Evaluating the Impact of Climate Change on Flood Characteristics in Western Iran Under Future Climatic Conditions

Document Type : Research

Author

Mohammad Baaghideh

Associate Professor of Climatology, Department of Climatology and Geomorphology, Faculty of Geography and Environmental Sciences, Hakim Sabzevari University, Sabzevar, Iran

https://doi.org/10.22067/jgrd.2025.90801.1492

Abstract

Climate change, a major environmental challenge in recent decades, has significantly impacted water resources and increased the frequency of hydro-climatic events like floods. This research aims to evaluate the effects of climate change on flood indicators (return probability, intensity, and duration) in the Dez basin over the coming decades. Additionally, climate change analysis, uncertainty assessment, and the application of bias correction methods as other phased research goals intended for risk management improvement. In this paper, we analyzed temperature and precipitation data from five climate models derived from two databases, CORDEX-WAS and 2W2E. The HadGEM2-ES and MIROC5 models were selected to simulate three 20-year periods under three different scenarios. After calibrating the SWAT model for daily flow simulation, micro-flow data were incorporated to predict future flow, and flood-related indices were calculated. Overall, the results suggest declining precipitation and rising temperature compared to the observation period. Further, the 2W2E database predicted a greater drop in precipitation and a higher temperature surge for both models compared to the CORDEX-WAS database. The indicators of flood recurrence probability and intervals took a downturn in both databases. However, the flood magnitude index in CORDEX-WAS showed an upturn despite the declining precipitation, indicating the higher probability of extreme events induced by climate change. This research reveals that future climate change is likely to reduce the probability and intervals of flood events, although the magnitude of floods may increase under specific conditions. These findings underscore the need for effective planning and adoption of flood risk management strategies to address the varied impacts of climate change.
 
 

