واسنجی و تحلیل عدم قطعیت مدل COUP برای شبیه سازی دمای خاک در ایستگاه سینوپتیک همدان

نوع مقاله : مقالات پژوهشی

نویسندگان

• یونس خوشخو
• پرویز ایرانژاد ¹
• علی خلیلی ²
• حسن رحیمی ³
• عبدالمجید لیاقت
• پر اریک جانسن

¹ ?

² جمهوری اسلامی ایران

³ دانشگاه

https://doi.org/10.22067/jsw.v0i0.31186

چکیده

در این پژوهش واسنجی و تحلیل عدم قطعیت مدل COUP با هدف شبیه‌سازی دمای خاک در مقیاس زمانی سه‌ساعته برای ایستگاه سینوپتیک همدان انجام شده است. برای این منظور از روش برآورد عدم قطعیت درست‌نمایی تعمیم یافته (GLUE) استفاده شده است. 22 پارامتر که ارتباط نزدیکی با شبیه‌سازی دمای خاک دارند، انتخاب گردیدند و با انجام نمونه‌گیری‌های تصادفی به ‌روش مونت کارلو از فضای عدم قطعیت آنها، 25000 سناریو از ترکیب مقدار پارامترها تولید و شبیه‌سازی‌های مدل بر اساس آن‌ها انجام شد. برای جداسازی شبیه‌سازی‌های کارآمد و ناکارآمد از یکدیگر سه شاخص نش‌- ساتکلیف، میانگین اریبی خطا، و ریشه میانگین مربعات خطا در نظر گرفته شدند و آستانه‌های قابل پذیرش برای هر شاخص تعریف گردید. با اعمال آستانه‌های قابل پذیرش، تعداد 253 شبیه‌سازی به‌عنوان شبیه‌سازی‌های کارآمد شناسایی شدند و مبنای انجام واسنجی و تحلیل عدم قطعیت مدل قرار گرفتند. بر مبنای توزیع پسین پارامترها، تعدادی از پارامترها به‌عنوان پارامترهای حساس شناخته شدند. واسنجی مدل بر اساس میانه شبیه‌سازی‌های کارآمد و تحلیل عدم قطعیت بر مبنای کران های عدم قطعیت 5% و 95% خطای مربوط به شبیه‌سازی‌های کارآمد انجام شد. نتایج حاکی از بهبود قابل توجه در عملکرد مدل پس از انجام واسنجی در مقایسه با حالت اجرای مدل با مقادیر پیش‌فرض پارامترها بود. همچنین، نتایج حاصل از تحلیل عدم قطعیت نشان داد که به کارگیری روش GLUE در بیشتر موارد منجر به کاهش عدم قطعیت مربوط به پارامترهای مدل گردید و باقی‌مانده اختلافات بین مقادیر شبیه‌سازی شده و داده‌های مشاهداتی به سایر منابع عدم قطعیت نسبت داده شد.

کلیدواژه‌ها

• مدل COUP
• واسنجی
• عدم قطعیت
• روش GLUE
• همدان

20.1001.1.20084757.1392.27.5.7.4

عنوان مقاله [English]

Calibration and Uncertainty Analysis of COUP Model for Simulation of Soil Temperature at Hamedan Synoptic Station

نویسندگان [English]

• Y. Khoshkhoo
• parviz irannejad ¹
• ali khalili ²
• Hassan Rahimi ³
• A. Liaghat
• P. Erik Jansson

¹

²

³ -

چکیده [English]

In this research calibration and uncertainty analysis of COUP model with focus on soil temperature simulation for 3-hours time scale have been performed for Hamedan synoptic station. The Generalized Likelihood Uncertainty Estimation (GLUE) was used for this object. In order to simulate the soil temperature, 22 parameters were chosen and by using the Monte Carlo stochastic sampling method from the uncertainty space of the parameters, 25000 scenarios were produced and model simulations were implemented. For separate behavioral and non-behavioral simulations, 3 criteria including Nash-Sutcliff, Mean Bias Error, and Root Mean Square Error were considered and acceptable thresholds for each criterion were defined. With applying the acceptable thresholds, 253 behavioral simulations were detected and used for calibration and uncertainty analysis of the model. Based on posterior parameter distributions some parameters were recognized as sensitive parameters. The median of behavioral simulations was considered for model calibration and the uncertainty analysis of the model was performed based on 90% confidence levels of behavioral simulation errors. The results showed that calibration of the model has considerably improved the performance of the model in comparison to default parameter values. In addition, the uncertainty analysis showed that the uncertainty of parameters has been considerably decreased in most cases with application of the GLUE method. Other differences between simulated and observed values were attributed to other sources of model uncertainty.  
 

کلیدواژه‌ها [English]

• COUP model
• Calibration
• Uncertainty analysis
• GLUE method
• Hamedan