برآورد پارامترهاي روزانه و ماهانه دماي هوا در استان كردستان با بكارگيري تصاوير سنجنده MODIS

Estimating daily and monthly air temperature parameters at Kurdistan province using MODIS sensor images

هدف از انجام اين تحقيق، برآورد توزيع مكاني سه پارامتر دماي هوا شامل دماي كمينه، دماي بيشينه و دماي ميانگين در مقياس­هاي زماني روزانه و ماهانه در استان كردستان با بكارگيري تصاوير سنجنده MODIS نصب شده بر روي ماهواره­هاي Aqua و Terra است. براي اين منظور، 8 ايستگاه سينوپتيك در استان كردستان انتخاب شدند و براي سال­هاي 2013 و 2014 در اين 8 ايستگاه، داده­هاي روزانه كمينه، بيشينه و ميانگين دماي هوا و همچنين دماي سطح زمين در 4 زمان مختلف شبانه­روز با انجام پردازش­هايي بر روي تصاوير سنجنده MODIS استخراج شدند. سپس از روش رگرسيون خطي چند متغيره جهت استخراج روابط رگرسيوني بين هر كدام از سه پارامتر دمايي مذكور با دماهاي سطح زمين براي كل استان كردستان و جهت سنجش خطا از روش اعتبارسنجي متقابل با بكارگيري سه شاخص ميانگين قدر مطلق خطا، ميانگين اريبي خطا و ضريب كارايي نش - ساتكليف استفاده شد. نتايج نشان داد كه ارتباطي قوي بين هر سه پارامتر دمايي با دماهاي سطح زمين مستخرج از تصاوير ماهواره­اي وجود دارد. نتايج حاصل از اعتبارسنجي متقابل نيز حاكي از تطابق مناسب و قابل قبول بين مقادير اندازه­گيري­شده سه پارامتر دمايي مذكور با مقادير برآورد شده توسط روابط رگرسيوني در هر دو مقياس زماني روزانه و ماهانه بود به گونه­اي كه شاخص ميانگين قدر مطلق خطا براي سه پارامتر دماي كمينه، دماي بيشينه و دماي ميانگين در مقياس روزانه به ترتيب با 7/2، 1/2 و 6/1 درجه سانتيگراد و در مقياس ماهانه به ترتيب 9/1، 1/2 و 1/1 درجه سانتيگراد بدست آمد كه نشان­دهنده آن است كه مقادير اين پارامترهاي دمايي را در نقاطي از استان كردستان كه فاقد ايستگاه هواشناسي هستند مي­توان با استخراج دماهاي سطح زمين از سنجنده MODIS براي اين نقاط و بكارگيري اين روابط رگرسيوني با دقت مناسب برآورد كرد.

The object of this research is the estimation of spatial distribution of three air temperature parameters at daily and monthly scales including minimum, maximum and mean temperatures at the Kurdistan province using MODIS sensor images setted on Aqua and Terra satellites. For this object, 8 synoptic stations at Kurdistan province were selected and for these 8 stations at 2013 and 2014, daily minimum, maximum and mean air temperature data and also land surface temperature at 4 daily times at these 8 stations for 2013 and 2014 years were extracted by processing on the MODIS sensor images. Afterwards, the multiple linear regression method was used to extract regional regression models for Kurdistan province between these 3 air temperature parameters and land surface temperature and to assesing the errors, cross validation based on the Mean Absolute Error, Mean Bias Error and Nash-Sutcliffe Efficiency coefficient was adopted. The results showed that it is a powerful relation between all of these 3 air temperture and land surface temperatures extracted by sattelite images. The results of cross validation showed an approperiate and reseanable agreement between the measured and estimated values of these 3 parameters at both daily and monthly scales so that the mean absolute error for minimum, maximum and mean temperatures were 2.7, 2.1 and 1.6 °C at daily scale and 1.9, 2. 1 and 1.1 °C at monthly scale, respectively. These results showed that it is possible to estimate these air temperature parameters at the places witout any meteorological stations with an approperiate and acceptable accuracy by extracting land surface temperatures of MODIS sensor for these places and applying the extracted regression models.