جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه "تبخیر و تعرق مرجع" در نشریات گروه "آب و خاک"
تکرار جستجوی کلیدواژه «تبخیر و تعرق مرجع» در نشریات گروه «کشاورزی»-
تغییر اقلیم پدیدهای تاثیرگذار بر بسیاری از فرایندهای طبیعی از جمله چرخه ی هیدرولوژی است. تبخیر-تعرق نیز یکی از بخش های مهم در چرخه ی هیدرولوژی محسوب میشود که در مدیریت منابع آب و برنامه ریزی کشاورزی اهمیت بسزایی دارد. با توجه به اینکه برآورد تبخیر - تعرق همواره با عدم قطعیتهایی همراه است لذا در این پژوهش اثرات تغییر اقلیمی بر روند تبخیر - تعرق مرجع در ایستگاه خرمآباد واقع در استان لرستان، با استفاده از سناریوهای SSP1-2.6 ، SSP2-4.5، SSP3-7.0 و SSP5-8.5 طبق گزارش ششم (AR6)، در سه دوره زمانی آینده نزدیک (2023-2048)، میانی (2049-2074) و دور (2075-2100) مورد مطالعه قرار گرفت. برای این منظور میزان تبخیر - تعرق مرجع برای دوره پایه و دوره های آتی با استفاده از روش هارگریوز محاسبه گردید. روش هارگریوز سامانی روش سادهای است که به وسیله فایو در شرایطی که استفاده از روش پنمن مونتیث فایو امکان پذیر نیست توصیه شده است. در این روش، برآورد تبخیر تعرق مرجع براساس میانگین، حداقل و حداکثر دمای هوا و تابش فرازمینی می باشد که اطلاعات مورد نیاز آن در اکثر ایستگاههای هواشناسی وجود دارد. نتایج حاصل نشان داد که به طور متوسط دمای حداکثر در ایستگاه خرم آباد تا سال 2100 میلادی بین 26/0 تا 3/6 درجه سانتی گراد افزایش و دمای حداقل نیز بین 32/0 تا 9/4 درجه سانتی گراد افزایش نسبت به دوره پایه (1988-2014) خواهد داشت. همچنین مقدار متوسط تبخیر - تعرق مرجع در تمامی دورهها نسبت به دوره پایه مشاهداتی افزایش می یابد. مقدارتبخیر - تعرق مرجع در آینده نزدیک بین 69/4 تا 82/4، آینده میانی بین 7/4 تا 94/4 و آینده دور بین 72/4 تا 04/5 (میلیمتر در روز) متغیر خواهد بود.
کلید واژگان: تغییر اقلیم, تبخیر و تعرق مرجع, گزارش ششم, هارگریوزClimate change is a phenomenon that affects many natural processes, including the hydrological cycle. Evapotranspiration is also an important part of the hydrological cycle, which is crucial in water resource management and agricultural planning. Since the estimation of evapotranspiration is always associated with uncertainties, this study examines the effects of climate change on the evapotranspiration process at the Crumbed station in Preston province. The study uses the SAP1-2.6, SAP2-4.5, SAP3-7.0, and SAP5-8.5 scenarios according to the Sixth Assessment Report (AR6) in three future time periods: near future (2023-2048), mid future (2049-2074), and far future (2075-2100). The reference evapotranspiration for the base period and future periods is calculated using the Hargreaves method. The results show that the maximum temperature at the Crumbed station will increase by an average of 0.26 to 6.3 degrees Celsius by the year 2100, compared to the base period (1988-2014). The minimum temperature will also increase by an average of 0.32 to 4.9 degrees Celsius during the same period. Additionally, the average evaporation-transpiration in all periods will increase compared to the base period. The average evaporation-transpiration in the near future will range from 4.69 to 4.82, in the mid-term future from 4.7 to 4.94, and in the far future, from 4.72 to 5.04
Keywords: climate change, Reference Evapotranspiration, sixth report, Hargreaves -
تخمین دقیق تبخیر و تعرق مرجع (ET0) برای مدیریت کارآمد آب کشاورزی، مدل سازی محصول و برنامه ریزی آبیاری بسیار مهم است. این مطالعه با هدف تعیین ET0 در زمین های زراعی تبریز برای سال های 1381-1400، با استفاده از داده های دمای سطح زمین (LST) و شاخص سطح برگ (LAI) از سنجده MODIS و داده های ایستگاه هواشناسی تبریز شامل دمای هوای حداکثر و حداقل (Tmax,Tmin)، دمای میانگین (T)، سرعت باد در ارتفاع دو متری (U2)، رطوبت نسبی میانگین (RH)، رطوبت نسبی حداکثر و حداقل (RHmax, RHmin) و ساعات آفتابی (n) انجام گرفته است. روش استاندارد فایو-پنمن-مونتیث برای محاسبه تبخیر و تعرق مرجع روزانه به عنوان روش مبنا مورد نظر قرار گرفته شد. مجموعه پارامترهای ورودی مدل، براساس همبستگی متقابل پارامترها با تبخیر و تعرق مرجع بدست آمده از معادله فایو-پنمن-مونتیث تقسیم بندی شدند. دو مدل داده محور شامل مدل جنگل تصادفی (RF) و مدل جنگل تصادفی بهینه شده با الگوریتم ژنتیک (GA-RF) برای تخمین مقادیر ET0 در نظر گرفته شد و نتایج آنها با ET0 محاسبه شده توسط معادله فایو-پنمن-مونتیث مقایسه گردید. نتایج نشان داد که مدل GA-RF-10 (976/0=R2 ، 200/0=RMSE ، 373/11=MAPE و 027/0=MBE) که شامل همه پارامترهای ورودی است، بهترین عملکرد را در بین سایر مدل ها داشته است. براساس نتایج، دمای هوای میانگین بیشترین (903/0=R2) و سرعت باد (282/0=R2) کمترین همبستگی را با ET0 دارند. همچنین، در همه حالت های مورد بررسی، مدل GA-RF نسبت به مدل RF عملکرد بهتری داشت. بنابراین، مدل GA-RF برای تعیین دقیق و مناسب ET0 در شرایط اقلیمی مشابه و کمبود پارامترهای هواشناسی توصیه می گردد.
کلید واژگان: الگوریتم ژنتیک, تبخیر و تعرق مرجع, سنجده مادیس, شاخص سطح برگ, فائو-پنمن-مانتیثBackground and ObjectivesWater resources management, especially irrigation practices, is heavily reliant on reference evapotranspiration (ET0). ET0 is the rate of evaporation and transpiration from a standard reference surface with a presumed surface resistance of 70 s.m-1, the height of 0.12 m and an albedo of 0.23. Penman-Monteith FAO-56 (P-M FAO-56) approach is the most commonly used method for calculating ET0. In spite of the fact that FAO-PM is achievable, its implementation remains inconvenient because it requires a large amount of meteorological data, which is derived from standard meteorological observation stations. In the absence of complete climate data, it is highly desirable to have a model with fewer input climatic dates. Therefore, remote sensing methods have been used and improved over time to estimate ET0 at various spatial scales. Alternatively, it has been observed that the research community has become increasingly interested in obtaining data from metaheuristic algorithms that are based on artificial intelligence (AI).
MethodologyIn this research, it has been attempted to estimate the amount of daily reference evapotranspiration (ET0) using two data-driven models, using a combination of inputs from meteorological station data and satellite imagery data from MODIS sensor, by considering different inputs from these sources. The models include the random forest (RF) and hybridized RF with genetic algorithm optimization (GA-RF). Moreover, the correlation of input variables with ET0 is evaluated and the possibility of training a simple and accurate machine learning model in the conditions of lack or absence of meteorological data using satellite image data is investigated. So, this study aimed to determine ET0 in the time period of 2003-2021 using land surface temperature (LST) data and leaf area index (LAI) acquired from MODIS sensor and Tabriz meteorological station data including maximum and minimum air temperatures (Tmax, Tmin), average temperatures (T), wind speeds (U2), average relative humidity (RH), maximum and minimum relative humidity (RHmax, RHmin), and sunny hours (n). For the study area, daily LST were extracted from the Terra (MOD11A1) and Aqua (MYD11A1) satellites. Moreover, the LST of Terra and Aqua satellites were combined, since the LST values had missing data due to the presence of clouds. Furthermore, MODIS MCD15A3H version 6.1 using four-day data from Terra and Aqua satellites was used to determine the leaf area index (LAI). The standard P-M FAO-56 method for calculating daily reference evapotranspiration was considered as the base method. The set of input parameters was considered based on the cross-correlation of the parameters with reference evapotranspiration obtained from the FAO-Penman-Monteith equation.
FindingsThe results of two data-driven models including standalone random forest (RF) and hybridized RF model with genetic algorithm (GA) to estimate ET0 values were compared with calculated ET0 by P-M FAO-56 equation. The results indicated that all of the studied input variables are highly correlated with the target variable. Based on the P-M FAO-56 method, the average air temperature with the highest value (R2=0.903) and the wind speed with the lowest value (R2=0.282) has a high and low correlation with reference evapotranspiration. Also, by comparing LAI and LST MODIS parameters, LST has the highest correlation coefficient with ET0 with R2=0.865. A total of twelve scenarios for estimating ET0 are evaluated, each with a different set of input parameters. Based on the correlation between the parameters and ET0, the first ten scenarios are categorized. Additionally, the eleventh scenario is based only on satellite images, and the twelfth scenario is based solely on weather station data. Based on the results, the GA-RF-10 (R2=0.976, RMSE=0.200, MAPE=11.373, and MBE=0.028), which includes all input parameters, outperforms the other models. There was a greater degree of accuracy with the RF-10 (R2=0.949, RMSE=0.293, MAPE=16.442, and MBE=0.017) when compared with the other random forest models. Based on the comparison of scenario 11 (satellite image data) and scenario 12 (meteorological station data), it appears that scenario 12 is more accurate for both RF (R2=0.922, RMSE=0.357, MAPE=20.712, and MBE=0.009) and GA-RF (R2=0.944, RMSE=0.306, MAPE=17.037, and MBE=0.013) models. Despite the fact that only satellite image parameters did not provide accurate estimation of ET0 compared to independent meteorological parameters, the inclusion of these parameters in the ET0 estimation resulted in more acceptable results, demonstrating the importance of satellite image parameters. Thus, satellite data may be useful and recommended for estimating ET0, particularly in areas without meteorological stations.
