Future projection for extreme indices of precipitation and temperature over the period 2026-2100 based on the output of CMIP6 models (Case study: Mashhad)

Document Type : Original Article

Authors

1 Ferdowsi University of Mashhad

2 water eng Dep. Agriculture faculty -Ferdowsi University of Mashhad

3 Assistant Professor of Climatology, Climate Change Division, Climatological Research Institute (National Center for Climatology), Mashhad

4 Department of Water Science and Engineering, Faculty of Agriculture, Ferdowsi University of Mashhad.

Abstract

In this research, 11 extreme climatic indicators out of 27 indices defined by the ETCCDI task team have been studied. The capability of the CMIP6 model in the simulation of selected historical climatic extreme indices has been evaluated. The observation and future periods are considered to be 1989-2014 and the three 25-year periods of 2026-2050, 2051-2075, and 2076-2100, respectively. Three Earth System Models (ESM) including ACCESS-CM2, MIROC6, and MRI-ESM2-0 were evaluated for this study. CMHyd and Rclimdex software are used for downscaling and estimating the daily mean and extremes of precipitation and temperature under three SSP scenarios of SSP1-2.6, SSP2-4.5, and SSP5-8.5. The results showed that among the three ESM models, the ACCESS-CM2 model has a better capability when compared to other models in simulating historical extremes of precipitation and temperature, so, it was selected as the appropriate model for future projection. The results showed that, in all SSP scenarios and over three near, mid, and far futures periods, the cold night index (TN10p) has decreasing trend and the warm nights (TN90p) percentage has a significant increasing trend at 95% confidence level. The number of Summer days (SU25) has an increasing trend in all SSP scenarios in the near future at a 90% confidence level. It has also increasing trend in mid future under SSP2-4.5 and SSP5-8.5 and far future in SSP1-2.6. Awareness of the future perspective of extreme rainfall indices due to their impact on soil erosion can be used in soil management planning and also Information on rainfall and temperature extreme events can be used in water resources management planning.

