ارزیابی مدل SIMETAW در شبیه سازی پارامترهای هواشناسی و تبخیر و تعرق پتانسیل در چهار اقلیم مختلف

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد آبیاری زهکشی، دانشگاه شهید چمران اهواز

2 استادیار گروه آبیاری زهکشی، دانشگاه شهید چمران اهواز

چکیده

مدل­های مختلفی برای برآورد تبخیر و تعرق ارائه شده که تفاوت عمده آن­ها در تعداد پارامتر­های هواشناسی مورد نیاز
می­باشد، اما با کمبود داده معتبر و طولانی مدت در برخی ایستگاه­ها، به کارگیری مدلی که با داده­های اندک نیاز ما را برآورده نماید و بتواند به کمک برنامه­ریزان این بخش بیاید ضروری به نظر می­رسد.
از مدل SIMETAW برای شبیه­سازی داده­های هواشناسی از آمار­های اقلیمی ثبت شده و برآورد تبخیر و تعرق پتانسیل و تبخیر و تعرق گیاه با داده­های شبیه سازی شده استفاده می­شود. در این مقاله با استفاده از داده­های متوسط ماهانه ایستگاه­های سینوپتیک رشت (اقلیم بسیار مرطوب) ،شهرکرد (اقلیم نیمه خشک) ،اهواز (اقلیم خشک) و سنندج (اقلیم مدیترانه­ای) در دوره آماری 1339 تا 1379،توان مدل در شبیه­سازی شش متغیر آب و هوایی (دمای حداکثر، دمای حداقل، دمای نقطه شبنم، سرعت باد، تابش و بارش) و تبخیر و تعرق پتانسیل مورد ارزیابی قرار گرفت و تبخیر و تعرق پتانسیل روزانه با استفاده از داده­های هواشناسی شبیه­سازی شده، محاسبه و با مقادیر تبخیر و تعرق پتانسیل حاصل از داده­های هواشناسی اندازه­گیری شده مقایسه شد. برای مقایسه نتایج از شاخص­های ضریب تعیین،ریشه متوسط مربعات خطا و شاخص توافق استفاده شد. نتایج نشان داد مدل SIMETAW توانایی بالایی در شبیه­سازی متغیر­های اقلیمی دارد و  بالا­ترین دقت مدل در شبیه­سازی دمای حداکثر (9954/0R2=) و بارش (3716/0R2=) مربوط به اقلیم مدیترانه‌ای،دمای حداقل (9947/0R2=) و دمای نقطه شبنم (9942/0R2=) مربوط به اقلیم بسیار مرطوب،سرعت باد (8094/0R2=) مربوط به اقلیم خشک و تابش خورشیدی (9902/0R2=) مربوط به اقلیم نیمه‌خشکمی­باشد. بالا­ترین دقت مدل SIMETAW در شبیه­سازی تبخیر و تعرق پتانسیل به ترتیب مربوط به اقلیم مدیترانه‌ای (9936/0R2=)،نیمه‌خشک (9935/0R2=)،خشک (9903/0R2=) و بسیار مرطوب (9846/0R2=) است. با توجه به همبستگی بالا بین مقادیر شبیه­سازی شده و ثبت شده،استفاده از مدل SIMETAW برای شبیه­سازی داده­های آب و هوا،برآورد تبخیر و تعرق پتانسیل،نیاز خالص آبیاری و نیز پر کردن خلاء­های آماری در چهار اقلیم مورد بررسی پیشنهاد می­گردد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Evaluation of SIMETAW Model For Simulation of Meteorological Parameters and Potential Evapotranspiration in Four Different Climates

نویسندگان [English]

  • Fatemeh Baradaran 1
  • Amir Soltani Mohammadi 2
  • Zahra Ezad Panah 2
چکیده [English]

