مجله آمایش جغرافیایی فضا

مجله آمایش جغرافیایی فضا

واکاوی و مدل‌سازی تغییرات دمای بیشینه در مناطق اقلیمی مختلف شمال ایران بر اساس مدل‌های Had GEM و GFDL-ESM4

نوع مقاله : مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان
رقیه ملکی مرشت 1
برومند صلاحی 2
1 گروه جغرافیای طبیعی، دانشکده علوم اجتماعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران.
2 گروه جغرافیای طبیعی، دانشکده علوم اجتماعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران
10.30488/gps.2025.517345.3839
چکیده
هدف پژوهش حاضر، واکاوی و مدل‌سازی تغییرات دمای بیشینه مناطق اقلیمی مختلف شمال ایران بود. بدین منظور، ابتدا، روند تغییرات دمای بیشینه 30 سال اخیر (2023-1994) بر اساس آزمون Kendall- Mann واکاوی گردید. در مرحله بعد، با استفاده از ریزگردان LARS-WG، دمای بیشینه دوره پایه (1980–2010) شبیه‌سازی و با شاخص‌های آماری RMSE و MAPE ارزیابی شد و سپس تحت سناریوهای اقلیمی SSP2-4.5 و SSP5-8.5 دو مدل GFDL-ESM4 و HadGEM3-GC31-LL برای 20 سال آینده (2060 -2041) پیش‌بینی گردید. به‌منظور مقایسه تغییرات دمایی دو دوره، پراکندگی دمای بیشینه دوره پایه و پیش‌بینی‌شده، در نرم‌افزار Arc GIS پهنه‌بندی گردید. طبق نتایج آزمون من- کندال، در تمامی ایستگاه‌ها، منحنی‌های U و U' در ناحیه مثبت یکدیگر را قطع کرده‌اند که بیانگر وجود روند صعودی دمای بیشینه سالانه طی 30 سال اخیر است. این روند صعودی در ایستگاه‌های سنندج، اردبیل و قزوین معنادار نبود اما در سایر ایستگاه، در سطح اطمینان 99 درصد معنادار بود. نتایج مدل‌سازی حاکی از افزایش دمای بیشینه 20 سال آتی تحت سناریوهای هر دو مدل بود. بیشترین درصد افزایش دما در فصول سرد (اواخر فصل پاییز تا آغاز فصل بهار) و در مناطق کوهستانی شمال غرب ایران پیش‌بینی شد. بر اساس یافته‌ها، مدل GFDL-ESM4 تحت سناریوی SSP2-4.5 کمترین خطا را داشته و به‌عنوان مدل مناسب‌تر انتخاب شد. پیش‌بینی افزایش 1 تا 2/2 درجه‌ای این مدل برای 20 سال آتی، به‌عنوان برآوردی واقع‌بینانه‌تر از آینده حرارتی مناطق اقلیمی مختلف شمال ایران ارزیابی می‌شود. این یافته‌ها نشان‌دهنده تأثیرپذیری شدید مناطق موردمطالعه از تغییرات اقلیمی آینده است.
کلیدواژه‌ها
دمای بیشینه
شمال ایران
مدل‌سازی.

موضوعات

عنوان مقاله English

Analysis and Modeling of Maximum Temperature Variability in Northern Iran’s Climatic Regions Using HadGEM and GFDL-ESM4 Models

نویسندگان English

Roghayeh Maleki Meresht 1
Bromand Salahi 2
1 Department of Physical Geography, Faculty of Social Sciences, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran
2 Department of Physical Geography, Faculty of Social Sciences, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran
چکیده English

