تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی

تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی

پیش بینی پارامتر های اقلیمی در نواحی مختلف ایران به کمک مدل شبیه سازی SIMETAW

نویسندگان
هوشمند عطایی
مهسا راوریان
سید علیرضا تشکری هاشمی
دانشجوی کارشناسی ارشد
10.61186/jgs.23.69.425
چکیده
تاکنون مدل­های متعددی برای برآورد پارامترهای مختلف اقلیمی ارائه شده است، اما با توجه به کمبود داده های معتبر و طولانی مدت در برخی از ایستگاه های هواشناسی، به کارگیری بعضی از مدل ها مشکل شده است. مدل شبیه سازی SIMETAW به منظور تخمین تبخیر و تعرق پتانسیل و همچنین برآورد مقدار خالص آب مورد نیاز آبیاری (ETaw) ارائه شده است. علاوه بر این، با استفاده از این مدل می­توان داده­های هواشناسی روزانه را از روی داده های هواشناسی ماهانه شبیه سازی کرد. شبیه سازی اطلاعات آب و هوای روزانه در جایی که تنها میانگین های ماهانه وجود دارد، یک ابزار بسیارخوب برای پرکردن داده­های گمشده است. در این پژوهش با استفاده از مدل شبیه سازی SIMETAW به پیش بینی پارامترهای مختلف اقلیمی از جمله تابش خورشیدی، دمای حداقل و حداکثر، سرعت باد، نقطه شبنم، بارش و تبخیر و تعرق پتانسیل در چهار (اقلیم متفاوت نیمه خشک (مشهد)، گرم و خشک (بندر عباس)، معتدل و مرطوب (رامسر) و مدیترانه ای (سنندج) در طی سال­های میلادی (1967-2017) می­پردازیم. نتایج این مطالعات نشان داد که مدل SIMETAW توانایی بالایی در شبیه سازی متغیرهای اقلیمی دارد و بالاترین دقت مدل را در شبیه سازی بارش (998/0= R2) و دمای حداکثر (997/0= R2) مربوط به اقلیم نیمه خشک (مشهد)، نقطه شبنم (998/0= R2) مربوط به اقلیم معتدل و مرطوب (رامسر)، برای تابش (998/0= R2) و سرعت باد (9/0= R2) مربوط به اقلیم مدیترانه­ای (سنندج) و دمای حداقل (998/0= R2) برای اقلیم گرم و خشک (بندر عباس) می باشد.
کلیدواژه‌ها
مدل SIMETAW
تبخیر و تعرق
شبیه سازی
اقلیم
داده های روزانه

عنوان مقاله English

Application of SIMETAW simulation model for prediction of climate parameters in different regions of Iran

نویسندگان English

Hooshmand Ataei
Mahsa Ravarian
Seyed Alireza Tashakori Hashemi
چکیده English

So far, several models have been proposed for estimating different climate parameters, but due to the lack of valid and long-term data in some meteorological stations, some models have been difficult to use. The SIMETAV V.1.0 model has been developed in cooperation with the University of California Davis and the Water Resources Authority of California in 2005. The SIMETAW model is a new and innovative tool for the estimation of applied water evapotranspiration (ETAW). SIMETAW simulation model is presented to estimate potential evapotranspiration and also estimate the net amount of water required for irrigation (ETaw). In addition, using this model, you can simulate daily meteorological data from meteorological data. The simulation of daily weather information where there are only monthly averages is a great tool for filling out lost data. In this research, Simetaw simulation model predicts different climate parameters such as solar radiation, minimum and maximum temperature, wind speed, dew point, precipitation and evapotranspiration potential in four different semi-arid climate zones (Mashhad). Dry (Bandar Abbas), moderate and humid (Ramsar) and Mediterranean (Sanandaj) during the years (1967-2017). The results of these studies showed that SIMETAW model has high ability to simulate climate variables and has the highest model accuracy in precipitation simulation (R2 = 0.998) and maximum temperature (R2 = 0.997) for semi-arid climate (Mashhad) , Dew point (R2 = 0.998) for temperate and humid climate (Ramsar), for radiation (R2 = 0.998) and wind speed (R2 = 0.9) for Mediterranean climate (Sanandaj) and minimum temperature (R2 = 0.998) for warm and dry climates (Bandar Abbas).
According to the sensitivity analysis of SIMETAW model, the input parameters of the model are respectively their effect on potential evapotranspiration from maximum temperature, precipitation, dew point temperature and minimum temperature, solar radiation and wind speed.

