تشدید تنش گرمایی-رطوبتی در مرزهای زیست‌پذیری فیزیولوژیک انسان بر اثر تغییر اقلیم در ایران

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده

استادیار اقلیم شناسی، گروه جغرافیا، دانشکده ادبیات و علوم انسانی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

چکیده

برهم‌کنش هم‌افزای دمای خشک و رطوبت نسبی تحت واداشت‌های گرمایش جهانی، سازوکار تنظیم گرمای فیزیولوژیک انسان را از طریق محدودسازی دفع گرمای نهان مختل می‌کند. پژوهش حاضر با هدف تحلیل تنش گرمایی در ایران انجام شد. برای این منظور یک چند مدلی همادی تصحیح‌اریبی‌شده CMIP6 تحت دو سناریوی SSP2-4.5 و SSP5-8.5 برای محاسبه شاخص ترکیبی گرمایی-رطوبتی NOAA-HI توسعه داده شد. تحلیل خروجی‌های همادی چندمدلی تصحیح‌اریبی‌شده CMIP6 ناهمگنی فضایی قابل‌توجهی را در توزیع شاخص NOAA-HI  در اقلیم ایران آشکار می‌سازد. ترکیب دما و رطوبت نسبی به‌ویژه در مناطق جنوبی و مناطق ساحلی شمال ایران، شرایط تنش‌زای گرمایی شدیدی ایجاد کرده است. در این مناطق، هم‌افزایی تابش خورشیدی و رطوبت، شاخص NOAA-HI را به مقادیر بالای 30 تا 9/34 درجه سلسیوس رسانده و در نهایت باعث ورود این مناطق به کلاس‌های خطر می‌شود. در حالی که مناطق کوهستانی و شمال‌غربی کشور همچنان در محدوده احتیاط باقی می‌مانند. پیش‌نگری‌ها حاکی از آن است که تغییرات شاخص NOAA-HI در آینده، به‌ویژه تحت سناریوی SSP5-8.5، موجب افزایش شدید تنش گرمایی در نوار ساحلی جنوبی و مناطق شرقی کشور خواهد شد. جابجایی رژیم بیوکلیمایی ساختار فراوانی آستانه‌های تنش گرمایی را به طور اساسی تغییر خواهد داد. سهم روزهای منطبق بر کلاس خطر در متوسط پهنه‌ای کشور از 4/1 درصد در دوره تاریخی به 8/12 درصد تحت سناریو SSP5-8.5 در آینده دور افزایش می‌یابد. همزمان، کلاس احتیاط شدید با استیلا بر 8/42 درصد از روزهای سال ظرفیت تطبیقی سیستم‌های بیولوژیک را به‌شدت کاهش می‌دهد. بطور کلی عبور سیستماتیک شاخص ترکیبی گرمایی-رطوبتی از آستانه‌های ایمن  (>〖26.7〗^∘ C)  و نفوذ به مرزهای ‌بحرانی، تهدیدی ذاتی برای زیست‌پذیری فضا‌ی باز در مناطق پست و عرض‌های پایین ایران محسوب می‌شود. نتایج این تحقیق ضرورت اتخاذ سیاست‌های مقتضی برای کاهش اثرات تنش‌های گرمایی، به‌ویژه در نواحی حساس را نشان می‌دهد و توصیه‌های کلیدی برای مدیران و سیاست‌گذاران ارائه می‌دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Intensification of Compound Heat-Humidity Stress on Human Physiological Survivability Driven by Climate Change in Iran

نویسنده [English]

  • Abbasali Dadashi-Roudbari
Assistant Professor, Department of Geography, Faculty of Letters and Humanities, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran
چکیده [English]

