پیش بینی خشکسالی با استفاده از شاخص SPI براساس مدلهای تصادفی سری زمانی (مطالعه موردی ایستگاههای سینوپتیک اردبیل و خلخال

خشکسالی دوره ای طولانی مدت با بارش کمتر از میزان نرمال ایستگاه است که بر زندگی همه موجودات زنده تاثیر منفی دارد. در دهه های اخیر تغییر اقلیم ناشی از گرمایش اتمسفر باعث تغییر در الگوی بارش و تغییر تدریجی در مشخصه های خشکسالی شده است. پیش بینی خشکسالی با استفاده از شاخص ها جهت برنامه ریزی برای مدیریت علمی و بهینه منابع آب در هر منطقه لازم است. در این تحقیق مدل سازی و پیش بینی سری های زمانی شاخص خشکسالی بارش استاندارد (SPI) برای ایستگاه های سینوپتیک اردبیل و خلخال از مدل های سری زمانی ARMA و SARIMA استفاده شد. این کار با بکارگیری آمار و اطلاعات هواشناسی ایستگاه های مذکور در طول دوره آماری ۳۰ ساله (۲۰۲۰-۱۹۹۱) به انجام رسید. پس از محاسبه شاخص SPI (۱، ۳، ۶ و ۱۲ ماهه) از ۲۷ سال اول دوره آماری برای پیش بینی و ۳ سال آخر آن برای صحت سنجی مدل ها استفاده شد. در ایستگاه های مورد مطالعه برای هر یک از شاخص ها مناسب ترین مدل سری زمانی انتخاب گردید. نتایج نشان داد که در ایستگاه اردبیل SPI۳ و SPI روند فصلی قوی با تناوب ۱۲ ماهه داشتند. همچنین در ایستگاه خلخال نیز سری زمانی SPI و SPI روند فصلی قوی با تناوب ۱۲ ماهه نشان دادند. در ایستگاه اردبیل مناسب ترین پیش بینی متعلق برای سری زمانی SPI حاصل شد که توسط مدل SARIMA(۱,۰,۱)(۲,۰,۲) با آمارهای ارزیابی معادل NS=۰.۴۶، RMSE=۰.۴۹ و AIC=۴۱۰.۳۴ بدست آمد. در ایستگاه خلخال نیز بهترین پیش بینی مربوط به سری SPI بود که با مدل SARIMA(۳,۰,۳)(۲,۱,۲) بدست آمد و آمارهای ارزیابی آن به شرح ۰.۶۷=NS، ۰.۵۱=RMSE و ۵۷۰.۲۱=AIC بود. نتایج این مطالعه در مدیریت منابع آب ایستگاه های مورد مطالعه می تواند مفید واقع شود.

کلیدواژه ها:

پیش بینی خشکسالی ، شاخص ، SARIMA ، ARIMA ، SPI ، مناطق نیمه خشک