پیش‌بینی خشک‌سالی هیدرولوژیکی با شاخص GRI و استفاده از مدل‌های تصادفی خطی سری زمانی (منطقه مورد مطالعاتی: آبخوان دشت اردبیل)

نویسندگان

1 استاد گروه علوم و مهندسی آب، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران.

2 دانشجوی پسادکتری گروه علوم و مهندسی آب، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران.

3 دانش آموخته دوره‌ی کارشناسی ارشد منابع آب، دانشگاه تهران، تهران، ایران.

doi
10.22034/hydro.2025.64314.1321
چکیده

در این مطالعه، خشک‌سالی‌های هیدرولوژیکی آبخوان دشت اردبیل موردبررسی قرار گرفته است. برای این منظور، داده‌های ماهانه تراز آب زیرزمینی ۴۸ چاه مشاهداتی طی دوره آماری ۲۰۲۱-۲۰۰۴ مورد استفاده قرار گرفت. به‌منظور تبدیل داده‌های نقطه‌ای به منطقه‌ای، از روش تیسن‌بندی بهره گرفته شد. شاخص GRI در بازه‌های زمانی مختلف (۱، ۳، ۶، ۹ و ۱۲ ماهه) براساس داده‌های منطقه‌ای تراز آب زیرزمینی محاسبه گردید. سپس مدل‌سازی سری‌های زمانی GRI انجام شد. کارایی مدل‌ها با استفاده از معیارهای آماری نش-ساتکلیف (NS) و آکائیک (AIC) ارزیابی شد تا مناسب‌ترین مدل شناسایی گردد. پارامترهای یکایک مدل‌ها براساس داده‌های مشاهده‌ای تخمین زده شدند. تحلیل خشک‌سالی برای هر بازه زمانی به‌صورت جداگانه صورت گرفت. به‌منظور پیش‌بینی خشک‌سالی، از مدل برازش‌ یافته بر هر سری زمانی استفاده شد. نتایج نشان داد که طولانی‌ترین دوره خشک‌سالی در بازه زمانی سه‌ماهه مربوط به سال‌های ۲۰۰۴ تا ۲۰۰۷ و در بازه زمانی شش‌ماهه مربوط به سال‌های ۲۰۱۵ تا ۲۰۲۱ بوده است. بیشترین شدت ترسالی و خشک‌سالی به‌ترتیب 87/1 و 21/3- در مقیاس GRI1 و GRI9 مشاهده شد. مدل‌سازی سری‌های زمانی GRI نشان داد که کلیه سری‌های زمانی دارای الگوی فصلی هستند و بنابراین با مدل SARIMA(p,d,q)(P,D,Q) برازش شدند. نتایج نشان داد که مناسب‌ترین مدل برای سری GRI3 مدل SARIMA(5,1,0) (0,2,2) است. مقادیر معیارهای ارزیابی عملکرد این مدل برای داده‌های مشاهده‌ای معادل با NS=0.53 و AIC=-96.6 بود. بنابراین، می‌توان نتیجه گرفت که مدل‌های سری زمانی دقت نسبتا خوبی در پیش‌بینی شاخص GRI برای پنجره‌های زمانی کوتاه‌مدت در دشت اردبیل دارند.