کاربرد منطق فازی در برآورد مقادیر غیردقیق شاخص فرسایندگی باران و تغییرات مکانی آن در حوزه آبخیز دریای خزر

فرسایندگی باران در مدل جهانی فرسایش و هدررفت خاک (EI30) که حاصلضرب انرژی جنبشی (E) و حداکثر انرژی جنبشی باران (I30) می باشد، یکی از پارامترهای مهم مدل های ریاضی فرسایش خاک و تولید رسوب محسوب می شود. از آن جایی که اندازه گیری آن وقت گیر و هزینه بر است، برای برآورد آن از روابط تجربی استفاده می شود که مبتنی بر شدت باران می باشند. داده های شدت بارندگی در بسیاری مناطق موجود نیست. بنابراین، در عمل، شاخص فرسایندگی باران با استفاده از مقدار باران محاسبه و تخمین زده می شود که منجر به عدم قطعیت در داده های شاخص فرسایندگی باران می شود. در این پژوهش، منطق فازی بر داده های غیردقیق شاخص فرسایندگی باران اعمال شد و سپس، تغییرات مکانی آن با شش روش کریجینگ معمولی، کوکریجینگ، اسپلاین، چندجمله ای منطقه ای، چندجمله ای محلی و عکس فاصله وزن دار بررسی شد تا تاثیر منطق فازی بر این روش ها ارزیابی شود. در بین پارامترها و شاخص های مختلف فرسایندگی مبتنی بر میزان باران، تنها شاخص فورنیه اصلاح شده (FImod) همبستگی بالایی را با EI30 در 11 ایستگاه سینوپتیک نشان داد. یک مدل رگرسیونی برای تخمین EI30 از FImod در 66 ایستگاه فاقد آمار شدت بارندگی استفاده شد و سپس منطق فازی بر این داده های تخمینی اعمال شد. تعداد پنج تابع عضویت گوسی برای ارتفاع به عنوان متغیر ورودی و EI30 به عنوان متغیر خروجی تعریف شد. سپس، مجموعه های شاخص فرسایندگی با روش مرکز ثقل دفازی شد و به اعداد قطعی تبدیل شد. نتایج نشان داد نسبت اثر قطعه ای به آستانه نیم تغییرنما (23/0) بیان گر همبستگی مکانی قوی EI30 در فاصله 630 کیلومتری است. مقادیر منفی میانگین انحراف خطا (MBE) در روش های فازی کوکریجینگ و فازی کریجینگ بیان گر کم برآورد شدن EI30 بود، در حالی که مقادیر مثبت آن در سایر روش ها نشان دهنده بیش برآورد شدن این شاخص می باشد. از سوی دیگر، مقدار میانگین مطلق خطا (MAE) در روش فازی کوکریجینگ نسبت به روش های عکس فاصله وزن دار، کریجینگ، کوکریجینگ، اسپلاین، فازی عکس فاصله وزن دار، فازی کریجینگ و فازی اسپلاین به ترتیب به میزان 28، 21، 19، 22، 15، 11 و 11 درصد کاهش نشان داد. نقشه خروجی برای تمام روش های میان یابی حاکی از وجود روند کاهشی از غرب به شرق حوزه بود، به طوری که بیش ترین مقدار فرسایندگی (1450 مگا ژول میلی متر در هکتار در ساعت در سال) در غرب حوزه اتفاق افتاد. این الگو مطابق با الگوی تغییرات اقلیمی از مرطوب به نیمه خشک بود.