جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه "probability distribution function" در نشریات گروه "کشاورزی"
-
نمایه بارش استاندارد پرکاربردترین نمایه برای پایش وضعیت خشکسالی است. اما این نمایه تنها از تابع توزیع پیش فرض گاما برای برازش بر داده های بارش استفاده می کند و تغییرات فصلی بارش را در نظر نمی گیرد. هدف از این پژوهش، بررسی کارایی نمایه SPI در پایش خشکسالی مناطق خشک و نیمه خشک ایران و رفع ایرادات آن است. پس از آن نمایه SPI با حالت اصلاح شده آن (SPImod) در طی دوره ی (1956-2010) مقایسه شد. نتایج نشان داد تابع توزیع حدنهایی عمومی در بیش از 57 درصد موارد مناسب ترین تابع توزیع احتمال داده های بارش است و توزیع پیش فرض گاما تنها در 11 درصد موارد به عنوان توزیع مناسب انتخاب شد. مقایسه ضرایب کاپا نشان داد که با افزایش پنجره زمانی میزان توافق نمایه های SPImod و SPI افزایش می یابد. مقدار این شاخص برای مقیاس یک ماهه ایستگاه های تهران (31/0)، مشهد (33/0)، بوشهر (32/0) و خرم آباد (26/0) بدست آمد درحالی که در پنجره زمانی نه ماهه، شاخص کاپا در ایستگاه تهران به مقدار (49/0) و در ایستگاه های مشهد، بوشهر و خرم آباد به ترتیب با مقادیر (47/0)، (56/0) و (45/0) افزایش یافت. همچنین نتایج نشان داد فراوانی و جابه جایی طبقات خشکسالی در مقایسه این دو نمایه دستخوش تغییرات بسیار زیادی خواهد شد. به طوریکه جابه جایی طبقات نرمال، خشکسالی شدید و ترسالی شدید به ترتیب با مجموع فراوانی 259، 147 و 111 رخداد در پنجره زمانی سه ماهه و جابه جایی طبقات خشکسالی متوسط، نرمال و ترسالی متوسط به ترتیب با مجموع فراوانی 68، 54 و 28 رخداد در پنجره زمانی نه ماهه قابل توجه بود.کلید واژگان: پایش خشکسالی, تابع توزیع احتمال, شاخص کاپا, نمایه پایش خشکسالیStandard precipitation index (SPI) is the most widely drought monitoring index. However, this index only uses the gamma distribution function for fitting precipitation data and does not consider seasonal variations. The purpose of this study was to evaluate the efficiency of SPI in drought monitoring of arid and semi-arid regions of Iran and fix the related problems with this Index. Then the SPI was compared with its modified state (SPImod) over (1956–2010). The results showed that the generalized extreme value distribution function in more than 57% of the cases was the most appropriate probability distribution function of rainfall data. But the default distribution (Gamma) was selected only in 11% of months. Comparison of Kappa index showed that with increasing time window, the agreement between SPImod and SPI indexes increases. The amounts of one-month Kappa for studied stations was Tehran (0.31), Mashhad (0.33), Bushehr (0.32) and Khorram-Abad (0.26), while for nine-month the Kappa increased. Such that in Tehran (0.49) and in Mashhad, Bushehr and Khorramabad, respectively, with values (0.47), (0.56) and (0.45). Also, the results showed that the frequency and displacement of drought classes would be very variable in comparison to these two indices. As the displacement of normal, severe drought and severe, with a total of 259, 147 and 111 events in the time window-three and displacement of moderate drought, normal and moderate wet year, with a total of 68, 54 And 28 events in time window-nine were noticeable.Keywords: drought monitoring, Probability distribution function, Kappa index, Drought monitoring index
-
مطالعه و پیش بینی خشکسالی مستلزم پایش دقیق این مخاطره آب و هوایی می باشد. نمایه بارندگی استاندارد (SPI) پرکاربردترین شاخص در پایش خشکسالی می باشد. اما دارای ایراداتی از جمله عدم درنظرگیری تغییرات فصلی، مشکل خودهمبستگی در پنجره های زمانی بالا و درنظرگیری توزیع پیش فرض گاما برای همه پنجره های زمانی می باشد. در این پژوهش، برای رفع ایرادات SPI سعی شد که اولا توزیع مناسب بارش از بین 8 توزیع مختلف انتخاب گردد و ثانیا برای رفع مشکل تغییرات فصلی از نمایه بارش استاندارد اصلاح شده (SPImod) استفاده شد. نمایه های SPImod و SPI در پنج ایستگاه از نقاط مختلف ایران با شرایط متفاوت دمایی و رطوبتی، در طی دوره ی 55 ساله (2010-1956) با یکدیگر مقایسه شدند. نتایج مناسب ترین تابع توزیع احتمال داده های بارش نشان داد که تابع پیش فرض گاما در هیچ یک از ایستگاه ها جزو توابع منتخب نبود و توابع پرتو عمومی، ویبول و حدنهایی عمومی مناسب ترین توابع توزیع احتمال برازش یافته در ایستگاه های مورد بررسی بودند. مقایسه ضریب همبستگی SPI و SPImod نشان داد که با افزایش پنجره زمانی ضرایب همبستگی افزایش می یابد. همچنین در مناطق مرطوب دو شاخص مورد بررسی شباهت بیشتری به یکدیگر دارند. بر پایه یافته های به دست آمده، اختلاف چشمگیری بین SPI و SPImod در همه ایستگاه ها مشاهده شد، که این اختلاف در گام های زمانی کمتر مانند یک، سه و شش ماهه، بسیار محسوس تر از گام های زمانی بالاتر بود و در پنجره های زمانی بیشتر از 12 ماه دو شاخص تقریبا منطبق بر یکدیگر شدند. همچنین نتایج نشان داد اختلاف این دو شاخص در ایستگاه های خشک تر آشکارتر بود. به نظر می رسد SPI مخصوصا در مناطق خشک به جای خشکسالی، خشکی را پایش می کند. بنابراین استفاده از SPImod به جای SPI به دلیل حذف اثرات فصلی بارش، نتایج دقیق تری ارایه می دهد.
