انجمن مهندسی آبیاری و آب ایرانهواشناسی کشاورزی2345-34195120170421Assessment of Bayesian structure of hidden Markov model for real time prediction of maize phenologyمهارتسنجی ساختار بیزی مدل مارکف پنهان در برآورد بی درنگ مراحل فنولوژی گیاه ذرت1145497910.22125/agmj.2017.54979FAمهدی قمقامیدانشجوی دکتری هواشناسی کشاورزی، دانشکده مهندسی فناوری، دانشگاه تهران، کرج، ایراننوذر قهرماندانشیار، گروه مهندسی آبیاری و آبادانی، دانشگاه تهران، کرج، ایرانپرویز ایران نژاددانشیار گروه فیزیک فضا، مؤسسه ژئوفیزیک، دانشگاه تهرانحمید پزشکاستاد، گروه علوم ریاضی و آمار، دانشگاه تهرانJournal Article20160612The Crop Progress Percentage (CPP) in a given phenology stage reflects growth status in life cycle. Generally, routine field measurements of this parameter are lacking, hence various alternative approaches have been proposed for its estimation. The statistical methods such as Bayesian approaches and hidden Markov models (HMMs) have appropriate structural skills for solving problems with variety of continuous or discrete data and can be combined with remotely sensed data also. The aim of this study is evaluation of hidden Markov models’ skill in real time prediction of maize progress percentage in research field of university of Tehran located in Karaj. The HMMs follow the Bayesian structure in which, there are usually two layers; hidden and observable. Different phenological stages including Emergence to Milky were considered as the hidden layer and both Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) and Accumulated Growth Degree-Day (AGDD) features, extracted from air temperature and LANDSAT7 ETM+ images, as a vector variable of observable layer. Calibration and evaluation of the model was performed using a 9 years (2002-2010) data set of the field phenology observations and meteorological data. According to the results, in general, for all phenological stages, the HMM was able to estimate the CPPs with average RMSE of 14%, which confirms the applicability of this approach as a suitable tool. Further studies in other climatic regions of the country are recommended for more scrutiny of phenological prediction models using remotes sensing and statistical approaches.مدلسازی درصد پیشرفت مراحل فنولوژی گیاهان با روشهای کلاسیک عمدتاً با محدودیتهایی به ویژه، عدم کفایت یا دقت دادههای مشاهداتی مورد نیاز مواجه است که جستجوی روشهای جایگزین را ضروری میسازد. روشهای آماری نظیر رهیافتهای بیزی (Bayesian) و مدل مارکف پنهان دارای توانمندیهای ساختاری مناسبی در حل مسائلی با طیف گسترده از دادههای گسسته، پیوسته، شناخته شده و یا ناشناخته میباشند که قابل تلفیق با داده های سنجش از دور نیز هستند. هدف از تحقیق حاضر بررسی توانمندی مدل مارکف پنهان در برآورد بیدرنگ5 درصد پیشرفت مراحل فنولوژی گیاه ذرت در مزرعه پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران واقع در کرج میباشد. حالتهای مختلف متشکل از مراحل فنولوژی شامل 7 مرحله اصلی (سبز شدن تا شیری شدن) به عنوان لایه پنهان و بردار مشخصههای درجه-روز رشد تجمعی (AGDD) و نمایه اختلاف استانداردشده پوشش گیاهی (NDVI) مستخرج از تصاویر ماهواره LANDSAT7 ETM+ به عنوان لایه قابل رویت در نظر گرفته شدند. واسنجی و صحتسنجی مدل براساس دادههای دیدبانی شده در مزرعه تحقیقاتی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران طی دوره آماری 2010-2002 انجام شد. بر اساس نتایج، میانگین دقت مدل مارکف پنهان براساس RMSE حدود 14% است که نشانگر