Keywords

References

اسماعیلی ر، عطایی ه و فلاح قالهری غ. ۱۳۹۰. ارزیابی اثرات تغییراقلیم بر امکان توسعه دو گونه هسته دار بادام وزردآلو (مطالعه موردی :خراسان رضوی). نشریه دانش کشاورزی و تولید پایدار. ۲۱(۱): 162-145.
اشرف ب ،موسوی بایگی م،کمالی غ و داوری ک. ۱۳۹۰. پیش بینی تغییرات فصلی پارامترهای اقلیمی در ۲۰سال آتی با استفاده از ریزمقیاس‌نمایی آماری داده های مدل HADCM3(مطالعه موردی:استان خراسان رضوی). نشریه آب و خاک. ۲۵(۴): 957-946.
اشرف ب، علیزاده ا، موسوی بایگی م، جباری نوقابی م، بنایان م. و دهقانی سانیج ح. 1396. مدلسازی تأثیر شاخص‌های حدی اقلیمی بر عملکرد محصول و بهره‌وری آب به منظور سازگاری با اثرات تغییر اقلیم در دوره‌های آتی(مطالعه موردی:گندم و جو دیم در حوضه آبریز کرخه). پایان‌نامه دکترا، گروه علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد.
بابائیان ا، مدیریان ر، خزانه داری ل، کوهی م، کوزه گران س، فلامرزی ی، کریمیان م. و ملبوسی ش.1400 . چشم­انداز بارش و دمای کشور درقرن 21 با استفاده از سناریوهای اقتصادی اجتماعی - SSP ، پروژه داخلی پژوهشکده اقلیم‌شناسی، مشهد.
بابائیان ا، نجفی نیک ز ،عباسی ف، حبیبی نوخندان م، ادب ح. و ملبوسی ش. 1388. ارزیابی تغیراقلیم کشور در دوره ۲۰۳۹-۲۰۱۰ میلادی با استفاده از ریزمقیاس‌نمایی داده های مدل گردش عمومی جوECHO-G . مجله جغرافیا و توسعه. ۱۶: ۱۵۲-۱۳۵.
خورشید دوست ع. و قویدل رحیمی ی. 1387. ارزیابی تغییراقلیم تبریز در شرایط دوبرابر شدن دی اکسیدکربن جو با استفاده از مدل گردش عمومی پیوندی ECHAMA4. سومین کنفرانس مدیریت منابع آب ایران، تبریز.
رحیم زاده ف، هدایت دزفولی ا. و پور اصغریان ا. 1390. ارزیابی روند و جهش نمایه های حدی دما و بارش در استان هرمزگان. مجله جغرافیا و توسعه. 9(2): 97-116.
زرین آ و داداشی. و رودباری ع. 1399. پیش نگری چشم انداز بلندمدت دمای آینده ایران مبتنی بر برونداد پروژه مقایسه مدل‌های جفت شده فاز ششم (cmip6).مجله فیزیک زمین و فضا. 46(3): ۵۸۳-۶۰۲.
صبوری غ، موسوی بایگی م، باباییان ا. و هاشمی نیا م. 1393. مطالعات تغییرات پهنه های اقلیمی ایران در دوره2010-2099 تحت پدیده گرمایش جهانی با استفاده از ریزمقیاس‌نمایی مدل های گردش عمومی جو. دانشگاه فردوسی مشهد.
قربانی واقعی ح، مساح بوانی ع و بهرامی ح. 1387. ارزیابی عملکرد مدلهای AOGCM در شبیه سازی داده های اقلیمی بندرانزلی. سومین کنفرانس مدیریت منابع آب ایران، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران
قلی پور ج.، موسوی بایگی م. جباری نوقابی م. 1397. تأثیر تغییر اقلیم بر روند وقایع فرین بارشی ایستگاه‌های منتخب استان خراسان رضوی (دوره مطالعاتی 2013-1975)، نشریه جغرافیا و مخاطرات محیطی. 27: 104-89.
قلی پور ج، موسوی بایگی م، زرین آ. و جباری نوقابی م. 1397. بررسی روند رخدادهای حدی بارشی در استان خراسان رضوی(1987-2017). دومین کنفرانس ملی آب و هواشناسی ایران، 19 اردیبهشت، دانشگاه فردوسی مشهد.
کوزه‌گران س.، موسوی بایگی م، خاشعی سیوکی ع. و بابائیان ا، 1396، مدل‌سازی عملکرد زعفران با توجه به شاخص های حدی اقلیمی(مطالعه موردی: بیرجند)، نشریه پژوهش‌های زعفران. 5(2)، 229-217.
مدرسی ف، عراقی نژاد ش، ابراهیمی ک. و خلقی م. 1389. بررسی منطقه‌ای پدیده تغییراقلیم با استفاده از آزمون‌های آماری مطالعه موردی: حوضه آبریز گرگانرود-قره سو. نشریه آب و خاک. 24(3): 476-489.
مدرسی ف، عراقی نژاد ش، ابراهیمی ک وخلقی م. 1390. بررسی اثر تغییر اقلیم بر میزان آبدهی سالانه رودخانه‌ها (مطالعه موردی:رودخانه گرگانرود). نشریه آب و خاک(علوم و صنایع کشاورزی). 25(6): 1365-1377.
منتظری م. 1389. تحلیل آماری یخبندان‌های کشاورزی در شهرستان نجف آباد. فصلنامه جغرافیا و مطالعات محیطی. 2(4): ۲۷تا۳۸.
Chad sh, Heather A, Oian L. and Guilong L. 2012. Possible impacts of climate change on extremeweather events at local scale in south-central Canada. Climatic change, 112: 963-979.