کلید واژگان: تابع توزیع احتمال, خشکسالی, پنجره زمانی, نمایه SPImodDrought study and forecasting requires accurate monitoring of this climate risk. Standard precipitation index (SPI) is the most common index in drought monitoring. But there are some shortcomings, such as the lack of seasonal changes, the problem of self-affiliation in the high time series, and the consideration of the gammachr('39')s distribution function for all-time series. In this research, to resolve the bugs of SPI, it was tried to first select the appropriate distribution of precipitation from 8 different distributions. Secondly, the modified standard precipitation index (SPImod) was used to resolve the seasonal variation problem. The SPImod and SPI indexes were compared in five stations from different parts of Iran with different temperature and humidity conditions during the 55-year period (1956-2010). The results of the most suitable probability distribution function of precipitation data showed that the gamma function was not one of the selected functions in any of the cases and that the General-pareto, Weibull, and Generalized extreme value functions were the most suitable fitted distribution functions at the stations under study. Comparison of SPI and SPImod correlation coefficient showed that increasing the time series, increases the correlation coefficients. In the wet areas, the two indexes are more similar to each other. Based on the findings, there was a significant difference between SPI and SPImod at all stations, which was less significant at time series than one, three, and six months at a much higher level than in the time series Over the last 12 months, the two indexes almost matched each other. The results also showed that the difference between these two indexes was more pronounced in dryer stations. SPI seems to monitor dryness, especially in dry areas rather than droughts, so the use of SPImod instead of SPI provides more precise results due to the elimination of seasonal effects of precipitation.
Keywords: Drought, Probability Distribution Function, SPImod, Time Window -
تحقیق حاضر با استفاده از مدلهای خانواده گامای تعمیم یافته امکان برآورد بارش را برای مناطق پربارش و کمبارش ایران طی دوره تر سال در ایستگاههای سینوپتیک سواحل دریای خزر در شمال کشور و سواحل جنوبی در خلیج فارس و دریای عمان طی دوره آماری 1986-2016 فراهم میسازد تا مدلی کاربردی را برای تفسیر و مدلسازی شرایط ترسالی در آینده پیشنهاد کند. مدلهای استفاده شده در تحقیق حاضر شامل گامای تعمیم یافته (گامای سه متغیره)، گاما، وایبل و لوگ نرمال می شوند. برای انتخاب مدل، از معیار AIC و BIC و به منظور نکویی برازش، از آزمون K-S در محیط نرم افزاری R استفاده شده و پارامترهای توابع توزیع در هر ایستگاه برآورد شد. با توجه به مناسبترین تابع توزیع در هر ایستگاه، بزرگی بارش ماهانه طی دوره تر سال در دوره بازگشتهای 2 تا 100 سال در سواحل جنوبی و شمالی محاسبه شد. نتایج نشان داد تمامی ایستگاهها در سواحل دریای عمان با تابع توزیع وایبل (WEI)، در مناطق مرکزی خلیج فارس با تابع توزیع گاما (GA) و در مناطق پربارش سواحل شمالی و غرب خلیج فارس با تابع توزیع گامای تعمیم یافته (GG) بهترین برازش را داشتهاند. در سواحل عمان، تابع توزیع وایبل با مقدار پارامتر شکل و مقیاس کمتر از 11 و 5/0، در بخش مرکزی خلیج فارس تابع توزیع گاما با پارامتر شکل بین 20 تا 30 و پارامتر مقیاس بیش از 5/1 و در بخش غربی خلیج فارس و در سواحل شمالی کشور، تابع توزیع گامای تعمیم یافته با محدوده پارامتر شکل 31 تا 170 و محدوده پارامتر مقیاس 5/0 تا 5/1 بهترین برازش بر مقدار بارش در دوره تر سال را دار ند. تکنیکها و نتایج ارایه شده در تحقیق حاضر، بهعنوان مرجعی برای انتخاب تابع توزیع مناسب بر مقادیر بارش در دوره تر در سواحل شمالی و جنوبی ایران فراهم میآورد تا بتوان در آینده از آن به عنوان ابزاری برای پیشبینی و تصمیمگیری در مدیریت منابع آب در بخش کشاورزی بهره برد.کلید واژگان: بارش دوره تر, توابع توزیع احتمال, سواحل شمالی و جنوبی ایران, مناطق کم بارش و پربارشThis research uses the generalized gamma family models to estimate the precipitation in the high and low rainfall regions of Iran during the wet seasons in the southern and northern coast during 1986-2016. Hence it provides an applied model for interpretation and forecasting of wet conditions in future. Through this study, we have used the generalized gamma (3 parameters gamma), gamma, Weibull and the log normal models. To select the best fitted model we used some criteria such as the AIC and the BICand the k-s test has been applied for the goodness of fit test in R software. Finally the best fitted models have been used for computing the maximum event in return periods from 2 to 100 years of the southern and northern coast. The results also showed that the Weibull distribution had the best performance of the stations of the Oman sea coastal while the gamma model had the better fitting at the stations in the middle part of the Persian gulf coast. In addition, the generalized gamma model had the best fitting in the high rainfall stations in the north of the country and the stations in the west part of Persian Gulf coastal. The outputs and techniques which used through this research can be used basically for selecting the suitable distribution functions for fitting on the precipitation data during the wet seasons in the southern and northern coast of Iran.Keywords: Wet Period, Probability distribution function, Low, High Rainfall areas, North, South coast of Iran
