توسعه مدل شبیه‌سازی توالی بارش روزانه با استفاده از زنجیره مارکف و حفظ همبستگی مکانی (مطالعه موردی: استان خوزستان)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری دانشگاه بوعلی سینا همدان

2 دانشگاه بوعلی همدان

3 استادیار دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی کرمان

چکیده

یکی از راه‌حل‌های عملی در بخش کشاورزی پیش‌بینی بارندگی و پراکندگی زمانی آن است. مدیریت مناسب استفاده از آب باران و پیش‌بینی وقوع و یا عدم وقوع بارش در دوره‌های روزانه نقش بارزی در برنامه‌ریزی‌های کشاورزی و مدیریت منابع آب دارد. در این مطالعه به‌منظور مدل‌سازی بارش 24 ساعته و توالی‌های مربوطه، از داده‌های بارش روزانه چهار ایستگاه سینوپتیک استان خوزستان که دارای اقلیم‌های خشک معتدل، نیمه‌خشک معتدل و دوره آماری 30 ساله بودند، استفاده گردید. شبیه‌سازی فقط برای ماه‌هایی صورت گرفت که در آن‌ها بارش ثبت‌شده، وجود داشت. بدین منظور از مدل زنجیره مارکف مرتبه‌های اول، دوم و سوم دو حالته برای محاسبات وقوع بارش استفاده گردید. برای تعیین مناسب‌ترین مرتبه مدل زنجیره مارکف از آزمون AIC استفاده شد. هم‌چنین با توجه به اهمیت حفظ همبستگی مکانی بین ایستگاه‌های مورد بررسی، از روش ویلکس در شبیه‌سازی وقوع بارش استفاه گردید. عملکرد روش ویلکس در شبیه‌سازی وقوع بارش روزانه توسط مدل زنجیره مارکف مرتبه اول و همبستگی مکانی بین ایستگا‌ه‌های مورد بررسی با استفاده از شاخص آماری ضریب تعیین (R2) مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج بررسی معیار AIC نشان می‌دهد که مدل زنجیره مارکف مرتبه اول برای برآورد وقوع بارش روزانه مناسب‌ترین مدل می‌باشد. بر اساس این معیار، به‌طور متوسط برتری مدل زنجیره مارکف مرتبه اول از مرتبه دوم و سوم به‌ترتیب 61 و 74 درصد برای تمام ایستگاه‌های مطالعاتی بوده است. هم‌چنین براساس معیار R2 ،مشخص شد که روش ویلکس قادر است با دقت قابل قبولی، وقوع بارش را به‌صورت منطقه‌ای شبیه‌سازی نماید .

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Development of Daily Rainfall Simulation Model by Using Markove Chain and Preserve Spatial Correlation (Case Study: Khozestan Province)

نویسندگان [English]

  • Nadia Shahraki 1
  • Safar Marofi 2
  • mohammad sadegh Ghazanfari Moghadam 3
1 Ph.D. Student on Water Resources Engineering, Department of Science and Water Engineering, Faculty of Agriculture, Bu-Ali Sina University, Hamedan, Iran.
2 Professor on Water Resource Engineering, Department of Science and Water Engineering, Faculty of Agriculture, Bu-Ali Sina University, Hamedan, Iran.
3 Assistant Professor on Graduate University of advanced technology, Kerman, Iran.
چکیده [English]

The prediction of precipitation and dispersion of its time are the applied ways in the agricultural sector. Appropriate management of using rainwater and prediction of the occurrence or nonoccurrence of daily rainfall have significant role for agricultural planning and water resources management. In this study 4 synoptic stations of arid moderate and semi-arid moderate climates of Khozestan province of Iran which have daily 30 years rainfall dataset have been used in order to modeling occurrence of daily rainfall. The model is made just for rainy periods. To this aim, a stochastic rainfall time series consisting of first, second and third-order Markov chain (MC) models have been used for reproducing rainfall occurrence. To detect the best order of MC models, the Akaike information criterion (AIC) has been used. After identification of the best order of MC model, due to the importance of the spatial correlation among the study stations, the Wilks approach has also been used for the rainfall events modeling. The performance of the Wilks approach has verified using coefficient of determination (R2). The results show the first-order MC model has the best generation results for daily rainfall events. Based on this criterion, the average of preference first order Markov chain compared with second and third order was 61 and 74% for all study stations, respectively. Also, based on the R2, the result illustrate that Wilks approach can accurately simulate the occurrence of rainfall in a regional manner.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Wilks approach
  • Regional rainfall
  • Climate of arid moderate
  • Climate of semi-arid moderate

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از تاریخ 09 دی 1398
  • تاریخ دریافت: 03 اردیبهشت 1397
  • تاریخ بازنگری: 03 خرداد 1398
  • تاریخ پذیرش: 11 خرداد 1398
  • تاریخ اولین انتشار: 09 دی 1398