امکان کاربست آن به عنوان یک ابزار کمکی در کنار مشاهدات مزرعهای است. مطالعات تکمیلی جهت تدقیق مدلهای فنولوژیک مبتنی بر روشهای آماری- دورسنجی در سایر مناطق اقلیمی و گیاهان راهبردی پیشنهاد میشود.https://www.agrimet.ir/article_54979_486205425b20f3e5b38209bb0a149a21.pdfانجمن مهندسی آبیاری و آب ایرانهواشناسی کشاورزی2345-34195120170421Assessing the impacts of meteorological drought on yield of rainfed wheat and barley (Case study: Khorasan Razavi province)بررسی تأثیرات خشکسالیهای هواشناسی بر عملکرد دو محصول گندم و جو دیم (مطالعه موردی: استان خراسان رضوی)15255498010.22125/agmj.2017.54980FAمصطفی آراستهدانشجوی کارشناس ارشد هواشناسی کشاورزی، دانشگاه سمنانسید حسن کابلیاستادیار گروه مدیریت مناطق بیابانی، دانشکده کویر شناسی، دانشگاه سمنانمحمد یزدانیدانشیار گروه بیابانزدایی، دانشکده کویر شناسی، دانشگاه سمنانJournal Article20160220The drought causes severe damages to agricultural sector especially rainfed crops production. In this study, the impacts of meteorological drought, in terms of some common indices, on rainfed wheat and barley were assessed. 19 years (1995-2013) weather data including rainfall, temperature, sundial, evaporation and relative humidity of meteorological stations in Khorasan Razavi province, north east of Iran, were collected and examined. Several drought indices namely, The Standardized Z index, Standardized Precipitation Index, Percentage of normal and Deciles were worked out. The statistical relation of both crops’ yield with meteorological data was determined. During the cropping year 2000-2001, Mashhad, Sarakhs, Sabzevar, Gonabad, Kashmar, Nishapur and Golmakan stations, had the lowest amount of rainfall which led to severe and extreme drought. The minimum amount of the crops yield was recorded at the same year. For the rest of stations, i.e. Torbatjam, Ghoochan and Torbat Heydarieh stations, the driest year was 2007-2008 followed by an intense to extreme drought but the lowest yield was not observed in the same year. The most significant variables affecting the yield were found to be rainfall and relative humidity. The relations between yield and meteorological variables were significant in most of the cases. In general, the agricultural and meteorological droughts occurred almost simultaneously, except for the regions with very low rainfall.پدیده خشکسالی صدمات قابل ملاحظهای به بخش کشاورزی به خصوص عملکرد غلات دیم وارد میسازد. در این پژوهش تأثیر عوامل هواشناختی خشکسالی در غالب نمایههای خشکسالی هواشناسی بر عملکرد گندم و جو دیم و همزمانی آنها ارزیابی شد. دادههای 19 ساله (1391-1373) ایستگاههای هواشناسی استان خراسان رضوی شامل بارندگی، دما، ساعت آفتابی، تبخیر و رطوبت نسبی تهیه و پردازشهای لازم صورت گرفت. نمایههای استاندارد بارش، بارش استاندارد شده، درصد از نرمال و نمایه دهک محاسبه شدند. همچنین عملکرد گندم و جو در سالهای مذکور گردآوری و روابط آماری بین عملکرد و نمایههای خشکسالی به کمک آزمونهای همبستگی و رگرسیون تحلیل گردید. نتایج نشان داد در سال زراعی 79-78، در ایستگاههای مشهد، سرخس، سبزوار، گناباد، کاشمر، نیشابور، گلمکان، کمترین مقدار بارندگی ثبت شده و به دنبال آن خشکسالی هواشناسی خیلی شدید و شدید اتفاق افتاده است. کمترین عملکرد گندم و جو دیم در طول دوره مطالعاتی، با انطباق زمانی کامل، در همان سال 79-78 ثبت شده است. در سال زراعی 87-86 در ایستگاههای تربتجام، قوچان، تربتحیدریه، کمترین مقدار بارندگی و به دنبال آن خشکسالی خیلی شدید و شدید اتفاق افتاده است ولی انطباق با عملکرد گندم و جو دیم نداشت. بر اساس همبستگی بین عملکرد گندم و جو دیم و پارامترهای هواشناسی نقش بارندگی و رطوبت نسبی از سایر عوامل بیشتر بود.