The interaction between dry-bulb temperature and relative humidity, exacerbated by global warming, profoundly impairs human thermoregulation by restricting latent heat dissipation. This study provides a comprehensive evaluation of heat stress dynamics across Iran using a bias-corrected CMIP6 multi-model ensemble under the SSP2-4.5 and SSP5-8.5 scenarios to calculate the NOAA Heat Index (NOAA-HI). Analysis of the ensemble outputs reveals substantial spatial heterogeneity in the climatological distribution of the NOAA-HI. High temperature and humidity levels are already triggering severe thermal stress, most notably along Iran’s northern coastlines and throughout its southern territories. In these high-impact zones, the combined effects of solar radiation and ambient humidity push the index beyond 30 ∘C, placing these environments firmly within established danger classifications. Conversely, the northwestern and mountainous regions currently remain within the caution category. Under the high-emission SSP5-8.5 scenario, anticipated shifts in the bioclimatic regime will systematically alter the frequency of heat stress thresholds, leading to an acute intensification of thermal stress along the eastern and southern coasts. Quantitatively, the proportion of days categorized as “danger” is projected to surge from a historical baseline of 1.4%to 12.8% in the far future. This escalation is accompanied by a massive expansion of the “extreme caution” category, projected to dominate 42.8 of the year, a level of prolonged exposure that will severely erode the adaptive capacity of local biological systems. Ultimately, the progression of the NOAA-HI beyond safe physiological thresholds (>26.7 ∘C) into critical territory represents an existential threat to outdoor survivability and habitability across Iran’s lower latitudes and lowland plains. These findings underscore the urgent need for targeted mitigation and adaptation policies in vulnerable regions, providing a vital strategic framework for regional policymakers and environmental managers.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Compound heat-humidity stress
  • NOAA Heat Index
  • Critical thresholds
  • CMIP6
  • Iran
پاکباز هاجر، خسروی، محمود، طاوسی، تقی، محمودی، پیمان. (1397). تحلیل الگوهای فضایی طبقات شاخص عدم آسایش (DI) در ایران. تحلیل فضایی مخاطرات محیطی. ۵ (۲)، ۷۳-۹۰.
 خورانی، اسدالله، مرادی، علی، مرادی، عباس. (1402). پیش‌یابی تغییرات آسایش حرارتی گردشگران ساحلی در استان هرمزگان. پژوهش های جغرافیای طبیعی، 55(2)، 71-87. doi: 10.22059/jphgr.2023.359547.1007773
کدخدا، الهام، امیدوار، کمال، زرین، آذر، مزیدی، احمد. (1402). تحلیل فصلی تنش گرمایی و روند آن در ایران با استفاده از داده‌های ERA5. فیزیک زمین و فضا, 49(3)، 685-698. doi: 10.22059/jesphys. 2023.350315.1007466
 الماسی، فائقه، فرج زاده، منوچهر، قویدل رحیمی، یوسف. (1402). ارزیابی ریسک مرگ و میر ناشی از تنش گرمایی در کلانشهرهای ایران. مخاطرات محیط طبیعی، 12(38)، 131-148. doi: 10.22111/jneh.2023.45769.1963
Almasi, F., Farajzadeh, M., and Ghavidel Rahimi, Y. (2023). Assessing the risk of mortality caused by heat stress in Iran's metropolises. Journal of Natural Environmental Hazards, 12(38), 131-148. doi: 10.22111/jneh.2023.45769.1963 [In Persian]
Buzan, J. R., Oleson, K., & Huber, M. (2015). Implementation and comparison of a suite of heat stress metrics within the Community Land Model version 4.5. Geoscientific Model Development, 8(2), 151–170. https://doi.org/10.5194/gmd81512015
Cheng, Y., Niu, J., & Gao, N. (2012). Thermal comfort models: A review and numerical investigation. Building and Environment, 47, 13–22.  https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2011.05.011
Chindapol, S. (2016). Thermal comfort and heat stress of the elderly in hot-humid summers in Thailand [Unpublished doctoral dissertation]. University of New South Wales.
De Freitas, C. R., & Grigorieva, E. A. (2014). A comprehensive catalogue and classification of human thermal climate indices. International Journal of Biometeorology, 2014, 1–12.
Dixon, P. G., Brommer, D. M., Hedquist, B. C., Kalkstein, A. J., Goodrich, G. B., Walter, J. C., & Cerveny, R. S. (2005). Heat mortality versus cold mortality: a study of conflicting databases in the United States. Bulletin of the American Meteorological Society, 86(7), 937–944.
Field, C. B., Barros, V. R., Dokken, D. J., Mach, K. J., Mastrandrea, M. D., et al. (2014). Climate Change 2014: Impacts, adaptation, and vulnerability. Part A: Global and sectoral aspects. Contribution of working group II to the fifth assessment report of the intergovernmental panel on climate change. Cambridge University Press.
Huang, C., Barnett, A. G., Wang, X., Vaneckova, P., FitzGerald, G., & Tong, S. (2011). Projecting future heat-related mortality under climate change scenarios: A systematic review. Environmental Health Perspectives, 119(12), 1681–1690.  https://doi.org/10.1289/ehp.1103456