Keywords

Climate Change

Uncertainty

Flood Indicators

Dez Basin

Subjects

• Natural geography and environmental planning

---

References

1. آرخی، ص؛ کرکز، س؛ و عمادالدین، س. (1402). پهنه‌بندی خطر سیلاب تحت تأثیر تغییرات اقلیمی با استفاده از مدل هیدرولوژیکی SWAT در محیط GIS (مطالعه موردی: حوضۀ آبخیز قره‌سو، استان گلستان).پژوهش‌های تغییرات آب و هوایی، 4(14)، 1-26.
2. اسکانی‌کزازی، غ. (1395). شبیه‌سازی اثرات تغییر اقلیم بر روی منابع آب حوضۀ آبریز کارون بزرگ و مدیریت بحران (مورد شهر اهواز). فصلنامۀ علمی-پژوهشی جغرافیا (برنامه‌ریزی منطقه‌ای)، 1(7)، 235-242.
3. بابایی‌فینی، ا؛ قاسمی ا؛ و فتاحی ا. (1393). بررسی اثر تغییر اقلیم بر روند نمایه‌های حدی بارش ایران زمین. تحلیل فضایی مخاطرات محیطی، ۱ (۳)،۸۵-۱۰۳.
4. حجازی‌زاده، ز؛ فتاحی، ا؛ مساح‌بوانی، ع؛ و ناصرزاده، م. (1391). ارزیابی اثرات تغییر اقلیم بر هیدروگراف سیلاب در دوره‌های آتی مطالعه موردی: حوضۀ آبریز بختیاری. جغرافیا، 34(10)، 5-24.‎
5. حسنوند، ز؛ یاراحمدی، د؛ و میرهاشمی، ح. (1401). تحلیل روند تغییرات سری زمانی بیشینه بارش روزانه و سالانۀ حوضۀ آبریز کرخه و دز. مخاطرات محیط طبیعی، 11(32)، 149-168.
6. حمیدیان‌پور، م؛ و شجاع، ف. (1401). مقدمه‌ای بر روش‌ها و شگردهای مدل‌سازی اقلیم و تغییر اقلیم. انتشارات دانشگاه سیستان و بلوچستان.
7. زرین، آ؛ و داداشی‌رودباری، ع. (1400).‎ تأثیر تغییر اقلیم بر بارش‌های سنگین ایران با به‌کارگیری مدل همادی CMIP6. نشریۀ آب و توسعۀ پایدار، 4 (8)، 119-124.
8. سالاری‌فنودی،م؛ خسروی، م؛ طاوسی، ت؛ و حمیدیان پور، م. (1399) مقایسه و ارزیابی دقت داده‌های شبکه‌ای بارش تابستانه پایگاه CORDEX با داده‌های ایستگاهی (موردکاوی: بارش تابستانه جنوب شرق ایران)،. پژوهش‌های اقلیم‌شناسی، شماره 40،11(43)،15-32.
9. سیدکابلی، ح. (1395). تصویرسازی دمای هوا و تبخیر از مخازن آب، در شرایط تغییر اقلیم آتی (مطالعه موردی: سد دز). مجلۀ پژوهش آب ایران، شماره4، پیاپی 23 ، 101-۱۱۰.
10. عسگری، ا؛ باعقیده، م؛ انتظاری، ع؛ حسینی، م؛ و کامیار، ا. (1401). تحلیل تغییرات حجم مخزن و جریان ورودی به سد دز تحت شرایط تغییر اقلیم. پژوهش‌های جغرافیای طبیعی، 3(54)،365-384.
11. عسگری، ا؛ شوریان، م؛ و لطفی، س. (1399). ارزیابی اثر تغییر اقلیم بر شاخص‌های سیلاب (مطالعه موردی: حوضۀ آبریز دز). هشتمین کنفرانس ملی مدیریت منابع آب ایران، مشهد.
12. قدمی، م؛ سلطانی، س؛ گودرزی، م؛ نادری، س؛ و تیموری، ح. (1397). اثر تغییر اقلیم بر جریان روزانه در حوضۀ رودخانه سزار. علوم و مهندسی آبخیزداری ایران، شماره 41، 85-95.
13. کاشکی، ع؛ و قربانی، ح. (1403). ارزیابی تغییرات بلندمدت مشخصه‌های مخاطرات خشکسالی و سیل در حوضه‌های آبریز جنوب‌شرق ایران. پژوهش‌های تغییرات آب و هوایی، 19(5)، 55-74.
14. مزیدی، م؛ و خوش‌روش، م. (1395). تأثیر تغییر اقلیم بر فراوانی سیل حوضۀ گرگانرود با استفاده از آنالیز مرتبه اول مدل هیدرولوژیک بارش-رواناب. پژوهش‌های کاربردی علوم آب، 2(2)، 35-44.‎
15. موسوی، ر؛ و معروفی، ص. (1395). بررسی پاسخ هیدرولوژیک جریان رودخانه به تغییر اقلیم (مطالعه موردی: حوضۀ آبریز سد دز). نشریۀ پژوهش‌های حفاظت آب و خاک، 23(6)، 333 –
16. Abbasian, M., Moghim, S., & Abrishamchi, A. (2019). Performance of the general circulation models in simulating temperature and precipitation over Iran. Theoretical and Applied Climatology, 135(3-4), 1465-1483.
17. Abbaspour, K. C., Vaghefi, S. A., Yang, H., & Srinivasan, R. (2019). Global soil, landuse, evapotranspiration, historical and future weather databases for SWAT Applications. Scientific data, 6(1), 1-11.
18. Abbass, K., Qasim, M. Z., Song, H., Murshed, M., Mahmood, H., & Younis, I. (2022). A review of the global climate change impacts, adaptation, and sustainable mitigation measures. Environmental Science and Pollution Research, 29(28), 42539-42559.
19. Arnold, J. G., Moriasi, D. N., Gassman, P. W., Abbaspour, K. C., White, M. J., Srinivasan, R., & Jha, M. K. (2012). SWAT: Model use calibration and validation. American Society of Agriculture and Biological Engineer, 55(4), 1491-1508.
20. Banda, V. D., Dzwairo, R. B., Singh, S. K., & Kanyerere, T. (2022). Hydrological modelling and climate adaptation under changing climate: a review with a focus in Sub-Saharan Africa. Water, 14(24), 4031.
21. Barman, L., Prasad, R. K., & Sivakumar, B. (2023). Streamflow simulation using soil and water assessment tool (SWAT): application to Periyar River basin in India. ISH Journal of Hydraulic Engineering, 29(sup1), 332-345.
