مقايسه مقادير مشاهداتي بارش و برآوردهاي ماهواره‌ TRMM در استان فارس

Comparison of ground based observation of precipitation with TRMM satellite estimations in Fars Province

متغير بارش نقشي كليدي در مطالعات هيدرومتيورولوژي و كشاورزي دارد. به دليل تغيير پذيري زياد اين كميت در مكان و زمان، پايش آن در مقياس هاي كوچك به وسيله ايستگاه هاي زميني بسيار دشوار بوده و از اين‌رو، استفاده از تصاوير ماهواره‌اي روشي توصيه شده براي دستيابي به داده هايي با تفكيك بالاست. قبل از استفاده از اين داده‌ها، بايستي دقت زماني و مكاني آن ها ارزيابي شود. در مطالعه حاضر، داده‌هاي بارش روزانه 12 ايستگاه همديدي و 37 ايستگاه باران‌سنجي براي ارزيابي محصول نسخه 7 ماهواره TRMM با مقياس مكاني 25/0 * 25/0 در استان فارس طي دوره 2011- 1998 مورد استفاده قرار گرفت. ضريب همبستگي پيرسون، ميانگين، ميانه، واريانس، دامنه ميان‌چاركي، نرمال شده جذر ميانگين توان دوم خطا و اختلاف ميانگين براي مقياس‌هاي زماني روزانه، ماهانه، فصلي و سالانه محاسبه و تحليل شد. نتايج نشان داد كه به‌طور كلي، همبستگي معني‌داري در سطح پنج درصد بين داده‌هاي بارش زميني و ماهواره‌اي در بيشتر مناطق استان براي همه مقياس‌هاي زماني وجود دارد به‌طوري كه مقدار آن براي همه ايستگاه‌هاي همديدي (به‌جز اقليد) و باران‌سنجي (به‌جز 6 ايستگاه) در مقياس سالانه به‌ترتيب بين 8/0 تا 95/0 و 64/0 تا 93/0 و براي مقياس ماهانه به‌ترتيب بين 64/0 تا 96/0 و 5/0 تا 9/0 بود. كمترين و بيشترين ضريب همبستگي پيرسون به‌ترتيب در مقياس روزانه و ماهانه مشاهده شد. مقدار نرمال شده جذر ميانگين توان دوم خطا در مقياس‌هاي سالانه، ماهانه و روزانه به‌ترتيب برابر با 12/0 تا 92/0، 21/0 تا 04/1 و79/0 تا 91/1 بود كه كمترين و بيشترين آن در قسمت‌هاي غربي و جنوب شرقي استان مشاهده شد. در قسمت‌هاي شمال غربي استان كه مقدار بارش نيز زياد مي‌باشد، مقدار اختلاف ميانگين بارش مشاهده شده و برآوردي ماهواره براي تمامي مقياس‌هاي زماني مثبت بود. همچنين، براي مناطق شرقي كه ميزان بارش كم مي‌باشد، مقادير منفي اختلاف ميانگين مشاهده شد. نتايج آزمون t دو نمونه‌اي نشان داد كه اختلاف بين ميانگين بارش مشاهده شده و ماهواره‌اي براي ماه‌هاي تر در 29 ايستگاه در سطح پنج درصد معني‌دار نمي‌باشد. همچنين بر اساس نتايج آزمون F واريانس بارش مشاهده شده و ماهواره‌اي براي ماه‌هاي تر در 33 ايستگاه در سطح پنج درصد برابراست.

Precipitation which is a key parameter in agricultural and hydrometeorology studies has a large spatio-temporal variation. Hence, its small scale monitoring is quite difficult using ground-based data. Satellite images can provide fine resolution data of rainfall for different applications. However, the temporal and spatial verification should be evaluated and studied before using satellite data. In the present study, daily precipitation data from 12 synoptic and 37 rain gage stations of Fars province, Iran was used to evaluate level 3 B42 version 7 product of the Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM) satellite on a regular spatial scale (0.25° ×0.25°) for the period 1998-2011. The Pearson correlation coefficient, mean, median, variance, inter quintiles range (IQR), normalized root mean square error (NRMSE) and mean difference (MD) for daily, monthly, seasonal, yearly time scales were worked out and analyzed. In general, there was a significant correlation between TRMM and ground-based precipitation data over the most parts of the province for all time scale at 5% level such that the range of Pearson correlation for all synoptic (Except for Eghlid) and rain gage (Except for 6 stations) annual time scale was (0.8-0.95) and (0.64-0.93), respectively. The corresponding values for monthly time scale were (0.64-0.96) and (0.5-0.9) .The highest and lowest correlation were observed in the monthly and daily time scales respectively. The range of NRMSE for annual, monthly and daily scales were (0.12 – 0.92), (0.21 – 0.94) and (0.79 – 1.91) respectively. In north western parts of the province, which receives more rainfall, positive mean difference values (the mean of observed precipitation was more than that of satellite precipitation) was observed for all time scales. Over eastern parts, in which the amount of precipitation is low, negative MD values were observed. The results of two sample t test indicated that there is no significant difference between means of observed and satellite precipitation for wet months at 5% significance level for 29 stations. Also, the results of F test indicated that the variance of the observed and satellite precipitation for wet months are the same at 5% significance level for 33 stations.