پیش بینی و تحلیل تغییرات بارش های ماهانه ی شهرستان اردبیل با استفاده از مدل های آریما، اتورگرسیو و وینترز

آب و خاک

مقاله 14، دوره 29، شماره 5، آذر 1394، صفحه 1391-1450   

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jsw.v29i5.33792

نویسندگان

برومند صلاحی^* ؛ رقیه ملکی مرشت

دانشگاه محقق اردبیلی

چکیده

بارش جزء تغییرپذیرترین عناصر اقلیمی با زمان و مکان است. نوسانات شدید بارندگی در مناطق مختلف جغرافیایی، لزوم بررسی این عنصر اقلیمی و ارائه ی مدل مناسب برای پیش بینی مقادیر آتی آن برای انجام برنامه ریزی های ناحیه ای را آشکار می کند. شهرستان اردبیل، همواره با نوسانات بارندگی و کمبود آب مواجه بوده است لذا در پژوهش حاضر، با استفاده از مدل های پیش بینی اتورگرسیو مرتبه ی 2، وینترز و آریما، بارش-های ماهانه ی ایستگاه سینوپتیک اردبیل به عنوان نماینده ی شهرستان اردبیل برای یک دوره ی 31 ساله (2007-1977) مورد تحلیل و بررسی قرار گرفت. برای بررسی وجود یا عدم وجود تغییرات معنادار میانگین بارش ایستگاه سینوپتیک اردبیل، بارش این ایستگاه به دو دوره ی 1977 تا 1993 و 1994 تا 2010 تقسیم و برای آزمون اختلاف بارش دو دوره ی فوق، از آماره ی t استفاده گردید. نتایج حاصل از بررسی پارامتر بارش با استفاده از مدل های مذکور، سیر نزولی پارامتر مجموع بارش ماهانه ی ایستگاه مورد مطالعه را طی سال های آتی نشان داد. نتایج حاصل از تحلیل و مدل سازی مجموع بارش ماهانه ی ایستگاه سینوپتیک اردبیل با استفاده از مدل های مذکور نشان می دهد که مدل آریما با داشتن پایین ترین مقدار میانگین قدر مطلق درصد خطاها و بالاترین مقدار ضریب تعیین، بهتر از مدل های اتورگرسیو مرتبه ی 2، وینترز می باشد. شاخص های جذر میانگین مجذور خطاها، معیار آکائیک و میانگین قدر مطلق انحرافات مبیّن این بود که الگوی SARIMA(1,1,1)(2,0,1)12، کمترین مقدار عددی معیارهای مذکور را دارا می باشد لذا می تواند به عنوان الگوی مناسبی برای پیش بینی مقادیر بارش های ماهانه ی ایستگاه سینوپتیک اردبیل لحاظ گردد.

کلیدواژه‌ها

آزمون های آماری؛ آمار توصیفی؛ صحت سنجی؛ مدل بندی؛ نوسانات بارندگی

مراجع

1- Abdul-Aziz A.R., Anokye M., Kwame A., Munyakazi A, L. 2013. Modeling and forecasting rainfall pattern in Ghana as a seasonal ARIMA process: the case of Ashanti region. International Journal of Humanities and Social Science, 3: 224-233.

2- Arastu B. 2000. Evaluate and prediction the climatic drought using time series analysis, case study (selected stations in Semnan province). P. 1-10. The first national conference examining ways of coping with water scarcity and droughts. Kerman University, Kerman. (In Persian)

3- Asadi A., Heydari A. 2011. Analysis of changes in temperature and precipitation series of Shiraz during the period 1951-2005. Journal of Geography and Environmental Planning, 41: 137-152. (In Persian with English abstract)

4- Azar A., Momeni M. 2005. Statistics and Its Application in Management. Samt Press.

5- Babazadeh H., Shams-nia S.A., Boustani F., Nourouzi-Aghdam E., Khodadady-Dehkordy D. 2012. The study of drought, wet climate and predict rainfall and temperature parameters of Shiraz region using stochastic methods, Journal of Geography and Planning (Department of Environmental Sciences and Architecture). 41: 23-47. (In Persian with English abstract)

6- Esmaeilian M. 2006. Comprehensive Guide to SPSS 14. Cultural and Artistic Institute of Dibagaran, Second Edition, Tehran.

7- Farshadfar E. 2002. Principles and statistical methods, Taghebostan Press, First Edition, Kermanshah.

