ارزیابی اجزای بیلان آب حاصل از مدل سطح زمین GLDAS-2 و GLDAS-2.1در استان قزوین

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه آبیاری و زهکشی دانشگاه بین المللی امام خمینی قزوین/ دانشجو دکتری

2 گروه آبیاری دانشگاه بین المللی امام خمینی قزوین/ استادیار

چکیده

با توجه به مشکلاتی نظیر خطای انسانی، مسائل مالی، عدم دسترسی به تمام مناطق مورد نظر و مشکلات جوی که در ثبت داده‌های هواشناسی وجود دارد، نیاز به مدل‌هایی که به وسیله تکنیک سنجش از دور مشکلات ذکر شده را حل کنند و داده‌های به هنگام و دقیق در اختیار کاربران قرار دهند غیرقابل انکار است. مدل سطح زمین GLDAS یک منبع اطلاعاتی مهم برای تحقیقات چرخه‌ی آب در جهان است. مدل GLDAS-2 شامل دو نسخه‌ می‌باشد. نسخه اول مدل GLDAS-2.0 است که محدوده زمانی سال‌های 1948 تا 2010 را پوشش می‌دهد. نسخه دوم مدل GLDAS-2.1 می‌باشد که از سال 2000 تا کنون را با 2 ماه تاخیر پوشش می‌دهد. در پژوهش حاضر مدل GLDAS-2.0 و GLDAS-2.1مورد بررسی قرار گرفته‌اند. پژوهش حاضر با هدف ارزیابی داده‌های دمای هوا و دمای خاک و همچنین اجزای بیلان آب شامل پارامترهای بارش، رواناب و تبخیر از سطح آب‌های آزاد حاصل از نسخه‌های 0/2 و 1/2 مدل GLDAS-2 انجام شد. به منظور بررسی پارامترهای فوق از اطلاعات ایستگاه‌های سینوپتیک و هیدرومتری پراکنده در سطح استان قزوین استفاده شد. نتایج حاکی از آن بود که در ایستگاه قزوین، داده‌های دمای هوا و دمای خاک، بارش و تبخیر از سطح آبهای آزاد حاصل از مدل GLDAS به ترتیب با ضریب تبیین بالای 9/0، 7/0 و 8/0 و همچنین داده‌های مجموع حجم سالانه رواناب حاصل از مدل GLDAS در ایستگاه‌های باراجین و باغ کلایه به ترتیب با ضریب تبیین 49/0 و 55/0 همبستگی مناسبی با داده‌های مشاهداتی داشتند. نتایج نشان داد که در حال حاضر داده‌های دما، رواناب، تبخیر از سطح آب‌های آزاد و بارش( به جز ایستگاه آوج) حاصل از مدل GLDAS-2.0 دقت بالاتری نسبت به داده‌های مدل GLDAS-2.1 دارند. با توجه به اینکه دقت مدل GLDAS در منطقه کوهستانی آوج کمتر از سایر مناطق می‌باشد لذا ممکن است دلیل آن اقلیم منطقه و ارتفاع از سطح دریای(9/2034) بیشتر آن نسبت به سایر مناطق باشد. در نهایت با توجه به دقت کم داده‌های رواناب حاصل از مدل GLDAS، استفاده از آن به منظور برآورد حجم رواناب سیلاب، پیشنهاد نمی‌شود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Assessment of water balance components of GLDAS-2 and GLDAS-2.1 in Qazvin province

نویسندگان [English]

  • zohreh faraji 1
  • abbas kaviani 2
1 Department of Irrigation and Drainage, Imam Khomeini International University, Ghazvin / PhD student
2 Dept. of Water Engineering Science, Imam Khomeini International University/Assistant Prof
چکیده [English]