Keywords: FAO-Penman-Monteith, genetic algorithm, Land surface temperature, MODIS sensor, Reference evapotranspiration -
ارزیابی مدل های گیاهی در بخش کشاورزی توسط بسیاری از پژوهشگران انجام شده است. تعیین مدل گیاهی مناسب برای برنامه ریزی و پیش بینی واکنش گیاهان زراعی در مناطق مختلف ضروری است. این عمل سبب می شود با صرف هزینه و وقت کمتر بتوان اثر عوامل مختلف را بر عملکرد و کارایی مصرف آب گیاهان بررسی کرد. با توجه به اینکه معادله FAO-56 بعنوان روش مرجع برای برآورد ET در مدل AquaCrop استفاده می شود و به دلیل تعداد ورودی زیاد استفاده از آن دشوار است. روش های دیگری همچون روش های دمایی و تشعشعی وجود دارد که با حداقل داده ورودی می توان ET را با همان میزان دقت برآورد کرد. با توجه به اهمیت این موضوع، تحقیق حاضر به منظور بررسی دقت و کارایی مدل AquaCrop در شبیه سازی تبخیروتعرق و زیست توده، تحت تاثیر روش های مختلف دمایی (بلانی-کریدل و هارگریوز-سامانی) و تشعشعی (پریستلی-تیلور، مک کینک و تورک) برآورد تبخیروتعرق مرجع در پنج ایستگاه (ارومیه، قزوین، رشت، یزد و مشهد) و چهار اقلیم (خشک، نیمه خشک، مرطوب و نیمه مرطوب) مختلف در ایران و برای گیاه گندم انجام شد. طبق نتایج، روش بلانی-کریدل با مقدار R2 بیشتر از 5/0، NRMSE در محدوده 10-0 درصد (عالی) و شاخص NS نزدیک به یک (99/0) و روش تورک با مقدار R2 بیشتر از 5/0، NRMSE در محدوده 50-10 درصد و شاخص NS برابر با 9/0 روش های مناسب برای شبیه سازی تبخیروتعرق در تمام ایستگاه ها بودند. در مورد شبیه سازی زیست توده، روش های بلانی-کریدل و هارگریوز-سامانی با مقادیر R2 برابر با 9/0، NRMSE در محدوده 10-0 درصد (عالی) و شاخص NS برابر با 99/0 بعنوان روش های دمایی مناسب و روش های پریستلی-تیلور، مک کینک و تورک با آماره های R2 برابر 9/0، NRMSE در محدوده 10-0 درصد (عالی) و شاخص NS برابر با 99/0 بعنوان روش های تشعشعی مناسب انتخاب شدند. در این پژوهش دقت خوب مدل AquaCrop در شبیه سازی تبخیروتعرق و زیست توده با این روش های برآورد تبخیروتعرق نسبت به سایر روش ها نشان داده شد.
کلید واژگان: بلانی-کریدل, تبخیر و تعرق مرجع, تورک, مدل گیاهی, AquaCropIntroductionEvaluation of plant models in agriculture has been done by many researchers. The purpose of this work is to determine the appropriate plant model for planning and predicting the response of crops in different regions. This action is made it possible to study the effect of various factors on the performance and efficiency of plant water consumption by spending less time and money. Since the most important agricultural product in Iran is wheat, so proper management of wheat fields has an important role in food security and sustainable agriculture in the country. The main source of food for the people in Iran is wheat and its products, and any action to increase the yield of wheat is necessary due to limited water and soil resources. Evapotranspiration is a complex and non-linear process and depends on various climatic factors such as temperature, humidity, wind speed, radiation, type and stage of plant growth. Therefore, in the present study, by using daily meteorological data of Urmia, Rasht, Qazvin, Mashhad and Yazd stations, the average daily evapotranspiration values based on the results of the FAO-Penman-Monteith method are modeled and the accuracy of the two methods temperature method (Hargreaves-Samani and Blaney-Criddle) and three radiation methods (Priestley-Taylor, Turc and Makkink) were compared with FAO-56 for wheat.
Materials and MethodsThe present study was conducted to evaluate the accuracy and efficiency of the AquaCrop model in simulation of evapotranspiration and biomass, using different methods for estimation reference evapotranspiration in five stations (Urmia, Qazvin, Rasht, Yazd and Mashhad). Four different climates (arid, semi-arid, humid and semi-humid) were considered in Iran for wheat production. The equations used to estimate the reference evapotranspiration in this study are: Hargreaves-Samani (H.S), Blaney-Criddle (B.C), Priestley-Taylor (P.T), Turc (T) and Makkink (Mak). Then, the results were compared with the data of the mentioned stations for wheat by error statistical criteria including: explanation coefficient (R2), normal root mean square error (NRMSE) and Nash-Sutcliffe index (N.S).
Results and DiscussionThe value of the explanation coefficient (R2) of simulation ET and biomass in the Blaney-Criddle method is close to one, which shows a good correlation between the data. The NRMSE and Nash-Sutcliffe values for both parameters and the five stations are in the range of 0-20 and close to one, respectively, which indicates the AquaCrop model's ability to simulate ET and biomass. On the other hand, the value of R2 in the Hargreaves-Samani method for biomass close to one, NRMSE in the range of 0-10 and Nash-Sutcliffe index is more than 0.5, which indicates a good simulation. The NRMSE index in the evaluation of ET and biomass wheat is excellent for the Blaney-Criddle method and about Hargreaves-Samani for ET is poor and for the biomass is excellent.The Turc method with NRMSE in the range of 0-30, explanation coefficient close to or equal to one and a Nash-Sutcliffe index of one or close to one can be used to simulate ET and biomass at all five stations. Also, for biomass simulation, Priestley-Taylor and Makkink methods have acceptable statistical values in all five stations.Based on the value of explanation coefficient (R2) of estimation ET and biomass wheat for radiation methods, the correlation between the data in all three radiation methods is high. Percentage of NRMSE index of Makkink method for wheat in ET evaluation in Qazvin station is poor category and in Urmia and Rasht is good and in Mashhad and Yazd is moderate and about biomass in all five stations (Qazvin, Rasht, Mashhad, Urmia and Yazd) is excellent category, the error percentage of Priestley-Taylor method for wheat in ET evaluation in Yazd station is good and the rest of the stations is poor, about biomass is excellent in all five stations (Qazvin, Rasht, Mashhad, Urmia and Yazd). The error rate of Turc method for wheat in ET evaluation in Urmia, Rasht and Mashhad stations is good and in Qazvin and Yazd is poor and about biomass is excellent in all five stations (Qazvin, Rasht, Mashhad, Urmia and Yazd).
ConclusionAccording to the results obtained using Blaney-Criddle method with R2 value close to one, NRMSE in the range of 0-20% (excellent to good) and Nash-Sutcliffe index close to one and Turc method with R2 value close to one, NRMSE in the range of 0-10% (excellent) and Nash-Sutcliffe index close to one was showed a good accuracy of AquaCrop model in simulation of evapotranspiration and biomass with these methods of estimation of evapotranspiration compared to other methods.
Keywords: AquaCrop, Blaney-Criddle, Plant model, Reference evapotranspiration, Turc -
تغییر در متغیرهای اقلیمی موثر بر دسترسی به منابع آب می تواند نقش کلیدی در توسعه پایدار کشاورزی و محیط زیست داشته باشد. ET0 پس از بارش مهمترین متغیر اثرگذار بر دسترسی به منابع آب است. بنابراین مطالعه حاضر به بررسی تغییرات زمانی و مکانی ET0، تحلیل روند، تحلیل حساسیت و تحلیل سهم نسبی متغیرهای اقلیمی شامل ساعات آفتابی (SD)، رطوبت نسبی (RH)، سرعت باد (WS)، فشار هوا (P)، دمای حداکثر (Tmax) و حداقل (Tmin) برای یک دوره 30 ساله (2017 - 1988) در 7 ایستگاه سینوپتیک حاشیه جنوبی دریای خزر در مقیاس های زمانی مختلف می پردازد. توزیع مکانی ET0 در حوزه دریای خزر نشان داد که ET0 از غرب به شرق افزایش می یابد. روند تغییرات زمانی ET0 نشان داد که در مقیاس زمانی سالانه و ماهانه شامل ماه های مارس، می، ژوین، جولای، آگوست و سپتامبر تمام ایستگاه ها در سطح معنی داری 5 درصد دارای روند صعودی بودند. در حالیکه نتایج تحلیل حساسیت نشان داد که ET0 بیشترین حساسیت را به متغیرهای RH ، Tmax و WS دارد، اما نتایج تحلیل نرخ سهم نسبی متغیرهای اقلیمی نشان داد که متغیرهای RH، WS و Tmin بترتیب کنشگران اصلی ET0 در کرانه جنوبی دریای خزر در طول 30 سال گذشته هستند.
کلید واژگان: تحلیل حساسیت, نرخ سهم نسبی, اقلیم مرطوب, تبخیر و تعرق مرجعChanges in climatic variables that affecting access to water can play a key role in the sustainable development of agriculture and the environment. Since ET0 is the most important variable affecting access to water resources after rainfall. Therefore, the present study examines temporal and spatial variations of ET0, temporal analysis of trend, sensitivity and relative contribution rate of climatic variables including Sun Duration (SD), Relative Humidity (RH), Wind Speed (WS), air pressure (P), maximum Temperature (Tmax) and minimum Temperature (Tmin) for a period of 30 years (1988-2017) at 7 synoptic stations on the southern shore of the Caspian Sea at different time scales. The spatial distribution of ET0 in the Caspian Sea basin showed that ET0 increases from west to east. The results showed that on the annual and monthly time scale including March, May, June, July, August and September, all stations had upward trend at 5% probability level of Significance. While the results of sensitivity analysis showed that ET0 has the highest sensitivity to variables of RH, Tmax and WS respectively, but results of relative contribution rate showed that variables of RH, WS and Tmin are the main actors on ET0, in the southern shore of the Caspian Sea during the last 30 years, respectively.