کلیدواژه‌ها English

SIMETAW model
evapotranspiration
Simulation
climate
daily data
ابراهیم پور، میثم؛ قهرمان، نوذر؛ لیاقت، عبدالمجید. 1391. استفاده از مدل SIMETAW جهت شبیه‌سازی متغیرهای اقلیمی و بررسی اثر تغییر اقلیم بر تبخیر تعرق پتانسیل (مطالعه موردی: مشهد)، تحقیقات آب‌وخاک، (4)43: 360-353.
ابراهیم پور، میثم؛ قهرمان، نوذر؛ لیاقت، عبدالمجید. 1391. استفاده از مدل SIMETAW جهت شبیه‌سازی متغیرهای اقلیمی و بررسی اثر تغییر اقلیم بر تبخیر تعرق پتانسیل (مطالعه موردی: مشهد)، تحقیقات آب‌وخاک، (4)43: 360-353.
براتی، خدیجه؛ طاهری سودجانی، هاجر؛ محمد، شایان نژاد. 1394. معادلات اساسی به‌کار گرفته‌شده در مدل swap و راهنمای کاربردی مدل. نشریه آب و توسعه، (1)2: 67-80.
براتی، خدیجه؛ طاهری سودجانی، هاجر؛ محمد، شایان نژاد. 1394. معادلات اساسی به‌کار گرفته‌شده در مدل swap و راهنمای کاربردی مدل. نشریه آب و توسعه، (1)2: 67-80.
برادران، فاطمه؛ سلطانی محمدی، امیر؛ ایزدپناه، زهرا. 1395. کاربرد مدل SIMETAW در شبیه‌سازی متغیرهای اقلیمی و محاسبه تبخیر تعرق پتانسیل، همایش ملی پدافند غیرعامل در بخش کشاورزی.
برادران، فاطمه؛ سلطانی محمدی، امیر؛ ایزدپناه، زهرا. 1395. کاربرد مدل SIMETAW در شبیه‌سازی متغیرهای اقلیمی و محاسبه تبخیر تعرق پتانسیل، همایش ملی پدافند غیرعامل در بخش کشاورزی.
برادران، فاطمه؛ سلطانی محمدی، امیر؛ ایزدپناه، زهرا. 1396. ارزیابی مدل SIMETAW در شبیه‌سازی پارامترهای هواشناسی و تبخیر و تعرق پتانسیل در چهار اقلیم مختلف، علوم و مهندسی آبیاری، (2)40: 249-237.
برادران، فاطمه؛ سلطانی محمدی، امیر؛ ایزدپناه، زهرا. 1396. ارزیابی مدل SIMETAW در شبیه‌سازی پارامترهای هواشناسی و تبخیر و تعرق پتانسیل در چهار اقلیم مختلف، علوم و مهندسی آبیاری، (2)40: 249-237.
حسینی، ا؛ ابراهیمی تبار، ابراهیم. 1391. برآورد تبخیر و تعرق پتانسیل شهرستان سقز با استفاده از روش-های تجربی. نخستین همایش علمی تخصصی -توسعه روستایی و کشاورزی با تأکید بر تولید ملی، پیرانشهر، دانشگاه پیام نور پیرانشهر.
حسینی، ا؛ ابراهیمی تبار، ابراهیم. 1391. برآورد تبخیر و تعرق پتانسیل شهرستان سقز با استفاده از روش-های تجربی. نخستین همایش علمی تخصصی -توسعه روستایی و کشاورزی با تأکید بر تولید ملی، پیرانشهر، دانشگاه پیام نور پیرانشهر.
روحانی، حامد؛ قندی، اعظم؛ سیدیان، سید مرتضی؛ کاشانی، مجتبی. 1396. بررسی عدم قطعیت شبیه‌سازی بارش آینده (مطالعه موردی: ایستگاه همدیدی بجنورد و مشهد)، پژوهش‌های حفاظت آب‌وخاک، (24)1: 204-189.
روحانی، حامد؛ قندی، اعظم؛ سیدیان، سید مرتضی؛ کاشانی، مجتبی. 1396. بررسی عدم قطعیت شبیه‌سازی بارش آینده (مطالعه موردی: ایستگاه همدیدی بجنورد و مشهد)، پژوهش‌های حفاظت آب‌وخاک، (24)1: 204-189.
زاهدی، مجید؛ بیاتی خطیبی، مریم. هیدرولوژی، انتشارات سمت، 22: 382.
زاهدی، مجید؛ بیاتی خطیبی، مریم. هیدرولوژی، انتشارات سمت، 22: 382.
شاه نقی، نغمه؛ پارسی نژاد، مسعود؛ عراقی نژاد، شهاب؛ میرزایی، فرهاد. 1390. پیش‌بینی تأثیر اقلیم بر تبخیر و تعرق در دشت مشهد. چهارمین کنفرانس مدیریت منابع آب ایران. دانشگاه صنعتی امیرکبیر.
شاه نقی، نغمه؛ پارسی نژاد، مسعود؛ عراقی نژاد، شهاب؛ میرزایی، فرهاد. 1390. پیش‌بینی تأثیر اقلیم بر تبخیر و تعرق در دشت مشهد. چهارمین کنفرانس مدیریت منابع آب ایران. دانشگاه صنعتی امیرکبیر.
علیزاده، امین. طراحی سیستم‌های آبیاری، 1: 452.
علیزاده، امین. طراحی سیستم‌های آبیاری، 1: 452.
Ebrahimpour, M. Ghahreman, N. and M. Orang. 2013. Assessment of climate change impacts on reference evapotranspiration and simulation of daily weather data using SIMETAW. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 140(2):1-10. [DOI:10.1061/(ASCE)IR.1943-4774.0000669]