-
عدم قطعیت پایش خشکسالی به وسیله شاخص استاندارد شده جریان، به طور عمده به انتخاب تابع توزیع احتمال وابسته است، چرا که توزیع مورد استفاده بر روی توصیف جریان تجمعی و نهایتا خصوصیات خشکسالی موثر است. در این مقاله، تحلیل عدم قطعیت چهار تابع توزیع آماری در برآورد مشخصه های خشکسالی هیدرولوژیکی (شدت، مدت و فراوانی) در ایستگاه هیدرومتری حوزه آبخیز سد استقلال میناب طی دوره زمانی 30 و 49 ساله، در 6 مقیاس زمانی 3 تا 48 ماهه با استفاده از روش نمونه برداری ابرمکعب لاتین بررسی گردید. به ازاء هر واقعه دبی متوسط ماهانه در ماه و سال مورد نظر، تعداد 50000 نمونه تصادفی تولید و حدود اطمینان بالا و پائین در سطح اعتماد 95 درصد برآورد و مشخصه های خشکسالی (شدت، مدت و فراوانی) به ازای هر مقیاس زمانی در توابع توزیع مختلف در دو دوره مذکور برای باند بالا و پائین بدست آمد. نتایج در بررسی طولانی ترین تداوم و شدت خشکسالی نشان داد با افزایش مقیاس زمانی، شدت و مدت خشکسالی افزایش و فراوانی کلاس های خشکسالی کاهش می یابد. بررسی تداوم و شدت خشکسالی در باند اطمینان مورد بررسی اختلاف معنی داری بین برآورد شدت و مدت خشکسالی توابع در مقیاس های مورد بررسی را نشان نداد، اما در مورد فراوانی خشکسالی در کلاس های توصیفی، بین توابع نرمال با ویبول و گاما در مقیاس کوتاه مدت (3 و 6 ماهه) اختلاف معنی داری وجود داشت. نتایج نشان داد از نظر شدت و مدت خشکسالی، تابع نرمال، مقیاس زمانی 24 ماهه و دوره زمانی کوتاه مدت 30 ساله دارای بالاترین عدم قطعیت برآورد خشکسالی هیدرولوژیکی است. در نهایت توصیه می شود، چنانچه از طول دوره مختلف در مقیاس های زمانی مختلف با توابع احتمال استفاده می گردد، کاربر SRI از تفاوت های عددی آن ها آگاهی داشته و متناسب با عدم قطعیت موجود در آن، اقدام به برنامه ریزی و تصمیم گیری در زمینه مدیریت منابع آب نماید.کلید واژگان: باند اطمینان, تابع توزیع احتمال, ابرمکعب لاتین, نمونه تصادفیDrought monitoring by the Standardized Runoff Index (SRI) presents some uncertainties, mainly dependent on the choice of the probability distribution used to describe the cumulative precipitation and on the characteristics of the dataset. In this study, uncertainty analysis for estimation of the hydrologic drought characteristics (intensity, duration and frequency) was performed. Four distribution functions, two time period (30 and 49 years), six time scales (3, 6, 9, 12, 24 and 48 months) and Latin hyper cube sampling (LHS) method ware used. For each event at per year and month, was generated 50000 random sampling.Then, lower and upper bands of certainty was calculated for confidence level of 95% . In addition to the drought characteristics (intensity, duration and frequency) were calculated for six time scales, four distribution functions and two length of time series . Investigation of the longest duration and highest intensities showed that an increase time scale led to decrease the frequencies of drought classes and as a result increase drought intensity and duration . Further, no significant difference in the assessment of intensity and duration was between various distribution functions, meanwhile significant difference was between normal compared to weibull and gamma for the estimation of drought frequency in short time scales (3 and 6 months). Results of this study emphasized that considering drought intensity and duration, the normal distribution function, 24-month time scale and 30-years’ time series had the largest uncertainty for hydrologic drought estimation.Keywords: Confidence interval (CI), Probability distribution function, Latin hypercube, Stochastic sample
-
طی دهه های اخیر در میان بلایای طبیعی که جوامع انسانی را تحت تاثیر قرار داده، تعداد و فراوانی خشکسالی بیشتر از سایر حوادث طبیعی بوده است. خشکسالی از جمله بلایای طبیعی است که در مقایسه با مخاطرات طبیعی نظیر بارش های سنگین و سیلاب ها، به طور خزنده شکل می گیرد و گسترش می یابد. برای بیان کمی خشکسالی، شاخص های متعدد و متفاوتی وجود دارد. شاخص تبخیر و تعرق استانداردشده SPEI از برازش توزیع لوگ- لوجیستیک بر دما، بارش و تبخیر و تعرق پتانسیل در هر بازه زمانی دلخواه به دست می آید. هدف از این تحقیق، بررسی وضعیت خشکسالی استان تهران و همچنین مطالعه تطبیقی شاخص خشکسالی SPI و SPEI در این استان است. با برازش توزیع های احتمالاتی مختلف بر مقادیر داده ها، مناسب ترین تابع توزیع سازگار با سری Diبا استفاده از آزمون کولموگروف اسمیرنوف انتخاب شد و نتایج نشان داد توزیع کوماراسویمی برای دو ایستگاه مهرآباد و تهران و توزیع ویبول برای ایستگاه های شمیران و آبعلی، مناسب ترین توزیع برای تعیین مقدار شاخص SPEIدر این منطقه است. سایر نتایج نشان داد که از آنجا که در شاخص SPEI در مقایسه با شاخص SPI پارامترهای اقلیمی بیشتر لحاظ می شود، می توان گفت نتایج شاخص SPEI در بازه زمانی کوتاه ماهانه، واقعی تر و منطقی تر است؛ به طوری که این شاخص، شرایط خشکسالی شدیدتری را نشان می دهد. همچنین با تغییر ماه های سال به علت تغییر در شرایط دمایی و بارش مناسب ترین تابع توزیع برای هر ماه تغییر می کند.