برآورد نقشه های فرسایندگی و بارش در مناطقی با ایستگاه باران‎سنجی محدود (مطالعه موردی: استان سمنان)

برای برآورد فرسایش آبی معادلات تجربی زیادی ارائه شده که معادله جهانی فرسایش خاک اصلاح شده (RUSLE) یکی از پرکاربردترین این معادلات بود. یکی از فاکتورها این معادله، فرسایندگی باران (R) می باشد. برای محاسبه مستقیم R نیاز به داده‎های دقیقه ای بارش است که در تعداد محدودی از ایستگاه های سینوپتیک وجود دارد و دسترسی به این داده‎ها با مشکلاتی همراه است. در این پژوهش با استفاده از داده‎های در دسترس مانند متوسط بارش سالانه، مقدار فرسایندگی باران برآورد شد. استان سمنان با وسعتی برابر با ۹۶۸۱۶ کیلومتر مربع، دارای تعداد محدودی ایستگاه سینوپتیک و باران‎سنجی است، که برآورد فرسایندگی باران را در این استان، دشوار می‎کند. در این مطالعه به منظور برطرف ساختن کمبود ایستگاه های باران‎سنجی و سینوپتیک، از متغیرهای کمکی شامل ارتفاع  (DEM)، پوشش گیاهی نرمال شده (NDVI)، دمای سطح زمین (LST) و داده‎های شبکه‎ای جهانی بارش ""Open Land Map Precipitation(LMP) که بیشترین ارتباط را با بارش داشتند، استفاده شد. برای این منظور ابتدا با استفاده از داده‎های کمکی و مدل غیرخطی جنگل تصادفی (RF) نقشه بارش استان تهیه شد. در ایستگاه‎های سینوپتیک مقدار فرسایندگی بر اساس شاخص EI۳۰ و متوسط بارندگی سالانه ایستگاه‎ها تعیین و ارتباط بین بارش و فرسایندگی باران با استفاده از رگرسیون غیرخطی تعیین شد. نتایج نشان داد مقدار مجذور میانگین مربعات خطا RMSE)) و ضریب همبستگی (r) مدل RF در برآورد بارش ایستگاه های مورد توجه برابر با ۹/۱۶ میلیمتر و (p<۰.۰۱) ۹۸/۰ بود، که نشان از دقت بالای این مدل در برآورد بارش استان می باشد. نقشه بارش استان نشان داد که میزان بارش سالانه مناطق مختلف استان  بین ۴۲۰-۷۰ میلیمتر متغیر می باشد. نقشه‎های طبقه‎بندی بارش نشان داد که نیمی از استان دارای بارش کمتر از ۱۰۰ میلیمتری می‎باشد. ۳۰ درصد استان بارشی بین ۱۰۰ تا ۱۵۰ میلیمتری دارند و تنها حدود ۱۷ درصد از سطح استان بارشی بیش از ۱۵۰ میلیمتر را دارا است. بررسی رگرسیون های خطی و غیرخطی نشان داد که تابع توانی به خوبی قادر به برآورد فرسایندگی باران با استفاده از داده های متوسط بارش سالانه بود. به طوری که ضریب همبستگی معادله ی که فرسایندگی را به عنوان تابعی از بارش برآورد می کند، برابر با **۹۶/۰ بدست آمد. بیشترین و کمترین مقادیر فرسایندگی باران به ترتیب برابر با  ۳۸۰ و ۳۹ MJha-۱mm h-۱year-۱ در مناطق شمالی و جنوبی استان  بدست آمد. نتایج این مطالعه نشان داد که استفاده از شیوه های نوین داده‎کاوی جهت تهیه نقشه بارش و مدل‎سازی و پردازش در محیط برنامه‎نویسی در مناطق-ی با تعداد معدود ایستگاه های باران سنجی، تهیه نقشه های دقیق بارش و فرسایندگی باران را ممکن می سازد.

کلیدواژه ها:

متغیرهای کمکی ، داده های شبکه ای بارش ، مدل جنگل تصادفی