چکیده:
برآورد نیاز آبی گیاهان یکی از مهمترین نیازهای بخش کشاورزی محسوب میشود که میتواند نقش مهمی در استفاده صحیح از منابع آب کشور ایفا کند. اولین گام در محاسبه نیاز آبی گیاهان، برآورد تبخیر و تعرق بالقوه میباشد. با توجه به اینکه برآورد تبخیر و تعرق بالقوه نیاز به فراسنجهای متعدد هواشناسی دارد، هدف این تحقیق بدست آوردن روابط سادهتر با استفاده از روش تحلیل مولفههای اصلی برای محاسبه تبخیر و تعرق در دو ایستگاه اردبیل و تبریز میباشد. برای این منظور در ابتدا از فراسنجهای دما (بیشینه، متوسط وکمینه)، رطوبت نسبی، ساعات آفتابی، بارش و سرعت باد در مقیاس روزانه و در فاصله سالهای 1962-2015 برای تبریز و 1992- 2015 برای اردبیل استفاده گردید. نتایج تحلیل مولفههای اصلی این تعداد فراسنج را برای ایستگاههای تبریز و اردبیل به ترتیب به دو و سه مولفه تقلیل داد. این مولفهها در تبریز حدود 78 درصد از تغییرات فراسنجهای ورودی و در اردبیل 83 درصد را توجیه میکنند. با استفاده از این مولفه ها، معادلههای جدیدی برای محاسبه تبخیر و تعرق بالقوه بدست آمد. نتایج مدلسازی تبخیر و تعرق نشان داد مقدار ضریب تبیین در مدلهای خطی چندگانه بدست آمده بین مولفههای اصلی (PC) و تبخیر و تعرق روزانه برای ایستگاه تبریز در دوره واسنجی و صحت سنجی به ترتیب برابر 53/ 0 و 69/ 0 و برای اردبیل 71/ 0 و 73/ 0 میباشد. همچنین مقادیر ضریب نش نیز برای ایستگاه تبریز 61/ 0 و 61/ 0 و برای اردبیل 71/ 0 و 73/ 0 میباشد که نشان دهنده کارایی مناسب مدلهای بدست آمده است. همچنین نتایج نشان داد که تبخیر و تعرق در تبریز به شدت تابع تغییرات فراسنج دما، رطوبت نسبی و ساعات آفتابی و در اردبیل به شدت تابع فراسنج دما میباشد.
Abstract
Estimation of plant water requirement is one of the most important needs of the agricultural activity which can play an important role in the proper use of water resources. The first step for calculating of plant water requirement is the estimation of reference Evapotranspiration. According to this fact that the estimation of potential evapotranspiration needs lots of meteorological parameters, the aim of this research is to obtain a simple equation for estimating of evapotranspiration, using principal component analysis in Ardabil and Tabriz. For this aim parameters including temperature (maximum, mean and minimum), relative humidity, sunshine hours, precipitation and the wind speed in daily scale for a period of 1962-2016 for Tabriz and 1992-2015 for Ardebil is used.
The results of principal component analysis reduce these parameters to two and three components (PC) for Tabriz and Ardebil respectively. These PC explain the 78% of parameter’s variance in Tabriz and 83% in Ardebil, respectively. By using of these components, new equations are obtained for calculate the potential evapotranspiration. The results of evapotranspiration modeling show that the coefficient of determination between daily reference evapotranspiration and principal components (PC) for calibration and verification periods are 0.53 and 0.69 for Tabriz and 071 and 0.73 for Ardebil, respectively. Also, the Nash coefficients for Tabriz are 0.61 and 0.61 and for Ardebil are 071 and 0.73 which showing the appropriate performance of models. The results also show that the evapotranspiration in Tabriz is highly affected by temperature parameter, relative humidity and sunshine hours and in Ardebil is only affected by temperature.
خلاصه ماشینی:
با توجه به این که برآورد تبخیر و تعرق بالقوه نیاز به فراسنج های متعدد هواشناسی دارد، هدف این تحقیق به دست آوردن روابط ساده تر با استفاده از روش تحلیل مؤلفه های اصلی برای محاسبه تبخیر و تعرق در دو ایستگاه اردبیل و تبریز میباشد.
(به تصویر صفحه مراجعه شود) شکل ١: موقعیت جغرافیایی ایستگاه های مورد مطالعه Figure 1: Location of study area مواد و روش ها داده های آماری مورد استفاده شامل دمای بیشینه (Tmax)، دمای کمینه (Tmin)، دمای متوسط (Tmean)، رطوبت نسبی (RH)، ساعات آفتابی (RS)، بارش (P) و سرعت باد در ارتفاع دومتری (U٢) و به صورت روزانه میباشند.
مطابق جداول (٣ و ٤) این مؤلفه ها به ترتیب حدود ٧٨ و ٨٣ درصد از تغییرات فراسنج ها مورد استفاده برای محاسبه تبخیر و تعرق بالقوه در دو ایستگاه تبریز و اردبیل را توجیه میکنند.
در این پژوهش به برآورد تبخیر و تعرق بالقوه در دو ایستگاه همدید تبریز و اردبیل با استفاده از روش تحلیل مؤلفه های اصلی (PCA) پرداخته شد.
(١٩٩٦) Arumugam &Mohan نیز با استفاده از رهیافت مؤلفه های اصلی نشان دادند سه مؤلفه اصلی اول بیش تر از ٨٥ درصد از تغییرات داده های خام را توجیه میکند و سه فراسنج رطوبت نسبی، دمای هوا و سرعت باد بیش ترین تأثیر را بر تبخیر و تعرق دارند.
(٢٠١١) Wei et al نیز برای کم کردن تعداد فراسنج ها جهت محاسبه تبخیر و تعرق در منطقه آکسوی چین از روش تحلیل مؤلفه اصلی استفاده کرد و نشان داد که پنج مؤلفه اصلی اول بیش از ٩٤ درصد از تغییرات فراسنج های اولیه را توجیه میکند.