شبيه‌سازي تغييرات دماي اعماق مختلف خاك و بررسي برخي عامل هاي جوي تاثيرگذار بر آن(مطالعه موردي: ايستگاه سينوپتيك يزد)

Simulating temperature variations of soil different depths and study of some effective atmospheric parameters (case study-Yazd synoptic station)

دماي خاك يكي از عوامل موثر در استقرار پوشش گياهي در مناطق خشك است. با توجه به آن كه دماي خاك تحت تاثير پارامترهاي هواشناسي متعددي قرار دارد، بررسي اثرهاي تغيير دماي هوا، ساعت آفتابي و بارش مي‌تواند در درك چگونگي تغييرات دماي خاك مفيد باشد. با شناخت تغييرات دماي خاك و سرعت انتقال دما در پروفيل سطحي مي‌توان ميزان تبخير از خاك، نياز آبي گياهان، سرعت تجزيه مواد، فعاليت‌هاي بيولوژيكي و زمان كاشت بذرها را ارزيابي نمود. هدف از انجام اين تحقيق بررسي نقش عوامل جوي در تعيين دماي خاك مي‌باشد. بدين منظور با جمع‌آوري داده‌هاي روزانه دماي خاك در اعماق 5، 10، 20، 30، 50 و100 سانتي‌متري موجود در ايستگاه سينوپتيك يزد در سال 1385، اقدام به بررسي عامل هاي هواشناسي تاثير‌گذار و تجزيه و تحليل آنها شد و با استفاده از الگوي تغييرات سينوسي، دماي خاك اين ايستگاه در طي سال شبيه‌سازي گرديد. نتيجه اوليه نشان داد كه بين عامل هاي جوي بارش، درجه حرارت هوا و ساعت آفتابي رابطه معني دار وجود دارد. به‌طوري كه مقايسه مقادير اندازه گيري و پيشگويي مدل روي دستگاه مختصات نشان داد كه مدل سينوسي با افزايش عمق، مقادير را كمتر از مقدار واقعي برآورد مي‌نمايد. درنهايت با استفاده از مدل هاي بدست آمده، منحني تغييرات دماي خاك در هر عمق ترسيم و مورد ارزيابي قرار گرفت. بنابراين نتايج بدست آمده از محاسبه ضريب كارايي مدل ناش‌ساتكليف در اعماق مورد بررسي نشان داد كه مقادير خروجي از مدل در اعماق 5،10، 20، 30، 50 و100 سانتي متري به ترتيب داراي ضريب كارايي (RNS2) 92/0، 91/0، 93/0، 92/0، 94/0 و 96/0 نسبت به مقادير اندازه گيري شده است. از آنجا كه دامنه تغييرات) (RNS2در محدوده ?- تا يك تغيير مي كند و در مقدار يك مدل داراي حداكثر كارايي است، بدين ترتيب معادلات سينوسي قابليت و بازدهي مناسب در پيشگويي تغييرات دمايي اعماق مختلف خاك را دارد.

Abstract Soil temperature is one of the most important and effective factors influencing the establishment of vegetation in arid regions. Soil temperature is affected by several meteorological parameters. The study of air temperature, rainfall and sunshine hours can be useful to understand the variation of soil temperature. Soil temperature changes and rate of heat transport in soil profile are helpful for evaluating the amount of evaporation, plants water requirements, decomposition rate of materials, biological activities and the time of seed planting. The aim of this study is to evaluate the role of atmospheric factors in determination of the soil temperature. For this purpose, after collecting daily temperatures data of different soil depths (5, 10, 20, 30, 50 and 100 cm) in Yazd synoptic station for 2006, firstly, the effective meteorological parameters were analyzed and then soil temperature at this station was simulated by using sinusoidal changes pattern during the year. Finally, soil temperature variation curve at any depth was plotted and evaluated using the models obtained. Primary results showed that there was a significant relationship between precipitation, air temperature and sunshine hours. Measured and predicted values were evaluated in a coordinate system. The results showed that with increasing depth, the sinusoidal model predicted values underestimate. The results of calculating coefficients of Nash-Sutcliffe model efficiency (RNS2) showed that the estimated values by model for the different depths (5, 10, 20, 30, 50 and 100 cm), compared to the measured ones had efficiency coefficients as 0.92, 0.91, 0.93, 0.92, 0.94 and 0.96, respectively. Since (RNS2) value varies between -oo to 1, and when its value is equal to 1, the model has maximum efficiency, so, sinusoidal equations have good capability for predicting temperature variations in soil different depths. Key words: precipitation, sunshine hours, soil temperature, air temperature, simulated