تحلیل عدم قطعیت الگوریتم های ماهواره ای در تخمین بارش
چکیده
پیشرفت های اخیر در زمینه تجهیزات ماهواره ای و سنجش از دور منجر به افزایش دسترسی به داده های بارش در مقیاس های منطقه ای و سراسری شده است. با اینحال به خاطر پیچیدگی های مربوط به طبیعت غیرمسقیم برآورد های سنجش از دور، مجصولات بارش بدست آمده از این روش ها دارای عدم قطعیت هایی می باشند که استفاده از این محصولات را به عنوان ورودی به مدل های هیدرولوژیکی و اقلیمی با تردید مواجه می کند. بنابراین لازم است که دقت داده های بارش حاصل از ماهواره ها بررسی شده و عدم قطعیت آنها تحلیل شود. هرچند استفاده از محصولات بارش ماهواره ای در سال های اخیر به سرعت توسعه یافته است، اما برای کشور ایران تا کنون مطالعه گسترده وکاملی که محصولات مختلف را با هم مقایسه کرده و تحلیلی از خطای آنها ارائه کند،گزارش نشده است. بنابراین در این تحقیق تلاش شده است تا ضمن ارزیابی دقت برآورد بارش چهار محصول ماهواره ای مهم و سراسری شاملpersiann، tmpa-3b42v7، tmpa-3b42rt و cmorph در شرایط گوناگون اقلیمی و آب و هوایی مناطق مختلف کشور ایران، مدلی جهت تحلیل عدم قطعیت و تصحیح خطای دو محصول persiann و tmpa-3b42v7 ارائه گردد. مدل ارائه شده مبتنی بر کاپولاهای بیضوی گوسین و t برای توصیف ساختار وابستگی مکانی خطای بارش ماهواره ای و همچنین شبیه سازی فیلدهای خطای بارش چند متغیره می باشد. خطاهای شبیه سازی شده سپس بر برآورد های واقعی بارش ماهواره ای اعمال می شوند تا چندگانه ای (ensemble) از فیلدهای بارش ماهواره ای تصحیح شده بدست آید. هر چندگانه متشکل از تعداد زیادی از وقایع می باشد که هر واقعه بیانگر یک رخداد بارندگی ممکن است که می تواند اتفاق بیفتد. نتایج میانگین گیری شده مکانی بر روی کل کشور ایران نشان میدهد که محصول tmpa-3b42v7 با مقدار خطای مساوی 47/1- میلیمتر بر روز، ریشه میانگین مربع خطای 5/6 میلیمتر بر روز و ضریب همبستگی 61/0 بهترین برآورد ها را از مقدار بارش روزانه نسبت به سه محصول دیگر ماهواره ای مطالعه شده دارد. با اینحال باتوجه به نتایج بدست آمده از آماره های صحت سنجی مطلق، محصول persiann در تشخیص درست وقوع بارش بهتر از سایر محصولات عمل می کند. برای آزمون اعتمادپذیری و کارایی مدل توسعه داده شده، چندگانه های بارش ماهواره ای تصحیح شده با مقادیر بارش مشاهداتی حاصل از ایستگاه های باران سنجی با توجه به مقادیر آماره های مختلف مقایسه می شوند. نتایج بدست آمده از این مقایسه ها نشان می دهند که سه آماره شامل bias، rmse و cc به ترتیب با مقادیر 4/88%، 4/35% و 2/17% برای برآورد های بارش persiann تصحیح شده نسبت به غیر تصحیح شده آن (مقادیر برآورد های واقعی) بهبود می یابند. نسبت های بهبودیافته برای محصول tmpa-3b42 مربوط به آماره های فوق به ترتیب برابر 1/64%، 7/36% و 9/14% می باشند. بنابراین می توان گفت که روش بکار رفته در این تحقیق می تواند بطور قابل قبولی خطای برآورد بارش محصولات ماهواره ای را تصحیح کرده و باندی از وقایع بارش تصحیح شده را بصورت احتمالاتی ارائه کند.