This study analyzes and models maximum temperature variability across the diverse climatic regions of northern Iran. In the first stage, long-term trends in maximum temperature from 1994 to 2023 were examined using the Mann–Kendall test. Subsequently, maximum temperatures for the baseline period (1980–2010) were simulated with the LARS-WG weather generator and evaluated using statistical metrics including RMSE and MAPE. Under the SSP2-4.5 and SSP5-8.5 climate scenarios, the GFDL-ESM4 and HadGEM3-GC31-LL general circulation models were employed to project maximum temperature changes for 2041–2060. Spatial variability between the baseline and projected periods was mapped using ArcGIS software. The Mann–Kendall test results indicated that at all stations, the U and U′ curves intersected in the positive region, reflecting an upward trend in annual maximum temperatures over the past three decades. This trend was not statistically significant at Sanandaj, Ardabil, and Qazvin, but reached significance at the 99% confidence level at the other stations. Modeling results suggest a consistent increase in maximum temperatures across both scenarios and models for the coming two decades. The greatest increases are projected for the colder seasons, from late autumn through early spring, with the most pronounced warming in the mountainous regions of northwestern Iran. Among the tested models, GFDL-ESM4 exhibited the lowest error under the SSP2-4.5 scenario, making it the most reliable for analysis. This model projects a temperature increase of 1.0–2.2 °C, providing a more realistic representation of future thermal conditions across the climatic zones of northern Iran. These findings underscore the substantial role of northern Iran’s climatic regions in shaping prospective climate change dynamics

کلیدواژه‌ها English

Maximum Temperature
Climate Modeling
Northern Iran.
اکبر زاده، مهران؛ نوری، حمید؛ مرتضوی، ثمر و عطائیان، بهناز. (1402) بررسی و پیش‌بینی تغییرات اقلیمی با استفاده از رویکرد مدل‌های گردش عمومی جو در استان‌های غربی کشور. مجله مهندسی اکوسیستم بیابان، 12 (2)، 42-23.
 doi: ‌10.22052/deej.2024.253424.1019
ترکمان، مجتبی؛ رحیمی، فرزانه؛ ترکمان، مصطفی و حسینی، سیدمهرداد. (1394). اعتبارسنجی پیش‌بینی مدل‌های HadGEM2-es و GFDL-ESM2g بر اساس بیشینه و کمینه دما. پنجمین کنفرانس منطقه‌ای تغییر اقلیم، تهران.
حشمتی، سارا و رمضانی اعتدالی، هادی. (1400). پیش‌بینی وضعیت خشک‌سالی در دوره‌های آتی با استفاده از مدل LARS-WG مطالعه موردی: شهرستان کرمانشاه. مجله علمی آمایش سرزمین، 13 (2)، 669-647. doi: 10.22059/jtcp.2021.332432.670263
