ارزيابي روش‌هاي آمار كلاسيك در تخمين و بازسازي دماي روزانۀ كشور ايران

سابقه و هدف: تصميم‌گيري و مديريت مؤثر درزَمينۀ توسعه‌ پايدار منابع طبيعي نيازمند دسترسي به اطلاعات دقيق و به‌روز اقليمي است. اين اطلاعات امكان بررسي نقش تغييرات اقليمي را در موضوعات گوناگون مهيا مي‌كنند و براساس آن، مي‌توان راهكار‌هاي مديريتي مؤثري را تدوين كرد. در اين‌ راستا، پارامتر دما يكي از مهم‌ترين شاخص‌هاي اقليمي است كه نقش محوري را در تحليل‌ها و پژوهش‌هاي محيطي ايفا مي‌كند. با توجه به نقش اساسي دما در موضوعات گوناگون، دسترسي به داده‌هاي دمايي دقيق و جامع اهميت بسياري دارد. اين داده‌ها بايد به‌گونه‌اي باشند كه بتوانند تصويري واضح و كامل از الگوهاي دمايي، در طول زمان، ارائه دهند. اما متأسفانه، داده‌هاي اقليمي اغلب با مشكلاتي مانند انقطاع آماري و خطاهاي اندازه‌گيري مواجه‌اند. اين مشكلات ممكن است به تصميم‌گيري‌هاي نادرست و برنامه‌ريزي‌هاي ناكارآمد منجر شوند. در اين پژوهش، با استفاده از روش‌هاي آماري، سعي شده است داده‌هاي دمايي موجود و انقطاع‌هاي آماري آنها با استفاده از روش‌هايي ازجمله مختصات جغرافيايي (گرافيكي)، نسبت نرمال، ضريب همبستگي وزني و ميانگين حسابي كه در تكميل داده‌هاي اقليمي شناخته‌شده و پركاربردند، تحليل و ارزيابي شود. انتخاب روش مناسب از ميان اين روش‌ها مي‌تواند دقت تخمين داده‌هاي دمايي را افزايش دهد و در تصميم‌گيري‌هاي مبتني‌بر داده‌هاي جامع‌تر و معتبرتر، نقش اساسي داشته باشد. درنَهايت، هدف از اين پژوهش معرفي بهترين روش براي تخمين اطلاعات و رفع انقطاع آماري است كه پژوهشگران، مديران و سياست‌گذاران را درزَمينه‌ توسعه‌ پايدار و درك بهتر شرايط اقليمي و اتخاذ تصميماتي هوشمندانه‌تر و مؤثرتر، ياري خواهد كرد.مواد و روش‌ها: در اين پژوهش، به‌منظور رفع خلأ آماري، روش‌هاي شناخته‌شده و محبوب آمار كلاسيك شامل روش مختصات جغرافيايي، نسبت نرمال، ضريب همبستگي وزني و ميانگين حسابي، در تخمين داده‌هاي دمايي كشور ارزيابي شد. به‌منظور بررسي بهترين روش براي تكميل اطلاعات مفقودي، از اطلاعات 125 ايستگاه استفاده شد. اين ايستگاه‌ها داراي اطلاعات كامل (بدون هيچ‌گونه مفقودي)، درطول 21 سال (2020-2000 م.) بودند. ازآنجاكه محاسبات گسترده و زمان‌بر بودند، با انتخاب 10٪ اين ايستگاه‌ها به‌صورت تصادفي با پراكندگي مكاني مناسب، عمليات پركردن اطلاعات روي ايستگاه‌هاي منتخب انجام شد. اطلاعات ايستگاه‌هاي منتخب، در هر مرحله و به‌صورت جداگانه، حذف و براساس پنج ايستگاه مجاور خود، بازسازي شدند و به‌منظور ارزيابي روش‌هاي مذكور، از معيار‌هاي ارزيابي آماري ضريب تبيين (R2)، جذر ميانگين مربعات خطا (RMSE) و ميانگين انحراف مطلق (MAD) استفاده شد.نتايج و بحث: با ارزيابي نتايج حاصل از بررسي مقادير محاسباتي ازطريق روش نسبت نرمال درمقابل مقادير مشاهداتي، مشخص شد تمامي ايستگاه‌هاي مورد بررسي همبستگي بالايي دارند؛ اين نكته بيانگر مقبوليت روش نسبت نرمال براي تخمين داده‌هاست. با توجه به مقادير متوسط حاصل از ارزيابي نتايج، روش نسبت نرمال، ضريب همبستگي وزني، مختصات جغرافيايي و ميانگين حسابي به‌ترتيب، با مقدار RMSE معادل 05/3، 28/3، 30/3 و 51/3 درجه‌ سلسيوس، اولويت‌بندي مي‌شوند. بنابراين روش نسبت نرمال در ميان ساير روش‌هاي مورد مطالعه از مقبوليت بيشتري برخوردار است و ازاين‌رو، در رفع مشكلاتي اعم‌از فقدان اطلاعات، خطاي موجود در داده‌ها و همچنين گسترش دوره‌ زماني مطالعاتي، مي‌توان از آن بهره برد.نتيجه‌گيري: در ميان روش‌هاي مورد بررسي، روش نسبت نرمال به‌صورت كلي مقبوليت و كيفيتي بيشتر از ديگر روش‌ها دارد كه توصيه مي‌شود در پژوهش‌هاي آتي، در محدوده‌ مطالعاتي مشابه، از اين روش استفاده شود. در مراتب بعدي، به‌ترتيب روش مختصات جغرافيايي، همبستگي وزني و ميانگين حسابي قرار دارند. شايان توجه است، با اينكه ساير روش‌ها در مراتب اهميت بعدي واقع شده‌اند، همچنان در برخي ايستگاه‌ها كارآيي مناسبي نشان مي‌دهند؛ بنابراين در شرايط متفاوت، روش‌هاي متنوعي مي‌تواند نياز به ترميم داده‌ها را رفع كند و با توجه به محدوده‌ مورد مطالعه، بايد بهترين روش انتخاب شود و به‌كار رود.