پاییز و زمستان
برگشت به فهرست مقالات |
برگشت به فهرست نسخه ها
دانشگاه فنی حرفه‌ای شهید مفتح همدان
چکیده: (138 مشاهده)
چکیده مبسوط
مقدمه: بارش یکی از مهم‌ترین ورودی‌ها در مدل‌های هیدرولوژیکی است. از آنجا که بارش از نظر مکانی و زمانی بسیار متغیر است، داده‌های با تفکیک زمانی و مکانی بالا برای مدل‌سازی دقیق هیدرولوژیکی مورد نیاز است. اندازه‌گیری دقیق بارش را می‌توان به‌طور کلی از ایستگاه‌های هواشناسی معمولی به دست آورد. با این حال، ایستگاه‌های باران‌سنجی پراکنده می‌توانند منجر به نمایش ضعیف بارش از نظر مکانی شوند. این کمبود در دقت مکانی می‌تواند به خصوص در مناطق با تغییرات جغرافیایی شدید، مانند نواحی کوهستانی، تأثیر قابل توجهی بر نتایج مدل‌سازی داشته باشد. فقدان داده‌های بارش با وضوح بالا می‌تواند به شبیه‌سازی‌های هیدرولوژیکی با کیفیت پایین و راه‌حل‌های نامناسب برای مشکلات منابع آب منجر شود. در کشورهای در حال توسعه، مانند ایران، کمبود منابع مالی و فنی منجر به شبکه‌های باران‌سنجی با توزیع پراکنده و غیریکنواخت می‌شود. این توزیع نابرابر می‌تواند مشکلات عمده‌ای در زمینه پیش‌بینی و مدیریت منابع آب ایجاد کند. به منظور پر کردن این شکاف، داده‌های بارش، دما و تبخیر و تعرق مورد نیاز برای مدل‌سازی هیدرولوژیکی توسط سازمان‌های مختلف با استفاده از محصولات سنجش از راه دور مبتنی بر ماهواره ارائه شده‌اند. محصولات بارش شبکه‌ای در مقیاس جهانی یا شبه جهانی با وضوح‌های زمانی و مکانی مختلف در چند دهه اخیر تولید شده‌اند. این محصولات شامل داده‌هایی هستند که از منابع مختلف جمع‌آوری و سپس با استفاده از مدل‌های پیچیده پردازش می‌شوند تا نقشه‌های بارش با دقت بالا تولید شود. بنابراین، نیاز به ارزیابی کیفیت، تناسب و صحت این محصولات در مناطق مختلف قبل از استفاده از آن‌ها در مدل‌سازی هیدرولوژیکی و تصمیم‌گیری در زمینه منابع آب وجود دارد.
مواد و روش: این مطالعه کیفیت داده‌های چهار محصول پرکاربرد برآورد بارش ماهواره‌ای با وضوح بالا شامل: CMORPH، 3B42RT، 3B42 و PERSIANN را برای شبیه‌سازی جریان آب با استفاده از مدل هیدرولوژیکی ابزار ارزیابی خاک و آب (SWAT) در حوضه آبخیز کوهستانی 312 کیلومتر مربعی تیغ سیاه در جنوب‌شرقی ایران ارزیابی می‌کند. حوضه آبخیز تیغ سیاه به دلیل ویژگی‌های جغرافیایی و اقلیمی خاص خود، محیط مناسبی برای بررسی دقت و کارایی داده‌های ماهواره‌ای در شبیه‌سازی هیدرولوژیکی فراهم می‌آورد. در این مطالعه، دو رویکرد مختلف واسنجی مدل SWAT به منظور ارزیابی کیفیت داده‌های ماهواره‌ای برآورد بارش مورد بررسی قرار گرفت. اولین رویکرد واسنجی با استفاده از داده‌های اندازه‌گیری شده بارش در ایستگاه‌های باران‌سنجی به عنوان ورودی مدل انجام شد. در این رویکرد، داده‌های اندازه‌گیری شده به عنوان مرجع و پایه‌ای برای ارزیابی دقت و صحت داده‌های ماهواره‌ای استفاده شدند. دومین رویکرد واسنجی با هر یک از محصولات بارش ماهواره‌ای به عنوان ورودی مدل صورت گرفت. در این روش، داده‌های ماهواره‌ای به طور مستقیم به مدل SWAT وارد شده و نتایج شبیه‌سازی جریان آب با استفاده از این داده‌ها با نتایج حاصل از داده‌های اندازه‌گیری شده مقایسه شدند. این مقایسه‌ها به منظور تعیین دقت و کارایی هر یک از محصولات ماهواره‌ای در شبیه‌سازی جریان آب در حوضه آبخیز تیغ سیاه انجام گرفت. نتایج حاصل از این مطالعه می‌تواند به شناسایی نقاط قوت و ضعف هر یک از محصولات ماهواره‌ای برآورد بارش کمک کرده و راهکارهایی برای بهبود دقت شبیه‌سازی‌های هیدرولوژیکی ارائه دهد.