حلبیان، امیرحسین؛ پورشهبازی، جواد و سلطانیان، محمود. (1396). ارزیابی تغییر دمای بیشینه و کمینه فصلی ایران. مجله آمایش جغرافیایی فضا، 7 (23)، 10-1.
رزمخواه، هما؛ مسعودی، عبدالله؛ رستمی راوی، امین و فرارویی، علی‌رضا. (1402). ارزیابی اثرات تغییر اقلیم بر پارامترهای هواشناسی با استفاده از مدل LARS-WG، مطالعه موردی: آباده. مدیریت جامع حوزه‌های آبخیز، 3 (2)، 29-16. doi: 10.22034/iwm.2023.1987752.1058
روشنی، ادیب و حمیدی، مهدی. (1400). پیش‌بینی اثر سناریوهای تغییر اقلیم بر دما و بارش بر اساس مدل‌های CMIP6 (مطالعه موردی: ایستگاه ساری)، مدیریت آب و آبیاری، 11 (4)، 795-781. doi: 10.22059/jwim.2022.330603.920
زارعیان، محمدجواد. (1401). اثرات تغییر اقلیم بر دما و بارش استان یزد بر اساس خروجی ترکیبی مدل‌های CMIP6. علوم آب‌وخاک. ۲۶ (۲)، ۹۱-۱۰۵. ‎ doi: 10.47176/jwss.26.2.31501
زرین، آذر و داداشی رودباری، عباسعلی. (1400). پیش‌نگری دمای ایران در آینده نزدیک (2040-2020) بر اساس رویکرد همادی چند مدلی. پژوهش‌های جغرافیای طبیعی، 53 (1)، 90-75. doi: 10.22059/jphgr.2021.308361.1007551
سازمان هواشناسی کشور، (1403). www.irimo.ir.
شاهکویی، اسمعیل؛ قانقرمه، عبدالعظیم و یوسفی، ربابه. (1396). بررسی ناهنجاری‌های دمایی دوره سرد سال (محدوده موردمطالعه: استان مازندران). مجله آمایش جغرافیایی فضا، 7 (23)، 222-207.
شاهی‌نژاد، بابک؛ یونسی، حجت‌الله؛ کاکاوند، علی و یوسفی سهرابی، حسین. (1402). ارزیابی اثرات تغییر اقلیم بر رواناب و رواناب ورودی به سد مخزنی مخمل کوه با استفاده از مدل.IHACRES نشریه مدیریت آب و آبیاری، 13 (3)، 754-735. doi: 10.22059/jwim.2023.358745.1073
عباسی، فاطمه؛ کوهی، منصوره؛ فلامرزی، یاشار؛ جوانشیری، زهره؛ ملبوسی، شراره و بابائیان، ایمان. (1398). تحلیل روند میانگین دما و بارش سالانه در ایران برای دوره 1988 تا 2017 میلادی. نیوار، 43 (107)، 55-41. doi: 10.30467/nivar.2019.184059.1128
فاتحی، زانیار و شاهوئی، سید وحید. (1400). پیش‌بینی تأثیر تغییر اقلیم بر دمای حداقل و حداکثر شهر سنندج. محیط‌زیست و مهندسی آب، 7 (1)، 182-170. doi: 10.22034/jewe.2020.239070.1386
کدخدا، الهام؛ امیدوار، کمال؛ زرین، آذر؛ مزیدی، احمد و داداشی رودباری، عباسعلی. (1403). ارزیابی تأثیر تغییر اقلیم بر متغیرهای اصلی اقلیمی (ECVS) در ایران. مجله ژئوفیزیک ایران، 18 (2)، 17-1. doi: 10.30499/ijg.2023.405016.1526
کونانی، زیبا؛ ایلدرمی، علیرضا؛ زینی نوند، حسین و نوری، حمید. (1399). اثر تغییر اقلیم بر رواناب حوضه آبریز سیلاخور - رحیم‌آباد لرستان. هیدروژئومورفولوژی. 7 (25)، 17-1. doi: 10.22034/hyd.2021.32443.1474
گودرزی، مسعود؛ خسروانیان، جهانتاب و حجازی، سیداسداله. (1394). کاربرد مدل LARS-WG در پیش‌بینی پارامترهای هواشناسی حوضه قره‌سو. فضای جغرافیایی، 15 (51)، 263-279.
 