Eyring, V., Bony, S., Meehl, G. A., Senior, C. A., Stevens, B., Stouffer, R. J. and Taylor, K. E. 2016. Overview of the Coupled Model Intercomparison Project Phase 6 (CMIP6) experimental design and organization. Geoscientific Model Development (Online), 9 (LLNL-JRNL-736881).
Hagemann, S., Göttel, H., Jacob, D., Lorenz, P. and Roeckner, E., 2009, Improved regional scale processes reflected in projected hydrological changes over large European catchments. Climate Dynamics. 32(6): 767- 781
Mirza M. 2002. Global warming and changes in the probability of occurrence of floods in Bangladesh and implications. Journal of Global Environment Changes. 12: 137-138.
Paeth H, Born K, Girmes R, Podzun R and Jacob D 2008. Regional Climate Change in Tropicaland Northern Africa due to Greenhouse Forcing and Land Use Changes, Journal of Climate. 22: 114-132.
Peterson, T.C., Folland, C., Gruza, G., Hogg, W., Mokssit, A. and Plummer, N. 2001. Report on the activities of the working group on climate change detection and related rapporteurs 1998-2001. World Meteorological organization, Technical Document, No. 1071, World Meteorological organization, Geneva.
Plummer N. and Couathors M. 2002. Changes in climate extremes over the Australiaan regionand New Zealand during the twentieth century, Climatic Change, 42: 183-202.
Priestley, M. D., Ackerley, D., Catto, J. L., Hodges, K. I., McDonald, R. E. and Lee, R. W. 2020. An overview of the extratropical storm tracks in CMIP6 historical simulations. Journal of Climate. 33(15): 6315-6343.
O'Neill, B. C., Tebaldi, C., Vuuren, D. P. V., Eyring, V., Friedlingstein, P., Hurtt, G., ... & Meehl, G. A. 2016. The scenario model intercomparison project (ScenarioMIP) for CMIP6. Geoscientific Model Development. (9): 3461-3482.
Steele-Dunne, S., Lynch, P., McGrath, R., Semmler, T., Wangs, S. and Hanafin, J. 2008. The impacts of Climate Change on Hydrology in Ireland, Journal of Hydrology. 356: 28-45.
Wang, X. L. and Y. Feng. 2013. RHtests_dlyPrcp User Manual. Climate Research Division, Atmospheric Science and Technology Directorate, Science and Technology Branch, Environment Canada. 17 pp.
Yang, T., Hao, X., Shao, Q., Xu, C., Zhao, C., Chen, X. and Wang, W. 2012. Multi model ensemble projection in temperature and precipitation extremes of the Tibetan Plateau in the 21st century. Global and Planetary Change, 80-81: 1-13.
Yates D. N. and K. M. Strzepek. 2002. Modeling the Nile basin under climate change. Journal of Hydrologic Engineering. 3(2): 98-108
Zhai P.A., Sun F., Ren X., Lin B. and Zhang Q. 2000. Changes of climate extremes in China.Climatic Change, 42, 203-218.
Zhang, X. and Yang, F. 2004. RClimDex (1.0) User Manual, Climate Research Branch Environment Canada Downsview, Ontario Canada.
Zhang, X., Aguilar,E., Sensoy, S., Melkonyan, H., Tagiyeva, U., Ahmed N., Kutaladze, N., Rahimzadeh, F., Taghipour, A., Hantosh ,T. H., Albert P., Semawi , M., Karam Ali, M., Al-Shabibi, M. H. S., Al-Oulan, Z., Zatari,T., Al Dean Khelet, I., Hamoud, S., Sagir, R., Demircan, M., Eken , M., Adiguzel, M., Lisa, A., Peterson, T. C. and Wallis , T. 2005. Trends in Middle East climate extreme indices from 1950 to 2003, Journal of Geophysical Research, Vol. 110.
Iranian Journal of Irrigation & Drainage
Volume 16, Issue 5 - Serial Number 95
November and December 2022
Pages 963-976

Files

Share

How to cite

Statistics