روابط رگرسیونی متغیرهای اقلیمی با عملکرد گندم و جو دیم در اغلب موارد معنیدار بود. نتایج نشانگر انطباق نسبی خشکسالی کشاورزی با نمایه های خشکسالی هواشناسی بود ولی این انطباق در مناطق با بارش کم، ناچیز بوده است.https://www.agrimet.ir/article_54980_955a27a3a5f53810b133a6b7ed659243.pdfانجمن مهندسی آبیاری و آب ایرانهواشناسی کشاورزی2345-34195120170421A stochastic multi-station model for daily rainfall generation in North-East of Iran: Effect of time non-stationarityشبیه سازی استوکاستیکی بارش روزانه چندایستگاهی در شمال شرق ایران: تأثیر ناایستایی زمانی26355498110.22125/agmj.2017.54981FAبیژن قهرماناستاد گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهداحسان امینیدانش آموخته کارشناسی ارشد آبیاری و زهکشی، گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهدJournal Article20151121For many models (e.g. hydrological, meteorological, crop yield) stochastic daily rainfall generation is required. Most of the stochastic models are single-site, while there are rather few ones that deal with the rainfall correlation structure (occurrence and amount) as a multi-site approach. A plausible shortcoming of these models, however, is due to not considering the possible time-non-stationarity. A total of 36 raingauges stations in North, Razavi and South Khorasan provinces, northeast of Iran with 30 years of record were considered in this study. A stochastic rainfall simulation model for 6 rainy months of November to May was adopted, in which, first order Markov approach for rainfall occurrence and Gamma probability density function for rainfall amount were involved. Model parameters (rainfall probability conditioned to rainy and dry for previous day for rainfall occurrence and two parameters of Gamma distribution) were found to be dependent on the month of the year and geographical location; yet, no significant relations were found to describe them. It was showed that all parameters were non-stationary in time, such that considering this behavior, increased the accuracy of simulations.شبیهسازی استوکاستیکی باران روزانه در بسیاری از مدلها (برای مثال هیدرولوژی، هواشناسی و تولید محصول) کاربرد دارد. بیشتر مدلهای شبیهسازی استوکاستیکی تکایستگاهی بوده و مدلهای اندکی ساختار همبستگی بارندگی (وقوع و مقدار) را در قالب چندایستگاهی درنظر میگیرند. با این حال در مدلهای موجود توجهی به احتمال ناایستایی پارامترهای دخیل نمیشود. تعداد 36 ایستگاه بارانسنجی در گستره سه استان خراسان شمالی، رضوی و جنوبی با طول دوره آماری 30 سال در نظر گرفته شد. از مدل شبیهسازی استوکاستیکی باران روزانه که در آن وقوع بارندگی از فرآیند مارکوف مرتبه اول و وقوع مقدار بارندگی از تابع چگالی گامای دومتغیره پیروی میکرد برای 6 ماه بارانی سال (آبان تا فروردین) استفاده شد. نشان داده شد که پارامترهای این مدل (2 پارامتر احتمال بارانی بودن مشروط بر بارانی بودن یا نبودن روز پیش برای وقوع بارندگی و دو پارامتر تابع چگالی گاما) به طور معنیداری به ماه، سال و محل ایستگاه بستگی دارد؛ ولی هیچ رابطه معنیداری برای برآورد آنها به دست نیامد. نشان داده شد که هر 4 پارامتر مدل شبیهسازی در زمان ناایستا بوده و درنظر گرفتن این ناایستایی موجب افزایش دقت فرآیند شبیهسازی میشود.https://www.agrimet.ir/article_54981_02e13465e8ef526c5ec769af9664374b.pdfانجمن