کاربرد منطق فازی در برآورد مقادیر غیردقیق شاخص فرسایندگی باران و تغییرات مکانی آن در حوزه آبخیز دریای خزر

فرسایندگی باران در مدل جهانی فرسایش و هدررفت خاک (ei30) که حاصلضرب انرژی جنبشی (e) و حداکثر انرژی جنبشی باران (i30) می‌باشد، یکی از پارامترهای مهم مدل های ریاضی فرسایش خاک و تولید رسوب محسوب می شود. از آن‌جایی که اندازه گیری آن وقت گیر و هزینه بر است، برای برآورد آن از روابط تجربی استفاده می شود که مبتنی بر شدت باران می‌باشند. داده‌های شدت بارندگی در بسیاری مناطق موجود نیست. بنابراین، در عمل، شاخص فرسایندگی باران با استفاده از مقدار باران محاسبه و تخمین زده می شود که منجر به عدم قطعیت در داده‌های شاخص فرسایندگی باران می‌شود. در این پژوهش، منطق فازی بر داده‌های غیردقیق شاخص فرسایندگی باران اعمال شد و سپس، تغییرات مکانی آن با شش روش‌ کریجینگ معمولی، کوکریجینگ، اسپلاین، چندجمله ای منطقه ای، چندجمله ای محلی و عکس فاصله وزن‌دار بررسی شد تا تاثیر منطق فازی بر این روش‌ها ارزیابی شود. در بین پارامترها و شاخص‌های مختلف فرسایندگی مبتنی بر میزان باران، تنها شاخص فورنیه اصلاح شده (fimod) همبستگی بالایی را با ei30 در 11 ایستگاه سینوپتیک نشان داد. یک مدل رگرسیونی برای تخمین ei30 از fimod در 66 ایستگاه فاقد آمار شدت بارندگی استفاده شد و سپس منطق فازی بر این داده‌های تخمینی‌ اعمال شد. تعداد پنج تابع عضویت گوسی برای ارتفاع به‌‌عنوان متغیّر ورودی و ei30 به عنوان متغیّر خروجی تعریف شد. سپس، مجموعه‌های شاخص فرسایندگی با روش مرکز ثقل دفازی شد و به اعداد قطعی تبدیل شد. نتایج نشان داد نسبت اثر قطعه‌ای به آستانه نیم‌تغییرنما (23/0) بیان‌گر همبستگی مکانی قوی ei30 در فاصله 630 کیلومتری است. مقادیر منفی میانگین انحراف خطا (mbe) در روش‌های فازی کوکریجینگ و فازی کریجینگ بیان‌گر کم‌برآورد شدن ei30 بود، در حالی‌که مقادیر مثبت آن در سایر روش‌ها نشان‌دهنده بیش‌برآورد شدن این شاخص می‌باشد. از سوی دیگر، مقدار میانگین مطلق خطا (mae) در روش فازی کوکریجینگ نسبت به روش‌های عکس فاصله وزن‌دار، کریجینگ، کوکریجینگ، اسپلاین، فازی عکس فاصله وزن‌دار، فازی کریجینگ و فازی اسپلاین به ‌ترتیب به‌ میزان 28، 21، 19، 22، 15، 11 و 11 درصد کاهش نشان داد. نقشه خروجی برای تمام روش‌های میان‌یابی حاکی از وجود روند کاهشی از غرب به شرق حوزه بود، به ‌طوری‌که بیش‌ترین مقدار فرسایندگی (1450 مگا ژول میلی‌متر در هکتار در ساعت در سال) در غرب حوزه اتفاق افتاد. این الگو مطابق با الگوی تغییرات اقلیمی از مرطوب به نیمه‌خشک بود.