برآورد تابش خورشیدی با کاربرد شبکه عصبی مصنوعی بهینه‌سازی شده با الگوریتم ژنتیک و استفاده از پارامترهای هواشناسی

نویسندگان

1 استاد، گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

2 دانشجوی دکتری، گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

3 عضو هیات علمی دانشگاه تبریز

doi
10.22059/ijswr.2022.334806.669144
چکیده

تابش خورشیدی یکی از عوامل کلیدی در زمینه‌های کشاورزی، هیدرولوژی و هواشناسی است و نقش اساسی در انواع فرآیندهای فیزیکی، بیولوژیکی و شیمیایی از جمله ذوب برف، تبخیر، فتوسنتز گیاه و تولید محصول ایفا می‌کند و برآورد دقیق این پارامتر اهمیت فراوانی دارد. بر این اساس، در این مطالعه مقادیر تابش خورشیدی روزانه با استفاده از مدل‌های مختلف شبکه عصبی مصنوعی و شبکه عصبی مصنوعی بهینه‌سازی شده با الگوریتم ژنتیک در شش ایستگاه استان اردبیل شامل اردبیل، بیله‌سوار، سرعین، گرمی، مشگین شهر و نیر تخمین زده شد. داده‌های استفاده شده در این تحقیق بیشینه، کمینه و میانگین دما، رطوبت نسبی و سرعت باد ایستگاه‌های مذکور در بازه زمانی دو ساله (2018-2017) می‌باشند که در هشت ترکیب مختلف به‌عنوان داده‌های ورودی مدل‌ها به کار گرفته شده‌اند. همچنین از شاخص‌های آماری ضریب همبستگی، جذر میانگین مربعات خطا، شاخص ویلموت، راندمان کلینگ-گاپتا و دیاگرام تیلور برای مقایسه نتایج به‌دست‌آمده بهره گرفته شده است. به‌طورکلی نتایج به‌دست‌آمده نشان داد که در روش شبکه عصبی مصنوعی، مدل‌های ایستگاه بیله‌سوار و در روش شبکه عصبی مصنوعی-الگوریتم ژنتیک مدل‌های ایستگاه اردبیل دقیق‌ترین نتایج را ثبت کردند. همچنین مدل  MLP-VIIIدر ایستگاه بیله‌سوار با دارا بودن ضریب همبستگی 856/0، جذر میانگین مربعات خطای 319/0 (مگاژول بر متر مربع در روز)، راندمان کلینگ-گاپتا 659/0 و شاخص ویلموت 893/0 بهترین عملکرد را در بین مدل‌های به کار گرفته شده دارد. در نتیجه، استفاده از شبکه عصبی مصنوعی بهینه‌سازی شده با الگوریتم ژنتیک در برآورد هر چه دقیق‌تر تابش خورشیدی توصیه می‌گردد.