Keywords: sensitivity analysis, relative contribution rate, humid climate, reference evapotranspiration -
برآورد تبخیر و تعرق گیاه مرجع یکی از اجزای مهم در طراحی سیستم های آبیاری و مدیریت آب برای آبیاری گیاهان می-باشد. در این پژوهش چهار ضریب تشت تبخیر تشت اشنایدر (1992)، اورنگ (1998)، آلن و پروت (1991) و کونیکا (1989) جهت برآورد تبخیر و تعرق مرجع نسبت به مدل فایو- پنمن- مانتیث با استفاده از شاخص های RMSE، MAE، AARE، MR و ضریب اسپیرمن مورد ارزیابی قرار گرفتند. اطلاعات مورد نیاز ضرایب مختلف جهت برآورد (ETo) از ایستگاه سینوپتیک خرم آباد جمع آوری گردید. نتایج ارزیابی آماری نشان داد در دوره روزانه ضرایب تشت اورنگ (1998) و اشنایدر (1992) به ترتیب با RMSE برابر 004/1 و 13/1 (mm.day-1) به عنوان مناسب ترین و ضرایب تشت آلن و پروت (1991) و کونیکا (1989) به ترتیب با RMSE برابر 83/1 و 47/1 (mm.day-1) به عنوان نامناسب ترین ضرایب انتخاب شدند. از طرف دیگر نتایج ارزیابی آماری برای دوره 10 روزه ضرایب تشت کونیکا (1989) و اشنایدر (1992) به ترتیب با RMSE برابر 01/6 و 25/8 (mm.day-1) به عنوان مناسب ترین ضرایب و ضرایب آلن و پروت (1991) و اورنگ (1998) با RMSE برابر 90/13 و 43/9 (mm.day-1) به عنوان نامناسب ترین ضرایب انتخاب شدند. همچنین آزمون همبستگی اسپیرمن نشان داد که نتایج همه ی ضرایب، همبستگی قابل قبولی نسبت به روش مرجع دارند.کلید واژگان: تبخیر و تعرق مرجع, خرم آباد, ضریب تشت, همبستگیEstimation of evapotranspiration of the reference plant is one of the important components in the design of irrigation systems and water management for irrigation of plants. In this study, four coefficients of evaporation pan Schneider (1992), Aurang (1998), Allen and Perot (1991) and Konica (1989) to estimate the reference evapotranspiration compared to the FAO-Penman-Monteith model using indices RMSE, MAE, AARE, MR and Spearman coefficient were evaluated. Information required for different coefficients for estimation (ETo) was collected from Khorramabad synoptic station. The results of statistical evaluation showed that in the daily period, Orang (1998) and Schneider (1992) pan coefficients with RMSE equal to 1.004 and 1.13 (mm.day-1), respectively, as the most appropriate and Allen and Prot coefficients ( 1991) and Konica (1989) were selected as the most unsuitable coefficients with RMSE of 1.83 and 1.47 (mm.day-1), respectively. On the other hand, the results of statistical evaluation for the 10-day period of Konica (1989) and Schneider (1992) pan coefficients with RMSE of 6.01 and 8.25 (mm.day-1), respectively, as the most appropriate coefficients and coefficients of Allen and Perot (1991) and Aurang (1998) were selected as the most unsuitable coefficients with RMSE of 13.90 and 9.43 (mm.day-1). Spearman correlation test also showed that the results of all coefficients have an acceptable correlation with the reference method.Keywords: Correlation, Khorramabad, Pan coefficient, Reference Evapotranspiration
-
هدف اصلی این پژوهش، محاسبه نیاز خالص آبیاری محصولات کشاورزی حوضه آبریز قلعه چای در شرایط آب و هوایی فعلی و ارزیابی آن با داده های سند ملی آب بود. بدین منظور تبخیر و تعرق مرجع به روش پنمن- مانتیث- فایو برای سالهای 1392 الی 1398 محاسبه شد. در ادامه ضرایب گیاهی با توجه به شیوه-نامه نشریه فایو 56 اصلاح شدند. سپس به محاسبه باران موثر و نیاز خالص آبیاری پرداخته شد. درنهایت نیاز خالص آبیاری منطقه با داده های سند ملی آب مورد مقایسه قرار گرفتند. نتایج نشان دادند که مقادیر محاسباتی نیاز آبی و خالص آبیاری گیاهان در این پژوهش در همه موارد بیش از مقادیر ذکر شده در سند ملی آب بود. اختلاف مقادیر محاسباتی با پیشنهادی سند به دلیل آن بود که اطلاعات مورد استفاده برای محاسبات در این پژوهش از سال تاسیس ایستگاه هواشناسی حوضه یعنی 1391 بود درصورتی که محاسبات در سند مربوط به داده های قبل از سال 1378 و از ایستگاه های هواشناسی شهرهای مجاور بود؛ همچنین افزایش دما و کاهش بارندگی در سال های اخیر باعث افزایش نیاز آبیاری نسبت به سال های گذشته شده است. در آخر پیشنهاد می شود برآورد نیاز آبیاری طبق داده های هواشناسی سال های اخیر انجام شود تا به واقعیت نزدیک تر باشد.
کلید واژگان: پنمن- مانتیث- فائو, تبخیر و تعرق مرجع, عجب شیرThe main purpose of this study was to calculate the net irrigation requirement of agricultural products in the Qaleh Chay catchment in the current climatic conditions and evaluate it with the data of the National Water Document (NETWAT). For this purpose, the reference evapotranspiration was calculated by the Penman-Monteith-FAO method for the years 2013 to 2019. Subsequently, the plant coefficients were modified according to the guidelines of FAO 56. Then the effective rainfall and net irrigation requirement were calculated. Finally, the net irrigation requirements of the region were compared with the data of the National Water Document. The results showed that the values obtained in this research were in all cases higher than the values mentioned in the National Water Document. This difference was due to the fact that the information used for the calculations in this study was from the year of establishment of the meteorological station of the catchment (2012), while the calculations in the national water document were related to meteorological stations in neighboring cities and years before 1378. Also, increasing temperature and decreasing rainfall in recent years have increased the irrigation requirement compared to previous years. Finally, it is suggested that the estimation of irrigation requirements be done according to meteorological data of recent years to be closer to reality.
Keywords: Ajabshir, Penman-Monteith-FAO, Reference evapotranspiration -
در این تحقیق، یک گلخانه متصل به یک دستگاه تقطیرگر خورشیدی برای نمک زدایی از آب شور و آبیاری گیاهان در دانشگاه شهید چمران اهواز ساخته شد. بسترهای شن، شن -باگاس- پرلایت و باگاس-پرلایت به عنوان چگالنده هوای گرم و مرطوب مخزن تقطیرگر در گلخانه استفاده شدند. با اندازه گیری دمای هوا، درصد رطوبت نسبی و سرعت جریان هوا در مخزن تقطیرگر، دمای اطراف لوله ها و رطوبت در بسترها، تولید آب شیرین تقطیرگر به صورت روزانه محاسبه گردید. برای برآورد تبخیر -تعرق مرجع گلخانه از روش فایو پنمن مانتیث استفاده شد. هدف تحقیق حاضر محاسبه درصد تبخیرتعرق تامین شده به وسیله آب شیرین تولیدی به روش چگالشی در این گلخانه و انتخاب بستر چگالنده بهتر از لحاظ توزیع رطوبت و دما است. اندازه گیری های روزانه و دوره ای تولید آب شیرین برای هر بستر با تبخیر-تعرق روزانه و دوره ای گلخانه مقایسه شدند. میانگین تولید آب شیرین در یک مترمربع از تقطیرگر خورشیدی در ماه های اردیبهشت، خرداد، تیر و مرداد به ترتیب برابر 23/1، 97/1، 2 و 97/1 کیلوگرم در روز محاسبه شدند و به طور میانگین 75/1 کیلوگرم در روز به دست آمد. مقدار میانگین تبخیر-تعرق گلخانه در محل مورد مطالعه 08/4 میلی متر در روز برآورد شد. آب تولیدی در بسترهای شن، شن -باگاس-پرلایت و باگاس-پرلایت به ترتیب 94/0، 79/0 و 82/0 برابر تبخیر-تعرق درون گلخانه محاسبه شدند. به دلیل پایین تر بودن دمای بستر شن و تولید آب بیشتر، بستر شن چگالنده بهتری نسبت به دو بستر دیگر است. مقدار تبخیر-تعرق از تاریخ اول اردیبهشت تا هفتم مرداد 1397، 2/408 میلی متر به دست آمد که 85% آن توسط تقطیرگر با تولید 5/2799 کیلوگرم برای مساحت 1/8 مترمربع بستر (بدون در نظرگرفتن نوع آن) تامین گردید.کلید واژگان: تبخیر و تعرق مرجع, تقطیرگر خورشیدی, تولید آب شیرین, چگالنده, روش فائو پنمن مانتیثIn this research, a greenhouse connected to a solar distiller device was constructed for the desalination of saline water and irrigation at Shahid Chamran University of Ahvaz. Sand, sand-bagasse-perlite, and bagasse-perlite beds were used in the greenhouse as a condenser of hot and humid air of the distiller tank. By measuring air temperature, relative humidity, air flow velocity in the distiller tank, temperature around the pipes and moisture in the beds, daily production of freshwater from the distiller was calculated. The FAO Penman-Montieth method was used to estimate greenhouse reference evapotranspiration. The purpose of this research was to estimate the percentage of supplied evapotranspiration in the greenhouse by produced freshwater from the condensation method and to select the proper condenser bed in terms of moisture and temperature distribution. Daily and periodic measurements of freshwater produced by each bed were compared to daily and periodic evapotranspiration of the greenhouse. The average amount of freshwater produced per square meter by the solar distiller was calculated to be 1.23, 1.97, 2, and 1.97 kg/day in May, June, July, and August, respectively, with the average of 1.75 kg/day during the whole period. The average evapotranspiration amount in the greenhouse was estimated to be 4.08 millimeter per day. Production water in sand, sand-bagasse-perlite and bagasse-perlite beds was calculated to be 0.94, 0.79, and 0.82 times of the evapotranspiration rate within the greenhouse, respectively. Due to the lower temperature of the sand bed and the higher production of water, the sand bed is a better condenser than the other two beds. Evapotranspiration from April 21 to July 29, 2018, was estimated to be 408.2 millimeters, which %85 of it was supplied by a distiller with a production of 2799.5 kilograms for an area of 8.1 square meters of bed (without considering its type).Keywords: Condenser, FAO Penman-Monteith method, Production of freshwater, Reference Evapotranspiration, Solar distiller
-
مدل آکواکراپ یکی از مدل های شبیه ساز عملکرد محصول است که برای مدیریت کم آبیاری توسط کارشناسان فائو ارائه شده است. این مدل داده های ورودی کمتری نسبت به سایر مدل های مشابه لازم دارد. یکی از داده های وردی این مدل پارامتر بهره وری آب نرمال شده است که باید برای هر گیاه معلوم باشد. این پارامتر برای گیاه تربچه که جزء نباتات C3 است تاکنون تعیین نشده است، لذا هدف نخست این پژوهش تعیین آن برای منطقه پاکدشت و هدف دوم آن تحلیل حساسیت مدل آکواکراپ نسبت به داده های ورودی تبخیر و تعرق مرجع (ETo)، بهره وری آب نرمال شده (WP*)، پوشش گیاهی در مرحله اولیه رشد (CCo) و حداکثر پوشش گیاه (CCx) بود. این پژوهش درگلخانه تحقیقاتی پردیس ابوریحان، دانشگاه تهران در منطقه پاکدشت در سال زراعی 1396 انجام شد. بر اساس نتایج این تحقیق، بهره وری آب نرمال شده تربچه 3/11 گرم بر متر مربع تعیین شد. نتایج بررسی حساسیت نشان داد مدل آکواکراپ بیشترین حساسیت را به پارامتر بهره وری آب نرمال شده برای شرایط آبیاری کامل دارد که در آن ضریب حساسیت 88/0 برآورد گردید. در شرایط کم آبیاری بیشترین حساسیت مدل بر روی پارامتر تبخیر و تعرق مرجع است و هر چه کم آبیاری شدیدتر باشد ضریب حساسیت افزایش می یابد. ضریب حساسیت در کم آبیاری 60 درصدی برابر 19/10- برآورد شد.
