زهرا برخورداری فرد

سابقه و هدف : بارش، به منزله یکی از اصلی ترین مؤلفه های بیلان آب، نقش مهمی در توزیع مکانی و زمانی آب در دسترس دارد و مهم ترین عاملی است که در چرخه هیدرولوژی، دخالت مستقیم دارد. به دلیل فقدان داده های بارش به روز و طولانی مدت با صحت مناسب و تغییر پذیری زیاد این کمّیت در مکان و زمان، پایش آن در وسعت های زیاد، بسیار دشوار است. همچنین هزینه بر بودن ایجاد ایستگاه اندازه گیری بارش، کمبود ایستگاه، مستقر نبودن دستگاه های ثبت کننده در مناطق صعب العبور، برداشت های نقطه ای و تعمیم پذیر نبودن اندازه گیری ها در نواحی وسیع و نیز نبودِ توانایی مطلوب در ثبت بارندگی های رگباری و سنگین همرفتی، همواره پژوهشگران حوزه های جوّی و هیدرولوژی را در اندازه گیری بارش، با چالش مواجه کرده است؛ ازاین رو استفاده از محصولات ماهواره ای جایگزین مناسبی برای دستیابی به داده های بارش، به ویژه در مناطق فاقد آمار و مناطق با تراکم ایستگاه های زمینی پایین است. اما محصولات ماهواره ای نیز خطاهای متعددی دارند؛ به همین دلیل، ارزیابی و بررسی دقت این محصولات قبل از استفاده، ضروری است. بنابراین، در تحقیق حاضر، محصولات بارش سه ماهواره CHIRPS، MERRA و TRMM در مقیاس ماهیانه، در سطح کشور ایران، ارزیابی شده است. مواد و روش ها: در این مطالعه، داده های 222 ایستگاه سینوپتیک کشور ایران، از ژانویه 2005 تا دسامبر 2019، در مقیاس زمانی ماهیانه از سازمان هواشناسی کل کشور دریافت شد. محصولات بارش ماهواره هایCHIRPS ، TRMM و MERRA نیز از سایت ناسا دانلود و پس از همسان سازی فرمت داده ها، به داده های عددی هم واحد تبدیل شدند. دراِدامه، داده های ماهواره ای و داده های ایستگاه های سینوپتیک زمینی به صورت یکپارچه درکنار هم قرار گرفتند و درنَهایت، داده های تخمینی و مشاهده ای اعتبارسنجی شدند تا میزان خطای پیش بینی ماهواره ها، با استفاده از شاخص های آماری شامل Bias، MAE، RMSE، R و R^2 به دست آید و موفقیت سنجنده ها، با استفاده از شاخص های مطابقت شامل POD، FAR و CSI، صحت سنجی و بررسی شود. نتایج و بحث: با توجه به نتایج، TRMM با 84/23 = RMSE و 69/0 = R^2، درمقایسه با ماهواره های دیگر، عملکرد خوبی داشته است. سایر شاخص ها نیز حاکی از برتری این ماهواره بر دیگر ماهواره هاست. ماهواره MERRA، با 57/30 = RMSE و 56/0 =R^2، درمقایسه با TRMM عملکردی ضعیف و درقیاس با CHIRPS عملکردی بهتر داشته است و از این لحاظ، در رتبه دوم قرار دارد. ماهواره CHRIPS نیز تقریباً در همه شاخص ها عملکردی ضعیف تر از دو ماهواره دیگر نشان داده است. با توجه به این اطلاعات و مقدار Bias حاصل شده، هر سه ماهواره بارندگی را کمتر از مقدار واقعی برآورد کرده اند اما ماهواره TRMM، درمقایسه با دو ماهواره دیگر، کم برآوردتر بوده و در این شاخص نیز، برتر از دو ماهواره دیگر عمل کرده است. نتیجه گیری: صحت سنجی تک تک ایستگاه ها نشان داد که داده های هر سه ماهواره، طبق شاخص POD، دامنه تغییرات اندک و نزدیک به صفر دارند و طبق شاخص های FAR و CSI، این اختلاف حدود 5/0 است؛ بیشترین آن به محصولات ماهواره MERRA، با دامنه تغییرات 148/0، تعلق دارد که نشان می دهد طبق این شاخص ها، می توان به داده های این ماهواره ها تاحد بسیاری اعتماد داشت. نتایج FAR و CSI بیان می کند که هرچند محصولات MERRA در تمامی ایستگاه ها، با اختلاف بسیار جزئی، کمترین میزان خطا و اشتباه را در تشخیص روزهای غیربارانی و بارانی داشته اند، براساس نتایج این تحقیق می توان گفت که درمجموع، محصولات ماهواره TRMM دارای صحت مناسب، تشخیص و مطابقت مطلوب در تمامی ارزیابی هاست.  

