بررسی کارایی مدل دوسینوسی در برآورد ساعتی دما در اقلیم های مختلف ایران

دستیابی به داده های ساعتی دما به دلیل تحلیل جزئی تر فرآیندهای رشد گیاه در مدل سازی گیاهی و مطالعات یخبندان اهمیت بسزایی دارد. همچنین تحلیل دقیق تر تاثیر تغییراقلیم و پدیده های زیانبار جوی بر رشد و نمو گیاهان نیازمند داده های ساعتی می باشد. مدل دو سینوسی روشی دقیق در مدل سازی شبانه روزی دمای هوا می باشد که ضمن در نظرگیری ماهیت سینوسی تغییرات دما دقت بسیار خوبی در تشخیص زمان وقوع دمای کمینه و بیشینه شبانه روزی دارد. تاکنون دقت این روش در اقلیم های مختلف ایران بررسی نشده است. هدف این تحقیق بررسی دقت و صحت مدل دو سینوسی برای برآورد دماهای ساعتی از روی دمای کمینه و بیشینه روزانه در اقلیم های مختلف ایران است.

برای بررسی کارایی مدل دو سینوسی سعی شد از داده های ایستگاه های هواشناسی موجود در اقلیم های مختلف ایران از آب و هوای فراخشک تا بسیار مرطوب استفاده شود. برای این منظور از داده های کمینه و بیشینه روزانه و سه ساعته ثبت شده دما در هشت ایستگاه هواشناسی در اهواز، اردبیل، بوشهر، گرگان، مشهد، رشت، تهران و زهک در سال های 2000 و 2005 استفاده شد. در این مدل زمان وقوع دمای کمینه در لحظه طلوع آفتاب و دمای بیشینه پس از سپری شدن دو سوم طول روز فرض شده که این زمان با محاسبات نجومی به طور دقیق قابل محاسبه است که کلیه محاسبات مربوط به مدل سازی در محیط نرم افزار MATLAB انجام شد. برای ارزیابی متوسط خطای مدل از شاخص RMSE و از MBE برای بررسی میزان اریب بودن معادله استفاده شد.

نتایج نشان داد مقدار متوسط خطا در ایستگاه های فراخشک و خشک بین 1/5 تا 2 درجه و در ایستگاه های مرطوب و نیمه مرطوب تا 3 درجه هم می رسد. به نظر می رسد تغییرات خطا در این مدل الگوی ماهانه ندارد به عبارتی خطای برآورد دمای ساعتی در ماه های گرم و سرد با هم اختلاف چشمگیری ندارند. بررسی خطای اریبی مدل نشان داد که این مدل در ماه های گرم مناطق خشک دارای خطای کم برآوردی است و در ماه های سرد دارای خطای بیش برآوردی است. البته مقدار خطای اریبی ناچیز بوده و در بیشتر ماه ها کمتر از 0/5 درجه است. بررسی روند تغییرات دمای واقعی و برآوردی نشان داد که الگوی نوسانات شبانه روزی دما در مناطق خشک نسبت به مناطق مرطوب تبعیت بیشتری از تغییرات سینوسی دارد.

بررسی رژیم شبانه روزی دماهای ساعتی مدل شده نشان داد که این مدل در تشخیص زمان دقیق وقوع کمینه و بیشینه دما در ایستگاه های مرطوب کمی دچار مشکل بوده که بنظر می رسد علت اصلی وقوع خطاهای بالا در این ایستگاه نیز همین مسئله باشد ولی روند سینوسی تغییرات دما را به خوبی مدل می کند. البته شایان ذکر است با توجه به اینکه این مدل مبتنی بر رژیم معمولی شبانه روزی دما توسعه یافته است، در روزهای همراه با وقوع پدیده های هواشناسی مانند فرارفت هوای گرم و سرد به منطقه یا وقوع بارندگی، دقت مدل در برآورد دماهای ساعتی ممکن است کاهش یابد.