کلید واژگان: تبخیر و تعرق مرجع, حداکثر پوشش گیاه, ضریب حساسیت, پوشش گیاهی در مرحله اولیه رشدAquaCrop model simulates biomass yield under deficit irrigation management. This model developed by FAO and requires less input data than other similar models. One of the input data of this model is the normalized water productivity (wp*) that should be known for each plant. This parameter for the radish plant, which is part of the C3 plant, has not yet been determined. Therefore, the first objective of this study is to determine it for Pakdasht area and its second objective is to analyze the sensitivity of the Aquacrop model to the input data of reference evapotranspiration (ETo), Wp*, initial canopy cover (CCo) and maximum canopy cover(ccx). This research was carried out in the research center of Abourayhan Campus, University of Tehran in Pakdasht District during 2018 crop year. According to the results of this study, normalized water productivity of radish was determined to be 11.3 g / m2. The results of sensitivity analysis showed that the AquaCrop model has the most sensitivity to the normalized water productivity parameter for full irrigation conditions, in which the sensitivity coefficient was estimated to be 0.88. Under deficit condition, the model is most sensitive to the ETo parameter, and the less irrigation is more severe, the sensitivity coefficient increases. The sensitivity coefficient for 60% deficit irrigation was -10.99.
Keywords: initial vegetation, Maximum vegetation cover, Reference Evapotranspiration, Sensitivity coefficient -
در سال های اخیر پژوهش های زیادی روی مدل آکواکراپ انجام شده است و نتایج به دست آمده نشان می دهد که این مدل عملکرد محصول را برای شرایط کم آبیاری با دقت خوبی شبیه سازی می کند. ولی این مدل مثل سایر مدل های شبیه ساز به مقادیر متغیرهای مستقل (ورودی مدل) حساس است. در این پژوهش حساسیت مدل آکواکراپ برای چهار پارامتر ورودی تبخیر و تعرق مرجع، بهره وری آب نرمال شده، درصد پوشش گیاهی مرحله اول رشد و حداکثر پوشش گیاهی با استفاده از روش بون برای محصول جو بررسی شد. تیمارهای آبیاری شامل آبیاری کامل و دو تیمار کم آبیاری 80 و 60 درصد بود که در سال زراعی 94-1393 در مزرعه پردیس ابوریحان اعمال شد. مقادیر اندازه گیری شده زیست توده در تیمارها به عنوان مقادیر مبنا استفاده شدند. نتایج نشان داد بیشترین حساسیت مدل نسبت به تبخیر و تعرق گیاه مرجع است، به طوری که مقدار ضریب حساسیت این پارامتر برای تیمارهای آبیاری کامل، 80 درصد آبیاری کامل و 60 درصد آبیاری کامل به ترتیب برابر 1/1-، 2/1- و 3/2- به دست آمد که علامت منفی نشان می دهد، در صورتی که مقدار تبخیر و تعرق مرجع بیش از مقدار واقعی به مدل وارد شود، عملکرد محصول کمتر از واقعیت شبیه سازی می شود و در این میان هر قدر درجه کم آبیاری بیشتر شود، حساسیت مدل بیشتر می شود.
کلید واژگان: بهره وری نرمال شده, تبخیر و تعرق مرجع, حداکثر پوشش گیاه, شبیه سازی رشد گیاهIn recent years, a lot of research has been done on the Aquacrop model, the results show that this model simulates the product performance for deficit irrigation conditions. But this model, like other models, is sensitive to values of independent variables (model inputs). In this research, the sensitivity of the Aquacrop model was analyzed for 4 input parameters of reference evapotranspiration, normalized water productivity, initial canopy cover percentage and maximum canopy cover for barley. Irrigation treatments included full irrigation and two deficit irrigation treatments of 80% and 60%, the experiment was done in 2014-15 growing season in the field of Abourihan College. The values of measured biomass were used as the base values for treatments. The Beven’s method (Beven et al., 1979) was used for sensitivity analysis of Aquacrop model. The results showed that the model is most sensitive to the reference crop evapotranspiration, So the sensitivity coefficient for this parameter for full irrigation treatments, 80% full irrigation and 60% full irrigation were -1.1, -1.2 and -2.3 respectively. The negative sign indicates that if the value of reference evapotranspiration input is exceeded the actual value into the model, Yield performance is simulated less than actual value. In the meantime, the higher the degree of deficit irrigation, the greater the sensitivity of the model.
Keywords: Maximum Canopy Cover, Normalized water productivity, Reference Evapotranspiration, Simulation of Crop Growing -
تاکنون شاخص های متعددی توسط محققان مختلف برای بررسی پدیده خشکسالی معرفی و استفاده شده اند که هر کدام به فراخور شرایط منطقه و پارامترهای تاثیرگذار بر خشکسالی، دارای توانایی ها و نواقصی خواهند بود. طی سال های اخیر شاخص خشکسالی اجمالی (RDI) بدلیل در نظر گرفتن توام بارش و تبخیر و تعرق، با استقبال بیشتری نسبت به سایر شاخص ها روبرو بوده و گاها مبنای مقایسه شدت خشکسالی و برآورد خسارات بالقوه آن در سطح ملی قرار گرفته است. تحقیق حاضر به بررسی شاخص RDI ، مزایا، معایب و مشکلات پهنه بندی و تعمیم نتایج از مقیاس ملی به استانی پرداخته است. به همین منظور از آمار و ارقام ایستگاه های هواشناسی سینوپتیک استان یزد استفاده شد و پس از محاسبه RDI برای هر ایستگاه، با نتایج ارائه شده در نقشه RDI کشوری در دوره زمانی مشابه، مقایسه و تحلیل گردید. نتایج این پژوهش در قالب ارائه نکات و ملاحظات فنی برای محاسبه و پهنه بندی RDI در مقیاس ملی و نحوه تعمیم به سطوح استانی با محوریت استان یزد و پیشنهادات اجرایی مربوطه برای تدقیق مطالعات و روش های پهنه بندی خشکسالی در کشور می باشد که به تفصیل به هر یک از آن ها پرداخته شده است.کلید واژگان: خشکسالی, پهنه بندی RDI, تبخیر و تعرق مرجع, یزد, ایرانSeveral indicators have been proposed by researchers for the study of drought, each of which having certain strengths and drawbacks depending on the regional conditions and parameters affecting drought. In recent years, RDI has received greater attention as it accounts for precipitation and evapotranspiration, and is sometimes used as the basis for comparison of drought severity and the assessment of its potential damage at the national level. The present research examines RDI index along with benefits, drawbacks and problems of zoning and generalization of findings at the national level to provinces. For this purpose, the statistics derived from synoptic stations of Yazd province was utilized and after calculating RDI for each station, a comparison was drawn with the results presented in the national RDI map for the same time period. The results of this study provide technical points and considerations for calculating and zoning RDI at the national scale and generalizing findings to provincial levels, with special emphasis on Yazd province. It also offers relevant executive suggestions for improving the precision of drought zonation studies and methods across the country, which have been discussed in detailsKeywords: Drought, RDI zoning, Reference Evapotranspiration, Yazd, Iran
-
در این مطالعه، روند تغییرات تبخیر و تعرق مرجع (ET0) و عوامل کنترل کننده آن طی دوره های 1966-2100 در شش ایستگاه سینوپتیک غربی کشور مطالعه شد. بدین منظور خروجی های مدل اقلیمی HadCM3 تحت سناریوی انتشار B2 توسط مدل SDSM ریزمقیاس سازی شد. نتایج این پژوهش نشان داد که در سه دوره 30 ساله ابتدایی، میانی و انتهایی قرن 21، ET0 (میانگین تمامی ایستگاه ها) به ترتیب 12/5، 33/7 و 01/11 درصد نسبت به دوره پایه (1966-1990) افزایش خواهد یافت. بر مبنای نتایج آزمون روندیابی من-کندال، روند ET0 طی 1966-2010 در اکثر ایستگاه ها به طور غیر معنی داری (در سطح 95 درصد) صعودی بوده است. روند افزایشی ET0 در گذشته احتمالا به دلیل روند صعودی شدت تشعشع خورشیدی و دما و روند نزولی رطوبت نسبی در منطقه بوده است. همچنین در اغلب ایستگاه ها، روند صعودی میانگین ET0 در دوره های 2011-2040 و 2071-2100 معنی دار و در 2041-2070 غیر معنی دار خواهد بود. روند افزایشی ET0 در آینده احتمالا به دلیل افزایش دما می باشد.کلید واژگان: تبخیر و تعرق مرجع, تغییر اقلیم, ریزمقیاس سازی آماری, SDSMChanges of ET0 and its atmospheric control were investigated in six stations located in West Iran during the period of 1966-2100. The outputs related to HadCM3 under B2 emission scenario were downscaled through SDSM. The results revealed that ET0, as averaged across all stations, would increase by 5.12, 7.33 and 11.01% respectively over the early, middle and late 21st century relative to the baseline period (1966-2010). The results obtained through Mann-Kendall test revealed that there was an insignificant positive trend in ET0 at the level of 95% over 1966-2010 in most of the surveyed sites. This increasing trend could be explained by an upward trend in temperature and solar radiation vs. a negative trend of relative humidity within the study area. The increasing trend in ET0 will likely be significant during 2011-2040 and 2071-2100 while insignificant during 2041-2070. The occurrence of ET0 upward trend in the future is most likely due to temperature rise.Keywords: Climate change, reference evapotranspiration, SDSM, Statistical downscaling
-
