ارزیابی حساسیت طرحواره‌های همرفت مدل RegCM4 در شبیه‌سازی بارش غرب ایران با استفاده از سری داده‌هایMK36- CSIRO

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه بوعلی همدان - دانشکده کشاورزی

2 دانشگاه بو علی سینای همدان

چکیده

پژوهش حاضر در منطقه غرب ایران شامل: استان‌های همدان، کردستان و کرمانشاه در مساحتی بالغ بر 72336 کیلومتر مربع انجام شده است. منطقه منتخب در طول جغرافیایی۴۵ درجه و ۲۰ دقیقه تا ۴۹ درجه و ۳۶ دقیقه و عرض جغرافیایی ۳۳ درجه و ۳۷ دقیقه تا ۳۶ درجه و ۳۰ دقیقه قرار گرفته است. با توجه به دوره آماری مورد مطالعه و همپوشانی زمانی آمار بارش ثبت شده ایستگاه‌های هواشناسی، تعداد 13 ایستگاه سینوپتیک شامل همدان، تویسرکان، نهاوند، ملایر، کرمانشاه، اسلام‌آباد غرب، سرپل ذهاب، کنگاور، سنندج، بانه، بیجار، مریوان و سقز در سطح سه استان مورد استفاده قرار گرفتند. مدل مذکور با شرایط اولیه و مرزی مشخص و ثابت برای هر چهار طرحواره امانوئل، کو، گرل A.S و گرل F.C. برای مدت ده سال اجرا شد. به منظور بررسی خطای خروجی‌های مدل، پارامتر بارش بعنوان مبنا انتخاب و مقادیر عددی شبیه‌سازی شده بارش توسط مدل، برای 13 ایستگاه منتخب در سه استان همدان، کرمانشاه و کردستان، با کدنویسی در محیط NCL بصورت نقطه‌ای استخراج شدند.
یافته‌ها: در هر سه استان جذر میانگین مربعات خطا در طرحواره امانوئل کمترین مقدار را داراست و طرحواره گرل A.S. دارای بیشترین مقدار در استان‌های کرمانشاه (49.84 میلی‌متر) و کردستان (55.35 میلی‌متر)، و برای استان همدان طرحواره کو بیشترین مقدار را داراست (36.13 میلی‌متر). در مورد خطای اریبی نیز، در استان‌های همدان و کردستان کمترین مقدار خطای اریبی به طرحواره امانوئل اختصاص دارد ( حدود 18 میلی‌متر در هر دو استان) اما در استان کرمانشاه طرحواره کو کمترین مقدار خطای اریبی را به خود اختصاص داده است (24.96). در فصل زمستان بجز طرحواره کو، سه طرحواره دیگر مقادیر بارش را بیشتر از مقادیر واقعی شبیه‌سازی کردند و طرحواره امانوئل بالاترین مقدار بیش‌برآورد را داشت ( حدود 63 میلی-مترخطای اریبی). همچنین در این فصل، طرحواره گرل F.C. با متوسط 13 میلی‌متر اختلاف نسبت به مقادیر واقعی، کمترین مقدار خطا را نشان داد. در فصل بهار نیز طرحواره کو مقادیر بارش را برای تمام ایستگاه‌ها کمتر از مقادیر واقعی شبیه‌سازی کرد اما سه طرحواره دیگر مقادیر بارش را بیشتر از مقادیر واقعی شبیه سازی کردند و طرحواره امانوئل با متوسط خطای 62 میلی‌متر، بهترین شبیه‌سازی را برای کل منطقه مطالعاتی نشان داد. در فصل تابستان هر چهار طرحواره مورد استفاده در اجرای مدل، مقادیر بارش را بیشتر از مقادیر واقعی شبیه‌سازی کردند و طرحواره‌های کو (1.2 میلی‌متر خطای اریبی) و گرل A.S. (122 میلی‌متر خطای اریبی) به ترتیب بهترین و بدترین نتایج را برای کل منطقه نشان دادند. در فصل پاییز فقط طرحواره کو مقادیر بارش را کمتر از مقادیر واقعی شبیه‌سازی کرد و بهترین شبیه‌سازی آن مربوط به ایستگاه ملایر با 99.2 میلی‌متر خطا بود. سه طرحواره دیگر همانند فصول دیگر مقادیر بارش را بیشتر از مقادیر واقعی شبیه‌سازی کردند و طرحواره گرل F.C. با خطای اریبی متوسط 6 میلی‌متر در سطح منطقه و کو با خطای اریبی متوسط 143 میلی‌متر در سطح منطقه به ترتیب بهترین و بدترین نتایج را نشان دادند.
نتیجه گیری: در مقیاس سالانه طرحواره امانوئل در 77 درصد از ایستگاه‌های مورد مطالعه دارای کمترین میانگین جذر مربعات خطا ( با متوسط 22.8 میلی‌متر) و کمترین خطای اریبی ( با میانگین 21.18 میلی‌متر) است. در مقیاس سالانه برای هر سه استان، طرحواره امانوئل کمترین مقدار جذرمیانگین مربعات خطا را نشان می‌دهد ( 18.96، 28.95 و20.69 میلی‌متر به ترتیب برای استان‌های همدان، کرمانشاه و کردستان). در مقیاس فصلی، طرحواره امانوئل برای فصل پاییز (68.76 میلی‌متر) و زمستان (66.8 میلی‌متر) کمترین جذر میانگین مربعات خطا را نشان می‌دهد. همچنین در فصل بهار(54.4 میلی‌متر) و تابستان (4.59 میلی‌متر) کمترین مقادیر جذر میانگین مربعات خطا مربوط به طرحواره کو است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Sensitivity analysis of convective RegCM4 schemes in simulation of precipitation for west Iran by using CSIRO-MK36 dataset