کلید واژگان: شاخص SPI و SPEI, تابع توزیع مناسب, استان تهران, تبخیر و تعرقIntroductionThe study of drought as a natural phenomenon that affects the lives of most people is very important. According to researchers in the field of drought, rainfall, temperature, evaporation, wind and relative humidity have been shown to play an important role in drought. The low variety of data required and the simplicity of calculating the SPI index led to its widespread use. The effect of increasing temperature in drought intensification is far more than the decrease in rainfall, which can confirm the effective role of temperature in strengthening or weakening of drought. Based on this, the SPEI index can be used as the appropriate index for determining the drought. In our hydrological studies, we try to fit the empirically measured data into a proper fitting function. And the best function that matches the data is chosen as the probability distribution function to derive the value of the variable for each probability. This research seeks to find the best distribution function for the SPEI index at the stations studied in Tehran province and also compares the SPI and SPEI indices at different time intervals.Materials and methodsIn this research, monthly precipitation and temperature data were used for Shemiran, Abali, Mehrabad and Tehran stations in Tehran province in 2017-1987. After qualitative control and correction and completion of statistics, statistical analysis of precipitation, based on the standardized precipitation index (SPI) and statistical analysis and dispersion analysis, are based on the standardized precipitation evapotranspiration index (SPEI). The values of the SPEI index are calculated using four Fatigue life, Weibull (three parameters), Loglogestic and kumaraswamy functions. Relationships (1) and (2) and (3) and (4) are used to calculate various cumulative distribution functions in the SPEI of the index. Fatigue life Weibull Log logistic kumaraswamy In order to investigate the most suitable distribution function compatible with Di, P-value comparison was performed based on Kolmogorov –Smirnov test ،Also to check the compatibility of the two indexes, graphs were plotted 24,12,6,3,1 and 48 months. To find out the degree of compatibility, we used the absolute value graphs of Difference of Two Indices.ResultsThe results of computing and comparing the SPI and SPEI index indicate that in general, all stations in a drought condition are largely consistent and only in short periods of this adaptation are confused. Also, in comparison to the severity of drought between the two indices, the SPI index shows a lower intensity of drought and it can generally be concluded that the SPEI index shows the dry weather in terms of severity. Also, this index shows the beginning of drought in shorter time intervals, which can be attributed to the sensitivity of the SPEI index to rainfall variations and to include the temperature parameter in this index. In the short intervals, two indicators have a better match, and in the long term (24-48 months), the two indicators do not fit well. Abali station displays the best fit with the least error in all time intervals. The reason for the suitability of the Abali standardized evapotranspiration index station to show the overlap between the two SPI and SPEI indicators is the maximum rainfall and the minimum temperature and minimum evapotranspiration between stations however, it can be concluded that the drought index is well-matched in wet weather conditions with low temperatures. The difference between the two indicators in the hardest case in 1997 was 0.63, which means that each year, when the standardized rainfall index is reduced, the Standardized Precipitation Evapotranspiration Index is also declining. It can be concluded that these two indicators are in good agreement at this time interval and one can estimate one with a mean error of ± 0.209on the other consequently, reducing or increasing rainfall can directly affect the reduction and increase of evapotranspiration and temperature.Discussion and ConclusionKeywords: SPI index, SPEI index, Probability distribution function, Tehran province, Evapotranspiration
-
