مدل‌سازی توأم تغییرات زمانی- مکانی بارش ماهانه (مطالعه موردی بخشی از استان گلستان)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش ‏آموخته کارشناسی ارشد گروه مهندسی آب- دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

2 دانشگاه فردوسی مشهد- دانشکده منابع طبیعی و محیط زیست

3 استادیار گروه مهندسی آب-دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

4 استادیار گروه آبخیزداری و مدیریت مناطق خشک-دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

چکیده

بارش یکی از تغییرپذیرترین پدیده‌های هواشناسی و هیدرولوژیکی است. بررسی نحوه تغییرات زمانی-مکانی بارش به منظور مدیریت و برنامه‏ریزی منابع آب در مناطق مختلف یک حوضه آبریز بسیار ضروری است. خودهمبستگی زمانی-مکانی این داده‏ها از یک طرف کار تحلیل آن‏ها را مشکل می‏سازد و از طرف دیگر سبب افزایش دقت تحلیل آن‏ها می‏شود. هدف از این پژوهش، مدل‏سازی تغییرات توأم زمانی-مکانی و درون‌یابی بارش ماهانه در سطح استان گلستان است. در این پژوهش تغییرات بارش ماهانه 30 ساله برای 30 ایستگاه باران‏سنجی و هواشناسی استان گلستان مورد بررسی قرار گرفت. جهت تحلیل زمانی- مکانی داده‏ها، ابتدا ماهیت اولیه آن‏ها از نظر همگنی در واریانس و مانایی در زمان و مکان بررسی شد. با بررسی مدل‏‏های مختلف تغییرنگار زمانی-مکانی، مدل متریک جمعی با RMSE برابر با 14/0 میلی‌متر به عنوان مدل مناسب انتخاب شد. سپس به کمک این مدل درون‌یابی با همسایگی‏های مختلف انجام شده که حاصل آن تعداد 360 نقشه توزیع ماهانه بارندگی بود. درونیابی با تعداد 20 همسایگی حداقل خطای تخمین کریجینگ را نشان داد. همچنین میانگین خطای تخمین کریجینگ نزدیک به صفرمی‏باشد. بر اساس نتایج به دست آمده، الگوی تغییرات بارش در نقشه‏های استخراج شده با نقشه‌های مقادیر مشاهداتی، مشابهت زیادی دارد که نشان‌دهنده مناسب‌بودن روش مدل‌سازی است. از نتایج این پژوهش می‏توان به منظور تعیین مقادیر بارندگی در مناطق بدون ایستگاه و در هر بازه زمانی (تحت تأثیر همبستگی‌های زمانی و مکانی) استفاده نمود.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Modeling Spatio-temporal variation of monthly precipitation (Case Study Golestan province)

نویسنده [English]

  • Abolfazl Mosaedi 2

چکیده [English]

Precipitation is a highly variable Meteorological and hydrologicalmeteora. Investigate variation of spatio-temporal of precipitation for water resources planning and management in different parts of the catchment is essential.Autocorrelation of this kind of data however makes their analysis complex, but increases their analysis accuracy. The goal of this study is, modeling Spatio-temporal variationand interpolation of monthly precipitation in Golestan province. So, 30-yr monthly precipitation variations for 30 meteorology and rain gauge stations was studied. To analyse spatio-temporal precipitation,variance hemogenity and space/time stationarity was assessed. By examining different models of the Spatio-temporal variogram, SumMetric model with RMSE of 0.14 mm was selected as the most suitable spatio-temporal variogram model. Then, with this model, by different neighbors, interpolation was done.therefore, 360 monthly precipitation distribution maps was produced. Kriging interpolation with 20 neighborhoods minimum estimation error is revealed.The mean of kriging estimation error is close to zero. Based on the results, pattern of variation in precipitation in this maps with observed maps, haveSimilarity that show the suitability of the modeling approach.Results of this study can be used in determining precipitation in zones with no station in every time (under the influence of spatio-temporal autocorrelation).

کلیدواژه‌ها [English]

  • Precipitation spatio-temporal data
  • Spatio-temporal variogram
  • SumMetric model
  • Golestan Province