تبخیر-تعرق به عنوان یکی از اجزاء مهم چرخه هیدرولوژیک، نقش مهمی در بیلان حوضه های آبریز دارد. برای محاسبه حجم تبخیر-تعرق و نیاز آبی در گیاهان، لازم است ابتدا مقدار تبخیر-تعرق مرجع (ET0) محاسبه و اعمال ضرائبی، تبخیر-تعرق برای هر نوع گیاهی محاسبه شود. در این تحقیق، ابتدا براساس روش استاندارد و متداول فائو-پنمن-مونتیث و داده های هواشناسی ایستگاه تبریز، مقدار تبخیر-تعرق مرجع ماهانه در منطقه تبریز استان آذربایجان شرقی محاسبه شد. سپس با استفاده از پارامترهای هواشناسی شامل میانگین، حداقل و حداکثر دما و رطوبت نسبی، مقدار بارش، سرعت باد و ساعات آفتابی به عنوان ورودی برنامه ریزی ژنتیک و مدل درختی M5 در مقیاس زمانی ماهانه، میزان تبخیر-تعرق مرجع به عنوان خروجی مدل برآورد گردید. نتایج نشان داد که هر دو روش مذکور نتایج دقیقی (با ضریب تبیین 99/0 برای مدل درختی M5 و 96/0 برای برنامه ریزی ژنتیک) را جهت پیش بینی تبخیر-تعرق مرجع ماهانه در منطقه تبریز ارائه می دهند، ولی مدل درختی M5 روابط خطی ساده، قابل فهم و کاربردی تری برای پیش بینی تبخیر-تعرق مرجع ارائه می دهد.کلید واژگان: تبخیر, تعرق مرجع, فائو, پنمن, مونتیث, برنامه ریزی ژنتیک, مدل درختی M5Evapotranspiration has a main role in water budget assessment and management. In plant water requirements and evapotranspiration volume calculation, firstly reference evapotranspiration (ET0) have to be computed and then plant water requirements can be estimated using different methods. In this research, firstly the reference evapotranspiration factor was calculated by standard FAO-Penman-Monteith formula via climatic data of Tabriz station, East Azerbaijan province. Climatic parameters include mean, minimum and maximum of air temperature also mean, minimum and maximum of relative humidity, rainfall, wind speed and sunshine hours were considered as an input of genetic programming and M5 tree models to estimation of monthly reference evapotranspiration as an output. Results showed that both of two approaches present exact results (determination coefficient for M5 tree model equal to 0.99 and for GP equal to 0.96) in estimating monthly reference evapotranspiration in Tabriz region, but M5 model tree, provides understandable, applicable and simple linear relations to estimate reference evapotranspiration.Keywords: Reference Evapotranspiration, FAO-Penman-Monteith, Genetic Programing, M5 Tree Model
-
سابقه و هدفتخمین دقیق مقدار تبخیر-تعرق مرجع برای انجام بسیاری از تحقیقات ضروری و از مهم ترین مسائل در طرح های آبیاری و زهکشی و منابع آب به شمار می رود. یکی از این مسائل که می تواند در راستای اهداف ذکرشده اعمال شود، پیش بینی تبخیر-تعرق مرجع برای آینده است تا بتوان با برنامه ریزی های مناسب، امکان استفاده بهتر از منابع موجود را فراهم نمود (7). در سال های اخیر استفاده از روش های هوش مصنوعی و مدل هیبریدی بر پایه موجک در پیش بینی پارامترهای هیدرولوژیکی بسیار متداول گشته است (12). هدف تحقیق حاضر استفاده از دو مدل GMDH و موجک-GMDH در پیش بینی تبخیر-تعرق مرجع روزانه در ایستگاه سینوپتیک اهواز است.مواد و روش ها. بدین منظور یک دوره آماری 10 ساله (2000 الی 2009) که 7 سال (2000-2006) آن برای آموزش و 3 سال (2007-2009) جهت آزمون و صحت سنجی مدل های پیشنهادی در نظر گرفته شد. برای ایجاد سری زمانی تبخیر-تعرق مرجع روزانه در دوره مورد نظر از معادله استاندارد پنمن-مانتیث فائو 56 استفاده گردید. 9 ترکیب مختلف از داده های ورودی (تاخیرهای مختلف) و انواع موجک های مادر (13 موجک مادر) مورد ارزیابی قرار گرفت. در مجموع 126 مدل که 117 عدد از آن ها مربوط به مدل هیبریدی موجک-GMDH و 9 مدل شبکه عصبی GMDH بود، اجرا گردید. برای انتخاب بهترین مدل از معیارهای آماری نظیر ضریب تبیین (R2)، ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE) و درصد متوسط خطا (MARE) استفاده شد.یافته هانتایج نشان داد که مدل هیبریدی موجک-GMDH (با RMSE 31/0 میلی متر بر روز) در مقایسه با مدل شبکه عصبی GMDH (با RMSE 22/1 میلی متر بر روز) دارای توانایی و دقت بالاتری در پیش بینی تبخیر-تعرق مرجع روزانه است. همچنین نتایج نشان داد که استفاده از تاخیرهای زمانی بیشتر از چهار روز تاثیر چندانی بر دقت مدل ها ندارد و در برخی موارد می تواند موجب کاهش دقت نیز گردد. نتایج تحقیق حاضر با تحقیقات مشابه که از تبدیل موجک برای پیش پردازش داده ها استفاده نموده اند، مطابقت دارد (1، 4، 5 و 12). بررسی انواع موجک های مادر نیز نشان داد که استفاده از موجک میر به علت پیچیدگی بیشتر باعث افزایش دقت مدل ها می گردد. یافته فوق با نتایج رجایی و ابراهیمی(2014)، شعیب و همکاران(2015) و طوفانی و همکاران (2012) مطابقت دارد(13، 15 و 17).نتیجه گیرینتایج این تحقیق نشان داد که مدل موجک- GMDH (درصد متوسط خطای مطلق 53/5) در پیش بینی تبخبر-تعرق مرجع برای یک روز بعد برتری چشم گیری بر مدل GMDH ( درصد متوسط خطای 11/22) دارد. از نتایج تحقیق حاضر می توان در برنامه ریزی آبیاری منطقه موردمطالعه استفاده نمود. در پایان پیشنهاد می گردد، مدل های پیشنهادی در اقلیم های مختلف ایران نیز مورد بررسی و ارزیابی قرار بگیرند.کلید واژگان: تبخیر, تعرق مرجع, پیش بینی سری زمانی, تبدیل موجک, شبکه عصبی GMDH, ایستگاه سینوپتیک اهوازBackground And ObjectivesReference evapotranspiration is one of the most effective components of agricultural water use and management of water resources. Determination of the water requirements of various plants during the growing season is necessary in order to prevent water waste and proper planning (7). In recent years the use of artificial intelligence technics and hybrid model in forecasting of hydrological parameters has become very popular (12). The objective of this study is to evaluate GMDH neural network and wavelet-GMDH hybrid models in forecasting of daily reference evapotranspiration at Ahvaz synoptic station.Materials And MethodsFor this purpose, 10-year period (2000 to 2009), 7 years (2000-2006) for training and 3 years (2007-2009) to test different models were considered. Reference crop evapotranspiration time series generated using standard penman-monteith equation. Different combinations of inputs (different delays) and various mother wavelets were examined. To test different models were considered different combinations of inputs (9 different delays); and different mother wavelets (13 mother wavelets). A total of 126 models 117 of them related to hybrid models wavelet- GMDH and 9 for GMDH neural network were carried out. To choose the best model, statistical criteria such as coefficient of determination (R2), root mean square error (RMSE) and the mean percentage error (MARE) was used.ResultsThe results showed that wavelet-GMDH hybrid model (RMSE = 0.31 mm / day) compared with GMDH neural network (RMSE = 1.22 mm / day) has higher accuracy in forecasting daily reference evapotranspiration. The results showed that use of delays longer than four days have little effect on the accuracy of models and in some cases can result in reduced accuracy. The results of similar studies that have used wavelet transform to preprocessing data are in correspondence with our findings (1, 4, 5 and 12). Results of GMDH neural network showed that number of delays did not affect the accuracy of model. This study evaluates the accuracy of the wavelet-artificial neural network hybrid model for different mother wavelets. Results showed that Meyer mother wavelet due to its complexity and its shape improved the accuracy of models. These findings correspond with the findings of Rajaee and Ebrahimi(2014), Shoaib et al(2015) and Toofani et al (2012) (13, 15 and 17).ConclusionResults of this study showed that, at the forecasting of one day ahead reference evapotranspiration Wavelet-GMDH model (MAPE=5.53%) has significant superiority to GMDH model (MAPE=22.11%). The results of this study can be used in the planning of irrigation water in this area. At the end it is recommended that proposed models has been evaluated in different climate conditions of Iran.Keywords: evapotranspiration, Forecasting of time series, Wavelet transform, GMDH neural network, Ahvaz synoptic station
-
امروزه منابع آب به شدت تحت تاثیر چرخه ی هیدرولوژیکی هستند و برآورد تبخیر و تعرق که جزء اصلی از چرخهی هیدرولوژیکی است، در مدیریت منابع آب نقش بسزایی دارد. این پدیده، غیرخطی و از این لحاظ که پارامترهای بسیاری در برآورد آن دخیل هستند، کاری بسیار مشکل است. روش های زیادی برای برآورد تبخیر و تعرق وجود دارد که هر کدام با مشکلی مواجه میباشند. بعضی از این روش ها مثل لایسیمتر هزینه بر و زمان بر می باشند و برخی دیگر مثل روش های تجربی اعتبار محلی دارند. استفاده از روشی که بتواند با توجه به ماهیت و استفاده ی حداقل از داده های اقلیمی تبخیر و تعرق را مدل کند، ضروری به نظر می رسد. امروزه شبکه های عصبی که شاخه ای از هوش محاسباتی میباشند، در علوم مختلف مورد استفاده قرار می گیرند. در این تحقیق از داده های روزانه ی دو ایستگاه فرخ شهر و فرودگاه شهرکرد در بازه ی زمانی 2013- 2004 شامل دمای حداقل، دمای حداکثر، رطوبت نسبی میانگین، ساعات آفتابی و سرعت باد در ارتفاع دو متری تحت سناریوهای مختلف استفاده شد. ابتدا به محاسبهی چند روش تجربی در برآورد تبخیر و تعرق مرجع پرداخته شد. روش های تجربی مورد استفاده این تحقیق هارگریوز، بلانی کریدل، پریستلی تیلور و جنسن هیز بودند. مدل شبکه ی عصبی مصنوعی تحت سناریوهای مختلف داده ی ورودی به کمک نرم افزار (R2012b) MATLABطراحی گردید. در این قسمت با انجام تست های مختلف با توجه به حساسیت و میزان دقت مورد انتظار از دو تابع تانژانت سیگموئید و لوگ سیگموئید در لایه پنهان، تابع خطی در لایه خروجی و قاعدهی آموزش لونبرگ مارکوات استفاده شد. برای ارزیابی مدلها از مدل پنمن مونتیث فائو 56 استفاده شد. شاخصهای آماری RMSE وMAE و Rمحاسبه گردید. نتایج نشان داد که از بین ده سناریوی مورد بررسی، سناریوی یک با هر پنج متغیر ورودی، کمترین خطا را نسبت به روش فائو 56 و عملکرد بسیار بهتری نسبت به روش های تجربی داشت. از بین روش های تجربی نیز مدل پریستلی تیلور و هارگریوز عملکرد بهتری داشتند. همچنین نتایج آنالیز حساسیت نشان داد که دمای ماکزیمم و سرعت باد بیشترین تاثیر را بر تبخیر و تعرق مرجع در این منطقه داشتند.