یافته‌ها: نتایج این مطالعه نشان‌دهنده خطای قابل‌توجهی در تخمین‌های مربوط به داده‌های ماهواره‌ای برآورد بارش است. با این حال، عملکرد هر محصول ماهواره‌ای برآورد بارش متفاوت می‌باشد. به‌طور خاص، محصولات 3B42RTو CMORPH کیفیت بهتری در برآورد بارش نسبت به 3B42 و PERSIANN نشان دادند. این تفاوت‌ها در دقت داده‌های ماهواره‌ای می‌تواند تأثیر زیادی بر نتایج شبیه‌سازی‌های هیدرولوژیکی داشته باشد. مدل واسنجی شده با داده‌های ماهواره‌ای برآورد بارش در مقایسه با مدل واسنجی شده با داده‌های ایستگاه باران‌سنج، عملکرد بهتری در شبیه‌سازی جریان نشان داد. از طرفی، مدل واسنجی شده با داده‌های ماهواره‌ای برآورد بارش منجر به بیش‌برآورد شماره منحنی (CN) شد. بنابراین، هنگام استفاده از مقادیر پارامترهای واسنجی شده با ورودی‌های ماهواره‌ای برآورد بارش باید احتیاط کرد. برای بهبود دقت شبیه‌سازی‌ها، تصحیح خطای داده‌های ماهواره‌ای برآورد بارش در دو مرحله انجام شد. در مرحله اول، در هر پیکسل تخمین، خطا در هر گروه داده ماهواره‌ای با تقسیم تخمین بارش ماهانه بر مقدار بارش باران‌سنج مربوطه برآورد شد. سپس، مقدار بارش ماهانه هر داده ماهواره‌ای در مقدار خطای بدست آمده ماهانه ضرب شد تا خطا در تمامی داده‌های ماهواره‌ای برآورد بارش از بین برود. نتایج نشان داد که تصحیح خطای تخمین‌های حاصل از داده‌های ماهواره‌ای برآورد بارش به طور قابل‌توجهی شبیه‌سازی جریان با استفاده از مدل SWAT را بهبود می‌بخشد. این بهبود نشان می‌دهد که با انجام تصحیحات مناسب، داده‌های ماهواره‌ای می‌توانند ابزار مفیدی برای شبیه‌سازی‌های هیدرولوژیکی باشند، به‌ویژه در مناطقی که داده‌های زمینی محدود یا پراکنده هستند. این مطالعه همچنین تأکید می‌کند که استفاده از داده‌های تصحیح شده می‌تواند دقت و قابلیت اعتماد نتایج مدل‌سازی را افزایش دهد و به تصمیم‌گیری‌های بهتر در زمینه مدیریت منابع آب کمک کند.
نتیجه‌گیری: این مطالعه نشان داد که تخمین‌های حاصل از ماهواره‌های برآورد بارش هنگامی‌که مستقیماً توسط مدل هیدرولوژیکی به جریان شبیه‌سازی‌شده تبدیل می‌شوند، منجر به خطاهای زیادی می‌شوند. این خطاها ممکن است به دلیل وسعت کوچک و کوهستانی بودن حوضه آبخیز تیغ سیاه باشد. در این مورد، تصحیح خطای داده‌های ماهواره‌ای برآورد بارش به طور قابل‌توجهی شبیه‌سازی مدل را بهبود می‌بخشد. نتایج این مطالعه حاکی از آن است که بهترین شبیه‌سازی مدل بر اساس ورودی‌های بارش ماهواره‌ای پس از تصحیح خطا و واسنجی مجدد مدل با استفاده از داده‌های ماهواره‌ای تصحیح شده به دست می‌آید. این یافته‌ها بر اهمیت اصلاح داده‌های ماهواره‌ای پیش از استفاده در مدل‌سازی‌های هیدرولوژیکی تأکید دارد و نشان می‌دهد که با انجام تصحیحات مناسب، می‌توان به دقت بالاتری در پیش‌بینی‌ها و تصمیم‌گیری‌های مرتبط با مدیریت منابع آب دست یافت.