Ebrahimpour, M. Ghahreman, N. and M. Orang. 2013. Assessment of climate change impacts on reference evapotranspiration and simulation of daily weather data using SIMETAW. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 140(2):1-10. [DOI:10.1061/(ASCE)IR.1943-4774.0000669]
Ghahreman, N. Ebrahimpour, M. and M. Orang. 2012. Application of SIMETAW model for generating daily weather data and reference evapotranspiration (ETo) in two different climates in Iran. Proceeding, Irrigation Australia,seventh Asian Regional Conference, ICID, Adelaide, pp. 24-29.
Ghahreman, N. Ebrahimpour, M. and M. Orang. 2012. Application of SIMETAW model for generating daily weather data and reference evapotranspiration (ETo) in two different climates in Iran. Proceeding, Irrigation Australia,seventh Asian Regional Conference, ICID, Adelaide, pp. 24-29.
Hanoi.Me,DiTian, Puneet.S. Anna.P,Giovanni B.C,2018, Medium-range reference evapotranspiration forecasts for the contiguous United States based on multi-model numerical weather predictions,Journal of Hydrology.Volume 562, July 2018, Pages 502-517 [DOI:10.1016/j.jhydrol.2018.05.029]
Hanoi.Me,DiTian, Puneet.S. Anna.P,Giovanni B.C,2018, Medium-range reference evapotranspiration forecasts for the contiguous United States based on multi-model numerical weather predictions,Journal of Hydrology.Volume 562, July 2018, Pages 502-517 [DOI:10.1016/j.jhydrol.2018.05.029]
Irmak, S. Payero, J.O. Martin, D.L. Irmak, A. and T.A. Howell. 2006. Sensitivity analyses and sensitivity coefficients of standardized daily ASCE-Penman-Monteith equation. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 132(6):564-578. [DOI:10.1061/(ASCE)0733-9437(2006)132:6(564)]
Irmak, S. Payero, J.O. Martin, D.L. Irmak, A. and T.A. Howell. 2006. Sensitivity analyses and sensitivity coefficients of standardized daily ASCE-Penman-Monteith equation. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 132(6):564-578. [DOI:10.1061/(ASCE)0733-9437(2006)132:6(564)]
Li, S. 2010. Studies on main crops' evapotranspiration in Hexi corridor based on the SIMETAW model. Master's Thesis, Agricultural Sciences,121p.
Li, S. 2010. Studies on main crops' evapotranspiration in Hexi corridor based on the SIMETAW model. Master's Thesis, Agricultural Sciences,121p.
Noemi, M. 2013. Agricultural water demand assessment using the SIMETAW model. Doctoral Thesis, University of SASSARI, 203p.
Noemi, M. 2013. Agricultural water demand assessment using the SIMETAW model. Doctoral Thesis, University of SASSARI, 203p.
Okkan, U. and O. Fistikoglu. 2014, evaluating climate change effects on runoff by statistical downscaling and hydrological model GR2M. Theoretical and Applied Climatology, 117(1-2): 343-361 [DOI:10.1007/s00704-013-1005-y]
Okkan, U. and O. Fistikoglu. 2014, evaluating climate change effects on runoff by statistical downscaling and hydrological model GR2M. Theoretical and Applied Climatology, 117(1-2): 343-361 [DOI:10.1007/s00704-013-1005-y]
Rowell, D.P., Senior, C.A.,Vellinga, M.,and Graham, R.J. 2016. Can climate projection uncertainty be constrained over Africa using metrics of contemporary performance, Climate Change. 113: 621-633. [DOI:10.1007/s10584-015-1554-4]
Rowell, D.P., Senior, C.A.,Vellinga, M.,and Graham, R.J. 2016. Can climate projection uncertainty be constrained over Africa using metrics of contemporary performance, Climate Change. 113: 621-633. [DOI:10.1007/s10584-015-1554-4]