کلید واژگان: تبخیر و تعرق مرجع, روش های تجربی, شبکه ی عصبی مصنوعی, MATLAB, منطقه خشک سردThe water resources are severely affected by hydrological cycle.Estimation of evapotranspiration which is the main component of the hydrological cycle plays an important role in water resources management. This phenomenon is non-linear and many factors affect on that and its estimation is very difficult. Various methods have been employed to estimate evapotranspiration although they have some limitations or problems. Some of these methods are costly and time-consuming such as lysimeters, and other empirical methods have local authority. Accordingly, applying a method that can be able to model the evapotranspiration regard to the nature of the gathered data and usage of minimum climate parameters is necessary. Nowadays, Artificial Neural Network (ANN) as a novel intelligent method are used in various sciences. In this study, the daily data of two climatological stations, namely Farokhshahr and Shahrekord airport in the interval of 2004-2013 including minimum temperature, maximum temperature, average relative humidity, sunshine, and wind speed at the height of two meters under different scenarios were utilized. Initially, empirical methods of reference evapotranspiration were approximated.The used empirical methods in this research have been Hargreaves, Blany Criddle, Priestley Taylor, and Jensen Hayes. The ANN model has been designed based on different scenarios of input data through MATLAB (R2012 b) Software. In this step, different ANN architectures were evaluated based on sensitivity and accuracy So, threshold functions such as tangent sigmoid and log sigmoid in hidden layers, linear function output layer were tested in topology where as Levenberg Marquardt employed as learning function.To evaluate the models, Penman Monteis FAO 56 model was employed.The statistical indexes, namely RMSE, MAE and R were calculated. Ten scenarios have been examined, and the results demonstrated that Scenario one with five parameters had the lowest error in comparision to FAO 56 technique. Furthermore, the perposed model show superior performance than empirical methods. However, between the empirical methods, Priestley Taylor and Hargreaves had better performance. On the other hand, the sensitivity analysis illustrated that the maximum temperature and wind speed had the greatest influence on reference evapotranspiration in these regions.Keywords: Artificilal Neural Network (ANN), cold-Arid Region, Empirical Methods, MATLAB, Reference Evapotranspiration
-
تخمین صحیح تبخیر- تعرق مرجع (ETo)، مستلزم برآورد دقیق مقادیر تابش خورشیدی (RS) میباشد. مدلهای بسیاری برای برآورد تابش خورشیدی وجود دارد، به طوری که یکی از این روابط، معادله آنگستروم– پرسکات (A-P) است. دقت معادله آنگستروم– پرسکات در تخمین میزان تابش خورشیدی، به دقت برآورد ضرایب a و b معادله مذکور بستگی دارد. هدف تحقیق حاضر، بررسی دقت مدلهای تخمین ضرایب معادله A-P و تاثیر آن ها در میزان تابش خورشیدی و تبخیر- تعرق مرجع بود. برای این منظور، داده های هواشناسی 4 ایستگاه سینوپتیک ارومیه، تکاب، مهاباد و سلماس در حوضه آبریز دریاچه ارومیه طی سالهای 1377 تا 1387 در مقیاس روزانه استفاده گردید. مدل های مورد استفاده در تعیین ضرایب معادله آنگستروم– پرسکات شامل مدل های بر پایه متوسط سالانه ساعات آفتابی نسبی ، ارتفاع از سطح دریا و ، ارتفاع از سطح دریا و عرض جغرافیایی و ، ارتفاع از سطح دریا و عرض جغرافیایی، متوسط سالانه دمای هوا و ارتفاع از سطح دریا بودند. ضرایب به دست آمده به منظور محاسبه میزان تابش خورشیدی در رابطه آنگستروم– پرسکات قرار گرفت و سپس تبخیر- تعرق مرجع با استفاده از معادله فائو- پنمن- مونتیث محاسبه گردید. به منظور ارزیابی دقت مدلها از شاخصهای آماری RMSE، MBE، MPE و R2 استفاده شد. نتایج ارزیابی مدل ها نشان داد که مدل بر پایه متوسط سالانه ساعات آفتابی نسبی (مدل Rietveld)، دارای بهترین عملکرد در برآورد ضرایب معادله آنگستروم– پرسکات در تمامی ایستگاه ها بود. مقدار متوسط شاخصهای RMSE،MBE ، MPE و R2 برای مقادیر تبخیر-تعرق مرجع واقعی و تبخیر- تعرق مرجع حاصل از ضرایب مدل مذکور به ترتیب mm/day 33/0 و 25/0، 27/6% و 9977/0 به دست آمد. در نهایت ضرایب به دست آمده از مدل منتخب، 26/0 =a و 43/0 = b، به عنوان ضرایب معادله آنگستروم-پرسکات در ایستگاه های مورد مطالعه پیشنهاد گردیدند.کلید واژگان: آنگستروم - پرسکات, تابش خورشید, تبخیر, تعرق مرجع, ساعات آفتابیCorrect estimation of reference evapotranspiration (ETo) needs to estimate accurate solar radiation values. There are many models to estimate solar radiation so that one of these relationships is Angstrom-Prescott (A-P) equation. The accuracy of Angstrom-Prescott equation in estimating solar radiation value depends on the estimation accuracy of a and b coefficients of the mentioned equation. The purpose of the present research was to investigate the accuracy of models for estimating coefficients in A-P equation and their effects in the solar radiation and reference evapotranspiration values. To do this purpose, the meteorological data of four synoptic stations including Urmia, Takab, Mahabad and Salmas in the Urmia lake watershed in the daily scale from 1998 to 2008 were used. The models which used for the determination of Angstrom-Prescott equation coefficients were included models based on the annual average of relative sunshine hours , elevation and , elevation and latitude and , elevation and latitude, annual average of air temperature, elevation. The obtained coefficients were used to compute the solar radiation values in Angstrom-Prescott equation and then reference evapotranspiration was calculated by FAO-Penman-Monteith equation. To evaluate the models accuracy, statistical indices including RMSE, MBE, MPE and R2 were used. The evaluation results of the models showed that the model based on annual average of relative sunshine hours (Rietveld model) had the best performance in determining the coefficients of AngstromPrescott equation. The average values of RMSE, MBE, MPE and R2 indices for actual reference evapotranspiration and reference evapotranspiration obtained from coefficients of mentioned model were found 0.33 and 0.25 mm/day, 6.27% and 0.9977, respectively. For AngstromPrescott equation coefficients from selected model, a=0.26 and b=0.43 were suggested in the studied stations in the Urmia lake watershed.Keywords: Angstrom, Prescott, Reference Evapotranspiration, Solar Radiation, Sunshine Hours
-
تبخیر-تعرق یکیازمولفه هایمهمدرمصرفمنابعآب در بخش کشاورزیمی باشد. لذا ارائه روشی که پیش بینی مناسب و دقیقی از میزان تبخیر-تعرق مرجع را بدهد، می تواند در اخذتصمیم بهینهبرایبرنامه ریزی منابع آب کمککند. دراینتحقیق،روش های سری زمانی و شبکه های عصبی مصنوعی درپیش بینیتبخیر-تعرق مرجع ماهانهدرایستگاهسینوپتیک ارومیهموردمقایسه قرار گرفتند. بدین منظور در گام نخست بهترین مدل سری زمانی از بین مدل های ARو ARMAو بهترین مدل شبکه عصبی از بین شبکه های با تابع پایه شعاعی (RBF) و پرسپترون چندلایه (MLP) انتخاب گردید. در گام دوم دو مدل انتخاب شده با یکدیگر مقایسه شدند. در مدل های شبکه عصبی ذکر شده تاخیر های ماهانه مختلف از تبخیر-تعرق مرجع به عنوان ورودی شبکه انتخاب گردید. در این فرآیند مقادیرتبخیر-تعرق مرجع ماهانه از سال 1350 تا 1389 با استفاده از روش پنمن مونتیث فائو محاسبه شد. داده های مذکور از سال1350 تا 1384 برای انتخاب بهترین مدل سری زمانی و بهترین ساختار شبکه ها استفاده و از داده های 1385 تا 1389 به منظور مقایسه روش ها استفاده گردید. نتایج نشان داد که مدل AR(11)در بین سایر مدل های سری زمانی عملکرد بهتری داشته و مدل RBFدارای خطای کمتری نسبت به مدل MLPبود. مقایسه بهترین مدل سری زمانی (مدل AR(11)) با بهترین مدل شبکه عصبی (مدل RBF) نشان داد که مدل RBFتوانست مقادیر تبخیر-تعرق مرجع را در دوره 1385 تا 1389 با خطای کمتری پیش بینی کند. مقدار جذر میانگین مربعات خطا در دو مدل AR(11)و RBFبه ترتیب 85/1 و 999/0 میلی متر در ماه به دست آمد.کلید واژگان: تبخیر, تعرق مرجع, شبکه های با تابع پایه شعاعی, شبکه های پرسپترون چندلایه, مدل های سری زمانیEvapotranspiration is one of the important factors in water resources consumption in the agriculture part. Therefore, presenting a method which gives suitable and accurate prediction of reference evapotranspiration can help to take optimum decision for water resource programing. In this research, time series and artificial neural networks methods were compared each other in order to predict the monthly reference evapotranspiration in Urmia synoptic station. To achieve this goal, at the first step, the best time series model between AR and ARMA models and the best artificial neural networks model between radial basis function (RBF) and multilayer perceptron (MLP) neural networks were selected. In the second step, the two models chosen were compared each other. In the mentioned artificial neural networks, the deferent monthly lags of reference evapotranspiration were used as network input. In this process, the monthly reference evapotranspirations were computed from 1971 to 2010 using FAO Penman-Monteith method. The mentioned dates from 1971 to 2005 were used to select the best time series model and the best structure of networks and the dates from 2006 to 2010 were utilized to compare the methods used. The results showed that the AR(11) model has the best performance among other time series models and the RBF model has the lower error than the MLP model. The comparison of the best time series model (AR(11) model) with the best artificial neural networks model (RBF model) showed that the RBF model could predict the reference evapotranspiration by the lowest error from 1971 to 2010 period. The root mean square error in AR(11) and RBF models was obtained 1.85 and 0.999 mm/month respectively.Keywords: Reference evapotranspiration, Radial basis function networks, Multilayer perceptron neural networks, Time series models