References
Abbasi, F., Kohi, M., Flamarzi, Y., Javanshri, Z., Malbousi, S., & Babaeian, I. (2019). Investigation and Analysis of Iran's Annual Temperature and Precipitation Trend (2017-1988). Nivar, 43(106-107), 41-55. doi: 10.30467/nivar.2019.184059.1128. [In Persian]
Akbarzadeh, M., Nouri, H., Mortazavi, S., & attaeian, B. (2024). Investigation and prediction of climate changes using the approach of General Circulation Models (GCMs) in the western provinces of Iran. Desert Ecosystem Engineering, 12(39), 23-42. doi: ‌10.22052/deej.2024.253424.1019. [In Persian]
Bagheri Khaneghahi, M., HezarJaribi, A., Kamali, M. I., & Zamani, F. (2025). Projection of Temperature and Radiation in Arid and Semi-Arid Climates under Shared Socioeconomic Pathways (SSP) Scenarios. Water and Soil Management and Modelling, 5(Special Issue: Climate Change and Effects on Water and Soil), 32–48. doi: 10.22098/mmws.2025.17004.1568
Bekele, D., Alamirew, T., Kebede, A., Zeleke, G., & Melesse, A. M. (2019). Modeling climate change impact on the hydrology of Keleta watershed in the Awash River Basin, Ethiopia, (24) 1. doi:10.1007/s10666-018-9619-1
Collins, W. J., Bellouin, N., Doutriaux-Boucher, M., Gedney, N., Halloran, P., Hinton, T., Hughes, J., Jones, C. D., Joshi, M., Liddicoat, S., Martin, G., O'Connor, F., Rae, J., Senior, C., Sitch, S., Totterdell, I., Wiltshire, A., & Woodward, S. (2011). Development and evaluation of an Earth-System model – HadGEM2, Geosci. Model Dev., 4, 1051–1075, https://doi.org/10.5194/gmd-4-1051-2011, 2011.
Dunne, J.P. (2020). The GFDL Earth System Model version 4.1 (GFDL‑ESM4.1): Model description and simulation characteristics. Journal of Advances in Modeling Earth Systems, 12, e2019MS002015. https://doi.org/10.1029/2019MS002015
Dimri, A.P., Kumar, D., Choudhary, A., and Maharana,P. (2018). Future Changes Over the Himalayas: Maximum and Minimum Temperature. Global and Planetary Change, (162), 212-234.
Fatehi, Z. & Shahoei, S. V. (2021). Predicting the Impact of Climate Change on Temperature in Sanandaj City. Environment and Water Engineering, 7(1), 170-182. doi: 10.22034/jewe.2020.239070.1386. [In Persian]
Goodarzi, M., Khosravanian, J., & Hejazi, S. A. (2015). Application of LARS-WG model in forecasting meteorological parameters of Qarasu basin. Geographical Space, 15 (51), 263-279. [In Persian].
Gupta, V., Singh, V., & Jain, M. K. (2020). Assessment of precipitation extremes in India during the 21st century under SSP1-1.9 mitigation scenarios of CMIP6 GCMs. Journal of Hydrology, 590. DOI: 10.1016/j.jhydrol.2020.125422.
Halabian, A. H. (2017). Evaluation of the seasonal maximum and minimum temperature change of Iran. Geographical planning of space quarterly journal, 7(23), 1-10. [In Persian]
Heshmati, S. & Ramezani Etedali, H. (2021). Drought Forecasting for Future Periods Using LARS-WG Model: The Case Study of Kermanshah City. Town and Country Planning, 13(2), 647-669. doi: 10.22059/jtcp.2021.332432.670263. [In Persian]
IPCC. (2021). Climate Change 2021. Human Influence on global warming is unequivocal. The physical science basis. Intergovernmental panel on climate change, Cambridge University Press.
IPCC, Climate Change (2013). The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovern-mental Panel on Climate Change [Stocker, T.F., Qin, D., Plattner, G.K., Tignor, M., Allen, S.K., Boschung, J., Nauels, A., Xia, Y., Bex, V. & Midgley, P. M., (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United's Kingdom and New York, NY, USA, 1535.
Jiménez-Navarro, I. C., Jimeno-Sáez, P., López-Ballesteros, A., Pérez-Sánchez, J., & Senent-Aparicio, J. (2021). Impact of Climate Change on the Hydrology of the Forested Watershed That Drains to Lake Erken in Sweden: An Analysis Using SWAT+ and CMIP6 Scenarios. Forests, 12(12), 1803. https://doi.org/10.3390/f12121803
Kadkhoda, E., Omidvar, K., Zarrin, A., Mazidi, A. & Dadashi-Roudbari, A. (2024). The impacts of climate change on the essential climate variables (ECVs) in Iran. Iranian Journal of Geophysics, 18(2), 1-17. doi: 10.30499/ijg.2023.405016.1526. [In Persian]
Kounani, Z., Ildoromi, A., zenivand, H. & Nouri, H. (2021). Impact of climate change on runoff of Silakhor-Rahimabad Basin in Lorestan. Journal of Hydrogeomorphology, 7(25), 17-1. doi: 10.22034/hyd.2021.32443.1474 [In Persian].