Rwasoka, D.T. Madamombe, C.E. Gumindoga, W. and A.T. Kabobah. 2014. Calibration, validation, parameter indentifiability and uncertainty analysis of a 2-parameter parsimonious monthly rainfall-runoff model in two catchments in Zimbabwe. Physics and Chemistry of the Earth, Parts A/B/C. 67: 36-46. [DOI:10.1016/j.pce.2013.09.015]
Rwasoka, D.T. Madamombe, C.E. Gumindoga, W. and A.T. Kabobah. 2014. Calibration, validation, parameter indentifiability and uncertainty analysis of a 2-parameter parsimonious monthly rainfall-runoff model in two catchments in Zimbabwe. Physics and Chemistry of the Earth, Parts A/B/C. 67: 36-46. [DOI:10.1016/j.pce.2013.09.015]
Safeeq, M. Fares, A. (2011). Accuracy evaluation of ClimGen weather generator and daily to hourly disaggregation methods in tropical conditions.Journal of Theoretical Applied Climatology,106:321-341. [DOI:10.1007/s00704-011-0438-4]
Safeeq, M. Fares, A. (2011). Accuracy evaluation of ClimGen weather generator and daily to hourly disaggregation methods in tropical conditions.Journal of Theoretical Applied Climatology,106:321-341. [DOI:10.1007/s00704-011-0438-4]
Savage M.J. 1993. Statistical aspects of model validation. Presented at a workshop on the field water balance in the modeling of cropping systems, University of Pretoria, South Africa.
Savage M.J. 1993. Statistical aspects of model validation. Presented at a workshop on the field water balance in the modeling of cropping systems, University of Pretoria, South Africa.
Snyder, R. Orang, M. Geng, S. Matyac, S. and S. Sarreshteh. 2004. SIMETAW (Simulation of Evapotranspiration of Applied Water). Journal of California Water Plan Update, 4: 211-226.
Snyder, R. Orang, M. Geng, S. Matyac, S. and S. Sarreshteh. 2004. SIMETAW (Simulation of Evapotranspiration of Applied Water). Journal of California Water Plan Update, 4: 211-226.
Swelam, A. Snyder, R.L. and M. Orang. 2010. Modeling evapotranspiration of applied water in Egypt delta: Calibrating SIMETAW model under Nile Delta conditions. The Center for Special Studies and Program (CSSP), Available on: www.waterplan.water.ca.gov.
Swelam, A. Snyder, R.L. and M. Orang. 2010. Modeling evapotranspiration of applied water in Egypt delta: Calibrating SIMETAW model under Nile Delta conditions. The Center for Special Studies and Program (CSSP), Available on: www.waterplan.water.ca.gov.
Xiaolin, Y. Fu, C. and C. Qingquan. 2013. The spatial and temporal variation of water requirement of winter wheat based SIMETAW model in Huang-Huai-Hai farming region. American Scientific Publishers,11(6-7): 1149-1155. [DOI:10.1166/sl.2013.2875]
Xiaolin, Y. Fu, C. and C. Qingquan. 2013. The spatial and temporal variation of water requirement of winter wheat based SIMETAW model in Huang-Huai-Hai farming region. American Scientific Publishers,11(6-7): 1149-1155. [DOI:10.1166/sl.2013.2875]
Yugang.N, Xiangyun.Q, 2018, Hourly day-ahead solar irradiance prediction using weather forecasts by LSTM, Energy.Volume 148, 1 April 2018, Pages 461-468. [DOI:10.1016/j.energy.2018.01.177]
Yugang.N, Xiangyun.Q, 2018, Hourly day-ahead solar irradiance prediction using weather forecasts by LSTM, Energy.Volume 148, 1 April 2018, Pages 461-468. [DOI:10.1016/j.energy.2018.01.177]