فهرست نشریات علمی دسترسی آزاد ایران

چکیده مبسوطمقدمه: تبخیر و تعرق یکی از مهم‌ترین اجزای چرخه هیدرولوژیکی است، اما به دلیل پیچیدگی، تخمین آن دشوار است، زیرا تحت تأثیر عوامل متعددی قرار گیرد. برآورد تبخیر و تعرق در انجام مطالعاتی از قبیل کنترل و مدیریت منابع آبی و تغییر اقلیم جهانی بسیار حائز اهمیت است. در پژوهش حاضر، به دلیل اهمیت بالای برآورد تبخیر و تعرق، به مدل‌سازی و پیش‌بینی مقادیر تبخیر و تعرق در شهرستان الشتر و انتخاب مناسب‌ترین مدل پرداخته شد.مواد و روش‌ها: در این پژوهش شبیه‌سازی تبخیر و تعرق با استفاده از روش‌های Blaney-Criddle، Thornthwaite و مدل Facebook’s Prophet انجام شد. مدل Facebook’s Prophet در زبان‌های برنامه‌نویسی R و Python قابل دسترس می‌باشد. در مدل Facebook’s Prophet روند تبخیر و تعرق به صورت هفتگی، فصلی و سالانه تعیین می‌شود. به همین منظور داده‌های مورد استفاده در این پژوهش برای دوره آماری 1402-1396 از ایستگاه هواشناسی شهرستان الشتر دریافت شد. در ابتدا روند تبخیر و تعرق با استفاده از آزمون من-کندال مورد بررسی قرار گرفت. سپس با استفاده از دمای میانگین روش‌های Blaney-Criddle، Thornthwaite و مدل Facebook’s Prophet اجرا شدند. نهایتاً، معیارهای بررسی عملکرد مدل‌ها جهت تعیین مناسب‌ترین مدل مورد ارزیابی قرار گرفتند. این معیارها شامل پارامترهای میانگین مربعات خطا (RMSE)، میانگین خطای مطلق (MAE)، ضریب تعیین (R2) ضریب نش ساتکلایف (NSE) ضریب همبستگی پیرسون (Pearson's r) و شاخص توافق ویلموت (d) بودند.نتایج و بحث: با بررسی روند سری زمانی داده‌های بارش، دمای میانگین و رطوبت میانگین هوا نسبت به تبخیر و تعرق مشخص گردید که با وجود نوسان در سری زمانی این عوامل، روند افزایشی میانگین دما و همچنین روند افزایشی میانگین بارندگی دیده می‌شود و روند داده‌های تبخیر و تعرق به­صورت صعودی بوده و تبخیر و تعرق در طی سالیان مورد پژوهش در حال افزایش است. نتایج ارزیابی عملکرد مدل‌ها نشان داد که مدل Facebook’s Prophet با میانگین مربعات خطا (RMSE=1.33)، میانگین خطای مطلق (MAE=0.79)، ضریب تعیین (R2=0.88)، ضریب نش ساتکلایف (NSE=0/88)، شاخص توافق ویلموت (d=0/967) و ضریب همبستگی (Pearson's r = 0.939) بهتر نسبت به سایرمدل­ها، دارای بهترین عملکرد بود. نتایج نشان دهنده‌ی این بود که میانگین تبخیر و تعرق واقعی و همچنین شبیه‌سازی شده با استفاده از روش‌های Blaney-Criddle، Thornthwaite و مدل Facebook’s Prophet در طی دوره آماری به­ترتیب برابر با 06/4، 28/5، 26/5 و 11/4 میلی‌متر می‌باشد. مدلFacebook’s  Prophet نزدیک‌ترین شبیه‌سازی تبخیر و تعرق را نسبت به مقادیر مشاهداتی داشت. آزمون من-کندال نشان داد که روند داده‌ها صعودی است و تبخیر و تعرق در طول دوره آماری در حال افزایش می‌باشد. علاوه براین سری زمانی مشاهده شده در روش‌های Blaney-Criddle و مدل Facebook’s Prophet از روند تغییرات تقریباً منظمی برخوردارند، درحالی که در روش Thornthwaite داده‌های تبخیر و تعرق در طول سری زمانی روند نامنظمی داشتند. براساس نتایج مدل Facebook’s Prophet، تبخیر و تعرق در ماه‌های خشک سال از اوایل تیرماه تا اوایل مهرماه بیشترین حد خود را داشته و در ماه‌های سرد سال از قبیل دی­ماه، بهمن­ماه و اسفندماه دارای پایین‌ترین حد خود بودند. همچنین بر اساس بررسی هفتگی مشخص گردید که در روز سه‌شنبه و جمعه به­ترتیب بیشترین و کمترین تبخیر و تعرق اتفاق افتاده است. براساس نتایج تحقیق، عملکرد روش‌های Blaney-Criddle و Thornthwaite بسیار به یکدیگر نزدیک است.نتیجه‌گیری: براساس نتایج به دست آمده می‌توان نتیجه‌گیری کرد که با توجه به دقت مناسب مدل Facebook’s Prophet در پیش‌بینی تبخیر و تعرق، می‌توان در مطالعات آتی نیز از این مدل استفاده کرد. همچنین براساس نتایج حاصل، روند یکسال پیش‌بینی داده‌ها نشان داد که افزایش تبخیر و تعرق در شهرستان الشتر ادامه خواهد داشت. لذا به منظور کاهش تبخیر و تعرق بایستی برنامه‌ریزی‌های دقیق صورت گیرد. همچنین می‌توان از نتایج پژوهش حاضر در برنامه‌ریزی برای استفاده بهینه از آب استفاده کرد.