برآورد میزان تغییرات بارندگی با استفاده از تلفیق تکنیک شبکه های عصبی مصنوعی و زمین آمار در شمال غرب ایران

ضرورت آگاهی از وضعیت منابع آب و نزولات جوی در مناطق مختلف برای اجرای طرح های آبی از یک سو، و فقدان شبکه ای مطلوب از ایستگاه های اندازه گیری پارامترهای هواشناسی از سوی دیگر، اهمیت استفاده از روش های غیرمستقیم را برای تخمین پارامترهای اقلیمی در بسیاری از مناطق کشور آشکار می سازد. پیش بینی تغییرات اقلیمی حاکم بر هر منطقه و مدل سازی های اقلیمی و هیدرولوژیکی، مستلزم در دسترس بودن اطلاعات درازمدت و هم زمان بارش در قالب های مکانی و زمانی در ایستگاه های باران سنجی است. به دلیل عدم کفایت ایستگاه های ثبت بارندگی در گذشته، دسترسی به این اطلاعات در بسیاری از مناطق کشور با محدودیت هایی همراه است و پیاده سازی این مدل ها در مناطق مذکور عملاً ناممکن می نماید. استفاده از شبکه های عصبی مصنوعی (ANN) امکان برآورد این اطلاعات را در ایستگاه های پراکنده ی باران سنجی، و در درازمدت حتی در سال هایی که منطقه فاقد ایستگاه های ثبت بارش بوده است، فراهم می کند. در این تحقیق برای برآورد آمار میانگین بارندگی ماهانه و فصلی و سالانه در 305 ایستگاه هواشناسی موجود در سه استان اردبیل و آذربایجان شرقی و آذربایجان غربی در دو دهه پیش از تأسیس این ایستگاه ها، از 36600 داده ثبت شده ی آمار بارندگی ماهانه در دوره ی ده ساله 2004- 1995 استفاده شد. این داده ها به عنوان ورودی برای آموزش شبکه های عصبی با الگوریتم پس انتشار خطا به کار گرفته شدند. طول و عرض جغرافیایی، ارتفاع، شیب، عده ماه و میانگین بارندگی ماهانه 5 ایستگاه نزدیک تر به هر ایستگاه نیز به عنوان پارامترهای ورودی شبکه انتخاب شدند. ابتدا شبکه عصبی برای دوره ده ساله 2004- 1995 آموزش داده شد و دقتی معادل (R=0/84) به دست آمد. پس از آموزش شبکه عصبی، اقدام به برآورد داده های میانگین بارندگی ماهانه و فصلی و سالانه در دوره زمانی 1994- 1975 در ایستگاه های موجود در منطقه مطالعاتی گردید. دقت شبکه عصبی در این برآورد معادل 7/0، 78/0 و 88/0 به ترتیب برای تخمین مقادیر میانگین بارندگی ماهانه و فصلی و سالانه در سطح منطقه مورد مطالعه بود. میزان این دقت برای هر سه استان به صورت مجزا اعتبارسنجی شد و بیشترین دقت در استان آذربایجان غربی (معادل 78/0) به دست آمد. سپس اقدام به تولید نقشه های درون یابی شده میانگین بارندگی ماهانه و فصلی و سالانه در سطح منطقه مطالعاتی، با استفاده از تخمینگر زمین آماری کریجینگ بر اساس داده های برآورد شده با تکنیک شبکه های عصبی و داده های موجود ثبت شده در ایستگاه ها در دوره زمانی 2004- 1975 گردید. نتایج این تحقیق امکان دسترسی به آمار پیوسته و درازمدت بارندگی و همچنین بررسی تغییرات توزیع مکانی بارندگی را در منطقه شمال غرب کشور از گذشته تا امروز میسر می سازد.