مقدمه: بارش یکی از مهم‌ترین ورودی‌ها در مدل‌های هیدرولوژیکی است. از آنجا که بارش از نظر مکانی و زمانی بسیار متغیر است، داده‌های با تفکیک زمانی و مکانی بالا برای مدل‌سازی دقیق هیدرولوژیکی مورد نیاز است. اندازه‌گیری دقیق بارش را می‌توان به‌طور کلی از ایستگاه‌های هواشناسی معمولی به دست آورد. با این حال، ایستگاه‌های باران‌سنجی پراکنده می‌توانند منجر به نمایش ضعیف بارش از نظر مکانی شوند. این کمبود در دقت مکانی می‌تواند به خصوص در مناطق با تغییرات جغرافیایی شدید، مانند نواحی کوهستانی، تأثیر قابل توجهی بر نتایج مدل‌سازی داشته باشد. فقدان داده‌های بارش با وضوح بالا می‌تواند به شبیه‌سازی‌های هیدرولوژیکی با کیفیت پایین و راه‌حل‌های نامناسب برای مشکلات منابع آب منجر شود. در کشورهای در حال توسعه، مانند ایران، کمبود منابع مالی و فنی منجر به شبکه‌های باران‌سنجی با توزیع پراکنده و غیریکنواخت می‌شود. این توزیع نابرابر می‌تواند مشکلات عمده‌ای در زمینه پیش‌بینی و مدیریت منابع آب ایجاد کند. به منظور پر کردن این شکاف، داده‌های بارش، دما و تبخیر و تعرق مورد نیاز برای مدل‌سازی هیدرولوژیکی توسط سازمان‌های مختلف با استفاده از محصولات سنجش از راه دور مبتنی بر ماهواره ارائه شده‌اند. محصولات بارش شبکه‌ای در مقیاس جهانی یا شبه جهانی با وضوح‌های زمانی و مکانی مختلف در چند دهه اخیر تولید شده‌اند. این محصولات شامل داده‌هایی هستند که از منابع مختلف جمع‌آوری و سپس با استفاده از مدل‌های پیچیده پردازش می‌شوند تا نقشه‌های بارش با دقت بالا تولید شود. بنابراین، نیاز به ارزیابی کیفیت، تناسب و صحت این محصولات در مناطق مختلف قبل از استفاده از آن‌ها در مدل‌سازی هیدرولوژیکی و تصمیم‌گیری در زمینه منابع آب وجود دارد.
مواد و روش: این مطالعه کیفیت داده‌های چهار محصول پرکاربرد برآورد بارش ماهواره‌ای با وضوح بالا شامل: CMORPH، 3B42RT، 3B42 و PERSIANN را برای شبیه‌سازی جریان آب با استفاده از مدل هیدرولوژیکی ابزار ارزیابی خاک و آب (SWAT) در حوضه آبخیز کوهستانی 312 کیلومتر مربعی تیغ سیاه در جنوب‌شرقی ایران ارزیابی می‌کند. حوضه آبخیز تیغ سیاه به دلیل ویژگی‌های جغرافیایی و اقلیمی خاص خود، محیط مناسبی برای بررسی دقت و کارایی داده‌های ماهواره‌ای در شبیه‌سازی هیدرولوژیکی فراهم می‌آورد. در این مطالعه، دو رویکرد مختلف واسنجی مدل SWAT به منظور ارزیابی کیفیت داده‌های ماهواره‌ای برآورد بارش مورد بررسی قرار گرفت. اولین رویکرد واسنجی با استفاده از داده‌های اندازه‌گیری شده بارش در ایستگاه‌های باران‌سنجی به عنوان ورودی مدل انجام شد. در این رویکرد، داده‌های اندازه‌گیری شده به عنوان مرجع و پایه‌ای برای ارزیابی دقت و صحت داده‌های ماهواره‌ای استفاده شدند. دومین رویکرد واسنجی با هر یک از محصولات بارش ماهواره‌ای به عنوان ورودی مدل صورت گرفت. در این روش، داده‌های ماهواره‌ای به طور مستقیم به مدل SWAT وارد شده و نتایج شبیه‌سازی جریان آب با استفاده از این داده‌ها با نتایج حاصل از داده‌های اندازه‌گیری شده مقایسه شدند. این مقایسه‌ها به منظور تعیین دقت و کارایی هر یک از محصولات ماهواره‌ای در شبیه‌سازی جریان آب در حوضه آبخیز تیغ سیاه انجام گرفت. نتایج حاصل از این مطالعه می‌تواند به شناسایی نقاط قوت و ضعف هر یک از محصولات ماهواره‌ای برآورد بارش کمک کرده و راهکارهایی برای بهبود دقت شبیه‌سازی‌های هیدرولوژیکی ارائه دهد.
