واسنجی و ارزیابی مدل های مختلف تجربی تخمین تابش خورشیدی روزانه در ایستگاه سینوپتیک یزد

تابش خورشیدی به عنوان یکی از متغیرهای مهم در مدل های بیلان انرژی، تبخیر- تعرق و شبیه سازی رشد گیاهان است. در این تحقیق عملکرد ۴۱ مدل تجربی (۱۰، ۷ و ۲۴ مدل به ترتیب بر اساس داده های تابش خورشیدی، دما و سایر داده های هواشناسی) در برآورد تابش خورشیدی روزانه در ایستگاه سینوپتیک یزد در حد فاصل سال های ۲۰۰۶ تا ۲۰۲۳ مورد بررسی قرار گرفت و ضرائب ثابت معادلات با استفاده از تحلیل رگرسیون و در نرم افزار SPSS محاسبه گردید. از آمار سال های ۲۰۰۶ تا ۲۰۲۰ برای واسنجی و از آمار سال های ۲۰۲۱ تا ۲۰۲۳ برای ارزیابی مدل ها استفاده شد و معیارهای ارزیابی پرکاربرد مانند ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE)، قدر مطلق میانگین خطا (MAE) و ضریب تبیین (R۲) به کار رفت. نتایج نشان داد که مدل های تجربی که بر اساس داده های هواشناسی دمای میانگین، تابش فرازمینی، ساعات آفتابی و حداکثر ساعات آفتابی، تابش خورشیدی را تخمین می زند، نتایج بهتری نسبت به سایر مدل ها نشان می دهند؛ به طوری که مدل شماره ۳۴ (مدل Togrul and Onat, ۱۹۹۹) با ضریب تبیین برابر با ۰/۷۵، میانگین مربعات خطای ۱/۸۹۲ و قدر مطلق میانگین خطای برابر با ۱/۲۶۳ بهترین نتیجه را نسبت به سایر مدل های تجربی کسب کرد و مدل هایی که تابش خورشیدی را بر اساس تنها پارامتر دما پیش بینی می کنند، نسبت به سایر مدل ها نتیجه ارزیابی پایین تری نشان دادند. به طور کلی می توان نتیجه گرفت که مدل های ترکیبی (چندمتغیره) از دیدگاه هواشناسی، هیدرولوژی و فیزیک جو عملکرد بهتری در برآورد تابش خورشیدی دارند، زیرا تابش خورشیدی در سطح زمین حاصل برهم کنش هم زمان چندین فرآیند جوی است و یک متغیر به تنهایی نمی تواند تمام این فرآیندها را توصیف کند. از سوی دیگر هرچند روش های ترکیبی و یادگیری ماشین اغلب از نظر دقت از مدل های تجربی بهتر عمل می کنند، اما فرمول های تجربی همچنان به دلیل سادگی خود، در بسیاری از موارد به عملکرد رضایت بخش دست می یابند.

کلیدواژه ها:

برآورد تابش خورشیدی ، روش های رگرسیونی ، پارامترهای هواشناسی موثر ، کارایی مدل های پیش بینی