تأثیرسری های زمانی مصنوعی هواشناسی در پیش بینی جریان رودخانه ای در ایران با استفاده از مدل swat

امروزه یکی از مهم ترین چالش های موجود در مدل های هیدرولوژیک، استفاده از داده های ورودی با دقتوصحت زیاد است. صحت و دقت داده های بارندگی یکی از موارد تأثیرگذار در خروجی مدل های هیدرولوژیک، مانند جریان رودخانه، است. در مطالعه حاضر کشور ایران با مساحتی حدود 1648000 کیلومتر مربع که با کمبود منابع آبی در بسیاری مناطق روبرو بوده و از تنوع اقلیمی برخوردار است به عنوان منطقه مورد مطالعه انتخاب شد و با مقایسه اثرات دو منبع مختلف داده های هواشناسی، توزیع مکانی و زمانی بارندگی در ایران مورد بررسی قرار گرفت. از اهداف این مطالعه، مقایسه دو سری داده های هواشناسی (داده های مشاهداتی ایستگاه های سینوپتیک و داده های جهانی شبکه بندی شده cru)، مشخص کردن اثرات داده های بارندگی بر روی پیش بینی جریان های خروجی از حوزه های آبخیز و بررسی ارتباط بین تعداد ایستگاه های اندازه گیری بارندگی با اندازه زیرحوزه (با دقت پیش بینی جریان خروجی حوزه) می باشد. بدین منظور منطقه مطالعاتی (ایران) با استفاده از مدل هیدرولوژیکarcswat2009و در محیط arcgis9.3 با تعریف دو پروژهمدلسازی شد.در پروژه اول، داده های بارندگی بیش از 150 ایستگاه سینوپتیک در سراسر کشور و در پروژه دوم، داده های جهانی بارندگی واحد تحقیقات اقلیمی (cru) با دقت مکانی 5/0 *5/0 درجه ( حدود 1200 نقطه داده بارندگی) در نظر گرفته شد. سپس به منظور بررسی ارتباط بین تعداد ایستگاه های اندازه گیری بارندگی با اندازه زیرحوزه، هر پروژه به دو زیر پروژه (چهار پروژه) با دو مرزبندی متفاوت به 506 و 1269 زیرحوزه تقسیم بندی شد. دوره مطالعاتی از سال 1987 تا 2002 با در نظر گرفتن سه سال اول به عنوان دوره آموزشی مورد تحلیل و بررسی قرار گرفت. برای مقایسه دو سری داده های بارندگی از شاخص درصد تغییرات و اختلاف (تفاضل) داده ها استفاده شد؛ نقشه ها و نمودارهای مربوط به مقایسه داده های بارندگی با دقت ماهانه برای هر شاخص جداگانه تهیه گردید. نتایج حاصل نشان داد که در نواحی نزدیک به دریای خزر و عمان، تخمین داده های جهانی cru کمتر از داده های مشاهداتی می باشد؛ در مناطق کوهستانی و دارای توپوگرافی، در بیشتر ماه های سال داده های بارش cru تخمینی بیشتر از داده های مشاهداتی داشته اند. در مناطقی که رشته کوههای زاگرس در آن واقع است، تخمین داده های بارش cru در ماه های سرد و پر بارش کمتر از داده های مشاهداتی بدست آمد ولی در ماه های با بارندگی اندک تخمین داده های بارش cru بیشتر از داده های مشاهداتی برآورد شده است. هم چنین در این مطالعه، به منظور مقایسه جریان رودخانه ای شبیه سازی شده (با مدل swat) با داده های مشاهداتی حاصل از 80 ایستگاه هیدرومتری،از دو شاخص نش-ساتکلیف(ns) و ضریب تعیین(r2) استفاده شد. نتایج حاصل نشان داد که شاخص ns در ناحیه مرکزی ایران عملکرد بسیار مناسبی را برای داده های جهانی cru از خود نشان داد به طوریکه مقدار ns در داده های مشاهداتی با 1269 زیرحوزه برابر با 46/116- می باشد در حالی که در داده های جهانی با همین تعداد زیرحوزه،(با پیشرفتی 6 برابری) به 17/18- رسید. بعلاوه مقادیر این شاخص در نواحی نزدیک خلیج فارس و جنوب کشور با تعداد 506 زیرحوزه، برای داده های جهانی در مقایسه با داده های مشاهداتی به ترتیب برابر 68/5- و 25/29- می باشد که افزایش 5 برابری مقدار ns را نشان داد. در شرق و جنوب شرقی ایران مقادیر ns برای داده های مشاهداتی با 506 و 1269 زیرحوزه،به ترتیب برابر 25/87- و 40/10- و برای داده های جهانی با 506 و 1269 زیرحوزه، به ترتیب برابر 54/153- و 52/11- می باشد که در این منطقه ارتباط تعداد ایستگاه های بارندگی با تعداد زیرحوزه ها به خوبی نمایان شده است. ارزیابی براساس مقادیر r2 تغییرات محسوسی را در تعداد زیرحوزه های مختلف و دو سری داده های بارندگی نشان نداد. در نتیجه با مقایسه دو شاخص ارزیابی نمی توان بیان نمود که رابطه مستقیمی بین مقادیر ns و r2 وجود دارد. به طور کلی، نتایج این تحقیق می تواندپایه بسیاری از مطالعات قوی تر و گسترده تردر مناطق مواجه با کمبود داده های هواشناسی (از لحاظ کیفی و کمی) در بخش های مختلف ایران باشد.