بررسی عملکرد روش های ANN و SVR در ریزمقیاس نمایی بارش روزانه مناطق خشک

مطالعات بررسی پیامدهای تغییر اقلیم بر منابع آب نیازمند تبدیل رفتار متغیرهای اقلیمی شبیه سازی شده توسط خروجی مدل های گردش عمومی، از یک مقیاس بزرگ به یک مقیاس محلی و مناسب است. فرآیند ریزمقیاس نمایی به طور قابل توجهی نتایج مربوط به شبیه سازی مدل های گردش عمومی را بهبود می بخشد. با وجود اینکه مطالعات کمی در خصوص عملکرد روش های ریزمقیاس نمایی در مناطق خشک وجود دارد، این پژوهش در نظر دارد تا کارایی روش های آماری را به منظور ریزمقیاس نمایی بارش روزانه بررسی نماید. در این مطالعه به منظور بررسی عملکرد روش ANN و SVM در ریزمقیاس نمایی بارش روزانه مشاهداتی (1990-1960)، مقادیر 26 متغیر پیش بینی کننده از خروجی مدل گردش عمومی CanESM2 در گزارش پنجم، برای مدت مشابه استفاده شد. نخست فرآیند انتخاب بهترین متغیرهای پیش بینی کننده توسط آزمون رگرسیون گام به گام پیش رو انجام شد. به منظور بررسی توانمندی روش های ریزمقیاس نمایی از شاخص های ارزیابی R2، RMSE و NSEبهره گرفته شد. همچنین به منظور تحلیل بهتر از آزمون های مقایسه ای متعددی نظیر بررسی عدم قطعیت، آماره های توصیفی، دوره های تر و خشک و بارندگی ماهانه استفاده شد. نتایج شاخص های ارزیابی نشان داد که در حالت کلی عملکرد دو روش در تخمین بارش نسبتا مناسب می باشد. مقدار شاخص های ارزیابی R2، RMSE و NSE در بهترین حالت به ترتیب معادل 48/0، 5/1 میلی متر در روز و 47/0 و متعلق به روش SVM با تابع کرنل Polynomial می باشد. مقایسه تغییرات بارندگی روزانه نشان داد عدم قطعیت تخمین زده شده در روش SVM به عدم قطعیت مقادیر مشاهداتی نزدیک تر می باشد. عملکرد روش ها در تخمین آماره های توصیفی نشان داد که روش SVM با تابع کرنل Polynomial از برتری قابل توجهی نسبت به سایر روش ها برخوردار می باشد. مقایسه میانگین بارش های ماه به ماه در دوره آزمون نشان داد که در ماه های با بارش بالا، عملکرد SVM بهتر از ANN می باشد. همچنین هر دو روش بارش در فصل تابستان را بیش از مقدار مشاهداتی برآورد نموده اند. نتایج تشخیص روزهای خشک نشان داد که عملکرد روش ها به یکدیگر نزدیک می باشد. در این مقوله ANN حدود 96% روزهای خشک را به درستی تشخیص داد. اما در تشخیص روزهای تر عملکرد SVM در مقایسه با ANN بسیار بالاتر بود. بررسی توانمندی روش ها در تخمین طول دوره های خشک نشان داد که عملکرد دو روش در تخمین دوره های بحرانی خشک بهتر از دوره های خشک با طول کم می باشد. همچنین نتایج مربوط به تخمین طول دوره های تر نشان داد که دقت روش ها مناسب نمی باشد.