نویسندگان [English]

  • sabziparvar 1
  • SAJAD EBRAHIMZADEH 2

2 DEPARTMENT OF WATER ENGINEERING, FACULTY OF AGRICULTURE, BU-ALI SINA UNIVERSITY,HAMEDAN, IRAN

چکیده [English]

The present study was carried out in west of Iran including: Hamadan, Kurdistan and Kermanshah provinces in an area of 72336 square kilometers. The selected region is located 45 degrees, 20 minutes to 49 degrees and 36 minutes longitude, and 33 degrees, 37 minutes to 36 degrees and 30 minutes latitude. Regarding the studied period and the overlapping of recorded rainfall data in the meteorological stations, 13 synoptic stations including Hamedan, Toyserkan, Nahavand, Malayer, Kermanshah, Islamabad, Sarpol-e-Zahab, Kangavar, Sanandaj, Baneh, Bijar, Marivan and Saqez in three provinces was used. RegCM4 model has been run for 10 years by definite and constant boundary conditions for all four schemes including Grell, Kuo and Emanuel. Grell scheme itself has been divided into two different schemes of Arakawa-Schubert (AS) and Fritch-Chapel (FC). In order to investigate errors of model outcomes, simulated and observed rainfall For the 13 selected stations in Hamedan, Kermanshah and Kurdistan provinces were extracted using coding in the NCL environment. Results: In all three provinces, Emanuel Scheme has the lowest value for RMSE, and Grell A.S. Schema has the highest amount of RMSE in the provinces of Kermanshah (49.84 mm) and Kurdistan (55.35 mm), and for the Hamadan province, the Kue Scheme has the highest value (36.13 mm). In the case of Bias Error, in Hamedan and Kurdistan provinces the least amount of error is devoted to the Emanuel Scheme (about 18 mm in both provinces), but in Kermanshah province, KUE scheme has the lowest value of the Bias Error ( 24.96 mm). In winter, except the KUE scheme, the three other schemes simulated the rainfall values more than real values, and Emmanuel scheme had the highest over-estimated (about 63 mm). Also in this Season, Grell F.C. With an average of 13 mm, the difference from the actual values, showed the lowest error. In spring, Kue Scheme also simulated rainfall values for all stations less than actual values, but the other three schemes simulated the rainfall values more than real values, and the Emanuel Scheme with an average of 62 mm error was the best For the whole study area. In summer, all schemes simulated rainfall values more than real values, and KUE (1.2mm bias error) and Grell A.S. (122 mm bias error) showed the best and worst results for the whole region, respectively. In the fall, only the Kue scheme simulated the rainfall values less than actual values, and the best simulation was for the Malayer station with a 99.2 mm error. The other three schemes, like the other Season, simulated rainfall values more than real values, and Grell F.C. With an average 6 mm error in the region and Kue with an average of 143 mm bias error in the region, respectively, showed the best and worst results.
Conclusion: on an annual scale for all three provinces, Emanuel Scheme showed the least RMSE values (18.96, 28.95 and 20.69 mm for Hamedan, Kermanshah, and Kurdistan provinces respectively). In addition, Grell A.S. Scheme has highest RMSE and MBE errors for Kermanshah (49.84 mm) and Kurdistan (55.35 mm). On seasonal scale, Emanuel scheme shows the lowest RMSE for the autumn (68.76 mm) and winter (66.8 mm).

کلیدواژه‌ها [English]

  • RegCM4
  • Convection Schemes
  • MK36-CSIRO
  • Climate Change