هدف این مقاله، انتخاب مناسب ترین تابع توزیع احتمال برای محاسبه دو شاخص خشکسالی RDI و SPI و مقایسه این دو شاخص می باشد. بر این اساس، با استفاده از آمار هواشناسی سی ایستگاه همدید در ایران، سری داده های سالانه بارندگی و نسبت بارش به تبخیر- تعرق پتانسیل به دست آمد. ابتدا تابع توزیع نرمال یا گاما برای تعیین مقادیر سالانه شاخص SPI و تابع توزیع لاگ نرمال یا گاما برای تعیین مقادیر سالانه شاخص RDI مورد استفاده قرار گرفت. سپس با استفاده از آماره کلموگروف- اسمیرنف، برترین تابع توزیع جهت برازش سری داده ها در ایستگاه های مورد مطالعه تعیین شد. بعد از تعیین مقادیر شاخص ها بر اساس تابع توزیع مناسب و توابع توزیع اشاره شده، میزان جابجایی طبقات مختلف خشکسالی مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که در بیشتر ایستگاه ها، توابع توزیع اشاره شده نمی توانند به عنوان مناسب ترین تابع توزیع انتخاب شوند و کاربرد آنها در تعیین شاخص ها، باعث تغییر طبقات خشکسالی خواهد شد. نتایج شاخص های آماری (434/0 RMSE<و 819/0R2>) نشان داد که سری های زمانی سالانه دو شاخص خشکسالی RDI و SPI (محاسبه شده بر اساس مناسب ترین تابع توزیع احتمال) تقریبا مشابه می باشد و اختلاف آنها در هیچ ایستگاهی معنی دار نیست. همچنین نتایج نشان دهنده حساسیت بیشتر شاخص RDI نسبت به شاخص SPI به انتخاب تابع توزیع می باشد و انتخاب تابع توزیع برتر جهت تعیین این شاخص از اهمیت بیشتری برخوردار است.کلید واژگان: ایران, تابع توزیع احتمال, خشکسالی, شاخص RDI, شاخص SPIThe purpose of this paper is the selection of the most suitable probability distribution function to calculate and compare the RDI and SPI drought indices. Accordingly, using the meteorological data of thirty synoptic stations in Iran, annual rainfall data series and the ratio of precipitation to potential evapotranspiration were obtained. At first, Normal or Gamma distributions and Log-normal or Gamma distributions were used to determine the SPI and RDI annual values, respectively. Then using Kolmogorov-Smirnov index, the best distribution function was obtained to fit with the data series in the studied stations. After determining the index values based on the superior distribution function and also the mentioned distribution functions, replacement of different drought classes was evaluated. The results showed that in the most stations, the mentioned distribution functions could not be selected as the most appropriate distribution function and using them in determination of the indices could change the drought classes. The results of the statistical indices (RMSER2>0.819) showed that the annual time series of the SPI and RDI indices (calculated on the basis of the most suitable probability distribution function) were approximately similar and their difference was not significant in none of the stations. Also the results showed that the RDI index was more sensitive than the SPI index to the selection of the distribution function, so the selection of the most suitable distribution function for determination of this index was more important.Keywords: Drought, Iran, Probability distribution function, RDI index, SPI index
-
سابقه و هدفبرای تحلیل های ریسک و عدم قطعیت در مطالعات هیدرولوژی و محیط زیست، برآورد تابع چگالی احتمال دما یک گام اولیه و ضروری می باشد. اغلب تحقیقات صورت گرفته در زمینه برآورد تابع چگالی احتمال دما بر اساس رویکرد پارامتری بوده است در حالیکه رویکرد ناپارامتری به علت بعضی از مزایا سال های اخیر مورد توجه قرار گرفته است. روش ناپارامتری سری های متعامد نرمال یک روش نوین ناپارامتری با ویژگی های مناسب است که به تازگی در هیدرولوژی مورد توجه قرار گرفته است. این روش در محاسبات از ضرایب ثابت با مقادیر پیش فرض استفاده می کند اما تاکنون تحقیق مستقلی در مورد اهمیت این مقادیر پیش فرض بر دقت برازش تابع چگالی احتمال صورت نگرفته است. هدف این مطالعه تحلیل حساسیت ضرایب ثابت روش سری های متعامد نرمال در دقت برآورد توزیع چگالی احتمال متغیرهای دما می باشد که منجر به درک مناسب تری از اهمیت هر یک از ضرایب این روش می شود.مواد و روش هاابتدا دقت برازش روش ناپارامتری سری های متعامد نرمال و چهار توزیع پارامتری متداول (گاما، گامبل، نمایی و لوگ نرمال) در برآورد تابع چگالی احتمال دمای حداقل و حداکثر سالانه چهار ایستگاه اصفهان، شیراز، زاهدان و رامسر بر اساس معیار اطلاعات آکائیک و میانگین مربعات خطا بررسی شد. در محاسبات روش ناپارامتری سری های متعامد نرمال از ضرایب CJ0، CJ1، CT و CM با مقادیر پیش فرض استفاده می شود. برای تحلیل حساسیت برای هر یک از ضرایب، دامنه ای منطقی تعیین و تعدادی مقدار مشخص در هر دامنه انتخاب شد. برای هشت سری مورد بررسی، معیارهای دقت برازش متناظر با مقادیر انتخاب شده در دامنه هر کدام از ضرایب مورد بررسی به صورت جداگانه محاسبه شد. بر اساس مقادیر محاسبه شده نمودارهای تحلیل حساسیت ترسیم شد. مشخصه آماری ضریب تغییرات معیارهای دقت برازش برای مقایسه بزرگی حساسیت هر یک از ضرایب در سری های مورد بررسی تعیین گردید.یافته هابررسی نتایج تحلیل حساسیت ضرایب مختلف روش ناپارامتری سری های متعامد نرمال نشان می دهد حساس ترین ضریب نسبت به تغییر در مقدار پیش فرض، CT می باشد. ضرایب CM و CJ0 دارای اندازه بزرگی حساسیت نزدیک به یکدیگر می باشند و از نظر بزرگی حساسیت بعد از ضریب CT قرار می گیرند در حالیکه ضریب CJ1 به عنوان ضریبی مشخص شد که دارای کمترین حساسیت در بین ضرایب مورد بررسی است. بررسی نمودارهای تحلیل حساسیت مشخص کرد که در که با کاهش مقادیر ضرایب ثابت نسبت به مقادیر پیش دقت برازش افزوده می شود در حالیکه افزایش در مقادیر این ضرایب منجر به کاهش دقت برازش می شود.نتیجه گیرینتایج نشان می دهد که با تغییر در مقادیر پیش فرض ضرایب ثابت روش ناپارامتری سری های متعامد نرمال دقت برازش می تواند به شکل محسوسی کاهش یا افزایش یابد. همچنین مشخص است که اگر چه دقت برازش روش سری های متعامد نرمال با مقادیر پیش فرض کاملا قابل قبول است اما در بین چهار ضریب مورد بررسی در این روش در اغلب موارد تغییرات در ضریب CT منجر به افزایش دقت محسوس این روش ناپارامتری شده است. بنابراین می توان نتیجه گیری کرد که بررسی تغییرات در مقادیر پیش فرض ضرایب روش ناپارامتری سری های متعامد نرمال یک ابزار مناسب و مهم در افزایش دقت برآورد تابع چگالی احتمال در این روش است.