8- Firuzi F., Negaresh H., Khosravi M. 2012. Modeling, forecasting and trend of precipitation in selected stations in the Fars province. Journal of Regional Planning, 7: 77-91.

9- Gong Sh., Gao Y., Shi H., Zhao G. 2013. A practical MGA-ARIMA model for forecasting real-time dynamic rain-induced attenuation. Radio Science, 48: 208–225.

10- Haji-Baiglu M., Ghezel-Suflu A., Alimirzaei H. 2013. Evaluate and predict the average monthly precipitation using SARIMA technique (case study: meteorological stations of Bojnoord Baba Aman). Science and Irrigation Engineering (Journal of Agriculture), 3: 41-54. (In Persian with English abstract)

11- Han P., Wang P., Tian M., Zhang Sh., Liu J., Zhu D. 2013. Application of the ARIMA models in drought forecasting using the standardized precipitation index, IFIP Advances in Information and Communication Technology, 392: 352-358.

12- Jahanbakhsh-Asl S., Sary-Sarraf B., Fakheri-Fard A., Mir-Mousavi S. 2006. Linear transfer function model parameters used in the study of climate parameters, case study: Tabriz Station. Journal of Isfahan University, 20: 75-92. (In Persian with English abstract)

13- Kaushik I., Singh S.M. 2008. Seasonal ARIMA model for forecasting of monthly rainfall and temperature. Journal of Environmental Research and Development, 2: 506-514.

14- Khorshiddust A., Ghavidel-Rahimi Y. 2004. Study of precipitation fluctuation, predict and determine the wet and dry seasons of winter in Azarbayjan-Sharghy province. Journal of Geographical Research, 19: 25-36. (In Persian with English abstract)

15- Mahalakshmi N., Umarani P.R., Samuel Selvaraj R. 2014. Forecasting the Tamil Nadu rainfall using hybrid ARIMA–ANN model. International Journal of Recent Scientific Research, 5: 566-569.

16- Mahsin M.d., Yesmin Y., Begum M. 2012. Modeling rainfall in Dhaka division of bangladesh using time series analysis. Journal of Mathematical Modeling and Application, 5: 67-73.

17- Meher J., Jha R. 2013. Time-series analysis of monthly rainfall data for the Mahanadi River Basin, India. Sciences in Cold and Arid Regions, 5: 0073–0084.

18- Narayanan P., Basistha A., Sarkar S., Kamna S. 2013. Trend analysis and ARIMA modelling of pre-monsoon rainfall data for western India. Comptes Rendus Geoscience, 345:22-27.

19- Radmanesh F., Akhundali A., Gholabi M. 2011. Investigation and forecast of meteorological drought in Abadan station using time series. The First National Conference on Meteorology and Water Management Agriculture, Tehran, Tehran University, Department of Irrigation Engineering. (In Persian)

20- Roushani R. 2011. Analyze and predict of changes in the Nissan rainfall of Tabriz using Man-Kendall statistics and ARIMA model. National Conference on Climate Change and its Impact on Agriculture and the Environment. (In Persian)

21- Sary-Sarraf B., Jameei J. 2003. Analysis and assessment of drought in the West of Iran, Journal of Geographical Research, 71: 151-173. (In Persian with English abstract)

22- Sridhar M., Padma Raj K., Srinivasa Rao, Ch., Venkata Ratnam D. 2013. Prediction and analysis of rain attenuation using ARIMA model at low latitude tropical station. International Journal of Advanced Research in Electrical, Electronics and Instrumentation Engineering, 2: 3071-3076.

23- Suhartono S., Faulina R., Lusia D.A., Otok B.W. 2012. Ensemble method based on ANFIS-ARIMA for rainfall prediction. Statistics in Science, Business, and Engineering (ICSSBE), 2012 International Conference, Langkawi.

24- Tirgar-Fakheri F. 2012. Analysis and forecasting of the annual rainfall of Kermanshah synoptic station using the Mann-Kendall and ARIMA models. The First National Conference on Strategies for Achieving Sustainable Development, Tehran. (In Persian)

25- Zahedi M., Sary-Sarraf B., Jameei J. 2003. Modeling of rainfall in Urmia and Tabriz stations. Journal of Geography and Regional Development, 7: 1-16. (In Persian with English abstract)

26- Zakaria S., Al-Ansari N., Knutsson S., Al-Badrany T. 2012. ARIMA models for weekly rainfall in the semi-arid Sinjar District at Iraq. Journal of Earth Sciences and Geotechnical Engineering, 2: 25-55.