صحّت سنجی داده های بارش ماهواره GPM-IMERG در مقیاس‌های زمانی نیم‌ساعته و روزانه (مطالعه موردی: حوضه آبخیز گرگانرود)

Abstract

سابقه و هدف: بارش یکی از مهّمترین عوامل مؤثر در تعادل آب و انرژی در جهان و متغیرهای مهّم هواشناسی است. جهت تخمین دقیق بارش از روش‌های مختلفی از جمله استفاده مستقیم از داده‌های ایستگاه‌های زمینی هواشناسی و مشاهدات مستقیم، به کارگیری داده‌های ماهوارهای سنجش از دور و یا استفاده از روش‌های دورن‌یابی که مبتنی بر روش‌های زمین آمار هستند، استفاده می‌شود. فقدان داده‌های با وضوح بالا می‌تواند به تغییرات مکانی بارندگی منجر شود. بنابراین، تدوین رویکردهای نوآورانه برای برآورد دقیق میزان بارش در مناطقی که داده‌های نامناسب یا ناکافی دارند، بسیار مهّم است. موّاد و روش‌ها: جهت انجام این تحقیق، پس از دریافت ﺳﺮی دادهﻫﺎی ماهواره‌ای GPM و ﭘﺮدازش اوّﻟﯿﻪ آنها، ﻣﻘﺎﯾﺴﻪ ﺗﻄﺒﯿﻘﯽ ﺑﯿﻦ دادهﻫﺎی ماهواره در مقیاس زمانی نیم‌ساعته و روزانه با دادهﻫﺎی ﻣﺸﺎﻫﺪه‌ای اﯾﺴﺘﮕﺎه باران‌سنجی زمینی (ثبات و معمولی) اﻧﺠﺎم گرفت. با توجه به وضوح مکانی (1/0 درجه در 1/0 درجه) و دقّت زمانی (ارائه داده‌های روزانه و 30 دقیقه‌ای) داده‌های IMERG ماهواره GPM، جهت مقایسه تطبیقی، صحّت‌سنجی و تعیین دقّت تخمین بارش، از ایستگاه‌های باران‌سنجی با دوره آماری 20/3/2014 -20/3/2016 و 6 ایستگاه ثبات با دوره آماری 20/3/2014 – 21/9/2016 حوضه گرگانرود که دارای آمار کافی و معتبر به صورت سری زمانی روزانه و نیم ساعته بودند، استفاده گردید. جهت بررسی صحّت عملکرد داده‌های GPM در برآورد بارش از تعدادی از شاخص‌های آماری همچون (نسبت هشدار خطا)FAR ، (نمایه موفقیّت بحرانی)CSI ، (احتمال تشخیص)POD ، (انحراف نسبی) RBias و تعدادی دیگر از شاخص‌های صحّت سنجی استفاده شد. یافته‌ها: نتایج عملکرد بارندگی نیم‌ساعته IMERG با مقادیر CC برابر با 23/0- 05/0 و CSI برابر با 52/0-20/0 نسبتاً قابل‌قبول ارزیابی شد. اعتبارسنجی داده‌های بارش ماهواره GPM با استفاده از شاخص‌های آماری MAE، RMSE و MBE نیز از دقّت نسبتاً قابل قبولی برخوردار بوده است (نتایج جدول 4). بر اساس اعمال شاخص‌های مربوط به مقایسه روزانه ایستگاه‌های باران سنجی با داده‌های ماهواره GPM، شاخص RBias با مقدار 74/0 بالاترین میزان مطابقت (در ایستگاه حق‌الخواجه) داده‌های GPM با داده‌های مشاهده‌ای را داشت و کمترین میزان مطابقت با مقدار 27/2 مربوط به ایستگاه نوده می باشد. شاخص POD نیز نشان داد که ایستگاه‌های نوده و حق‌الخواجه به ترتیب با مقادیر 5/0 و 25/0 بیشترین و کمترین مطابقت را با ایستگاه‌های زمینی داشته است. مقادیر شاخص CSI در ﺗﻤﺎم ایستگاه‌ها بین 22/0- 13/0 محاسبه شد که به ترتیب مربوط به ایستگاه‌های زرین گل و شیرآباد بوده است. CSI نشان داد که مطابقت نسبی بین داده‌های ماهواره‌ای با داده‌های مشاهده‌ شده ایستگاه‌های زمینی وجود دارد. براساس مقادیر شاخص مطابقت FAR ملاحظه شد که کمترین مقدار FARدر ایستگاه‌های باغ سالیان و زرینگل 64/0 و بیشترین مقدار 80/0 در ایستگاه شیرآباد می‌باشد. بوده است. نتیجه‌گیری: در این تحقیق محاسبه مقادیر شاخص‌های آماری و شاخص‌های مطابقت برای اوّلین بار برای داده‌های نیم‌ساعته ماهواره GPM جهت مقایسه با داده‌های مشاهداتی انجام شد و مشخص گردید که الگوریتم IMERG ماهواره GPM مطابقت نسبی با مقادیر ثبت‌شده ایستگاه‌های زمینی در مقیاس روزانه را دارد. اعتبار سنجی داده‌های بارش ماهواره GPM با استفاده از معیارهای آماری MAE، RMSE و MBE نیز نشان داد که از دقت قابل قبولی برخوردار است. با توجه به مقادیر FARدر تمام ایستگاه‌ها می‌توان گفت مطابقت نسبی، بین داده‌های ماهواره‌ای با داده‌های مشاهده‌شده ایستگاه‌های زمینی وجود دارد. مقادیر POD نیز عملکرد قابل‌قبول داده‌های این ماهواره را نشان داده است. نتایج این تحقیق نیز نشان داد که مطابقت نسبی و خوبی بین داده‌های ایستگاهای زمینی و داده‌های ماهواره‌ای GPM وجود داشته است.