Abstract:
بررسی تغییرات آبزیرزمینی در نواحی خشک و نیمه خشک از اهمیت ویژهای برخوردار است.افت سطح آب در آبخوانهای استان کرمانشاه بهقدری شدید بوده بهطوری که در دهههای اخیر به حدود10 متر در برخی نقاط رسیده است. هدف از پژوهش حاضر ارزیابی دادههای ماهواره GRACE جهت برآورد ذخیره ی آبزیرزمینی آبخوان روانسر در استان کرمانشاه میباشد. لذا در این پژوهش ضمن بررسی سطح ایستابی چاههای مشاهداتی آبخوان روانسر و نیز پهنهبندی مکانی این تغییرات با استفاده از روش کریجینگ در نرم افزار GIS وضع موجود منطقه مورد ارزیابی قرار گرفت. سپس بهمنظور ارزیابی دادههای ماهواره GRACE کدنویسی الگوریتمهای JPL,GFS,CSR,CRI در محیط محاسبات ابری گوگلارثاینجین صورت گرفت و پس از آن تغییرات ماهانه و سالانه ی آب معادل مایع (LWE) محاسبهگردید. همچنین مقدار رطوبت خاک(SM) از مدل هیدرولوژیکی GLDAS برآورد گردید و با کسر مقدار رطوبت خاک از مقادیر برآوردی ماهواره GRACE میزان تغییرات ذخیره ی آبزیرزمینی در مقایسه با مقادیر مشاهداتی آن بهدستآمد. این پژوهش نشان داده است که نه تنها میتوان از دادههای ماهواره GRACE در برآورد میزان تغییرات ذخیره ی آبزیرزمینی در آبخوانها استفاده نمود بلکه دادههای مذکور از دقت قابل قبولی نیز برخوردار مـیباشند. مقایسه ی نتایج الگوریتمهای مختلف نشان داد که الگوریتم JPL با ضریب همبستگی 73/ 0، بیشترین همبستگی را با دادههای مشاهداتی داراست. ضمنا مقادیر تغییرات ذخیره ی آبزیرزمینی برآوردی از ماهواره GRACE در مقایسه با مقادیر مشاهداتی نشاندهنده ی کاهش ذخیره ی آبزیرزمینی معادل 8/ 1- سانتیمتر بر اساس الگوریتم JPL بوده است.
The drop in water level in the aquifers of Kermanshah province has been so severe that it has reached about 10 meters in some places. The purpose of this study is to evaluate GRACE satellite data to estimate the groundwater storage of Ravansar aquifer in Kermanshah province. Therefore, in this study, while examining the water level of Ravansar aquifer observation wells and also the spatial zoning of these changes, the current situation of the region was evaluated using Kriging method in GIS software. Then, in order to evaluate the GRACE satellite data, the JPL, GFS, CSR, and CRI algorithms were coded in Google Earth Engine cloud computing environment, and then the monthly and annual changes of liquid water Equivalent (LWE) were calculated. Also, the amount of Soil Moisture (SM) was estimated from the GLDAS hydrological model and by subtracting the amount of soil moisture from the estimated values of GRACE , the amount of changes in groundwater storage compared to its observational values was obtained. This study showed that not only can GRACE data be used to estimate the rate of changes in groundwater storage in aquifers, but also the data are of acceptable accuracy. Comparison of the results of different algorithms showed that the JP algorithm with a correlation coefficient of 0.73 has the highest correlation with observational data. According to the JPL , the values of changes in groundwater storage estimated from GRACE compared to the observed values show a decrease in groundwater storage of -1.8 cm.
Machine summary:
این پژوهش نشان داده است که نه تنها میتوان از داده های ماهواره GRACE در برآورد میزان تغییرات ذخیره ی آب زیرزمینی در آبخوان ها استفاده نمود بلکه داده های مذکور از دقت قابل قبولی نیز برخوردار مـی باشند.
4- Moiwo and Yang 11- Banerjee and Kumar 5- Feng and Zhong 12- Sun et al.
تغییرات سالانه ی ذخیره ی آب زیرزمینی در منطقه ی مطالعاتی نسبت به مناطق حاشیه ی آن Fig (5): Groundwater storage annual changes in the study area compared to its marginal area ٣-١- خروجی ماهواره GRACE تغییرات ضخامت معادل آب مایع (LWE) در نرم افزار گوگل ارث اینجین برای الگوریتم های مختلف در منطقه مطالعاتی محاسبه شده و نمودار تغییرات زمانی این پارامتر از سال ٢٠٠٢ تا ٢٠١٦ در شکل ٦ ارائه شده است .
(به تصویر صفحه رجوع شود) شکل (٦): تغییرات ضخامت معادل آب مایع (LWE) حاصل از الگوریتم های مختلف در آبخوان روانسر Fig (6): Liquid water equivalent variations of Ravansar aquifer resulted by different algorithms در بین الگوریتم های مختلف ماهواره GRACE که در بخش مواد و روش ها توضیح داده شد، الگوریتم JPL با مقدار ضریب همبستگی٠/٧٣ بیش ترین شباهت و بهترین انطباق را با داده های مشاهداتی از خود نشان میدهد (شکل ٧).
(به تصویر صفحه رجوع شود)شکل (١٠): تغییرات ذخیره ی آب زیرزمینی مشاهداتی و برآوردی از ماهواره GRACE Fig (10): Observational and estimated groundwater storage variations by GRACE satellite ٣-٣- محاسبه ی معیارهای ارزیابی به منظور مقایسه نتایج حاصل از داده های ماهواره GRACE و مقادیر مشاهداتی چاه های مشاهده ای شاخص های آماری برآورد شده در جدول ١ نشان داده شده است .