ارزیابی مدل جنگل تصادفی برای محاسبه تبخیر و تعرق مرجع با استفاده از داده‌های هواشناسی محدود در منطقه مطالعاتی دشت اردبیل

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه مهندسی آب دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران.

چکیده

به دلیل افزایش فشار جهانی بر در دسترس بودن منابع آب، توجه به تلفات آب بیش‌تر از قبل مشخص می‌گردد، تبخیر و تعرق (ET) به عنوان بخش مهمی از تلفات بوده و تخمین آن برای بررسی تغییرات آب و هوا، جلوگیری از آبیاری ناکارآمد و استفاده مناسب از منابع آب، حیاتی است. علی‌رغم مدل‌های تجربی فراوان برای پیش‌بینی ET، هنوز هیچ اجماع جهانی در مورد استفاده از یک مدل تجربی مشخص وجود ندارد. مدل‌های محاسبات نرم به دلیل نیاز به داده‌های کم‌تر، برای جلوگیری از محدودیت‌ مدل‌های تجربی و برای برآورد دقیق‌تر ET توسعه داده‌ شده‌اند. در این تحقیق برای تخمین تبخیر و تعرق مرجع با داده‌های هواشناسی در حدفاصل سال‌های 1385 تا 1401 و در دشت اردبیل کارایی دو مدل جنگل تصادفی (RF) و رگرسیون خطی چندگانه (MLR) ارزیابی شد. برای ساخت مدل، از ترکیبب داده‌های 4 ایستگاه هواشناسی استفاده و از ایستگاه پنجم برای ارزیابی نهایی مدل‌ها استفاده شد. آماره‌های ارزیابی شامل R^2، NSE و RMSE بود. نتایج به‌دست آمده برای مدل RF به ترتیب برابر بود با 74/0، 743/0 و 20/8 میلی‌متر که در مقایسه با نتایج مدل MLR از دقت بالاتری برخوردار بود. مطالعه حاضر نشان داد که مدل‌های جنگل تصادفی می‌تواند یک مدل مطمئن با در نظر گرفتن دقت و ثبات، برای پیش‌بینی ETo و با استفاده از مجموعه داده‌های محدود باشد. به طور کلی، با استفاده از نتایج این تحقیق می‌توان گفت که مدل‌های RF، تبخیر و تعرق مرجع را در مناطقی با داده‌های محدود با دقت قابل قبولی شبیه‌سازی می‌کند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Evaluation of random forest model to calculate potential evapotranspiration using limited meteorological data in the study area of Ardabil Plain

نویسندگان [English]

  • javanshir azizi mobaser
  • ali rasoulzadeh
  • Amin Akbari Majd
Department of Water Engineering, Faculty of Agriculture and Natural Resources, Water Management Research Center, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil , Iran
چکیده [English]

As the global demand for water resources grows, it is becoming more apparent that reducing water losses, including evapotranspiration, is crucial. While there are many models to predict evapotranspiration, there is no agreement on a universally accepted model for all climate regions. Several soft computational models have been created to circumvent the constraints of empirical models and accurately predict ET. Soft computing models typically necessitate less data and are applicable across various climatic zones. This study aimed to analyze how well two random forest models and multiple linear regression could predict ETo in the Ardabil plain region. Meteorological data from the Iran Meteorological Organization were used to calculate reference evapotranspiration from 2014 to 2016. In constructing the model, data from 4 meteorological stations was combined to generate a random time series, while the fifth station was reserved for evaluating the models. The assessment metrics utilized comprised RMSE, R2, and NSE. The RF model achieved higher accuracy with R2, NSE, and RMSE values of 0.74, 0.743, and 8.20 mm, respectively, compared to the MLR model. The current research demonstrated that random forest models are dependable for forecasting ETo with minimal climate data. In general, using the results of this research and other similar research, it can be said that RF and MLR models simulate potential evapotranspiration with acceptable accuracy, but are sensitive to the number of input parameters.

کلیدواژه‌ها [English]

  • machine learning
  • multiple linear regression
  • random forest
  • reference evapotranspiration