بخشی از مقاله
چکیده
در این مطالعه با استفاده از آمار 25 سال اخیر، تبخیر - تعرق مرجع - ET0 - شش ایستگاه سینوپتیک در سطح استان آذربایجانشرقی با استفاده از روش فائو پنمن مانتیث - PMF- 56 - محاسبه شده و با استفاده از ضریب بیبعد SC، تحلیلحساسیت صورت گرفت. هریک از پارامترهاي هواشناسی با ثابت بودن سایر پارامترها در بازه 20 درصد با گامهاي 5 درصد تغییر داده شدند و میزان تغییر در ET0 محاسبه گردید. بر اساس نتایج بهدست آمده در تمام ایستگاهها بیشترین مقدار ET0 در ماه جولاي و کمترین مقدار نیز در ماههاي دسامبر و ژانویه اتفاق می افتد. در ژانویه ساعات آفتابی در تمام ایستگاهها کمترین تأثیر را در تغییرات ET0 دارد. همچنین در ماه آگوست نیز دماي متوسط بیشترین و رطوبت نسبی حداقل کمترین تأثیر را در تغییرات ET0 داشتند. ایستگاههاي میانه و اهر بهترتیب کمترین و بیشترین حساسیت را نسبت به پارامترهاي هواشناسی نشان دادند.
واژه هاي کلیدي: آذربایجان شرقی، پارامترهاي هواشناسی، تبخیر - تعرق مرجع، تحلیل حساسیت.
مقدمه
مدیریت آب در تأمین نیاز آبی گیاهان زراعی، یکی از راه هاي کاهش بحران آب در کشاورزي است. در این زمینه تبخیر - تعرق عامل تعیین کننده اي در فرآیند رشد است که معادل آب مورد نیاز گیاهان زراعی قلمداد میشود. تبخیر - تعرق مرجع - ET0 - را میتوان یکی از مهمترین عواملی دانست که در انتخاب شیوه آبیاري و نوع محصول مورد نظر براي کشت مؤثر است. البته مبناي برآورد نیاز آبی گیاهان، محاسبه مقادیر تبخیر - تعرق پتانسیل است که با استفاده از دادههاي آب و هوایی دراز مدت به روشهاي مختلف محاسبه میشود. تبخیر - تعرق گیاه مرجع، اساس محاسبه تبخیر - تعرق تعرق واقعی در گیاه - ETC - بوده و با توجه به نوع گیاه و ضریب گیاهی در مراحل مختلف رشد مقدار ETC به دست میآید - رانا و کاترجی1، 2000؛ شاتل وورث2، 1993؛ کیت و دروگرس3، . - 2000
تا کنون بیش از پنجاه روش تخمین تبخیر - تعرق گیاه در قالبروش هاي ترکیبی، آیرودینامیک و تجربی ارائه شده است که اغلب با توجه به دادههاي هواشناسی نتایج متفاوتی دارند - گریسمر و همکاران1، . - 2002 روش مناسب تعیین تبخیر - تعرق مرجع یا ET0 در هر منطقه بستگی به شرایط اقلیمی، داده-هاي مورد نیاز و هزینههاي مربوط به آن دارد - سبزيپرور و همکاران . - 1387 در بین مدلهاي مختلف، مدل پنمن مانتیث فائو - PMF-56 - که هم بیلان انرژي و هم تئوري آیرودینامیکی را در مدل در نظر گرفته به عنوان مناسبترین مدل براي تخمین ET0 شناخته شده و توسط سازمان خوار و بار جهانی - FAO - براي محاسبه ET0 در اقلیمهاي مختلف جهان توصیه شده است - آلن و همکاران2 ، 1998 ؛ ژئو و همکاران 3، . - 2006
یکی از رویکردها به منظور ﺑﺮرﺳﯽ تأثیر خطاي دادهها در برآورد ET0، تحلیل حساسیت مدلهاي مختلف برآورد ET0 به خصوص مدل PMF-56 در طی روزهاي سال نسبت به پارامترهاي مختلف ﻫﻮاﺷﻨﺎﺳﯽ و تعیین ضرایب ﺣﺴﺎﺳﯿﺖ نسبی است - رانا و کاترجی4، 1998؛ گانگ و همکاران5، 2006؛ استیوز و همکاران6، . - 2009 - گویال7، - 2004 حساسیت پارامترهاي هواشناسی را روي ET0 منطقه جایپور در ایالت راجستان ﻫﻨﺪ که یک ناحیه خشک و نیمهخشک محسوب میشود، در دوره آماري 1960 تا 2002 بررسی کرد. نامبرده تغییرات پارامترهاي دماي متوسط،تعداد ساعات آفتابی، سرعت باد و فشار بخار هوا را در دامنه ±20 درصد تغییر داده وحساسیت ET0 را نسبت به تغییرات مذکور بررسی نمود.
بر اساس نتایج به دست آمده دماي متوسط مهمترین پارامتر مؤثر بر ET0 منطقه مورد مطالعه بوده و سرعت باد کمترین حساسیت را در مورد تغییرات ET0 منطقه مذکور دارد . طالبی و همکاران - 1389 - نیز حساسیت معادله پنمن مانتیث فائو را در ایستگاه هاي کویري یزد، طبس و مروست با استفاده از مدل کراپوات بررسی نمودند. نتایج آنها نشان داد که تغییرات دو پارامتر دماي بیشینه و سرعت باد بیشترین تأثیر را در نوسانات تبخیر - تعرق در هر سه ایستگاه داشته است. ایشان بیان کردند که اولویت بندي عوامل مؤثر در تبخیر - تعرق در فصول مختلف متفاوتند. بنابراین تغییرات فصلی نیز مورد توجه بوده است. هادي و همکاران - 1394 - در پژوهشی در منطقه شمالغرب به تحلیل حساسیت مدل برآورد کننده ET0 بر مبناي ضریب تغییرات آن پارامترهاي هواشناسی که همبستگی بیشتري را با ET0 داشتند، پرداختند.