Due to problems such as human error, financial problems, lack of access to all areas of interest and atmospheric problems in recorded meteorological data, The need to access to remote sensing models mentioned problems to solve and give users high accurace data is undeniable. The Global Land Data Assimilation System (GLDAS) is an important data source for global water cycle research. Using ground-based measurements GLDAS-2 has two components: one forced entirely with the Princeton meteorological forcing data (GLDAS-2.0), and the other forced with a combination of model and observation based forcing datasets (GLDAS-2.1). In this research, GLDAS-2 model and two components of it have been studied. This paper aims at evaluating data, air temperature, soil temperature, rainfall, runoff and evaporation potential of two components of GLDAS-2 by data of synoptic stations and hydrometric observations were carried out. The results showed that in Qazvin station, air temperature and soil temperature, precipitation and evaporation potential of the model GLDAS with a coefficient of 0.9, 0.7 and 0.8 as well as Total annual volume of runoff data of GLDAS model in Barajin stations and Bagh Kalaye station with a coefficient of determination 0.49 and 0.55 have a good correlation with the observed data. The results show that the current temperature data, runoff, evaporation potential and precipitation (except Avaj station) of GLDAS-2.0 model have more accurate than the GLDAS-2.1 model. Given that the accuracy of the model GLDAS in the mountainous region of Avaj is lower than other areas so it may be because it is the local climate and altitude (2034.9) more than other areas. Finally, due to the low accuracy of runoff data from the GLDAS model, using it in estimating the amount of flood runoff is not recommended.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Land surface model (GLDAS)
  • Potential evaporation
  • Precipitation
  • runoff
  • Temperature
امیدی ،س.، خداقلی ،م.، منتظری ،م. 1390. بررسی مکانی رابطه بارش با ارتفاع در حوضه کرخه، یازدهمین کنگره جغرافیدانان ایران، تهران، انجمن جغرافیایی ایران، دانشگاه شهید بهشتی.
فرجی، ز.، کاویانی، ع.، شکیبا، ع. 1396. ارزیابی داده‌های تبخیرتعرق،  بارش و دمای هوای حاصل از مدل سطح زمین (GLDAS) با استفاده از داده‌های مشاهداتی در استان قزوین. 24، ش 3، ، ص283-297
فرجی ،ز.، وظیفه دوست ،م.، شکیبا ،ع.، کاویانی ،ع و فخارزاده ،م. 1393. ارزیابی محصولات بارش، دما و رطوبت از مدل سطح زمین GLDASدر استان خراسان رضوی. دومین همایش مدیریت آب در مزرعه.
Adler, R.F., G.J. Huffman, A. Chang, R. Ferraro, P. Xie, J. Janowiak, B.Rudolf, U. Schneider, S. Curtis, D. Bolvin, A. Gruber, J. Susskind, P. Arkin, E. Nelkin 2003: The Version 2 Global Precipitation Climatology Project (GPCP) Monthly Precipitation Analysis (1979-Present).  J. Hydrometeor., 4:1147-1167.
Bi, H., Ma, J., Zheng, W and Zeng, J. 2016. Comparison of soil moisture in GLDAS model simulations and in situ observations over the Tibetan Plateau,Journal Of Geophysical and Atmospheres. 121(6): 2658–2678.
Carroll, ML., Townshend, JR., DiMiceli, CM., Noojipady, P and Sohlberg, RA. 2009. A new global raster water mask at 250 m resolution. International Journal of Digital Earth. 2(4): 291-308.
Fangl, H., Beaudoing, H., Rodell, M., Tengl, W., and Vollmer, B. 2009. Global land data assimilation (GLDAS) products, services and application from nasa hydrology data and information services center (HDISC). ASPRS 2009 Annual Conference Baltimore, Maryland March 8-13.
Kumar, S. V., C. D. Peters-Lidard, Y. Tian, P. R. Houser, J. Geiger, S. Olden, L. Lighty, J. L. Eastman, B. Doty, P. Dirmeyer, J. Adams, K. Mitchell, E. F. Wood and J. Sheffield, 2006. Land Information System - An Interoperable Framework for High Resolution Land Surface Modeling. Environmental Modelling & Software, Vol. 21, 1402-1415.
Real-Rangel, R., Pedrozo-Acuna, A., Brena-Naranjo, J., and Alcocer-Yamanaka, V. 2017. Evaluation of the Hydroclimatological Variables Derived from GLDAS-1, GLDAS-2 and MERRA-2 in MEXICO. E-proceedings of the 37th IAHR World Congress August 13 – 18, 2017 - Kuala Lumpur, Malaysia
Rodell, M., Houser, PR., Jambor, U., Gottschalck, J., Mitchell, K., Meng, CJ., Arsenault, K., Cosgrove, B., Radakovich, J., Bosilovich, M., Entin, JK., Walker, JP and Lohmann, D. 2004. The Global Land Data Assimilation System. Bulletin of the American Meteorological Society 85(3): 381-394.
Rui, H and Beaudoing, H. 2016. Readme document for Global Land Data Assimilation System version 2 ( GLDAS-2(. Natural Aeronautics and Space Administration.
Rui1, H., Teng, W., Vollmer, B., Mocko, D.M., Beaudoing, H.K., Whiteaker, T., Valentine, D., Maidment, D., and Hooper, R. 2012. New and Improved GLDAS data sets and data services at NASA GES DISC. Hydrology Data Holdings Portal Land Data Assimilation System. 4th WCRP May 7 – 11.
Sheffield, J., Goteti, G, and Wood, E. 2006. Development of a 50-yr high-resolution global dataset of meteorological forcings for land surface modeling. Journal of Climate. 19 (13):3088-3111.
Stackhouse, PW., Gupta, SK., Cox, SJ., Zhang, T., Mikovitz, JC and Hinkelman, LM. 2011. 24.5-year SRB data set released. GEWEX News 21:10–12.
Wang, F., Wang, L., Koike, T., Zhou, H., Yang, K., Wang A., and Li, W. 2011. Evaluation and application of a fine‐resolution global data set in a semiarid mesoscale river basin with a distributed biosphere hydrological model. Journal of geophysical research. 116: D21. doi: 10.1029/2011JD015990
Wang, W., Wei, C., Wang, X., and X, Chen. 2016. Evaluation of GLDAS-1 and GLDAS-2 Forcing Data and Noah Model Simulations over China at the Monthly Scale.  Journal of Hydrometeorology. 17(11): 2815-2833.