کلید واژگان: ناپارامتری, سری های متعامد نرمال, تحلیل حساسیت, دما, تابع چگالی احتمالBackground And ObjectivesEstimation of temperature probability distribution function (PDF) is a basic step for risk and uncertainty analysis in hydrology and environment studies. Most researches on temperature PDF estimation have been based on parametric approach while non-parametric approach has been considered in recent years because of some its benefit. The Ortho-Normal Series (ONS) method is a novel non-parametric method with suitable features that has recently been considered in hydrology. This method uses a number of constants with default values for its calculation, but no independent research has taken place about the importance of the default values on the precision of PDF fitting. The objective of this study is sensitivity analysis of ONS constants for precision of temperature PDF estimation which leads to a better understanding of the importance of the coefficients of this method.Materials And MethodsFirst, the precision of non-parametric ONS method beside four conventional parametric methods (i.e. Gamma, Gumbel, Exponential and Log-Normal) for annual maximum and minimum temperature PDF estimation of Isfahan, Shiraz, Zahedan and Ramsar stations were investigated using Akaike Information criteria (AIC) and Mean Square Error (MSE). The non-parametric ONS method uses CJ0, CJ1, CT and CM coefficients with their default values. The reasonable domains were determined for each coefficient and a certain number of values in each domain were selected. The precision criteria corresponding to the selected value in the domains of coefficients were calculated separately. The sensitivity analysis graphs were drawn using calculated values. The CV of fitting precision criteria of each coefficient was determined considering studied data series for comparison of magnitude of sensitivity of the coefficients.ResultsThe ONS coefficients sensitivity analysis show the CT coefficient is most sensitive coefficient to changes relative to its default value. The CM and CJO coefficients have similar magnitude of sensitivity and are less sensitive to CT coefficient while CJ1 coefficient is least sensitive coefficient among all coefficients. The analysis of sensitivity analysis graph reveled that increase in precision with decrease in coefficients values and decrease in pension with increase in coefficients.ConclusionThe results show sensible decrease or increase on ONS precision with changes in default values of the coefficients. Moreover it is obvious the completely acceptable precision of ONS using its default values for the coefficients but the changes in CT coefficient led to sensible improvement in precision. Therefore it can be concluded that investigation of changes in default values of ONS coefficients are an important and suitable tool to increase the precision of PDF estimation by this method.Keywords: Non-Parametric, Ortho-Normal Series, Temperature, Probability Distribution Function
-
ارزیابی دقت نمونه برداری پیش از انجام نمونه برداری از اهمیت زیادی برخوردار است. از آن جا که انتظار می رود بین متغیرهای محیطی کمکی و ویژگی های خاک روابطی وجود داشته باشد، نقاط نمونه برداری مناسب نقاطی است که توزیع تجمعی احتمال متغیرهای محیطی کمکی را به گونهای مطلوب شبیه سازی کند. از آن جا که در این پژوهش برای تعیین نقاط نمونه برداری از باندهای تصویر ماهواره لندست و مدل رقومی ارتفاع به عنوان ورودی ها استفاده شد، سه روش نمونه برداری تصادفی، شبکه منظم و فرامکعب لاتین در سه تراکم 100، 50 و 25 نقطه برای شبیه سازی توزیع احتمال تجمعی باندهای تصویر ماهواره لندست و مدل رقومی ارتفاع در محدوده ای به وسعت حدود 52 هزار هکتار استفاده شد. سپس، توزیع احتمال شبیه سازی شده با توزیع جامعه اصلی و شوری خاک مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج نشان داد که در تراکم نمونه برداری 100 و 50 نقطه، تفاوت دقت روش های نمونه برداری چشمگیر نبوده و با کاهش تراکم نمونه برداری میانگین مربعات خطای باقیمانده افزایش می یابد. حال آن که در تراکم 25 نقطه نمونه برداری، مقدار میانگین مربعات خطای باقیمانده در روش های فرامکعب لاتین، شبکه منظم و کاملا تصادفی به ترتیب 4، 83 /7 و 15 /17 درصد بود. به این ترتیب نتایج نشان داد که روش فرامکعب لاتین در تراکم نمونه برداری کم قادر به شبیه سازی دقیق تر توزیع احتمال ورودی است. علت این تفاوت آن است که در روش های کاملا تصادفی و شبکه منظم احتمال نمونه برداری از نقاط با فراوانی کم، بسیار اندک است. مقدار ریشه میانگین مربعات خطا در برآورد شوری خاک جامعه اصلی در تراکم 100 و 25 نقطه به روش فرامکعب لاتین به ترتیب 22 /4 و 66 /8 دسی زیمنس بر متر بود. هرچند مقداری بیش از خطای متغیرهای اولیه یعنی باندهای تصویر و مدل رقومی ارتفاع است، لیکن با دقتی مناسب توزیع احتمال شوری خاک در جامعه اصلی را شبیه سازی کرده است. در نتیجه مناسب ترین روش و تراکم نمونه برداری در این پژوهش روش فرامکعب لاتین با تراکم 25 نقطه بود.