-
تابش خورشیدی از مهم ترین عامل های تاثیرگذار بر تبخیر- تعرق بوده که برآورد دقیق آن در برآورد نیاز آبی گیاهان موثر است. به همین دلیل در این پژوهش اثر چند مدل تابش خورشیدی (RS) بر نتیجه معادله هارگریوز- سامانی در برآورد تبخیر- تعرق مرجع چمن (ETO) در دشت شهرکرد بررسی شد. بدین منظور با درنظر گرفتن میزان تابش محاسبه شده از مدل های هارگریوز- سامانی، دورنباس- پروت، آناندل و همکاران، آلن، ارتکین- یالدیز، سامانی، گودین و همکاران و محمود- هابارد، تبخیر- تعرق مرجع از معادله هارگریوز- سامانی محاسبه و نتیجه با تبخیر- تعرق اندازه گیری شده با لایسیمتر مقایسه گردید. نتایج نشان دادند تبخیر- تعرق مرجع محاسبه شده براساس تمام مدل های تابش به استثنای مدل سامانی، کمتر از تبخیر- تعرق اندازه گیری شده است. با مقایسه شاخص های آماری و نسبت های مقادیر برآورد شده به اندازه گیری شده، مشخص شد که دقیق ترین مدل تابش از نظر تاثیر بر محاسبه تبخیر- تعرق مرجع با معادله هارگریوز- سامانی در منطقه مورد مطالعه، مدل محمود- هابارد است. تبخیر- تعرق مرجع براساس این مدل با 8% تخمین کمتر، ریشه میانگین مربع خطا (RMSE) و خطای انحراف (MBE) به ترتیب برابر Mj/(m2.day) 92 /0 و 43 /0-، خطای نسبی (RE) برابر %73 /1-، شاخص توافق (d) برابر 99 /0 و بازده مدل برابر 62 درصد دارای بهترین نتایج نسبت به تبخیر- تعرق اندازه گیری شده با لایسیمتر است. همچنین تبخیر- تعرق مرجع محاسبه شده براساس مدل گودین و همکاران دارای ضعیف ترین نتایج بود.
کلید واژگان: دشت شهرکرد, تابش, معادله هارگریوز, سامانی, تبخیر, تعرق مرجعDifferent equations have been introduced for estimating grass reference evapotranspiration (ETo) that are in the range of easy to very complex equation of energy balance. Empirical ETo equations have remained in popular use because of simplicity and the smaller number of input parameters needed for computation. The Hargreaves−Samani (1985) equation is one of the empirical equations which widely used by researchers for estimating the ETo. The most important parameters in estimating ETo are temperature and solar radiation (Rs). The RS has a key role in energy balance in the ground-atmosphere system and is a key parameter in calculating ETo. Hargreaves and Samani (1982) recommended a simple equation to estimate solar radiation (Rs): R_S=(KT)(R_a) 〖(TD)〗^0.5 (1) Combining equation 1 with the original Hargreaves equation (Hansen et al, 1979) resulted in a simplified equation which requires only temperature and latitude (Hargreaves and Samani, 1982, 1985). The simplified equation is as:ET_o=0.0135 (KT)(R_a) (TD)^0.5 (T+17.8) (2)In the above equations, TD is the difference between maximum and minimum daily air temperature (Tmax-Tmin) (oC) for weekly or monthly periods; Ra is extraterrestrial radiation (mm/day); KT is empirical coefficient and T is the average daily air temperature (oC). The equation 2 and its empirical coefficient (KT) were investigated in various studies and its application in ETo proper estimation was validated. Ever now it was not done any study about the effect of solar radiation estimation methods on the results of Hargreaves-Samani ETo equation in Shahrekord plain. In the present study, the effect of 8 radiation estimation models on estimating ETo by Hargreaves-Samani model based on lysimeter measurements was investigated. This study was carried out in the agricultural station of Shahrekord in Charmahal-va-Bakhtiari province in Karoon basin, Iran. The experimental site is characterized with cold semi humid climate, altitude 2070 m above sea level, mean annual air temperature equals to 12.02 oC and average annual precipitation of 321.5 mm (Mahdavi et al, 2011). The present study was done by using a volumetric lysimeter planted with alfalfa in the Agricultural Research Center of Charmahal-va-Bakhtiari province in 2011. The date of the beginning and end of the measurement was on 21 April and 22 October 2011, respectively. In the next of the lysimeter, a drainage water measuring hole was constructed. The time of irrigation was based on 50% of maximum allowable depletion (MAD) of soil moisture and this amount was applied based on measuring the soil moisture in depth of 180 centimeters of the lysimeter. Meteorological data used in this study were collected from the weather station of Agricultural Research Center of Shahrekord in 2011. The used meteorological variables were maximum, minimum and average daily air temperature, solar radiation (RS), precipitation, wind speed, soil temperature, dew point temperature, sunshine hours, relative humidity, cloudiness ratio and evaporation from pan. The amount of Rs was calculated from 8 estimation models including Hargreaves-Samani (HS), Doorenbos- Pruitt, Annandale et al, Allen, Ertekin-Yaldiz, Samani, Goodin et al and Mahmood-Hubbard. Then ETo calculated from HS equation based on the Rs resulted from the radiation models was compared with ETo measured by lysimeter. For evaluating model accuracy, some indices include mean bias error (MBE), root mean square error (RMSE), relative error (RE), coefficient of determination (R2), index of agreement (d) and model efficiency (ME) were used.The results showed that the Hargreaves-Samani equation had underestimation based on more Rs models. With respect to differences related to lysimeter data, the Goodin et al and Ertekin-Yaldiz models had the poorest results. Also ETo calculated from Mahmood-Hubbard and Annandale et al models had the best results with 8% and 10% underestimation, respectively. With respect to all the evaluation criteria, it can be concluded that the Mahmood-Hubbard is the best solar radiation model with respect to effecting on calculating ETo in the climate of the present study and the Annandale et al model is in the next order. Also the Goodin et al and Samani are the poorest models in the solar radiation estimation. The Mahmood-Hubbard model generally has more physically base and obtained under various conditions and 9 years data. For this reason, probably the model had the best results in calculating ETo. Also the Annandale et al model takes into account the effect of elevation and reduced thickness of the atmosphere on the primary Hargreaves-Samani model and because the area of study (Shahrekord plain) is a region of high elevation, therefore the Annandale et al model has been a proper model in second order in estimating ETo. The poor result of the Goodin et al model was probably because of obtaining the coefficients of this model under limited conditions. -
اگر چه روش های متعددی جهت محاسبه تبخیر و تعرق گیاه مرجع (ETo) وجود دارد ولی روش فایو- پنمن- مانتیث از طرف سازمان خوار و بار جهانی به عنوان روش استاندارد توصیه شده است. استفاده از این روش به دلیل نیاز به پارامترهای متعدد هواشناسی و محاسبات پیچیده مشکل می باشد. از طرفی شبکه های عصبی مصنوعی در چند دهه ی اخیر برای مدل سازی سیستم های پیچیده و غیر خطی قابلیت بسیار بالایی از خود نشان داده اند. مطالعه حاضر به منظور بررسی میزان حساسیت ETo نسبت به پارامترهای اقلیمی با استفاده از شبکه عصبی در استان لرستان صورت گرفته است. بدین منظور تبخیر و تعرق روزانه برای یک دوره ده ساله (2010-2001) به روش فایو- پنمن- مانتیث بر اساس داده های هواشناسی روزانه از 8 ایستگاه هواشناسی در استان لرستان محاسبه گردید. سپس یک شبکه عصبی مصنوعی با 18 سناریو طراحی گردید. ترکیبات شش پارامتر هواشناسی (دمای حداکثر و حداقل، رطوبت نسبی حداقل و حداکثر، سرعت باد در ارتفاع دو متری و ساعت آفتابی روزانه) مورد نیاز برای محاسبه ETo با استفاده از فرمول پنمن مانتیث به عنوان ورودی شبکه و ETo محاسبه شده به عنوان خروجی شبکه در سناریوهای مختلف در نظر گرفته شد. نتایج حاصل از این تحقیق نشان داد که افزایش تعداد اطلاعات در لایه ورودی لزوما منجر به بهبود نتایج مدل های هوشمند نمی شود. در شرایط کمبود داده های هواشناسی سناریوی شماره 13 که شامل دو پارامتر دمای حداکثر و سرعت باد به عنوان ورودی شبکه بود برآوردهای معقولی در بر داشت.
