ارزیابی برخی مدلهای منتخب تخمین تابش خالص خورشیدی (rn) به منظور برآورد دقیق تبخیر و تعرق مرجع روزانه با مدل پنمن-مانتیث-فائو 56 (pmf-56)

هدف از انجام این تحقیق کالیبراسیون مدل های تابش خالص جهت برآورد دقیق تبخیر و تعرق گیاه مرجع (eto) در چند ایستگاه کشور می باشد. در این مطالعه 20 ایستگاه در کل کشور مورد بررسی قرار گرفت و بهترین مدل های تخمین تابش خالص خورشیدی جهت تخمین دقیق eto مربوط به هر ایستگاه و هر اقلیم توسط آماره های خطاسنجی پیشنهاد شد. به این منظور میزان تابش خالص خورشیدی روزانه توسط برخی مدل های تجربی برآورد و با جایگزینی مقادیر تابش خالص روزانه در مدل های مختلف تبخیر و تعرق گیاه مرجع، مقدار آن به دست آمد. مدل های تخمین eto عبارتند از: پنمن مانتیث فائو 56 (pmf-56) (1998) ، پنمن (1948)، پنمن اصلاح شده فائو 24 (1991)، دما و تابش پریستلی-تیلور (1972) و ایرماک (2003) و مدل های تخمین تابش خالص خورشیدی شامل مدل های غیرخطی پنمن مانتیث فائو 56 (1998)، رایت (1982) و مانتیث (1973) می باشند. مدل های خطی شامل مدل رگرسیونی مبنا (1962)، رگرسیونی توسعه یافته (2000)، لیناکر(1992)، برلیند (1970) و ایرماک (2003) می باشند. در این تحقیق سناریوهای مختلف نسبت به دو مقیاس طولانی مدت (pmf-56) و کوتاه مدت (لایسیمتر) مقایسه شده و در هر مقیاس مدل های تابش خالص بهینه در هر ایستگاه معرفی شدند. در مقیاس بلندمدت نتایج کلی به صورت زیربدست آمد. جایگزینی تخمین های مدل های مختلف تابش خالص در مدل تبخیر و تعرق مرجع pmf-56 نشان داد که در دو اقلیم گرم و خشک و سرد و خشک مدل تابش خالص رگرسیونی مبنا بهترین گزینه می باشد. در اقلیم سرد و نیمه خشک، انتخاب اول مدل رایت و بعد از آن مدل ایرماک به عنوان مدل منتخب تابش خالص شناخته شد. در اقلیم گرم و مرطوب و معتدل و نیمه خشک انتخاب اول مدل ایرماک می باشد. در میانگین های ایستگاهی، در تمام اقلیم ها در حدود 50% ایستگاه ها مدل خطی رگرسیونی مبنا، 25% مدل غیر خطی رایت و 25% مدل خطی ایرماک به عنوان نزدیکترین مدل ها به مدل pmf-56 شناخته شدند. بنابراین می توان نتیجه گرفت در 75% مواقع مدل های خطی تابش خالص همچون ایرماک و رگرسیونی مبنا می توانند جایگزین های مناسبی برای مدل های غیر خطی تابش همچون pmf-56 باشند. در ایستگاه های با ارتفاع کم و نزدیک به سطح دریا و رطوبت نسبی بالا مدل ایرماک دارای تفاوت کمتری نسبت به مدل مرجع pmf-56 می باشد و این نتیجه را می توان برای مناطقی با اقلیم و ویژگی های جغرافیایی مشابه توصیه نمود. با مقایسه حداکثر و حداقل خطاهای اتفاق افتاده در ایستگاه های مورد مطالعه بیشترین دامنه درصد خطای ایجاد شده در اقلیم گرم و مرطوب و کمترین دامنه درصد خطا در اقلیم گرم و خشک با کمترین مقدار رطوبت نسبی اتفاق افتاده است. در مجموع به نظر می رسد که در اقلیم های گرم مدل های تابش خالص مورد بررسی تفاوت بیشتری با مدل pmf-56 دارند در حالیکه این تفاوت در اقلیم های سرد کمتر است. در نتیجه استفاده از مدل های جایگزین تابش خالص در اقلیم های سرد بیشتر توصیه می شود. نتایج مدل تبخیر و تعرق مرجع پنمن 1948 حساسیتی به نوع اقلیم نشان نداده و در اکثر ایستگاه ها تابش خالص رایت و بعد از آن مدل های pmf-56 و مدل رگرسیونی مبنا به عنوان مدل منتخب شناخته شدند. به طور کلی می توان نتیجه گرفت ترکیب مدل تبخیر و تعرق پنمن 1948 و مدل های غیر خطی تابش خالص می تواند خطای کمتری در برآورد تبخیر و تعرق گیاه مرجع ایجاد نماید. نتایج مدل تخمین تبخیر و تعرق مرجع فائو 24 نسبت به اقلیم و پارامترهای هواشناسی حساسیت نشان داده و با تغییر نوع اقلیم و تغییر رطوبت نسبی و ارتفاع از سطح دریا مدل تابش خالص بهینه تغییر می کند. در میانگین های ایستگاهی در حدود 45% ایستگاه ها مدل رگرسیونی مبنا، 35% مدل مانتیث و 15% مدل رایت به عنوان مدل بهینه معرفی شدند. به طور کلی می توان نتیجه گرفت که ترکیب مدل تبخیر و تعرق پریستلی-تیلور و مدل تابش خالص ایرماک می تواند تبخیر و تعرق گیاه مرجع را با خطای کمتری تخمین بزند. به طور کلی می توان گفت که در 95% مواقع ترکیب مدل تبخیر و تعرق مرجع ایرماک با مدل های خطی تابش خالص می تواند خطای کمتری در تخمین eto ایجاد نماید. در مقایسه با داده های لایسیمتری هیچ حساسیتی نسبت به اقلیم پیدا نشد و در هر ایستگاهی به صورت متفاوت مدلی به عنوان مدل منتخب تابش خالص مطرح شد. نتایج تبخیر و تعرق به دست آمده از مدل pmf-56 در هیچ شرایطی با نتایج داده های لایسیمتری مشابه نیست و این می-تواند به دلایلی از قبیل کوتاه بودن دوره برداشت لایسیمتری ها، متفاوت بودن دوره های برداشت لایسیمتری در هر ایستگاه، و مشکلات احتمالی برداشت لایسیمتری در هر ایستگاه باشد.