22. Barrow, E., Hulme, M., & Semenov, M. (1996). Effect of using different methods in the construction of climate change scenarios: examples from Europe. Climate Research, 7, 195-211.
23. Bolan, S., Padhye, L. P., Jasemizad, T., Govarthanan, M., Karmegam, N., Wijesekara, H., & Bolan, N. (2023). Impacts of climate change on the fate of contaminants through extreme weather events. Science of the Total Environment, 168388.
24. Furtak, K., & Wolińska, A. (2023). The impact of extreme weather events as a consequence of climate change on the soil moisture and on the quality of the soil environment and agriculture–A review. Catena, 231, 107378.
25. Huang, S., Krysanova, V., & Hattermann, F. (2015). Projections of climate change impacts on floods and droughts in Germany using an ensemble of climate change scenarios. Regional Environmental Change, 15(3), 461-473.
26. Ibebuchi, C. C., Schonbein, D., Adakudlu, M., Xoplaki, E., & Paeth, H. (2022). Comparison of three techniques to adjust daily precipitation biases from regional climate models over Germany. Water, 14(4), 1-17.‏
27. Ionno, A., Arsenault, R., Troin, M., Martel, J. L., & Brissette, F. (2024). Impacts of climate change on flood volumes over North American catchments. Journal of Hydrology, 630, 130688.
28. Iqbal, M. S., Dahri, Z. H., Querner, E. P., Khan, A., & Hofstra, N. (2018). Impact of climate change on flood frequency and intensity in the Kabul River Basin. Geosciences, 8(4), 114.
29. Jayapadma, J. M. M. U., Souma, K., Magome, J., Wickramaarachchi, T. N., & Ishidaira, H. (2024). Integrated assessment of the impacts of climate and land-use changes on future flooding and effective adaptation in the Gin River Basin, Sri Lanka. Journal of Hydrology: Regional Studies, 55, 101919.
30. Kay, A. L., Davies, H. N., Bell, V. A., & Jones, R. G. (2009). Comparison of uncertainty sources for climate change impacts: flood frequency in England. Climatic change, 92(1-2), 41-63.
31. Maghsood, F. F., Moradi, H., Massah Bavani, A. R., Panahi, M., Berndtsson, R., & Hashemi, H. (2019). Climate change impact on flood frequency and source area in northern Iran under CMIP5 scenarios. Water, 11(2), 273.
32. O’Shea, D., Nathan, R., Wasko, C., Ho, M., & Sharma, A. (2024). Evaluation of key flood risk drivers under climate change using a bottom-up approach. Journal of Hydrology, 640, 131694.
33. Shrestha, A., Shrestha, S., Tingsanchali, T., Budhathoki, A., & Ninsawat, S. (2021). Adapting hydropower production to climate change: A case study of Kulekhani Hydropower Project in Nepal. Journal of Cleaner Production, 279, 123483.
34. Tillihal, S. B., & Shukla, A. K. (2023). Flood disaster hazards: a state-of-the-art review of causes, impacts, and monitoring. Advances in Water Resource Planning and Sustainability, 77-95.
35. Vaghefi, S.A., Abbaspour, N., Kamali, B., & Abbaspour, K.C. (2017). A toolkit for climate change analysis and pattern recognition for extreme weather conditions - Case study: California-Baja California Peninsula. Environmental Modelling and Software, 96,181-198.
36. Wasko, C., Nathan, R., Stein, L., & O'Shea, D. (2021). Evidence of shorter more extreme rainfalls and increased flood variability under climate change. Journal of Hydrology, 603, 126994.
37. Wilby, R. L., & Harris, I. (2006). A framework for assessing uncertainties in climate change impacts: Low‐flow scenarios for the River Thames, UK. Water resources research, 42(2).

https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1029/2005WR004065.

38. Willkofer, F., Wood, R. R., & Ludwig, R. (2024). Assessing the impact of climate change on high return levels of peak flows in Bavaria applying the CRCM5 large ensemble. Hydrology and Earth System Sciences, 28(13), 2969-2989.
39. Worku, G., Teferi, E., Bantider, A., & Dile, Y. T. (2021). Modelling hydrological processes under climate change scenarios in the Jemma sub-basin of upper Blue Nile Basin, Ethiopia. Climate Risk Management, 31, 100272.
40. Xu, X., Wang, Y. C., Kalcic, M., Muenich, R. L., Yang, Y. E., & Scavia, D. (2019). Evaluating the impact of climate change on fluvial flood risk in a mixed-use watershed. Environmental modelling & software, 122, 104031.