بررسی تغییرات، تخمین درجه حرارت اعماق مختلف و ر‍‍ژیم حرارتی خاک های ایران با استفاده از توابع انتقالی خاک و شبکه عصبی

درجه حرارت خاک یکی از مهمترین ویژگیهای فیزیکی خاک است و نقش مهمی در بسیاری از فرآیندها بازی میآند. با توجه به اینکه درجه حرارت خاک تحت تأثیر متغیرهای اقلیمی، به ویژه درجه حرارت هوا قرار میگیرد، می توان روابطی را بین درجه حرارت خاک و متغیرهای اقلیمی به وجود آورد و با اندازهگیری این متغیرها، از طریق این روابط (توابع انتقالی خاک و شبکه عصبی مصنوعی)، درجه حرارت خاک را با دقت قابل قبولی تخمین زد. اهداف این تحقیق، تخمین دمای سالیانه و فصلی و رژیم های حرارتی خاک های ایران، با استفاده از دادههای هواشناسی به کمک توابع انتقالی خاک و شبکه عصبی مصنوعی و بررسی نوسانات دمای این خاک ها در اعماق مختلف بوده است. قسمت های جنوبی ایران، در نواحی گرمسیری و قسمت های شمالی آن در نواحی نیمه گرمسیری واقع است. از لحاظ بارندگی می توان کشور ایران را به دو منطقه با بارندگی سالانه خوب یا متوسط و با بارندگی کم تقسیم نمود. در این تحقیق، آمار متغیرهای اقلیمی و درجه حرارت خاک 131 ایستگاهی آه آمار درجه حرارت خاک در آن ها موجود م یباشد،از سال 1993 تا سال 2003 مورد استفاده قرار گرفت. برای بدست آوردن رابطه بین درجه حرارت سالیانه و فصلی خاک در عمق های مختلف و درجه حرارت هوا، از دو روش "توابع انتقالی خاک" و "شبکه ی عصبی مصنوعی" استفاده شد. این روابط به تفکیک رژیم های رطوبتی خاک و بدون در نظر گرفتن این رژ یمها به دست آمد. دقت و (sb) ( مربع اریب (بایاس ،(msd) روابط به آمک میانگین مربع انحراف مورد ارزیابی قرار گرفت. همچنین نوسانات متوسط (r) ضریب همبستگی روزانه، ماهیانه و فصلی درجه حرارت خاک، در هر رژیم رطوبتی و بدون در نظر گرفتن رژیم رطوبتی مورد مطالعه قرار گرفت. در ایران، درجه حرارت سالیانه عمق ?0 سانتیمتری خاک در هر یک از رژیم های رطوبتی اریدیک، یودیک، یوستیک و زریک، به ترتیب با اضافه 2 ، و بدون در نظر گرفتن رژیم / 1 و ? / ? ،2 / 1 ،2 / کردن 9 2 به متوسط درجه حرارت سالیانه هوا، / رطوبتی خاک، با اضافه کردن ? متوسط درجه حرارت سالیانه خاک بدست میآید. آمترین دمای سالانه، بهاره، پاییزه، زمستانه، حداقل و حداکثر ماهیانه خاک و هوا را رژیم رطوبتی زریک ، به خود اختصاص م یدهد. رژیم رطوبتی یودیک بعد از زریک، ?0 ، آمترین درجه حرارت cm آمترین درجه حرارت سالانه خاک در عمق تابستانه خاک و کمترین تفاوت درجه حرارت حداکثر و حداقل ماهیانه خاک در اعماق مختلف را داراست. در مناطق با رژیم رطوبتی یوستیک، به طور متوسط درجه حرارت سالانه و فصلی خاک و هوا و درجه حرارت حداقل و حداکثر ماهیانه خاک در اعماق مختلف نسبت به رژیم های دیگر بیشتر است. اختلاف حداکثر و حداقل درجه حرارت ماهیانه خاک، به ترتیب از بیشترین تا کمترین، در رژیمهای رطوبتی زریک، یوستیک، اریدیک و یودیک مشاهده میگردد. در تمام رژیمهای رطوبتی و بدون در نظر گرفتن رژیم رطوبتی، متوسط درجه حرارت سالانه خاک در تمام اعماق، از درجه حرارت سالانه هوا بیشتر است. متوسط درجه حرارت سالانه خاک از عمق ? سانتی- ?0cm متر به طرف عمق 20 یا 30 سانتیمتر روند آاهشی و مجددا" در عمق افزایشی با شدت کمتر را نشان می دهد. این درجه حرارت، در عمق ? سانتیمتری به بیشترین مقدار خود می رسد. در این تحقیق، مشخص شد که بدون در نظر گرفتن رژیم رطوبتی خاک، برای ماه های ژوئن، ژوئیه و اوت، به منظور بدست آوردن متوسط درجه حرارت تابستانه عمق 100 1 از درجه حرارت تابستانه هوا /19oc سانتیمتری خاک در ایران، باید 30 و ?0 ،20 ،10 ، کسر نمود. متوسط درجه حرارت تابستانه اعماق ? 