ارزیابی دقت روش شبکه عصبی در برآورد سرمای دیررس بهاره در مناطق پسته‌کاری شهر کرمان

نویسندگان

1 بخش علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران

2 بخش علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران

3 بخش علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایرانن

doi
10.22067/jsw.2024.87064.1392
چکیده

سرمای دیررس بهاره تأثیر قابل‌توجهی بر اندام­های آسیب­پذیر گیاهان می­گذارد. این رویداد در آسیا، آمریکای شمالی و اروپا بیش از سایر مخاطرات مرتبط با آب‌وهوا باعث زیان اقتصادی به کشاورزی شده است. همچنین این پدیده باعث کاهش عملکرد محصول در ایران شده است. آخرین آمار منتشر شده از سوی سازمان خواربار و کشاورزی ملل متحد (فائو) نشان می‌دهد که ایران یکی از بزرگ‌ترین تولیدکنندگان محصول پسته در جهان می­باشد. استان کرمان سهم زیادی از سطح زیر کشت محصول پسته را به خود اختصاص داده است. خسارت سرمازدگی بهاره در پسته باعث کاهش عملکرد محصول در چند سال اخیر شده است. یک اصل مهم در مطالعه سرمازدگی، برآورد این پدیده است. در این تحقیق از روش شبکه عصبی مصنوعی مدل FFBP برای برآورد سرمای دیررس بهاره در محصول پسته شهرستان کرمان استفاده شد. بدین‌منظور داده‌های روزانه ایستگاه سینوپتیک شهر کرمان از سازمان هواشناسی کشور در بازه زمانی 2000-2020 اخذ شد. این داده­ها شامل میانگین، بیشینه و کمینه دما، رطوبت نسبی، سرعت باد، فشار بخار اشباع و ساعات آفتابی می­باشد. پنج ترکیب مختلف از این متغیرها به‌عنوان ورودی در روش شبکه عصبی برای مدل‌سازی دماهای کمینه در نظر گرفته شد. در نهایت ترکیب 8 متغیره­ای از بین مدل­ها انتخاب گردید و شبیه‌سازی مقادیر دمای کمینه و محاسبه ویژگی­های سرمای دیررس بهاره با آن انجام شد. عملکرد این روش با استفاده از شاخص‌های آماری ضریب تعیین، ریشه میانگین مربعات خطا، میانگین خطای انحراف و ضریب نش­ساتکلیف ارزیابی شد. بررسی نتایج مدل­سازی نشان داد با کاهش تعداد متغیرها دقت مدل­ها کاهش می­یابد. مدل M1 با کمترین مقدار RMSE و بیشترین مقدار R2 در بین سایر مدل­ها عملکرد بهتری داشت. پس از شبیه­سازی با روش شبکه عصبی مقادیر شاخص‌های 963/0R2= و صفر=MBE حاصل شد که نشان‌دهنده ارتباط قوی با داده‌های واقعی بود. علاوه بر آن، مقدار شاخص­های 027/0= RMSE و 966/0NSE= کارایی بالای مدل را در برآورد نشان داد. بررسی میانگین دمای سالانه نشان داد نوسانات دما در بازه زمانی 10-31 مارس در مقایسه با ماه­های آوریل و می زیاد می­باشد. کاهش محسوس میانگین دمای سالانه در سال­های 2000، 2006 و 2020 در این بازه نسبت به دیگر سال­ها بیشتر بود. در ماه آوریل نیز سال­های 2001، 2005، 2006، 2009، 2016 و 2019 کاهش دمای محسوسی داشتند. در ماه می باتوجه به میانگین دمای کمینه بین 10 تا 14 درجه سلسیوس احتمال سرمازدگی کمتری نسبت به ماه مارس و آوریل وجود داشت. نتایج نشان داد تعداد روزهای یخبندان بهاره مشاهداتی و برآوردی حاصل از روش شبکه عصبی انطباق خوبی با یکدیگر داشتند. این روش در برآورد تعداد روزهای بحرانی (دماهای کمینه  کمتر و مساوی 2 درجه سلسیوس) نیز دقت قابل قبولی داشت. همچنین سال­های 2000، 2004، 2005، 2012، 2015، 2019 و 2020 بیشترین تعداد روزهای یخبندان بهاره و سال­های 2006، 2016 و 2019 بیشترین تعداد روزهای بحرانی را در دو دهه­ی اخیر دارا بودند. با بررسی نتایج می­توان گفت روش شبکه عصبی مصنوعی در برآورد دمای کمینه و ویژگی­های مرتبط با سرمای دیررس بهاره از دقت بالایی برخوردار است.