مدیریت بیابان

مدیریت بیابان

ارزیابی قابلیت NARX برای تصحیح خطای دمای داده‌های CANESM2 در ایستگاه همدیدی یزد

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 استادیار، دانشکده منابع طبیعی و کویرشناسی، دانشگاه یزد.
2 دانشجوی دکتری علوم و مهندسی آبخیزداری، دانشگاه یزد.
چکیده
مدل‌های گردش عمومی جو ابزارهای اصلی برای شبیه‌سازی تغییر اقلیم در مقیاس جهانی هستند، اما خروجی آنها معمولاً دارای خطاهای نظامند (سیستماتیک) است و در بازتولید مقدارهای واقعی متغیرهای اقلیمی در مقیاس محلی، با محدودیت‌هایی مواجه است. هدف پژوهش حاضر، تصحیح خطای خروجی دمای مدل CANESM2 با بهره‌گیری از شبکه عصبی NARX در ایستگاه همدیدی یزد طی دوره ۲۰۰۶ تا ۲۰۲۰ است. مزیت اصلی روش پیشنهادی مبتنی بر شبکه عصبی NARX، بهره‌گیری همزمان از خروجی‌های دمایی مدل GCM به‌عنوان ورودی‌های برون‌زا و مقدارهای گذشته دمای مشاهده‌ای به‌عنوان ورودی‌های خودبازگشتی است. این ساختار امکان یادگیری همزمان روابط غیرخطی و وابستگی‌های زمانی بین داده‌های شبیه‌سازی‌شده و مشاهدهای محلی را فراهم می‌کند و در نتیجه، دقت تصحیح خطاهای نظام‌مند خروجی مدل اقلیمی را افزایش می‌دهد. در پژوهش حاضر، داده‌های خروجی مدل GCM و داده‌های مشاهده‌ای به‌صورت ماهانه تهیه شد و پس از آموزش مدل NARX، ارزیابی عملکرد مدل در تصحیح خطا، براساس شاخص‌های آماری MSE، RMSE و MAE انجام‌شد. نتایج نشان داد که مدل CANESM2 دارای خطای قابل‌توجهی در بازتولید دمای ماهانه ایستگاه یزد است؛ به‌طوری که MSE برابر با 83/35، RMSE برابر با 99/5 و MAE برابر با 45/5 محاسبه شد. پس از اعمال شبکه NARX، مقدارهای خطا به‌ترتیب به 21/5، 28/2 و 84/1 کاهش یافت که بیانگر کاهش بیش از ۸۵% در خطای MSE است. تحلیل هیستوگرام خطا و نمودارهای پاسخ، نشان‌دهنده تعمیم‌پذیری مناسب و عدم بیش‌برازش مدل بود. تحلیل‌های ماهانه و فصلی نشان‌داد که شبکه NARX توانسته است خطاهای سیستماتیک خروجی‌های مدل CANESM2 را، به‌ویژه در ماه‌های سرد سال، برطرف کرده و پراکندگی خطا را به‌طور معناداری کاهش دهد. شبکه NARX برای اصلاح خطای داده‌های اقلیمی در مناطق خشک مانند ایران مرکزی می‌تواند کاربرد مؤثر داشته باشد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

دوره 14، شماره 1 - شماره پیاپی 37
6 مقاله
بهار 1405
صفحه 103-124

  • تاریخ دریافت 09 مرداد 1405
  • تاریخ بازنگری 06 مهر 1405
  • تاریخ پذیرش 06 مهر 1405