مهندسی آبیاری و آب ایرانهواشناسی کشاورزی2345-34195120170421Drought forecasting by SPI and EDI indices using ANFIS method based on C-mean and SC clustering (Case study: Kohgiluyeh and Boyer Ahmad Province)پیش بینی خشکسالی با نمایه های SPI و EDI به روش مدل سازی ANFIS بر مبنای خوشه بندی C-Mean و SC (مطالعه موردی: استان کهگیلویه و بویراحمد)36475498210.22125/agmj.2017.54982FAمهدی کماسیاستادیار گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه آیت الله العظمی بروجردی (ره)، بروجرد، خرم آبادمهدی ملک محمودیدانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه یاسوجحسین منتصریاستادیار گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه یاسوجJournal Article20160525Drought is one of the most and oldest natural disaster that cause significant environmental impacts. Despite Kohgilouyeh and Boyerahmad is in the third place in terms of rainfall but the drought has affect the province intermittently and causes many heavy losses. In other to drought crisis management, finding the index measurement of the drought to predict and evaluate the spatial and temporal of this phenomenon, seems essential. In this research, using Artificial Neural Networks (ANN) and Adaptive Neuro Fuzzy System (ANFIS) model with phase clustering analysis with standardized precipitation index (SPI) and effective drought index (EDI) were used to predict drought. The results of study indicate that the SPI index by validation coefficient 0.87 has more capability and accuracy than EDI index by validation coefficient 0.73 in predicting of drought. On the other hand according to C-mean and SC clustering in modeling for predicting the drought, ANFIS approach has more efficacy the result show that, clustering causes the increasing of model accuracy in verification and calibration stages. C-mean clustering by calibration coefficient 0.93 and validation coefficient 0.87 is the best model.خشکسالی از جمله اصلیترین و قدیمیترین بلای طبیعی است که اثرات زیست محیطی مهمی را به دنبال دارد. استان کهگیلویه و بویر احمد علیرغم آنکه از لحاظ میزان بارش مقام سوم را در سطح کشور دارا میباشد، اما خشکسالیها بهطور متناوب این استان را تحت تأثیر قرار داده و خسارات بسیار سنگینی را به دنبال دارند. ﻳﺎﻓﺘﻦ نمایههای اندازهگیری ﺧﺸﮑﺴﺎﻟﻲ ﺑﺮﺍﻱ پیشبینی ﻭ ﺍﺭﺯﻳﺎﺑﻲ ﻣﮑـﺎﻧﻲ ﻭ ﺯﻣـﺎﻧﻲ ﺍﻳـﻦ ﭘﺪﻳـﺪﻩ بهمنظور ﻣﺪﻳﺮﻳﺖ ﺑﺤﺮﺍﻥ ﺁﻥ ضروری ﻭ ﺣﻴﺎﺗﻲ ﺑﻪ ﻧﻈﺮ میرسد. ﺩﺭ ﺍﻳﻦ پژوهش با استفاده ﺍﺯ ﻣﺒﺎﻧﻲ شبکههای عصبی مصنوعی (ANN) و مدل ﻋﺼﺒﻲ ﻓﺎﺯﻱ تطبیقی (ANFIS) ﺑﻪ ﻫﻤﺮﺍﻩ آنالیز خوشهبندی فازی ﺑﺮﺍﻱ پیشبینی ﺧﺸﮑﺴﺎﻟﻲ ﺑﺎ ﻧﻤﺎﻳـﻪ ﺑـﺎﺭﺵ استاندارد (SPI) و نمایه خشکسالی مؤثر (EDI) اﺳﺘﻔﺎﺩﻩ گردیده است. نتایج به دست آمده از پژوهش بیانگر آن است که نمایه SPI با ضریب صحتسنجی 0/87 نسبت به نمایه EDI با ضریب صحتسنجی 0/73 قابلیت و دقت بیشتری در پیشبینی خشکسالی دارد و از طرف دیگر راهبرد شبکه عصبی- فازی تطبیقی بر مبنای روش خوشهبندی تکراری (C-Mean) و کاهشی (SC) در امر مدلسازی برای پیشبینی خشکسالی از کارایی بالایی برخوردار است. نتایج نشان میدهد که خوشهبندی باعث افزایش دقت مدلسازی در مرحله صحتسنجی و واسنجی شده است. همچنین خوشهبندی تکراری با ضریب واسنجی 0/93 و ضریب صحتسنجی 0/87 بهترین مدل میباشد.https://www.agrimet.ir/article_54982_425fbe9151bedbff7e918e05a66f77e7.pdfانجمن مهندسی آبیاری و آب ایرانهواشناسی کشاورزی2345-34195120170421The effect of submergence depth on water and soil temperature in paddy field (Case study: Rasht)اثر عمق غرقابی بر دمای آب و خاک در