Kamangar, M., Ahmadi, M., Dastjerdi, H., & Hazbavi, Z. (2025). Ensemble modeling of extreme seasonal temperature trends in Iran under socio‑economic scenarios. Natural Hazards, 121(2), 1265–1288. https://doi.org/10.1007/s11069-024-06830-8
Lashkari, H., Ghorlivand, N., Mohammadi, Z., & Rouhbakhsh Sigaroodi, H. A. (2021). The trend of temperature changes in Iranian metropolises in the last three decades. Research Square. 1-23. https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-1035068/v1
Mo, C., Tang, P., Huang, K., Lei, X., Lai, S., Deng, J., Bao, M., Sun, G., Xing, Z., (2023). Evolution of Drought Trends under Climate Change Scenarios in Karst Basin. Water, 15(10), 1934. https://doi.org/10.3390/w15101934
Motiee, S., Motiee, H., & Ahmadi, A. (2024). Impacts of Climate Change on Basin and River Discharge in Mountainous Glacial Rivers: A Cmip6 Scenario-Based Analysis Using the Swat Model, SSRN, 29p.
National Meteorological Organization, (2024). www.irimo.ir. [In Persian]
Nilawar, A. P. & Waikar, M. L. (2019). Impacts of climate change on streamflow and sediment concentration under RCP 4.5 and 8.5: A case study in Purna river basin, India, Science of Total Environment, 650, 2685–2696. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.09.334
O'Neill, B. C., Tebaldi, C., Van Vuuren, D. P. (2016). The scenario model ntercomparison project (ScenarioMIP) for CMIP6: Geoscientific Model Development, 9 (9), 3461-3482. doi:10.5194/gmd-9-3461-2016
Phuong, D. N. D., Duong, T. Q., Liem, N. D., Tram, V. N. Q., Cuong, D. K. & Loi, N. K. (2020). Projections of future climate change in the Vu Gia Thu Bon River Basin, Vietnam by using statistical downscaling model (SDSM). Water, 12 (3), 755. https://doi.org/10.3390/w12030755
Razmkhah, H., Masoudi, A., Rostami Ravari, A. & Fararouie, A. (2023). Evaluation of the climate change effect on meteorological parameters using LARS-WG, Case study: Abadeh station. Integrated Watershed Management, 3(2), 16-29. doi: 10.22034/iwm.2023.1987752.1058. [In Persian]
Shahkooeei, E., ghangherme, A., & yousefi, R. (2017). An investigation of temperature anomalies of cold-year period (Area of study: Mazandaran). Geographical planning of space quarterly journal, 7(23), 207-222. [In Persian]
Shahinejad, B., Yonesi, H.A., Kakavand, A. & yousefi sohzabi, H. (2023). Evaluation of Climate Change Effects on the Entering Runoff the Makhmalkoh Dam Using the IHACRES Model. Water and Irrigation Management, 13(3), 735-754. doi: 10.22059/jwim.2023.358745.1073. [In Persian]
Shiferaw, H., Gebremedhin, A., Gebretsadkan, T., & Zenebe, A. (2018), Modelling hydrological response under climate change scenarios using SWAT model: the case of Ilala watershed, Northern Ethiopia. Modeling Earth Systems and Environment, 4 (1), 437–449. DOI:10.1007/s40808-018-0439-8
Sung, H.M., Kim, J., & Shim, S. (2021). Climate Change Projection in the Twenty-First, The fifth report on climate change in estimating temperature and precipitation, Journal of Physical Geography, 13 (51), 21. https://doi.org/10.1007/s13143-021-00225-6
Taylor, K. E., Stouffer, R. J., & Meehl, G. A. (2012), an overview of CMIP5 and the experiment design: Bulletin of the American Meteorological Society, 93 (4), 485-498. https://doi.org/10.5194/gmd-9-3461-2016
Turkman, M., Rahimi, F., Turkman, M., & Hosseini, S. M. (2015). Validation of HadGEM2-es and GFDL-ESM2g models predictions based on maximum and minimum temperatures, Fifth Regional Climate Change Conference, Tehran. [In Persian]
Vahdatifar, M., Mousavi, S.-F., Farzin, S., & Hadiani, M.O. (2025). Comprehensive Study of Climate Change Impacts on Temperature and Precipitation in East and West of Mazandaran Province in North of Iran. Water, 17, 1181. https://doi.org/ 10.3390/w17081181
Zareian M. (2021). Effects of Climate Change on Temperature and Precipitation in Yazd Province Based on Combined Output of CMIP6 Models. Jwss, 26 (2), 91-105. https://doi.org/ 10.47176/jwss.26.2.31501. [In Persian].
Zarrin, A., & Dadashi-Roudbari, A. (2021). Projected changes in temperature over Iran by 2040 based on CMIP6 multi-model ensemble. Physical Geography Research, 53(1), 75-90. [In Persian] doi: 10.22059/jphgr.2021.308361.1007551
مجله آمایش جغرافیایی فضا
دوره 15، شماره 3
پاییز 1404
صفحه 101-119