-157039191914

5475664-442070

نشریه حفاظت منابع آب و خاك، سال سوم، شماره اول، پاییز 1392

ارزیابی مدل درختی M5 و دو مدل تجربی مبتنی بر دماي هوا براي برآورد تابش خورشیدي با استفاده از
LST در یک اقلیم نیمه خشک

سعید امامی فر1*، علی اکبر نوروزي2، سجاد سیدي حسینی3 و آذین کریم زاد انزابی4
دانشجوي دکتري؛ گروه مهندسی آب؛ دانشکده کشاورزي؛ دانشگاه فردوسی مشهد؛ مشهد؛ ایران
* نویسنده مسئول مکاتبات: [email protected]
استادیار پژوهشی؛ پژوهشکده حفاظت خاك و آبخیزداري؛ تهران؛ ایران
دانش آموخته کارشناسی؛ گروه مهندسی آب؛ پردیس ابوریحان؛ دانشگاه تهران؛ تهران؛ ایران
دانشجوي کارشناسی؛ گروه مهندسی آب؛ پردیس ابوریحان؛ دانشگاه تهران؛ تهران؛ ایران

تاریخ دریافت: 06/06/1392 تاریخ پذیرش: 28/09/1392

چکیده
تابش خورشیدي از پارامترهاي ورودي براي بسیاري از مطالعات شبیه سازي مانند فرآیندهاي وابسته به تغییرات آب و هوایی، هیدرولوژي و اکولوژي است. مدلهاي پیشنهادي بهمنظور برآورد این پارامتر به علت اینکه از دادههاي هواشناسی از نوع مکانی نقطهاي استفاده میکنند ،برآورد نقطه اي از مقدار تابش ارائه می کنند. در این پژوهش، دو مدل تجربی هارگریوز- سامانی و محمود – هابرد که مبتنی بر دادههاي دماي هوا هستند، با ورودي دادههاي روزانه LST (دماي سطح زمین) محصولات MOD11A1 وMYD11A1 سنجنده مودیس به جاي دماي هوا، براي تخمین تابش خورشیدي مورد ارزیابی قرار گرفتند. دادههاي روزانه تابش خورشیدي ایستگاه سینوپتیک اهواز واقع در استان خوزستان در دو سال متوالی (سالهاي 2006 و 2007) به عنوان دادههاي واقعی استفاده شد. نتایج حاصل از اعتبار سنجی نشان داد که
مدل هارگریوز – سامانی با ورودي LST محصولات MOD11A1 و مدل محمود- هابرد با وروديLST محصولات MYD11A1 به ترتیب داراي بیشترین و کمترین دقت در برآورد تابش خورشیدي هستند. براي این مدلها، شاخصهاي آماري 2R وRMSE به ترتیب 83/0،(1-Mj m-2 d) 46/2، 79/0 و (1-Mj m-2 d) 09/4 بدست آمد. براي مدل هارگریوز سامانی همچنین، با استفاده از مدل درختی M5 دو مدل( 1-RS-M5 و 2-RS-M5) مبتنی بر دادههاي LST محصولات MOD11A1 مودیس متغیرهاي جغرافیایی تدوین و نتایج حاصل از آنها با نتایج مدلهاي تجربی مقایسه شد. نتایج نشان داد که در مقایسه بین مدل درختی -RS
1-M5 و مدلهاي تجربی با ورودي مشابه، مدل درختی M5 از دقت بیشتري برخوردار است. به طور کلی، مدل درختی 2-RS-M5 با وروديهاي LST محصولات MOD11A1، ساعت آفتابی حداکثر و واقعی و همچنین تابشفرا زمینی، نسبت به مدلهاي دیگر داراي دقت بیشتري است. براي این مدل، مقادیر آمارههاي 2R و
NSE به ترتیب برابر 87/ و 86/ و جذر میانگین مربعات خطا برابر 24/10 درصد برآورد شد.
واژه هاي کلیدي: تابش خورشیدي؛ دماي هوا؛ MODIS