شالیزار (مطالعه موردی: رشت)48565498310.22125/agmj.2017.54983FAابراهیم اسعدی اسکوییدانشجوی دکتری رشته هواشناسی کشاورزی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهدمحمد موسوی بایگیاستاد گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهدمحمد رضا یزدانیاستادیار پژوهشی، موسسه تحقیقات برنج کشور، رشتامین علیزادهاستاد گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهدمحمد جواد زهد قدسیکارشناس ارشد، اداره کل هواشناسی استان گیلانJournal Article20160725Soil temperature plays very important role in bio chemical processes, root water uptake and also evapotranspiration. This parameter is influenced by environmental factors such as soil moisture content. Recently water shortage has led to adopt intermittent irrigation in Sepidroud Irrigation network in Gilan province, north of Iran. In this method, different submergence depth is applied, which change the root zone (soil and water) temperature. The aim of this study was to investigate the effects of water depth on soil and water temperature in a paddy field. Paddy minis lysimeters, based on completely randomized block design with 5 treatments of constant level of water in the field, (5, 2.5, 0, -5 and -10 cm of the soil surface) in three repetitions. Measurements were including soil temperature at the depths of 5 and 10 cm from soil surface (T5 and T10) and water temperature in the morning and evening. The results showed that T5 was significantly more that T10 .In the morning, water temperature, at and below surface (non-submerged treatments) was lower than soil temperature at the same depth, while in the evening, water temperature was more than soil temperature at the same depth. In daily scale, the water temperature was more than soil temperature at the same depth. Soil temperature was decreased by reduction of soil water depth. In general, the presence of a thin layer of the water on soil surface had a cooling effect on soil but as the water reaches the soil surface, the soil environment becomes much warmer. The reduction of the submergence depth 10 cm below the surface significantly affected the made microclimate of the soil colder, by 1.5◦ Celsius in average.دمای خاک در فرآیندهای زیستی و شیمیایی، جذب آب توسط ریشه و نیز تبخیر تعرق نقش بسزایی دارد. این کمیت خود متأثر از میزان رطوبت خاک است. در سالهای اخیر پدیده کم آبی موجب اتخاذ روش آبیاری تناوبی در شبکه آبیاری سپیدرود گردیده است. در تناوبها، عمقهای غرقابی متفاوت مشاهده میشوند که خود دمای محیط ریشه (خاک و آب) را تغییر میدهند. هدف از این تحقیق، بررسی اثر عمق غرقابی بر دمای خاک و آب شالیزار میباشد. طرح بلوکهای کاملاً تصادفی با استفاده از 15 مینیلایسیمتر شالیزاری برای 5 تیمار سطح ثابت ارتفاع آب و در سه تکرار اعمال گردید. در هر لایسبمتر روزانه دردو نوبت صبح و عصر، دمای خاک (در اعماق 5 و 10 از سطح) و دمای آب اندازهگیری گردید. نتایج نشانداد که دمای خاک در عمق 5 سانتیمتر با اختلاف معنیداری بیشتر از عمق 10 سانتیمتری بود. در تیمارهای صفر و منفی (غیر غرقابی) در صبح، دمای آب از دمای خاک در همان عمق کمتر بود در حالیکه در عصر دمای آب از دماهای خاک در عمق مشابه بیشتر مشاهده شد. در مقیاس روزانه نیز دمای آب از خاک همان عمق بیشتر بوده و این مسأله بیانگر این است که با کاهش عمق آب در خاک محیط خاک سردتر میگردد. وجود لایه نازکی از آب بر روی سطح خاک بر خنکتر شدن محیط آب و خاک مؤثر است اما با رسیدن آب به سطح خاک (ارتفاع صفر) محیط به شدت گرمتر