کلید واژگان: تبخیر و تعرق مرجع, داده هواشناسی, شبکه عصبی مصنوعی, فائو- پنمن- مانتیث, لرستانHowever, several methods exist for calculation of reference crop evapotranspiration (ETo) but the FAO- 56 Penman- Monteith (FAO- 56 PM) method has been recommended by the Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO) as the standard equation. This method is difficult to use because it requires several weather parameters and complex calculations. On the other, over the last decades Artificial Neural Network (ANNs) have shown a good ability for modeling complex and nonlinear systems. The present study was carried out to investigate the sensitivity of the reference crop evapotranspiration to climate parameters using ANNs in Lorestan province. For this purpose in period 10 years (2001 – 2010) daily ETo were calculated using FAO-56 PM method based on weather data daily in the eight weather stations in Lorestan province. Then an Artificial Neural Network was designed with 18 scenarios. Combinations of six weather parameters (maximum and minimum air temperature, maximum and minimum relative humidity, wind speed and daily sunshine hours) which are required to calculate ETo with using FAO-56 PM method were considered as inputs and calculated ETo as output of the ANN in various scenarios. The results of this study showed that increasing the number of data in the input layers will not necessarily lead to improved outcomes of intelligence models. In case of weather data limitation, scenario 13 which was used maximum temperature and wind speed as input layer showed reliable results.
Keywords: Reference evapotranspiration, Weather data, Artificial Neural Network, FAO Penman, Monteith, Lorestan -
تغییر آب و هوا از طریق تغییر در الگوی دما، بارش و سایر متغیرهای آب و هوایی بر همه فرآیندهای هیدرولوژیک تاثیرگذار است. یکی از مهم ترین تبعات تغییر آب و هوا تاثیر آن بر مصرف آب کشاورزی می باشد که می تواند مدیریت منابع آب را با چالش های جدی روبرو سازد. هدف از این تحقیق بررسی تاثیر گرمایش جهانی بر تبخیر- تعرق مرجع، کمبود بارندگی و کمبود فشار بخار در ایستگاه سینوپتیک ارومیه است. برای این منظور با استفاده از مدل گردش عمومی HadCM3 و با به کارگیری مولد آب و هوایLARS-WG5، پارامترهای دمای کمینه، دمای بیشینه و بارندگی برای دوره های 2030 -2011، 2065 -2046 و 2099 -2080 بر مبنای سناریوهای A1B، A2 و B1 شبیه سازی شد. سپس با استفاده از پارامترهای پیش بینی شده، تبخیر- تعرق مرجع، کمبود بارندگی و کمبود فشار بخار محاسبه شده و با مقادیر نظیر دوره پایه (2010 -1971) مقایسه گردید. نتایج نشان داد که بارندگی در فصل بهار در هر سه دوره (در مقایسه با دوره پایه) کاهش و پارامتر مذکور در فصل پاییز افزایش خواهد یافت. همچنین بیشینه رخداد بارندگی ها از فصل بهار در دوره پایه به فصل پاییز در 2090 منتقل خواهد شد. علاوه بر این تبخیر- تعرق مرجع، کمبود بارندگی و کمبود فشار بخار همانند درجه حرارت هوا تا سال 2090 افزایش خواهد یافت و این افزایش در ماه های گرم سال بیشتر از ماه های سرد سال خواهد شد. مقدار افزایش پارامترهای مذکور در سناریوی A2 بیشتر از A1B و در سناریوی A1B بیشتر از B1 می باشد.
کلید واژگان: ارومیه, تبخیر, تعرق مرجع, تغییر آب و هوا, کمبود بارندگی, کمبود فشار بخار, مدل گردش عمومی جوClimate change via variations in temperature pattern، precipitation and other climate variables patterns affects all the hydrologic processes. One of the main consequences of the climate change is its impacts on agricultural water use، which can cause serious challenges for water resources management. The purpose of this research was to investigate the global warming impacts on reference evapotranspiration، precipitation deficit (PD) and vapor pressure deficit (VPD) in Urmia synoptic station. To achieve this goal، using the HadCM3 global circulation model and LARS-WG5 weather generator، the minimum and maximum temperature and precipitation values for 2011-2030، 2046-2065 and 2080-2099 periods based on A1B، A2 and B1 scenarios were simulated. Then، using the forecasted parameters، the reference evapotranspiration، PD and VPD were calculated and compared with the corresponding base data (1971-2010). The results show that in each of the three periods the precipitation in the spring will be decreased but the autumn precipitation will be increased in comparison with the base period. Meanwhile، the maximum event of the precipitation will be shifted from the spring season in the base period to the autumn season in 2090. Moreover، similar to air temperature، the reference evapotranspiration، PD and VPD will be increased in 2090 and such increment will be more in the warm months than the cold months. The amounts of these parameters’ increments in the A2 scenario are more than those in the A1B scenario and also in the A1B scenario are more than those in the B1 scenario.Keywords: Climate change, Global circulation model, Reference evapotranspiration, Precipitation deficit, Urmia, Vapor pressure deficit -
تبخیر و تعرق یکی از اجزای اصلی چرخه هیدرولوژی است که تخمین دقیق آن در طراحی و مدیریت سیستم های آبیاری، شبیه سازی تولیدات گیاهی و مدیریت منابع آب ضروری است. در این مطالعه به منظور برآورد تبخیر و تعرق گیاه مرجع با استفاده از دو مدل برنامه ریزی ژنتیک (GP) و سیستم استنتاج عصبی - فازی تطبیقی (ANFIS) در مقیاس زمانی ماهانه، 6 ایستگاه سینوپتیک در منطقه شما ل غرب کشور در دوره آماری 38 ساله (2010-1973) انتخاب شد. در ابتدا مقادیر تبخیر تعرق ماهانه گیاه مرجع برای ایستگاه های منتخب توسط روش فائو- پنمن- مونتیث محاسبه و به عنوان خروجی مدل ها در نظر گرفته شد. سپس یک رابطه رگرسیونی بین متغیرهای اقلیمی مختلف موثر در پدیده تبخیر و تعرق به دست آمد و الگوهای مختلف ورودی برای مدل های مورد استفاده مشخص گردید که بر این اساس رطوبت نسبی با داشتن کمترین تاثیر از ورودی ها حذف شد. همچنین در مطالعه حاضر سعی گردید تا نقش حافظه در پیش بینی تبخیر تعرق ماهانه گیاه مرجع بررسی و از تاخیرهای یک، دو، سه و چهار ماهه نیز به عنوان ورودی برای مدل ها استفاده شد. به طور کلی برای هر مدل 9 الگوی ورودی ایجاد شد که نتایج حاصله نشان دهنده دقت بالا و خطای کم هر دو مدل در پیش بینی تبخیر تعرق ماهانه گیاه مرجع بوده و کارآیی مدلANFISبهتر از روش GP بود.
کلید واژگان: برنامه ریزی ژنتیک, تبخیر و تعرق مرجع, سیستم استنتاج عصبی, فازی تطبیقیEvapotranspiration is one of the important components of hydrological cycle whose accurate estimate is needed for design and management of irrigation systems، simulation of crops products، and programming water resources management. In this research، to predict monthly reference evapotranspiration، ANFIS and GP models were employed and 38 years (1973-2010) of data were collected from six synoptic weather stations located in the northwest of Iran. At first، monthly reference evapotranspiration was estimated by FAO-Penman-Montieth method for the selected stations and was considered as the output of GP and ANFIS models. Then، a regression equation between effective meteorological parameters and evapotranspiration was fitted and different input patterns for the models were determined. Relative humidity as the less effective parameter was deleted from input of the models. Also، in this study، to investigate effect of “memory” on prediction of evapotranspiration، one، two، three and four months lags were used as the input of the models. Results showed that both models estimated monthly evapotranspiration with high accuracy، but ANFIS model was better than GP model.
- 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.