ارزیابی کارایی مولد کلیژن در تولید داده‌های اقلیمی به منظور استفاده در مدل WEPP (مطالعه موردی: ایستگاه زیدشت، استان البرز)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجو/ دانشگاه تهران

2 دانشیار/ دانشگاه تهران

چکیده

سابقه و هدف: مدل‌های هیدرولوژیک و محیط زیست ابزار مهمی برای مدیریت منابع طبیعی و محیط زیست هستند، این مدل‌ها به داده‌های ورودی مختلف (مثل تابش خورشیدی، سرعت باد، بیشینه و کمینه دما، بارش، محتوای آب خاک، جریان آبراهه و غلظت رسوب) با فواصل زمانی متفاوت (مثل روزانه، ساعتی) نیاز دارند. این داده‌ها در بسیاری مناطق محدود می‌باشند. بسیاری از ایستگاه‌های ارزیابی اقلیمی دوره‌های آماری کوتاهی دارند و اغلب با مشکل داده مفقود شده در سری زمانی روبه رو هستند. بنابراین اغلب مدل‌های هیدرولوژیک یا فرسایش به تولید داده اقلیمی ترکیبی به دست آمده از مشاهدات کوتاه مدت با استفاده از توزیع‌های آماری متفاوت نیاز دارند. مولدها به طور گسترده‌ای برای تولید سریهای هواشناسی ترکیبی طولانی با مشخصات آماری مطابق با داده های تاریخی که اکثراً کوتاه و حاوی داده مفقود شده هستند، استفاده می‌شوند. کلیژن (مولد اقلیمی) یک تولید کننده هواشناسی تصادفی است که 10 متغیر هواشناسی از قبیل بارش روزانه، مدت رگبار، شدت رگبار، تابش خورشیدی، دمای بیشینه و کمینه و سرعت و جهت باد را تولید می‌کنند. کلیژن در ابتدا برای تولید فایل اقلیمی مدل WEPP مورد استفاده قرار گرفت. هدف از این مطالعه ارزیابی کارایی کلیژن در ایستگاه زیدشت استان البرز می‌باشد.
مواد و روش‌ها: مقادیر پارامترهای ماهانه مورد نیاز کلیژن بر اساس دوره آماری 2013-2002 برای متغیرهای مربوط به بارش (مقدار بارش، احتمال روز مرطوب بعد از روز مرطوب و روز مرطوب بعد از روز خشک، حداکثر شدت نیم ساعته و زمان تا پیک بارش) و 2013-2007 برای متغیرهای دیگر (دمای بیشینه و کمینه، تابش خورشیدی، رطوبت نسبی، سرعت و جهت باد در 16 جهت) استخراج شده است. برای محاسبه متغیر زمان تا حداکثر شدت نیز از الگوش شدت 165 رگبار استفاده شده است. در نهایت برای مقایسه میانگین داده‌های مشاهداتی و مجموعه‌های چندگانه تولید شده توسط کلیژن از آزمون‌ آماری t استفاده شده است.
یافته‌ها: نتایج حاصل از اجرای آزمون t نشان داد که بین میانگین‌ گروه‌های مختلف متغیرهای بررسی شده (بارش کل سالانه، تعداد روز مرطوب سالانه، دمای کمینه و دمای بیشینه (اختلاف معنی داری وجود ندارد و کلیژن ابزار خوبی در این زمینه می‌باشد. علاوه بر این مولد کلیژن کارایی خوبی نیز برای تولید داده بارش کل ماهانه دارد.
نتیجه گیری: هرچند نتایج حاصل از این مطالعه نشان دهنده کارایی قابل قبول کلیژن می‌باشند، اما با توجه به اینکه این مطالعه اولین مطالعه از نوع خود در سطح کشور ایران می‌باشد و نیز طول دوره آماری مشاهداتی استفاده در این مطالعه تا حدی کوتاه بوده است، لذا تایید نهایی کارایی این تولید کننده به بررسی‌های بیشتر در ایستگاه‌های هواشناسی مختلف نیاز دارد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Evaluation of efficiency of Cligen Generator for producing of climate data for using in WEPP model (case study: Zidasht station, Alborz Province)

نویسندگان [English]

  • shahrbanoo abbasi 1
  • Ali Akbar Nazari Samani 2

چکیده [English]

Background and objectives: Hydrological and environmental models have become important tools for natural resource and environmental management. However, these models require different input data (i.e., solar radiation, wind speed, maximum and minimum temperature, precipitation, soil water content, streamflow, and sediment concentration) at variable time intervals (e.g. daily, hourly) which are often limited. Many climate monitoring stations have very short periods of record and often carry missing data in the time series. Therefore, hydrological models often require generating synthetic climate data derived from short-term observations using different statistical distributions. The generators are widely used to produce long synthetic weather series with statistical characteristics corresponding to those of the historical records which tend to be relatively short or contain considerable amount of missing data. CLIGEN (CLImate GENerator) is a stochastic weather generator to simulate 10 meteorological variables, such as daily precipitation, storm duration, storm intensity, solar radiation, maximum and minimum daily temperature and wind velocity and direction. CLIGEN has primarily been used to provide climate input for WEPP model. The aim of this paper is to evaluate CLIGEN at Zidasht station in Alborz province of Iran.
Materials and methods: Monthly values of requirement variable of CLIGEN were collected for variable relate to precipitation (mean liquid precipitation, probability of a wet day following a wet day, probability of a wet day following a dry day, mean maximum daily 30 minute liquid precipitation intensity, time to peak rainfall intensity in 12 class ) from 2002-2013 and for other variable (max. and min, temperature, solar radiation, dew point temperature, wind velocity and direction in 16 direction) from 2007- 2013 at Zidasht station. For calculation of time to peak intensity has used pattern of intensity of 165 storm. Finally, statistical test of t were conducted to compare the differences between observed weather data and each of the sets of CLIGEN generated weather data.
Results: The results showed no significant difference in the mean between observed and generated values for considered variables including yearly total precipitation, yearly number of rainy days, maximum and minimum temperature and CLIGN preserves the means quite well. Also, the efficiency of CLIGEN is well for generating of the monthly total precipitation.
Conclusion: Although the results of this study indicate the acceptable performance, but considering that this is the first study of its kind in iran, and also period of observation was somewhat short in this study, final confirmation of CLIGEN needs to further evaluations in various weather stations.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Weather generator
  • CLIGEN
  • Statistical test
  • Time to peak of precipitation
  • Zidasht