میشود و کاهش غرقاب تا عمق 10- سانتیمتر به طور معنیداری در خنک شدن محیط مؤثر است، اختلاف این دو حالت به طور متوسط به 1/5 درجه سلسیوس می رسد.https://www.agrimet.ir/article_54983_a659ed57c1eaef8f31acf4f58eaf62a2.pdfانجمن مهندسی آبیاری و آب ایرانهواشناسی کشاورزی2345-34195120170421Trend analysis of phenological stages length and chilling requirements of apple tree (Case study: Karaj station)بررسی روند تغییرات نیازهای سرمایی و طول مراحل فنولوژیک درخت سیب (مطالعه موردی: منطقه کرج)57705498410.22125/agmj.2017.54984FAغلامعباس فلاح قالهریدانشیار اقلیمشناسی، گروه جغرافیا، دانشگاه حکیم سبزواری، سبزوار، خراسان رضویحمزه احمدیدانشجوی دکتری آب و هواشناسی کشاورزی، گروه جغرافیا، دانشگاه حکیم سبزواری، سبزوار، خراسان رضویJournal Article20160902Determination of chilling and heating requirements is an important process for selecting fruit trees specifically adapted to climatic regions. In this study, the thermal thresholds of different phenological stages of apple tree (Red Delicious variety) were determined for further analysis. Long-term hourly and daily temperature data from 1985 to 2014 of Karaj station were collected and used for running three chilling requirement models namely CH, UTAH and CP. The results showed that the chilling requirement of this late variety is not satisfied. A significant decreasing trend in accumulated chilling units was observed. Application of growing degree days (GDD) model confirmed that the required heat units are maintained without limitation. The findings revealed that there exists a significant decreasing trend in occurrence date of phenological stages which might be due to higher temperature during the season. These conditions (earlier onset of vulnerable reproductive phases) increase the risk of frost and chilling damage. In most phenological stages of the apple tree, the mean air temperature showed an increasing trend. According to the results, late varieties are not suitable for current climatic conditions of Karaj climate and should be replaced with early ones. Further agroclimatic studies are recommended for more scrutiny across the country considering the sequences of global warming.تعیین نیازهای سرمایی و گرمایی برای انتخاب درختان میوه سازگار با اقلیم هر منطقه حائز اهمیت میباشد. در این تحقیق، بعد از تعیین آستانههای دمایی هریک از مراحل فنولوژی درخت سیب رقم red delicious در شهر کرج، آمار دمای ساعتی و روزانه بلند مدت از سال 1985 تا 2014 جمع آوری و سه مدل نیاز سرمایی CH، UTAH و CP اجرا گردید. نتایج مدلهای فوق نشان داد که در شرایط اقلیمی کرج، نیاز سرمایی این واریته دیررس سیب تأمین نمیشود و روند تغییرات میزان واحدهای سرمایشی تجمعی کاهشی است. اما کاربست مدلهای درجه-روز نشان داد نیاز گرمایی ارقام سیب دیررس بدون محدودیت خاصی در منطقه تأمین میشود. تغییرات کاهشی و معنیدار روزشمار ژولیوسی تاریخ مراحل فنولوژی، مبین کوتاهتر شدن مراحل نمو و احتمالا به دلیل افزایش دمای هوا میباشد. این شرایط (وقوع زودتر مراحل حساس زایشی) ریسک صدمه سرمازدگی و یخبندان را بیشتر میکند. در بیشتر مراحل فنولوژی درخت سیب، روند افزایشی و معنیدار دمای هوا مشاهده شد. با توجه به نتایج، کشت واریتههای دیررس برای شرایط اقلیمی کرج مناسب نبوده و باید از ارقام زودرس استفاده شود. رعایت ملاحظات اقلیمی در توصیه ارقام باغی سازگار در اقالیم مختلف کشور با توجه به پیامدهای گرمایش جهانی توصیه می گردد.https://www.agrimet.ir/article_54984_e7b01530de68e737f1596ceaee7638d6.pdf