مقایسه دو روش نرو فازی و ASD در پیش بینی تغییرات اقلیمی (مطالعه موردی: ایستگاه سینوپتیک کرمان)

نویسنده

چکیده

یکی از روش های پیش بینی تغییرات اقلیمی استفاده از داده های بدست آمده از خروجی مدل های جهانی اقلیم GCM است. قدرت تفکیک مدل های جهانی اقلیم به حدود 40000 کیلومتر مربع می رسد.فاصله زیاد گره های شبکه از یکدیگر استفاده از خروجی این مدل ها را محدود می سازد. این تحقیق با استفاده از داده های NCEP و GCM انجام و از روش ریز مقیاس نمایی آماری برای مدلسازی چهار پارامتر بارندگی روزانه، درجه حرارت میانگین، درجه حرارت حداکثر و درجه حرارت حداقل و بارش روزانه استفاده شده است.ریز مقیاس نمایی آماری به کمک مدل نرو فازی و ASD (Automated Statistical Downscaling) برای دوره30 ساله (2000-1971) در ایستگاه سینوپتیک کرمان انجام شده است. از 15 سال اول داده ها (1985-1971) برای واسنجی و محاسبه ضرایب مدل و از 15 سال دوم (2000-1986) برای ارزیابی نحوه ی عملکرد مدل استفاده شده است. یکی از مهم ترین مراحل انجام ریزمقیاس نمایی آماری انتخاب متغیرهای غالب می باشد، برای انتخاب متغیر های غالب از ترکیب روش الگوریتم ژنتیک و ASD استفاده شده است. مقادیر کم واریانس توضیح داده شده مدل های بارندگی بیان گر پیچیده تر بودن پدیده بارندگی نسبت به دما می باشد.با استفاده از داده های نسل سوم مدل جهانی اقلیم (CGCM3A2) پارامترهای درجه حرارت و بارندگی برای دوره های سی ساله (2040-2011)، (2070-2041) و (2100-2071) پیش بینی و با دوره سی ساله (2000-1971) مقایسه شده است. نتایج حاصل نشان می دهند که تطابق بسیار خوبی بین شاخص های محاسبه شده بر اساس خروجی مدل های نرو فازی و مقادیر مشاهداتی وجود دارد. نتایج افزایش درجه حرارت حداکثر و میانگین را در تمام ماه های سال برای دوره های اقلیم آینده نسبت به دوره (2000-1971) نشان می دهد، در حالیکه درجه حرارت حداقل در بعضی موارد روند نزولی داشته است. برخلاف درجه حرارت، بارندگی روند یکسانی در دروه های مختلف ندارد. همچنین نتایج حاصله از عملکرد شاخص های بارش با استفاده از مدل نرو فازی نشان داد که این مدل نسبت به مدل ASD که مدلی خطی است، ضعیف تر عمل می کند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Comparison betweenNeuro-Fuzzy and ASD Methods to Predict Climate Change, Case Study: Synoptic Stationof Kerman (1971-2000)

نویسنده [English]

  • Nasim Zinati
چکیده [English]

Many climate change impact studies require information at a finer resolution than that provided by Global Climate Models (GCMs). In this study, performance of two statistical models namely, ANFIS and ASD, for downscaling daily precipitation (occurrence and amount) and temperature has been compared. A combination method of Genetic algorithm and ASD was employed to identify downscaling predictors that have the most significant influence on the study variables for a 30 years period of 1971 to 2000 in Kerman Station, south east of Iran. The first 15 years of data (1971 to 1985) were used for calibration and rest was kept for evaluation. One of the main steps in downscaling is choosing the most dominant variables. The results revealed that in case of precipitation, these variables are relative and specific humidity at 500 HPa, surface airflow, strength, 850 HPa zonal velocities and 500 HPa geopotential heights. For modeling temperature, mean sea level pressure, surface vorticity and 850 HPa geopotential heights were the most dominant variables. Outputs from the third generation Canadian Coupled Global Climate Model (CGCM3 were used to test two models over the current period (i.e. 1971-2000), and comparing the results with observed temperature and precipitation in Kerman station. Results indicated that the agreement of simulations with observations depends on the GCMs atmospheric variables used as andlsquo;andlsquo;predictorsandrsquo;andrsquo; and the performance of the statistical downscaling model vary for different seasons. The results showed a slight increase in temperature in future period comparing to baseline (1971-2000). The comparison of ANFIS and ASD models indicated that they performed well for temperature with almost similar results, but ASD model performed better in projecting precipitation than ANFIS.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Climate change

  • Downscaling
  • Genetic algorithm
  • Neuro Fuzzy
  • ASD