     Different models are provided for estimation of evapotranspiration that the main difference between them is the number of meteorological parameters needed,but due to the lake of the reliable long-term data in some stations,use of model with little data is needed and it will be necessary to help planners. The Simulation of EvapoTranspiration of Applied Water (SIMETAW) model is used for simulation of weather data from climatic records and estimation of reference and crop evapotranspiration with the simulation data. In this study, using the monthly values of four synoptic stations (Rasht: Very wet climate; Shahrekord: Semi arid climate; Ahvaz: Arid climate and Sanandaj: Moderate climate) in the period of 1961 to 2001, the ability of model for simulation of climate variables (maximum temperature, minimum temperature, dew point temperature, wind speed, solar radiation and precipitation) and potential evapotranspiration was evaluated and daily  simulated using meteorological data, were compared with calculated values of potential evapotranspiration from observed meteorological data. To compare the results, were used from Coefficient of Determination ( ), Root Mean Square Error (RMSE) and index of agreement (d). The results showed that model simulations in all stations has acceptable accuracy. The highest accuracy in simulation maximum temperature( =0.9954)and precipitation( =0.3716) related to mediterranean climate, minimum temperature( =0.9947) and dew point temperature( =0.9942) Related to humid climate, wind speed( =0.8094) related to  dry climate and solar radiation( =0.9902) related to semi-arid climate. The highest accuracy of SIMETAW model in simulated evapotranspiration related to Mediterranean climate( =0.9936), semi-arid climate( =0.9935), dry climate( =0.9903) and very wet climate( =0.9846) Respectively. Given the high correlation between simulated and observed values, SIMETAW model can be used for simulation of the climate data and estimate the potential evapotranspiration, net irrigation requirement and also filling the gaps in four climatic regions.

کلیدواژه‌ها [English]

  • SIMETAW model
  • Potential evapotranspiration
  • Rasht
  • Shahrekord
  • Sanandaj
  • Ahvaz
1-    ابراهیم پور، م.، قهرمان، ن. و ع.م، لیاقت. 1390 . استفاده از مدل SIMETAW جهت شبیه سازی پارامترهای اقلیمی و تبخیر و تعرق(مطالعه موردی: ایستگاه مشهد) . اولین کنفرانس ملی هواشناسی و مدیریت آب کشاورزی، تهران، دانشگاه تهران، گروه مهندسی آبیاری.

 

2-    ابراهیم پور، م.، قهرمان، ن. و ع.م، لیاقت. 1391. استفاده از مدل SIMETAW جهت شبیه سازی متغیرهای اقلیمی و بررسی اثر تغییر اقلیم بر تبخیر و تعرق پتانسیل (مطالعه موردی: مشهد). مجله تحقیقات آب و خاک ایران، 43(4):360-353.

 

3-    براتی، خ.، طاهری سودجانی، ه. و م، شایان نژاد. 1394. معادلات اساسی بکار گرفته شده در مدل swap و راهنمای کاربردی مدل. نشریه آب و توسعه پایدار، 2(1): 80-67.

 

4-    حسینی، ا. و ا، ابراهیمی تبار. 1391. برآورد تبخیر و تعرق پتانسیل شهرستان سقز با استفاده از روش های تجربی. نخستین همایش علمی- تخصصی توسعه روستایی و کشاورزی با تاکید بر تولید ملی، پیرانشهر، دانشگاه پیام نور پیرانشهر.

 

5-    حیدری نیا، م. 1389. بررسی امکان کاربرد مدل AquaCrop در برنامه ریزی آبیاری ذرت در شمال خوزستان. پایان نامه کارشناسی ارشد آبیاری و زهکشی، دانشکده مهندسی علوم آب، دانشگاه شهید چمران اهواز.

6-    دین پژوه، ی. 1390. تجزیه و تحلیل روند تغییرات زمانی تبخیر-تعرق پتانسیل گیاه مرجع (مطالعه موردی: ایستگاه همدان). فصلنامه علمی- پژوهشی فضای جغرافیایی، 11(34): 286-260.

