ارزیابی روشهای آمار کلاسیک در تخمین و بازسازی دمای روزانۀ کشور ایران
نویسندگان
1 گروه علوم و مهندسی آب، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران
2 مؤسسة تحقیقات فنی و مهندسی کشاورزی، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران
doi
10.48308/gisj.2023.103725چکیده
سابقه و هدف: تصمیمگیری و مدیریت مؤثر درزَمینۀ توسعة پایدار منابع طبیعی نیازمند دسترسی به اطلاعات دقیق و بهروز اقلیمی است. این اطلاعات امکان بررسی نقش تغییرات اقلیمی را در موضوعات گوناگون مهیا میکنند و براساس آن، میتوان راهکارهای مدیریتی مؤثری را تدوین کرد. در این راستا، پارامتر دما یکی از مهمترین شاخصهای اقلیمی است که نقش محوری را در تحلیلها و پژوهشهای محیطی ایفا میکند. با توجه به نقش اساسی دما در موضوعات گوناگون، دسترسی به دادههای دمایی دقیق و جامع اهمیت بسیاری دارد. این دادهها باید بهگونهای باشند که بتوانند تصویری واضح و کامل از الگوهای دمایی، در طول زمان، ارائه دهند. اما متأسفانه، دادههای اقلیمی اغلب با مشکلاتی مانند انقطاع آماری و خطاهای اندازهگیری مواجهاند. این مشکلات ممکن است به تصمیمگیریهای نادرست و برنامهریزیهای ناکارآمد منجر شوند. در این پژوهش، با استفاده از روشهای آماری، سعی شده است دادههای دمایی موجود و انقطاعهای آماری آنها با استفاده از روشهایی ازجمله مختصات جغرافیایی (گرافیکی)، نسبت نرمال، ضریب همبستگی وزنی و میانگین حسابی که در تکمیل دادههای اقلیمی شناختهشده و پرکاربردند، تحلیل و ارزیابی شود. انتخاب روش مناسب از میان این روشها میتواند دقت تخمین دادههای دمایی را افزایش دهد و در تصمیمگیریهای مبتنیبر دادههای جامعتر و معتبرتر، نقش اساسی داشته باشد. درنَهایت، هدف از این پژوهش معرفی بهترین روش برای تخمین اطلاعات و رفع انقطاع آماری است که پژوهشگران، مدیران و سیاستگذاران را درزَمینة توسعة پایدار و درک بهتر شرایط اقلیمی و اتخاذ تصمیماتی هوشمندانهتر و مؤثرتر، یاری خواهد کرد.مواد و روشها: در این پژوهش، بهمنظور رفع خلأ آماری، روشهای شناختهشده و محبوب آمار کلاسیک شامل روش مختصات جغرافیایی، نسبت نرمال، ضریب همبستگی وزنی و میانگین حسابی، در تخمین دادههای دمایی کشور ارزیابی شد. بهمنظور بررسی بهترین روش برای تکمیل اطلاعات مفقودی، از اطلاعات 125 ایستگاه استفاده شد. این ایستگاهها دارای اطلاعات کامل (بدون هیچگونه مفقودی)، درطول 21 سال (2020-2000 م.) بودند. ازآنجاکه محاسبات گسترده و زمانبر بودند، با انتخاب 10٪ این ایستگاهها بهصورت تصادفی با پراکندگی مکانی مناسب، عملیات پرکردن اطلاعات روی ایستگاههای منتخب انجام شد. اطلاعات ایستگاههای منتخب، در هر مرحله و بهصورت جداگانه، حذف و براساس پنج ایستگاه مجاور خود، بازسازی شدند و بهمنظور ارزیابی روشهای مذکور، از معیارهای ارزیابی آماری ضریب تبیین (R2)، جذر میانگین مربعات خطا (RMSE) و میانگین انحراف مطلق (MAD) استفاده شد.نتایج و بحث: با ارزیابی نتایج حاصل از بررسی مقادیر محاسباتی ازطریق روش نسبت نرمال درمقابل مقادیر مشاهداتی، مشخص شد تمامی ایستگاههای مورد بررسی همبستگی بالایی دارند؛ این نکته بیانگر مقبولیت روش نسبت نرمال برای تخمین دادههاست. با توجه به مقادیر متوسط حاصل از ارزیابی نتایج، روش نسبت نرمال، ضریب همبستگی وزنی، مختصات جغرافیایی و میانگین حسابی بهترتیب، با مقدار RMSE معادل 05/3، 28/3، 30/3 و 51/3 درجة سلسیوس، اولویتبندی میشوند. بنابراین روش نسبت نرمال در میان سایر روشهای مورد مطالعه از مقبولیت بیشتری برخوردار است و ازاینرو، در رفع مشکلاتی اعماز فقدان اطلاعات، خطای موجود در دادهها و همچنین گسترش دورة زمانی مطالعاتی، میتوان از آن بهره برد.نتیجهگیری: در میان روشهای مورد بررسی، روش نسبت نرمال بهصورت کلی مقبولیت و کیفیتی بیشتر از دیگر روشها دارد که توصیه میشود در پژوهشهای آتی، در محدودة مطالعاتی مشابه، از این روش استفاده شود. در مراتب بعدی، بهترتیب روش مختصات جغرافیایی، همبستگی وزنی و میانگین حسابی قرار دارند. شایان توجه است، با اینکه سایر روشها در مراتب اهمیت بعدی واقع شدهاند، همچنان در برخی ایستگاهها کارآیی مناسبی نشان میدهند؛ بنابراین در شرایط متفاوت، روشهای متنوعی میتواند نیاز به ترمیم دادهها را رفع کند و با توجه به محدودة مورد مطالعه، باید بهترین روش انتخاب شود و بهکار رود.