Huang, J., Li, Q., & Song, Z. (2022). Historical global land surface air apparent temperature and its future changes based on CMIP6 projections. Science of the Total Environment, 816, Article 151656. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.151656
IPCC. (2021). Climate change 2021: the physical science basis. In V. Masson-Delmotte, P. Zhai, A. Pirani, S. L. Connors, C. Péan, S. Berger, … & B. Zhou (Eds.), Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press.
Kadkhoda, E., Omidvar, K., Zarrin, A., and Mazidi, A. (2023). Seasonal analysis and trend of heat stress in Iran using ERA5 data. Journal of the Earth and Space Physics, 49(3), 685-698. doi: 10.22059/jesphys.2023.350315.1007466 [In Persian]
Khoorani, A., Moradi, A., and Moradi, A. (2023). Projecting changes in the thermal comfort of coastal tourists in Hormozgan province. Physical Geography Research, 55(2), 71-87. doi: 10.22059/jphgr.2023.359547.1007773 [In Persian]
Knutson, T. R., & Ploshay, J. J. (2016). Detection of anthropogenic influence on a summertime heat stress index. Climatic Change, 138(1), 25–39.  https://doi.org/10.1007/s10584-016-1708-z
Lange, S. (2019). EartH2Observe, WFDEI, and ERA‐interim data merged and bias‐corrected for ISIMIP (EWEMBI).
Lange, S., Menz, C., Gleixner, S., Cucchi, M., Weedon, G. P., Amici, A., Bellouin, N., Schmied, H. M., Hersbach, H., Buontempo, C., & Cagnazzo, C. (2021). WFDE5 over land merged with ERA5 over the ocean (W5E5 v2.0).
Lin, Y.-K., Chang, C.-K., Li, M.-H., Wu, Y.-C., & Wang, Y.-C. (2012). High-temperature indices associated with mortality and outpatient visits: Characterizing the association with elevated temperature. Science of The Total Environment, 427–428, 41–49.
Meehl, G. A., Washington, W. M., Collins, W. D., Arblaster, J. M., Hu, A., Buja, L. E., ... & Teng, H. (2005). How much more global warming and sea level rise?. science, 307(5716), 1769-1772. https://doi.org/10.1126/science.1106663
National Oceanic and Atmospheric Administration. (2026). Climate change: Global temperature. Climate.gov. Retrieved May 5, 2026, from https://www.climate.gov/news-features/understanding-climate/climate-change-global-temperature
National Weather Service. Heat Index (2016). URL https://www.weather.gov/media/epz/wxcalc/heatIndex.pdf
National Weather Service. Heat Index (2018). URL https://www.weather.gov/safety/heat-index.
Nguyen, J. L., & Dockery, D. W. (2016). Daily indoor-to-outdoor Temperature and humidity relationships: a sample across seasons and diverse climatic regions. International Journal of Biometeorology, 60, 221–229. https://doi.org/10.1007/s00484-015-1019-5
NOAA 2012, Heat. A Major Killer. National Oceanic & Atmospheric Administration, National Weather Service, WI, USA, Available from: http://www.nws.noaa.gov/om/heat/index.shtml
Pakbaz H, Khosravi M, Tavousi T, Mahmoudi P. (2018). Analysis of Spatial Patterns of Discomfort Index (DI) Classes in Iran. Journal of Spatial Analysis Environmental Hazards, 5 (2), 73-90. [In Persian]
Rahman, M. B., Salam, R., Islam, A. R. M. T., Tasnuva, A., Haque, U., Shahid, S., Hu, Z., & Mallick, J. (2021). Appraising the historical and projected spatiotemporal changes in the heat index in Bangladesh. Theoretical and Applied Climatology. 1-14. https://doi.org/10.1007/s00704-021-03705-x
Rothfusz, L. P. (1990). The heat index equation. Fort Worth, TX: National Weather Service Technical Attachment (SR 90–23).
Schwingshackl, C., Sillmann, J., Vicedo-Cabrera, A. M., Sandstad, M., & Aunan, K. (2021). Heat stress indicators in CMIP6: Estimating future trends and exceedances of impact-relevant thresholds. Earth's Future, 9, e2020EF001885. https://doi.org/10.1029/2020EF001885
Scoccimarro, E., Fogli, P. G., & Gualdi, S. (2017). The role of humidity in determining scenarios of perceived temperature extremes in Europe. Environmental Research Letters, 12(11). https://doi.org/10.1088/1748-9326/aa8cdd
Spangler, K. R., Weinberger, K. R., & Wellenius, G. A. (2018). Suitability of gridded climate datasets for use in environmental epidemiology. Journal of Exposure Science and Environmental Epidemiology, 29(6), 777–789.  https://doi.org/10.1038/s41370-018-0105-2
UNISDR. (2018). The United Nations Office for Disaster Risk Reduction, Annual Report 2018. https://www.undrr.org/publication/united-nations-office-disaster-risk-reduction-2018-annual-report.
Walikewitz, N. (2017). Urban climate and heat stress hazards – an indoor perspective [Unpublished doctoral dissertation]. Humboldt-Universität zu Berlin.
Yuan, J., Stein, M. L., & Kopp, R. E. (2020). The evolving distribution of relative humidity conditional upon daily maximum temperature in a warming climate. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 125(19). https://doi.org/10.1029/2019jd032100.

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از تاریخ 15 خرداد 1405
  • تاریخ دریافت: 09 فروردین 1405
  • تاریخ بازنگری: 20 اردیبهشت 1405
  • تاریخ پذیرش: 15 خرداد 1405
  • تاریخ اولین انتشار: 15 خرداد 1405
  • تاریخ انتشار: 15 خرداد 1405