یافته‌ها: نتایج این مطالعه نشان‌دهنده خطای قابل‌توجهی در تخمین‌های مربوط به داده‌های ماهواره‌ای برآورد بارش است. با این حال، عملکرد هر محصول ماهواره‌ای برآورد بارش متفاوت می‌باشد. به‌طور خاص، محصولات 3B42RTو CMORPH کیفیت بهتری در برآورد بارش نسبت به 3B42 و PERSIANN نشان دادند. این تفاوت‌ها در دقت داده‌های ماهواره‌ای می‌تواند تأثیر زیادی بر نتایج شبیه‌سازی‌های هیدرولوژیکی داشته باشد. مدل واسنجی شده با داده‌های ماهواره‌ای برآورد بارش در مقایسه با مدل واسنجی شده با داده‌های ایستگاه باران‌سنج، عملکرد بهتری در شبیه‌سازی جریان نشان داد. از طرفی، مدل واسنجی شده با داده‌های ماهواره‌ای برآورد بارش منجر به بیش‌برآورد شماره منحنی (CN) شد. بنابراین، هنگام استفاده از مقادیر پارامترهای واسنجی شده با ورودی‌های ماهواره‌ای برآورد بارش باید احتیاط کرد. برای بهبود دقت شبیه‌سازی‌ها، تصحیح خطای داده‌های ماهواره‌ای برآورد بارش در دو مرحله انجام شد. در مرحله اول، در هر پیکسل تخمین، خطا در هر گروه داده ماهواره‌ای با تقسیم تخمین بارش ماهانه بر مقدار بارش باران‌سنج مربوطه برآورد شد. سپس، مقدار بارش ماهانه هر داده ماهواره‌ای در مقدار خطای بدست آمده ماهانه ضرب شد تا خطا در تمامی داده‌های ماهواره‌ای برآورد بارش از بین برود. نتایج نشان داد که تصحیح خطای تخمین‌های حاصل از داده‌های ماهواره‌ای برآورد بارش به طور قابل‌توجهی شبیه‌سازی جریان با استفاده از مدل SWAT را بهبود می‌بخشد. این بهبود نشان می‌دهد که با انجام تصحیحات مناسب، داده‌های ماهواره‌ای می‌توانند ابزار مفیدی برای شبیه‌سازی‌های هیدرولوژیکی باشند، به‌ویژه در مناطقی که داده‌های زمینی محدود یا پراکنده هستند. این مطالعه همچنین تأکید می‌کند که استفاده از داده‌های تصحیح شده می‌تواند دقت و قابلیت اعتماد نتایج مدل‌سازی را افزایش دهد و به تصمیم‌گیری‌های بهتر در زمینه مدیریت منابع آب کمک کند.
نتیجه‌گیری: این مطالعه نشان داد که تخمین‌های حاصل از ماهواره‌های برآورد بارش هنگامی‌که مستقیماً توسط مدل هیدرولوژیکی به جریان شبیه‌سازی‌شده تبدیل می‌شوند، منجر به خطاهای زیادی می‌شوند. این خطاها ممکن است به دلیل وسعت کوچک و کوهستانی بودن حوضه آبخیز تیغ سیاه باشد. در این مورد، تصحیح خطای داده‌های ماهواره‌ای برآورد بارش به طور قابل‌توجهی شبیه‌سازی مدل را بهبود می‌بخشد. نتایج این مطالعه حاکی از آن است که بهترین شبیه‌سازی مدل بر اساس ورودی‌های بارش ماهواره‌ای پس از تصحیح خطا و واسنجی مجدد مدل با استفاده از داده‌های ماهواره‌ای تصحیح شده به دست می‌آید. این یافته‌ها بر اهمیت اصلاح داده‌های ماهواره‌ای پیش از استفاده در مدل‌سازی‌های هیدرولوژیکی تأکید دارد و نشان می‌دهد که با انجام تصحیحات مناسب، می‌توان به دقت بالاتری در پیش‌بینی‌ها و تصمیم‌گیری‌های مرتبط با مدیریت منابع آب دست یافت.
ارسال پیام به نویسنده مسئول
| بازنشر اطلاعات | |
 |
این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است. |