کلید واژگان: تابع توزیع احتمال, شبکه نمونه برداری منظم, فرامکعب لاتینEvaluating sampling accuracy is of great importance prior to sampling practice. Since it is expected to be a relationship between soil properties and ancillary environmental variables, proper sampling points are those that better simulate the probability distributions of these variables. The possibility of sampling from low probability tails is very low for random and regular network methods, while the Latin Hypercube Sampling (LHS) method divides the input probability distribution into equal intervals and one sample is taken from each interval. The satellite images band and digital elevation model (DEM) were used as inputs to determine the sampling points in LHS. Three methods including random, regular network and LHS sampling strategies were employed in three sampling densities of 100, 50 and 25 points in the study area of 52,000 ha to simulate the probability distribution of Landsat ETM+ bands and DEM. The simulated probability distributions were then compared with the population distribution and soil salinity data. Results indicated that there is no significant difference between the sampling strategies in 100 and 50 sampling densities to simulate the mean of population; as the sampling density decreased, the Residual Mean Square Error (RMSE) increased. In 25 point sampling density, the RMSE for LHS, regular network, and random sampling methods were 4, 7.83, and 17.5 percents, respectively. Results further indicated that LHS can efficiently simulate the input probability distribution even in low sampling densities. The RMSE values for estimating soil salinity in the original population were 4.22 and 8.66 dS/m in 100 and 25 sampling densities, respectively. Although the calculated RMSE was larger than that of input parameters of image bands and DEM, it could simulate the population probability distribution of soil salinity with enough accuracy. In conclusion, the best sampling method in this research was Latin hypercube method with a density of 25 sampling points.Keywords: Latin Hypercube, Probability distribution function, Regular grid -
شاخص RDI از برازش توزیع لوگ نرمال بر مقادیر نسبت بارندگی (P) به تبخیر و تعرق پتانسیل (ETo) در هر بازه زمانی دلخواه به دست می آید. در این شاخص مقدار ETo از روش ترنت وایت (Th) و بر اساس دمای میانگین محاسبه می شود. روش Th مقدار ETo را در مناطق خشک و نیمه خشک کمتر از مقدار واقعی تخمین می زند. همچنین، در برخی از مناطق ممکن است توزیع لوگ نرمال نتواند مناسب ترین توزیع بر مقادیر نسبت بارندگی به ETo برازش یابد. در این تحقیق، به منظور ارزیابی تاثیر دو محدودیت فوق بر شاخص RDI، از آمار پارامترهای هواشناسی هشت ایستگاه سینوپتیک کشور طی سال های 1958 تا 2007 میلادی استفاده شد. نخست، مقادیر شاخص RDI بر اساس توزیع لوگ نرمال و روش Th محاسبه شد (RDI(Th)). سپس، مقادیر ETo از روش منتخب (بر اساس بهترین معادله تجربی در شرایط مختلف کمبود پارامترهای هواشناسی) برآورد شد و شاخص RDI با عنوان RDI(Select)محاسبه گردید. همچنین، با برازش توابع توزیع مختلف بر مقادیر نسبت بارندگی به ETo سالانه مناسب ترین تابع توزیع بر اساس آماره کولموگروف- اسمیرنوف (KS) انتخاب شد و با استفاده از اصل انتقال هم احتمال مقادیر شاخص RDI با عنوانRDI(Th) * استخراج گردید. بررسی وضعیت خشک سالی بر اساس شاخص های RDI(Select) وRDI(Th) * در مقایسه با RDI(Th) نشان داد که رفع هر یک از محدودیت های ذکرشده می تواند به تغییر در تعداد فراوانی و شدت هر یک از وضعیت های مختلف رطوبتی در شاخص RDI منجر شود. بنابراین، با برآورد ETo از روش منتخب و استفاده از مناسب ترین تابع توزیع برازش یافته بر مقادیر نسبت بارندگی به ETo، به کمک اصل انتقال هم احتمال، شاخص RDI(Th) به شاخص RDI(Select)* اصلاح شد.