استفاده از محصولات بارش ماهواره ای برای برآورد داده های بارش در مقیاس منطقه ای راهکاری جدید محسوب می شود. این محصولات خود دارای خطاهای گوناگونی هستند، به همین دلیل، ارزیابی و بررسی صحت این داده ها پیش از استفاده ضروری است. از آنجائی که بارش به شرایط اقلیمی و خصوصیات فیزیوگرافی منطقه وابسته است، بنابراین در پژوهش حاضر، ضمن اعتبار سنجی و صحت سنجی محصولات ماهواره ای بارش، به بررسی تاثیر دما و ارتفاع بر عملکرد محصولات بارشی ماهواره های MERRA، TRMM و CHIRPS در مقیاس ماهانه، در بازه زمانی 2005 تا 2019 و با استفاده از 222 ایستگاه سینوپتیک واقع در سطح کشور ایران پرداخته شده است. نتایج نشان می دهد که به ترتیب مقدار ریشه میانگین مربعات خطا برای ماهواره های TRMM، MERRA و CHIRPS برابر با 8/23 ،6/30 و 35 میلیمتر است که نشان دهنده عملکرد مطلوب ماهواره TRMM نسبت به دو ماهواره دیگر است؛ با بررسی شاخص آستانه موفقیت می توان گفت که طبق این شاخص، هر سه ماهواره عملکرد بسیار خوب و تقریبا مشابهی دارند به طوری که مقدار این شاخص به ترتیب برای ماهواره های MERRA، TRMM و CHIRPS برابر 864/0، 797/0 و 776/0 است. همچنین نتایج نشان داد که ماهواره TRMM در تمامی طبقات دمائی و ارتفاعی بهتر از دو ماهواره دیگر عمل می کند. در ارتفاعات کمتر از 500 متر و بیشتر از 1500 متر و دماهای زیر 18 درجه سانتی گراد، MERRA عملکرد خوبی نسبت به CHIRPS داشته و برآورد بهتری از بارش واقعی ارائه داده است.

با توجه به کمبود منابع آبی، مسئله استفاده از این منابع و مدیریت بهینه آن اهمیت ویژه ای دارد. الگوی نامناسب مصرف آب در مناطق گوناگون شهری چه بسا ازجمله مواردی باشد که کمبود آب در شهرها را با مشکلاتی مواجه کند. بنابراین، استفاده از روش هایی ضرورت دارد که الگوی مصرف را در مناطق گوناگون شهری، شناسایی کند. هدف از این تحقیق بررسی الگوی مکانی مصرف آب در سطح شهر قم، با استفاده از تکنیک های خودهمبستگی مکانی است. بدین دلیل، ابتدا مصارف 117 محله شهر قم، طی سال 1396 گردآوردی و میانگین مصرف آب خانوار هریک از محله ها محاسبه شد. به منظور شناسایی نوع الگوی مصرف، از شاخص موران و با هدف توزیع مکانی الگوی حاکم، از شاخص موران محلی و نواحی گرم استفاده شد. نتایج خودهمبستگی مکانی نشان داد که بزرگ ترین الگوی خوشه ای مصرف آب در شهر قم، با مقدار شاخص موران (0.24 I =)، در فصل تابستان شکل گرفته و بیشترین معنی داری شاخص (7.02 z =) نیز در این فصل مشاهده شده است. در هر دو تحلیل موران محلی و نواحی گرم، مشاهده شد که مصارف بالا الگوی خوشه ای بالایی به نسبت مصارف پایین دارند. از نظر مکانی، خوشه های با مصرف بالا بیشتر در محله های مرکزی و غربی شهر و خوشه های با مصرف پایین نیز در محله های جنوبی، شرقی و شمالی شهر به صورت پراکنده ملاحظه شد. از نظر زمانی، خوشه های با مصرف بالا در محله های مرکزی و غربی، به ترتیب در فصل تابستان و زمستان و خوشه های با مصرف پایین نیز در فصل های سرد مشاهده شد.