مقدمه
67945248249856

سال

سوم

/

شماره
1
/

پاییز
92

سال

سوم

/

شماره

1

/

پاییز

92

تابش خورشیدي رسیده به زمین بخش ضروري در مدل هاي تبخیر و تعرق و مدل هاي هیدرولوژي است که تبادل آب و گرما را کنترل می کند (1102 ,Qin et al.). همچنین، تابش خورشیدي یکی از پارامترهاي ورودي براي بسیاري از مطالعات شبیه سازي مانند فرایندهاي وابسته با تغییرات آب وهوایی، هیدرولوژي و اکولوژي میباشد( 5002 ,Rivington et al.؛ بابائیان و همکاران ،1392؛ سیمایی و همکاران ،1392). براي برآورد تابشخورشیدي بهترین و قابل اعتمادترین روش ،نصب پیرانومترها در ایستگاهها و خواندن اطلاعات ضبط شده بهوسیله آنها میباشد. اما، به دلیل مشکلات اقتصادي و فقدان امکانات اندازهگیري، این پارامتر بهطور محدود انجام میشود و این نقیصه حتی در کشورهاي در حال توسعه نیز به چشم میخورد(Samani, 2000). از اینرو ،پژوهشگران سعی برآن داشتهاند بر مبناي استفاده از روابط و مدلهاي ریاضی که بین تابش خورشیدي و عوامل آب و هوایی از قبیل ساعت آفتابی، رطوبت نسبی و یا دماي حداقل و حداکثر هوا را که اندازهگیري آنها آسانتر است، براي تخمین آن استفاده کنندAngstrom, 1924) ; Hargreaves& Samani, 1982). این معادلات، به علت اینکه از دادههاي هواشناسی از نوع مکانی نقطهاي استفاده میکنند، در نتیجه مقدار تابش تخمینی بهوسیله آنها نیز نقطهاي خواهد بود.به عبارتی، مقدار تابش تخمینی فقط در محدوده نزدیک ایستگاه داراي اعتبار است .
بر طبق بررسیهاي صورت گرفته، دادههاي سنجش از دور میتوانند به طور قابل قبولی پارامترهاي هواشناسی را از نظر مکانی و زمانی در اختیار کاربران قرار دهند .
(1102 ,Wan, 2008 ;Qin et al.) ترکیب مدلهاي برآورد پارامترهاي هواشناسی و دادههاي سنجش از دور امکان بررسی تغییرات مکانی را در سطوح گسترده و وسیع فراهم میکند. از مدل شبکه عصبی با ورودي محصولات مختلف سنجنده مودیس شامل، متوسط ماهانه دماي سطح زمین (LST) و شاخص پوشش گیاهی در ترکیب با داده-هاي زمینی براي برآورد تابش خورشیدي استفاده شد که نتایج نشان داد مدل تدوینی داراي دقت بالایی است(Qin
.(et al., 2011
در پژوهشی، با استفاده از سه مدل تجربی هارگریوز ،تورنت وایت و بلینی – کریدل براي برآورد تبخیر و تعرق مرجع در منطقهاي در کنیا پرداخته شد. در این پژوهش، پارامترهاي دماي سطح زمین به دست آمده از تصاویر مودیس به جاي پارامترهاي دماي هوا به عنوان ورودي این مدلها مورد استفاده قرار گرفت. نتایج اینمطالعه نشان داد در بین مدلهاي مورد بررسی، مدلهارگریوز نتیجه بهتري ارائه میدهد و دقت ETo برآورده شده با این مدل برابر 47/0 میلیمتر در روز بود(Maeda
.(et al., 2011
مرادي و رحیمی خوب( 1391) از مدل درختی M5، براي تبدیل دادههاي دماي سطح زمین و تابش فرازمینی به تبخیر و تعرق مرجع در شبکه آبیاري قزوین استفاده کردند. در این بررسی، براي برآورد دماي سطح زمین از الگوریتم روزنه مجزایولیوري و همکاران(1994) بر اساس دادههاي سنجندهAVHRR ماهواره نوا( NOAA) استفاده شد. نتایج نشان داد که مدل تدوینی مبتنی بر داده اختصاص داده شده در مرحله آزمون ،میتواند مقدار ETOرا با ضریب تبیین، درصد جذر میانگین مربعات خطا و درصد میانگین انحراف خطا به ترتیب 81/، 5/8 درصد و 5/2 درصد برآورد نماید .
از دادههايLST محصولات MOD11A1 سنجنده مودیس در ترکیب با متغیرهاي جغرافیایی (روز از سال و تابش فرا زمینی) به عنوان وروديهاي مدل درختی M5 براي برآورد متوسط روزانه دماي هوا، در استان خوزستان استفاده شد. نتایج نشان داد دقت مدل تدوینی در تخمین متوسط روزانه دماي هوا داراي ضریب تبیین برابر 96/0 و میانگین مربعات خطاي برابر3/2درجه سانتیگراد است(3102 ,Emamifar et al.). در بین مدلهاي تجربی ارائه شده در برآورد تابش خورشیدي، مدلهایی مبتنی بر پارامترهاي دماي هوا و در بعضی موارد پارامتر بارندگی ،تدوین یافتهاند. که از جمله این مدلها میتوان به مدل-هاي هارگریوز – سامانی و محمود – هابرد اشاره کرد. از طرفی پژوهشها نشان داده است که بین دماي سطح زمین(LST) محصولات سنجنده مودیس و دماي هوا همبستگی بالایی وجود دارد( 2013. ,Emamifar et al.
Vancutsem et al.,2010; Yan et al.,2009; Sheng pan
;2102 ,Lin et al.). با توجه به این همبستگی، سوال این

4424928262049

سال

سوم

/

شماره

1
/

پاییز
92

سال



قیمت: تومان

دسته بندی : منابع آب خاک

دیدگاهتان را بنویسید