نتایج به دست آمده نشان داد که در تبریز ساعات آفتابی، در ارومیه بهترتیب دماي ب یشینه و ساعات آفتابی و در اردبیل بهترتیب ساعات آفتابی و دماي بیشینه مؤثرترین پارامترهاي هواشناسی ایستگاههاي مذکور در برآورد ET0 بودند. صیادي و همکاران - 1388 - به مقایسه عملکرد شبکه هاي عصبی RBF و MLP در برآورد تبخیر - تعرق گیاه مرجع در ایستگاه تبریز پرداختند. نتایج ایشان نشان داد که شبکههاي MLP نسبت به RBF در تخمین تبخیر - تعرق گیاه مرجع از دقت بیشتري برخوردارند و تنهامزیت شبکههاي RBF را زمان کمتر مورد نیاز براي آموزش بیان کردند.
با توجه به مطالعات صورت گرفته و نیز اهمیت تبخیر - تعرق مرجع در چرخه هیدرولوژي هدف اصلی از انجام مطالعه حاضر، بررسی میزان تأثیرگذاري و سهم عوامل اقلیمی بر روي تبخیر - تعرق مرجع و یا به عبارتی تحلیل حساسیت روش PMF- 56 نسبت به تغییرات پارامترهاي اقلیمی مؤثر بر تبخیر و تعرق میباشد.
مواد و روشها
استان آذربایجانشرقی با وسعتی در حدود 46 هزار کیلومتر مربع در شمالغرب ایران واقع شده است و بزرگترین و پرجمعیتترین استان ناحیه شمالغربی ایران محسوب میشود. این استان از سمت شمال به جمهوري آذربایجان و ارمنستان و از سمت غرب و جنوبغرب به استان آذربایجان غربی، از شرق به استان اردبیل و از جنوب شرق به استان زنجان محدود شده است. استان آذربایجانشرقی داراي آب و هواي سرد کوهستانی بوده و کل محدوده آنرا کوه ها و ارتفاعات تشکیل دادهاند. در انجام این تحقیق از اطلاعات هواشناسی 6 ایستگاه سینوپتیک در سطح استان طی سالهاي 1991 تا 2015 میلادي استفاده شده است.
ملاك انتخاب ایستگاهها وجود دادههاي پیوسته و بلندمدت بوده است. دادههاي هواشناسی مورد استفاده در انجام پژوهش شامل دماي کمینه، دماي بیشینه، دماي متوسط، ساعات آفتابی، متوسط سرعت باد، رطوبت نسبی حداقل و حداکثر میباشد. که این دادهها از سازمان هواشناسی استان آذربایجانشرقی تهیه گردیدند. مشخصات جغرافیایی و اقلیمی ایستگاههاي مورد مطالعه در جدول - 1 - ارائه شده است. در این تحقیق براي محاسبه تبخیر - تعرق مرجع از روش پنمن مانتیث فائو که به عنوان یک روش استاندارد و معتبر براي محاسبه ET0 مطرح میباشد، بصورت زیر استفاده گردید - آلن و همکاران1، : - 1998که در آن :ET0 تبخیر - تعرق گیاه مرجع - میلیمتر بر روز - ، : شیب منحنی فشار بخار اشباع - کیلو پاسکال بر درجه سانتیگراد - ، : تابش خالص در سطح گیاه مرجع - مگا ژول بر متر ∆مربع بر روز - ، :G شار گرما به داخل خاك - مگا ژول بر مترمربع بر روز - ،:Rn ضریب رطوبتی - کیلو پاسکال بر درجه سانتیگراد - ،: T متوسط دماي هوا - درجه سانتیگراد - ، : 2 سرعت باد
در ارتفاع 2 متري از سطح زمین - متر بر ثانیه - و: کمبود فشار بخار از حالت اشباع - کیلو پاسکال - میباشند.
با کنکاش بر روي اجزاي مختلف این رابطه مشخص میگردد که مقدار تبخیر - تعرق تابعی از مجموعه عوامل مختلف اقلیمی شامل دما، سرعت باد، ساعات آفتابی و رطوبت است و روابط مربوطه در نشریه FAO 56 ارائه شده است - آلن و همکاران - 1998 که براي اختصار در اینجا از ارائه روابط آنها خودداري میشود. براي محاسبه مقادیر تبخیر - تعرق از رابطه - 1 - ، برنامهاي کامپیوتري نوشته شد و با استفاده از آمار هواشناسی مقادیر ماهانه و سالانه ET0 محاسبه شد. تحلیل حساسیت روشی براي درك اهمیت نسبی متغیرهاي اقلیمی در ET0 هر ناحیه است. به منظور تحلیل حساسیت تبخیر - تعرق نسبت به پارامترهاي هواشناسی روشهاي مختلفی وجود دارد.
عوامل اقلیمی به همراه مختصات جغرافیایی و نیز ارتفاع از سطح دریامنجر به تعیین مقدار تبخیر - تعرق مرجع میگردند. در این مطالعه ابتدا تحلیل حساسیت ET0 نسبت به تغییرات همه پارامترهاي هواشناسی به صورت انفرادي انجام گرفت. این تغییرات در بازه ±20 درصد با گامهاي2 5 درصد صورت گرفت. براي تحلیل حساسیت از روش اراﺋﻪ شده توسط ژانگ و همکاران استفاده شده است - ژانگ و همکاران، . - 2010 در این روش مقدار