کلید واژگان: انتقال هم احتمال, تابع توزیع احتمال, ایران, تبخیر و تعرق پتانسیل, شاخص RDIReconnaissance Drought Index (RDI) is based on fitting a Log-normal distribution to the ratio of precipitation to evapotranspiration (ETo) values in selected periods. In this index value of ETo were calculated based on mean temperature by Thorenth-Waite (Th) method. Th method، may underestimated ETo values comparing to the actual in arid and semi arid regions. The log-normal distribution may not be fitted to the ratio of precipitation to ETo values of some regions. In order to investigate the effects of these two limitations on drought situations'' changes، meteorological parameters have been used during 50 years period at 8 Synoptic Stations of Iran. In the first step، the values of RDI (Th) for any stations during the mentioned time were calculated. Then، ETo values were calculated from best fitted empirical equation in any situation of lack of parameters. Subsequently RDI (select) index were established. The Kolmogorov–Smirnov (KS) test is used to assess the goodness of fitting most appropriate distribution function to the ratio of precipitation to ETo values. Then، according to equi-probability transformation the values of RDI (Th) were modified to *RDI (Th). The occurrence of different classes of drought according to RDI (select) and/or *RDI (Th) comparing to RDI (Th) showed the elimination of any mentioned limitations may leads to changing the amount of occurrence of any drought classes in RDI (Th). Hence، The RDI (Th) modified to *RDI (select) by estimating ETo values from selected method and applying appropriate distribution function to the ratio of precipitation to ETo values.Keywords: Reconnaissance Drought Index (RDI), evapotranspiration, Equi, probability transformation, Probability distribution function, Iran -
خشکسالی پدیده ای چند متغیره و ناشی از تغییرات عوامل مختلف هواشناسی می باشد و نوسانات هریک، می تواند سبب افزایش یا کاهش شدت این پدیده گردد. در این تحقیق، مدل چندمعرفه اسکالوگرام با استفاده از متغیرهای هواشناسی تبخیر تعرق پتانسیل، تعداد روزهای بارانی و مقدار بارش در هر یک از فصل های پائیز، زمستان و بهار جهت پایش خشکسالی گیاه زراعی گندم در دو ایستگاه سینوپتیک مشهد و شیراز طی یک دوره ی 50 ساله ارائه شده است. در مدل اسکالوگرام تعمیم یافته با تصحیح سطوح آستانه و وزن دادن به متغیرهای هواشناسی، معایب مدل های اسکالوگرام پیشین تصحیح گردید. هم چنین با برازش توابع توزیع مختلف بر مجموع امتیازات متغیرهای هواشناسی به کمک اصل انتقال هم احتمال، مقادیر آن ها جهت استفاده بهتر در تصمیم گیری ها به شاخص اسکالوگرام تبدیل شدند. نتایج نشان داد مدل اسکالوگرام تصحیح شده با در نظر گرفتن توزیع زمانی بارش و دخالت دادن تبخیر تعرق، مدلی مناسب برای پایش خشکسالی می باشد. بر اساس نتایج این مدل، مقدار بارش زیاد در یک سال که بخش عظیمی از آن در دوره ی کوتاهی رخ داده است نمی تواند به تنهایی عاملی برای ایجاد ترسالی باشد و ممکن است سالی با بارشی به مراتب کمتر اما با توزیعی مناسب تر، سبب ایجاد سالی با وضعیت رطوبتی نرمال گردد.
کلید واژگان: خشکسالی, متغیرهای هواشناسی, گندم, اسکالوگرام, تابع توزیع احتمالDrought is a multivariate phenomena that caused by variation in some meteors. In this study، a new multivariable model purposed to monitor wheat drought in Mashhad and Shiraz synoptic stations during 50 years period. Purposed model was designed based on multivariable Scalogram model، with some meteorological variables as inputs such as annual evapotranspiration، number of rainy days and amounts of precipitation in autumn، winter and spring. In proposed model، imperfection of former Scalogram model including threshold levels and weights of meteorological variable were modified. In the new model drought condition will not be determined only based on precipitations amounts، but the other important meteors such as number of rainy days، evapotranspiration and especially time distribution of precipitation is considered. Results showed the modified Scalogram model، is enable to monitor agricultural drought of wheat by considering distribution of precipitation in time and the amount of evapotranspiration.Keywords: Drought, meteorological variable, wheat, scalogram, crop water requirement, Probability distribution function -
تداوم خشکسالی از دیدگاه های گوناگونی تعریف شده است. روش های برآورد دوره ی بازگشت تداوم خشکسالی حسب تعریف تداوم خشکسالی با یکدیگر متفاوتند. این مقاله به صورت موردی، کارایی شش روش برآورد دوره ی بازگشت تداوم خشکسالی را در ایستگاه سینوپتیک کرمانشاه مورد ارزیابی قرار داده است. پایش خشکسالی با استفاده از شاخص بارش استاندارد و بر مبنای سری های تاریخی (طی دوره ی آماری 2005-1961) و مصنوعی (به طول 1000 سال) مجموع بارندگی در مقیاس های زمانی سالانه و ماهانه به انجام رسید. برای تولید سری های مصنوعی از مدل LARS-WG استفاده گردید. توزیع احتمال تداوم خشکسالی برای سری های شاخص بارش استاندارد تحلیل شد. روش های گوناگون برآورد دوره ی بازگشت تداوم خشکسالی بر سری های زمانی تاریخی و مصنوعی شاخص بارش استاندارد اعمال شد. یافته های پژوهش به دو سوال اساسی پاسخ داد: الف) آیا طول دوره ی برداشت آمار در ایستگاه مورد نظر برای ارزیابی دوره ی بازگشت خشکسالی با روش های گوناگون کافی است؟ ب) آیا دوره ی بازگشت های به دست آمده بر مبنای روش های گوناگون، با دوره ی بازگشت های مشاهده شده تطابق کافی دارند؟ نتایج به دست آمده حاکی از برتری روش های مبتنی بر تعریف یوجویچ نسبت به روش های مبتنی بر تعریف شواگر برای ارزیابی دوره ی بازگشت خشکسالی است.
کلید واژگان: تداوم خشکسالی, دوره ی بازگشت, تابع توزیع احتمال, شرایط استقلال و وابستگی زمانی و کرمانشاهDrought duration is defined from different viewpoints. Estimation methods of drought duration return period are different in terms of drought duration definition. This paper is aimed to perform six estimation methods of drought duration return period at Kermanshah station, as a case study. The standardized precipitation index (SPI) is used to monitor drought based on historical and synthetic series of total precipitation data in annual and monthly timescales. Probability distribution of drought duration was analyzed for time series of SPI. Different methods for estimating return period of drought duration on historical and synthetic time series of SPI were applied. Findings answered two main questions: a) if the length of historical record was enough to estimate drought return period at the station of interest? b) If the obtained return periods based on different methods have enough conformity with empirically obtained return period? Results are discussed in details in this paper.Keywords: Drought Duration, Return Period, Probability Distribution Function, Time Independence, Time- Dependence Conditions, Kermanshah
- نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شدهاند.
- کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شدهاست. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
- در صورتی که میخواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.