تحلیل و پیش بینی نوسانات تراز سطح آب دریاچه ارومیه با استفاده از مدل ARIMA

محورهای موضوعی : اقلیم شناسی

خدیجه جوان ¹ (استادیار آب و هواشناسی، گروه جغرافیا، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران)
فرهاد نصیری ² (کارشناسی ارشد اقلیم شناسی، سازمان آب منطقه‌ای آذربایجان غربی)

تاریخ دریافت : 1395/11/27 تاریخ پذیرش : 1397/10/22 تاریخ انتشار : 1398/05/15

کلید واژه: پیش‌بینی, ARIMA, مدل‌سازی, دریاچه ارومیه, تراز سطح آب,

چکیده مقاله :

این تحقیق به منظور بررسی نوسانات تراز سطح آب دریاچه ارومیه و ارائه مدلی مناسب جهت پیش بینی نوسانات تراز سطح آب صورت گرفته است. آمار ماهانه تراز آب دریاچه در دوره آماری (1392- 1345) مورد استفاده قرار گرفت و همگنی آنها توسط آزمون توالی بررسی شد. سپس داده‌ها مورد آزمون‌های ایستایی میانگین و واریانس قرار گرفت تا با ایجاد مرتبه در سری، ناایستایی سری از بین برود. رفتار ماهانه سری با استفاده از تفاضل‌گیری حذف گردیده و با استفاده از مدل‌های باکس- جنکینز، سری زمانی تراز سطح آب بررسی و بهترین مدل برازش داده شد. صحت و دقت مدل‌ها بر اساس معیارهای AIC و BIC و تحلیل نمودار توابع خودهمبستگی و خودهمبستگی جزئی تایید گردید و مدل مناسب بصورت ARIMA= (0,1,4)(1,1,1)12 انتخاب شد که ترکیبی از دو بخش غیر فصلی (q=4،d=1،p=0) و فصلی (SQ=1،SD=1،SP=1) می‌باشد. مدل انتخاب شده مورد برازش قرار گرفته و سپس مناسبت آن از طریق تجزیه و تحلیل باقیمانده‌ها مورد آزمون قرار گرفت و صحت آن تایید گردید. در نهایت با استفاده از این مدل رفتار سری در ماه‌های آینده مورد پیش‌بینی قرار گرفت.

چکیده انگلیسی:

This study has been done to evaluate the fluctuations of water level in Urmia Lake and to provide a best model for prediction the water level fluctuations. Monthly water level data for the period (1345 - 1392) was used and homogeneity was assessed by Run Test. Then the stability of mean and variance of the data was tested in order to put down the non-stability by creation a rank in series. Trend of the monthly series was eliminated by making a difference and the time series of water level was evaluated by using Box- Jenkins model and the best model was fitted. Accuracy of the model was verified based on AIC, BIC and chart analysis of autocorrelation and partial autocorrelation functions and ARIMA = (0, 1, 4) (1, 1, 1)12 was selected as a suitable model. The selected model was fitted then the model was tested by Analysis of residuals and confirmed its authenticity. Finally, the monthly behavior of the series was predicted for 9 years later by using this model.

منابع و مأخذ:

1- بزرگ نیا، ابوالقاسم، (1381)، سریهای زمانی، انتشارات دانشگاه پیام نور.

2- تفرج نوروز، علی، ابریشم­چی، احمد، تجریشی، مسعود، (1380)، تحلیل و مدلسازی استوکاستیک تراز متوسط ماهانه سطح دریاچه هامون پوزک، آب و فاضلاب، شماره 40، صص 11-5.

3- جهانی، علی، (1370)، بررسی تغییرات آب دریای خزر به منظور اعلام حریم، مجموعه مقالات کارگاه پیش بینی­های هیدرولوژیکی، تهران.

4- خرمی، مصطفی، بزرگ‌نیا، ابوالقاسم، (1386)، تجزیه و تحلیل سریهای زمانی با Minitab14، انتشارات سخن گستر مشهد.

5- رسولی، علی اکبر، شیرزاد عباسیان (1387)، پایش نوسانات سطح آب دریاچه ارومیه با پردازش تصاویر ماهواره‌ای چندسنجنده‌ای و چندزمانه‌ای، مجله مدرس، دانشگاه تربیت مدرس

6- رسولی، علی اکبر، شیرزاد عباسیان (1388)، تحلیل مقدماتی سریهای زمانی تراز سطح آب دریاچه ارومیه، نشریه جغرافیا و برنامه ریزی، دانشگاه تبریز.

7- شهابفر، علیرضا، قیامی، علی (1380)، ارزیابی و روشهای نیکوئی برازش توابع توزیع های آماری و استفاده از سری­های زمانی جهت پیش بینی بارندگی سالانه مشهد، مجموعه مقالات اولین کنفرانس ملی بررسی راهکارهای مقابله با بحران آب، دانشگاه زابل.

8- عساکره، حسین، (1388)، الگوسازی ARIMA برای میانگین سالانه دمای شهر تبریز، فصلنامه تحقیقات جغرافیایی، شماره 24، صص 24-3.

9- علیشیری، علی، امیرمردفر، راشین، (1385)، ارزیابی زیست محیطی ایجاد تفرجگاه در بندر رحمانلو، سازمان محیط زیست.

10- فرج‌زاده، منوچهر، (1386)، تکنیک‌های اقلیم شناسی، انتشارات سمت.

11- مدیریت جامع منابع آب حوضه آبریز دریاچه ارومیه (1385)، وزارت نیرو ، سازمان آب استان آذربایجان غربی.

12- مهندسین مشاور جاماب (1377)، وزارت نیرو، سازمان آب استان آذربایجان غربی.

13-  نساجی زواره، مجتبی، رسولی، علی اکبر، جوان، خدیجه، (1389)، پیش‌بینی تراز آب ماهانه دریاچه ارومیه با استفاده از روش شبکه عصبی مصنوعی، مجموعه مقالات دومین همایش ملی بحران زیست محیطی پارک ملی دریاچه ارومیه، دانشگاه پیام نور نقده.

14- نیرومند، حسینعلی و بزرگ نیا، ابوالقاسم (1390) ، سری‌های زمانی، انتشارات پیام نور، چاپ ششم .

15- هاشمی، مختار، (1387)، مروری بر وضعیت منابع آب حوضه دریاچه ارومیه، سازمان حفاظت محیط زیست.

16- Birkett, C., Mason, I., (1995), A new global lakes database for remote sensing programme studying climatically sensitive large lakes, J. Grt. Lakes Res., 21 (3) , 307-318.

17- Kebede Y., travi T., Alemayehu V. Marc, (2005), Water Balance Of Lake Tana And its Sensitivity To Fluctuations in Rainfall, Blue Nile Basin, Ethiopia, Journal Of Hydrology, xx: 1-15.

18- Leite, S. M., (1996), The autoregressive model of climatological time series: An application to the longest time series in Portugal, International Journal of Climatology 16, 1165-1173.

19- Prasad, K. D., Singh, S. V., (1998), Forecasting the spatial variability of the Indian monsoon rainfall using canonical correlation model, International Journal of Climatology 16, 1379-1390.

Soltani, S., Modarees, R., Eslamian, S. S., (2007), The use of time series modeling for the determination of rainfall climate of Iran. Int.J.Climatol.27: 819-829.