی که توافق بین مشاهدات CSL و پیش بینی های PER به طور کلی در طول دوره مورد مطالعه قابل توجه است، اختلاف از سال 2010 به خصوص در طول سال های 2011 و 2012 به طور قابل توجهی بزرگتر است. در حالی که دلیل دقیق این اختلاف بزرگ، ناشناخته است، انحراف بزرگ در جریان P و E برآورد شده از مدل عملیاتی CFS (نگاه کنید به شکل S-5) و تخلیه رواناب از دیگر رودخانه ها وجود دارد. برآورد مقیاس پذیری کل تخلیه رودخانه با استفاده از داده های ولگا نمی تواند به طور دقیق میزان سهم دیگر رودخانه ها را تعیین کند، این با توجه به شرایط آب و هوایی منطقه می تواند بسیار متفاوت از ولگا و سایر حوضه های زهکشی باشد.
با توجه به ماهیت محصور دریای خزر، تغییرات CSL به ویژه برای هر عدم تعادل بین جریان (P و R) و خروجی (E) حساس است. تغییر طولانی مدت CSL عمدتا توسط دوره طولانی جریان ناپایدار PER کنترل می شود. در طی دهه گذشته، افزایش میزان تبخیر در دریای خزر با افزایش دمای هوا در سطح زمین و سایر عواملی چون تغییرات آب و هوایی (مانند رطوبت و باد) می تواند با تخلیه بارش و آب رودخانه جبران نشود و منجر به کاهش چشمگیر CSL شود. بر اساس همان تخمین مدل CFS، در طول دوره 1979-2015، P در طول حوضه تخلیه ولگا سالانه نیز انباشته شده است (روند تجزیه و تحلیل دقیق در اینجا نشان داده نشده است)، مطابق با کاهش جریان در داده های مشاهده شده (شکل 3-a).
ما جریان آب های زیرزمینی را در تجزیه و تحلیل تعادل آب نادیده گرفتیم، اما این سهم تخمین زده می شود کوچک باشد و احتمالا ناچیز است، با توجه به عدم اطمینان های دیگر، انتظار می رود سهم آب های زیرزمینی تا حدودی جبران اثر خروج به KBG را کرده باشد. در حالی که اندازه گیری های ارتفاع سنج ماهواره ای با اندازه گیری عدم قطعیت در دسترس است، هیچ کدام برای سایر داده ها موجود نیست (مقیاس سنجی CSL، CFS P و E، و مشاهدات رودخانه ولگا از R). تجزیه و تحلیل بیشتر عدم اطمینان دشوار است و بعید است بر نتیجه گیری اصلی در مورد اهمیت افزایش نرخ تبخیر تاثیر بگذارد.
ترجمه: سایت بیسین
پروژه تخصصی در لینکدین
تماس با ما
گروه تلگرام ما
هشدارهای ما
آمار و اطلاعات
پروژه
در منابع آب
نظرات (۰)