 

7-    سلطانی محمدی، ا. 1390. مدیریت آبیاری ذرت در مراحل مختلف رشد تحت تنش کم آبیاری و شوری در شرایط اقلیمی اهواز. پایان نامه دکتری. رشته مهندسی آبیاری و زهکشی، دانشکده مهندسی علوم آب، دانشگاه شهید چهران اهواز.

 

8-    هژبر، ح.، معاضد، ه. و س، شکری کوچک. 1393. برآورد تبخیر و تعرق مرجع با استفاده از مدل های تجربی، مدل سازی آن با شبکه عصبی مصنوعی و مقایسه آن ها با داده های لایسیمتری در ایستگاه کهریز ارومیه . فصلنامه علمی پژوهشی مهندسی آبیاری و آب، 4(4): 25-13.

 

 

9-    Anonymous. 2005. User’s guide SIMETAW, Version 1.0. California Land and Water Use. Department of Water Resources and Department of Air, Land and Water Resources, University of California, Davis, 124p.

 

10- Ebrahimpour, M., Ghahreman, N. and M. Orang. 2013. Assessment of climate change impacts on reference evapotranspiration and simulation of daily weather data using SIMETAW . Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 140(2):1-10.

 

11- Ghahreman, N., Ebrahimpour, M. and M. Orang. 2012. Application of SIMETAW model for generating daily weather data and reference evapotranspiration (ETo) in two different climates in Iran. Proceeding, Irrigation Australia,seventh Asian Regional Conference, ICID, Adelaide, pp. 24-29.

 

12- Irmak, S., Payero, J.O., Martin, D.L., Irmak, A. and T.A. Howell. 2006. Sensitivity analyses and sensitivity coefficients of standardized daily ASCE-Penman-Monteith equation. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 132(6):564–578.

 

13- Jin-Li, S.J., Li-Gang, W., Jian-Jun, Q., Tian-Zhi, R., Xu, G., Xiao-Guang, Y. and S. Zhan-Xiang. 2009. Test and preliminary application of the SIMETAW model in Northwest of Liaoning. China Agriculture Science, 42(10):3726-3733.

 

14- Liu, H.F., Genard, M., Guichard, S. and N. Bertin. 2007. Model-assisted analysis of tomato fruit growth in relation to carbon and water fluxes. Journal of Experimental Botany, 58(13):3567-3580.

 

15- Li, S. 2010. Studies on main crops’ evapotranspiration in Hexi corridor based on the SIMETAW model. Master's Thesis, Agricultural Sciences,121p.

 

16- Noemi, M. 2013. Agricultural water demand assessment using the SIMETAW# model. Doctoral Thesis, University of SASSARI, 203p.

 

17- Snyder, R., Orang, M., Geng, S., Matyac, S. and S. Sarreshteh. 2004. SIMETAW (Simulation of Evapotranspiration of Applied Water). Journal of California Water Plan Update, 4: 211–226.

 

18- Snyder, R., Geng, S., Orang, M. and S. Sarreshteh. 2012. Calculation and simulation of evapotranspiation of applied water . Journal of Integrative Agriculture, 11(3): 489-501.

 

19- Swelam, A., Snyder, R.L. and M. Orang. 2010. Modeling evapotranspiration of applied water in Egypt delta: Calibrating SIMETAW model under Nile Delta conditions. The Center for Special Studies and Program (CSSP), Available on: www.waterplan.water.ca.gov.

 

20- Swelam, A. 2012 . Modeling evapotranspiration in Nile delta: Calibrate and validate (SIMETAW Model) under Egypt’s conditions. Journal of  Agricultural Engineering Research, 2 (1): 13-28.

 

21- Xiaolin, Y., Fu, C. and C. Qingquan. 2013. The spatial and temporal variation of water requirement of winter wheat based SIMETAW model in Huang–Huai–Hai farming region. American Scientific Publishers,11(6-7): 1149-1155.