ارائه يك مدل عمومي جديد براي برآورد تابش خورشيدي در مناطق خشك و نيمه خشك ايران

Introducing a new model for estimating solar radiation in arid and semi-aridregions of Iran

برآورد تابش خورشیدی روزانه (Rs) برپایه­ی پارامتر‌های هواشناختی اندازه­گیری شده در سطح افقی زمین به‌صورت گسترده در زمینه­های مختلف به‌كار برده می­شود. به دلیل مشكلات اقتصادی و فنی، اندازه­گیری تابش در همه مناطق ممكن نیست و باید بر اساس مدل­های ریاضی به‌گونه­ای آن‌را تخمین زد. یكی از روش­های متداول برای تخمین تابش خورشیدی رسیده به زمین، استفاده از متغیرهای دمایی و جغرافیایی در هر مكان است. مدل‌هایی كه بدین منظور در جهان و به­ویژه در ایران پیشنهاد شده اغلب وابسته به یك نقطة خاص بوده است. بنابراین در این پژوهش تلاش شده تا یك مدل عمومی جدید برای تخمین Rsبرای مناطق خشك و نیمه­خشك ایران معرفی گردد. برای دستیابی به این هدف با استفاده از داده­هایی چون دما (حداقل و حداكثر) در مقیاس روزانه، مختصات جغرافیایی (طول و عرض جغرافیایی) و ارتفاع از سطح دریا در دوره آماری 2010-1970 مربوط به ایستگاه­های همدیدی اصفهان، كرمان، مشهد، طبس و خور و بیانك كه در سامانۀ طبقه­بندی كوپن دارای آب و هوای خشك و نیمه‌خشك هستند، چندین مدل رایج جهانی وابسته به مكان، جهت برآورد Rs بررسی و پس از مقایسه كارآیی آن‌ها با توجه به شاخص‌های آماری، برازنده­ترین مدل معرفی شد. برای ارائه مدل عمومی و بسط معادله آن، بین ضرایب برازنده­ترین مدل وابسته به مكان و ویژگی‌های جغرافیایی هر مكان (طول و عرض جغرافیایی و ارتفاع از سطح دریا) در هر ایستگاه، روابط رگرسیونی خطی چندگانه ایجاد و بررسی، و سپس بر اساس محاسبات فوق یك معادله عمومی استنتاج شد. نتایج حاكی از آن است كه مدل عمومی معرفی شده در این تحقیق، با میانگین كارآیی مدل 80/0، میانگین خطای معیار 01/0- ، میانگین جذر مربعات خطا 5/6 و میانگین ضریب مجموع باقی­مانده‌ها 069/0 برازنده‌ترین مدل عمومی برآورد تابش خورشیدی روزانه (Rs) در مناطق خشك و نیمه خشك ایران می­باشد.

Estimated daily solar radiation (Rs) based on meteorological parameters measured at surface of the Earth is widely used in various fields. Due to the economic and technical limitations, measurement of this parameter is not possible in all areas. Therefore, daily solar radiation should be estimated based on mathematical models. One of the conventional methods for estimating solar radiation received at the earth surface, is using    proposed site-depending models for this purpose in the world. The aim of this study is introducing a new general model to estimateRs in arid and semi-arid regions of Iran. To achieve this goal, climatic data such as daily minimum and maximum air temperatures, in the period of 1970-2010, geographical coordinates (latitude and altitude) of synoptic stations of Isfahan, Kerman, Mashhad, Tabas and Khorobiabanak were collected. Then several global common site – dependent models for Rs estimation were evaluated and, comparing their efficiencies with respect to the statistical indicators, most graceful model was introduced. To provide a general model, between the coefficients of the most profit site - dependent model and characteristics of each location (latitude and altitude) in any station, multiple linear regression relationships were created and analyzed, on the basis of the above calculations, a new general equation was derived. Results showed that the general temperature-dependent model proposed in this study, with an ME of the 0.80, MBE of -0.01, RMSE of 6.50, and mean of 0.690 is the most profit model for estimating of daily solar radiation (Rs) in arid and semi-arid regions of Iran.