ارزیابی عملکرد پایگاه داده‌های wapor و era5 با هدف برآورد تبخیر و تعرق مرجع در حوضه آبریز دریای خزر

یکی از مطمئن‌ترین راه‌های جبران کمبود ایستگاه‌های هواشناسی، استفاده از پایگاه داده های سنجش از دوری و بازتحلیل است که الگوی مناسبی در مناطق دارای کمبود داده ارائه می‌دهد. در این پژوهش، عملکرد دو پایگاه داده wapor و era5 جهت برآورد تبخیر و تعرق مرجع در حوضه آبریز دریای خزر در مقیاس‌های زمانی روزانه و ماهانه مورد ارزیابی قرار گرفت. داده‌های هواشناسی 64 ایستگاه سینوپتیک در دوره آماری (1390 تا 1400) بصورت روزانه از سازمان هواشناسی کل کشور اخذ گردید. در گام اول تبخیر و تعرق مرجع با استفاده از معادله فائو پنمن_مانتیث و نرم‌افزار ref-et محاسبه گردید. مقادیر با نتایج حاصل از دو پایگاه داده wapor و era5 مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج نشان داد که بطور میانگین، مقدار nrmse پایگاه داده های wapor و era5، در این حوضه آبریز نسبت به داده های ایستگاه هواشناسی، محاسبه شده به ترتیب 29/6% و 29% در مقیاس روزانه می‌باشند. همچنین در مقیاس زمانی ماهانه، در بیش از 85% ایستگاه ها، هر دو پایگاه داده مزبور نتایج قابل قبولی را ارائه می نماید. در مقیاس ماهانه، مقدار nrmse میانگین در سطح حوضه آبریز برای هر دو سنجنده wapor و era5، مقدار 19% به دست آمد. مقدار آماره rmbe نشان داد که پایگاه era5 در بیشتر ایستگاه ها تبخیر و تعرق مرجع را کم برآورد می نماید، ولی محاسبات پایگاه داده wapor همراه با بیش برآورد است. همچنین، از آنجا که ایستگاه های با خطای بالای 30% در دو پایگاه داده متفاوت است، می توان با ترکیب داده های این دو، برآورد مناسب‌تری از تبخیر و تعرق مرجع در سطح حوضه آبریز خزر ارائه داد. نتایج نشان داد که در این حوضه، 34 ایستگاه در پایگاه داده wapor و 28 ایستگاه در پایگاه داده era5 حداقل خطا را داشتند و دو ایستگاه نیز مقدار خطای یکسانی داشتند. با توجه به نتایج، هر دو مجموعه داده wapor و era5 به‌عنوان مجموعه داده های مناسب در نظر گرفته می شود که می‌توانند برای کاربردهای مختلف هیدرولوژیکی، از جمله تخمین تبخیر و تعرق مرجع مورد استفاده قرار گیرند.

performance evaluation of wapor and era5 datasets for the purpose of estimating reference evapotranspiration in the caspian sea basin

to compensate for the lack, or inadequacy, of weather stations data, one of the most reliable ways is to use the remote sensing and re-analysis dataset, which provides a suitable model for such areas. in this study, the performance of two data sources, namely, wapor and era5, was evaluated in estimating reference evapotranspiration at 64 synoptic stations in the caspian coastal region in iran, on a daily and monthly basis. to this end, meteorological data of 64 synoptic stations with a 10-year statistical period (2011-2021) was obtained daily from the iran meteorological organization. the field data used included minimum and maximum temperature, relative humidity, wind speed, and solar radiation intensity. then, evapotranspiration and reference evapotranspiration were calculated using the penman-monteith equation and ref-et software. finally, the results were compared with the results from the wapor and era5 data bases. the results showed that, on average, the nrmse values of the wapor and era5 datasets compared to the calculated meteorological station data were 29.6% and 29%, respectively, on a daily basis. also, on a monthly time scale, in more than 85% of the stations, both datasets provided acceptable results. on a monthly scale, the average nrmse value for both wapor and era5 sensors in the catchment area was 19%. the rmbe value showed that the era5 dataset underestimated the reference evapotranspiration in most of the stations, while the wapor dataset overestimated. given that the error rate of the two sensors is different in over 30 percent of the stations, a suitable estimate of reference evapotranspiration in the caspian sea basin area can be obtained by combining the data from these two datasets. the results showed that in the caspian sea coastal areas, 34 stations in the wapor dataset and 28 stations in the era5 dataset showed the minimum error, with two stations showing the same error. thus, both wapor and era5 are suitable databases that can be used for hydrological purposes, including estimation of reference evapotranspiration.