2 و /0? ،2/?1 ،?/39 ،?/ سانتیمتری خاک، به ترتیب، با اضافه نمودن 79 1 به متوسط درجه حرارت تابستانه هوا بدست میآید. در تمام رژیم /19 ،100cm های رطوبتی و بدون در نظر گرفتن رژیم رطوبتی، از عمق ? تا متوسط درجه حرارت تابستانه خاک آاهش م ییابد. اختلاف مثبت درجه حرارت تابستانه خاک و هوا از سطح به طرف عمق آم م یشود. در عمق 100 ، اکثر ایستگاه ها دارای درجه حرارت تابستانه خاک آمتری نسبت cm به درجه حرارت تابستانه هوا می باشند. برای تخمین متوسط درجه حرارت تابستانه خاک در این اعماق، در هریک از رژیم های رطوبتی، مقادیری که باید به متوسط درجه حرارت هوا اضافه شود نیز بدست آورده شد. در ? نسبت cm رژیم رطوبتی یودیک، متوسط درجه حرارت تابستانه خاک در عمق به رژیمهای رطوبتی دیگر آمترین است. تغییرات متوسط درجه حرارت پائیزه، زمستانه و بهاره خاک در اعماق مختلف و روابط بین آ?ا و متوسط فصلی درجه حرارت هوا در تمام رژیم های رطوبتی و بدون در نظر گرفتن رژیم رطوبتی، مانند آنچه که در مورد متوسط درجه حرارت تابستانه خاک ملاحظه گردید، مورد بحث و بررسی قرار گرفت. چنانچه در تعیین روابط بین درجه حرارت خاک در اعماق مختلف و درجه حرارت هوا، در رژیم های مختلف رطوبتی، ماههای فصول ایرانی مد نظر قرار گیرند، روابط از دقت بالاتری برخوردار خواهند بود. مقایسه بین شبکه عصبی مصنوعی و توابع انتقالی خاک نشان داد که شبکه عصبی مصنوعی میتواند در بیشتر اعماق و فصول سال، دقیقتر از توابع انتقالی خاک، رابطه بین درجه حرارت خاک و هوا را تعیین کند، به شرط آن که برای آن مورد تجزیه و تحلیل آماری testing ارزیابی شبکه عصبی مصنوعی، قسمت قرار گیرد. روابط به دست آمده در این تحقیق، توانسته برآوردی از درجه حرارت خاک، نزدیک با مقادیر اندازهگیری شده توسط سازمان هواشناسی داشته باشد. در تمام رژیم های رطوبتی و بدون در نظر گرفتن ? به طرف عمق 100 سانتیمتر، حداقل درجه cm رژیم رطوبتی، از عمق حرارت ماهیانه خاک افزایش و حداکثر آن و اختلاف حداکثر و حداقل درجه حرارت ماهیانه خاک با افزایش عمق، کاهش م ییابد. در خاکهای ایران، در رژیم رطوبتی اریدیک از ماه آپریل تا ژوئیه و در رژیم رطوبتی یودیک، از ماه می تا آگوست، درجه حرارت خاک در عمق 100 سانتیمتر، کمتر از هوا است. در رژیم های یوستیک، زریک و بدون درنظر گرفتن رژیم رطوبتی نیز چنین روابطی بین درجه حرارت خاک و هوا بدست آمد. در هریک از رژیم های رطوبتی و بدون در نظر گرفتن رژیم رطوبتی، 100 دارای cm در ساعت 3 صبح، در سه ماه اول و سه ماه آخر سال، عمق حداکثر درجه حرارت خاک و بغیر از رژیم رطوبتی یودیک، در همه ماه ? دارای حداقل درجه حرارت خاک است. از ماه اوریل cm های سال، عمق ?0 ، حداکثر میانگین cm 30 و در ماه سپتامبر، عمق cm تا آگوست، عمق درجه حرارت خاک را به خود اختصاص میدهند. در رژیم رطوبتی یودیک، ? کمترین دما را دارد. cm در ? ماه اول و ? ماه آخر سال، عمق تغییرات متوسط درجه حرارت خاک در ساعت 9 صبح و 3 بعد از ظهر نیز در طول سال، در اعماق مختلف و در هریک از رژیم های رطوبتی و بدون در نظر گرفتن رژیم رطوبتی مورد بحث و بررسی قرار گرفت.