Εκτίμηση δεικτών ξηρασίας και πρόβλεψή της με χρήστη στοχαστικών μοντέλων:
Creators: name: Παπάρας, Δημήτριος Νικολάου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2011
Subjects: Ξηρασία
Δείκτες Ξηρασίας
Στοχαστικά μοντέλα SARIMA
Εξατμισοδιαπνοή
Μέθοδος Penman – Monteith
Drought
Drought indices
SARIMA models
Evapotranspiration
Penman – Monteith method

description: Στη διατριβή αυτή μελετήθηκαν στη λεκάνη του Αλμωπαίου οι δείκτες ξηρασίας PDSI (Palmer Drought Severity Index), SPI (Standardised Precipitation Index) και RDI (Reconnaissance Drought Index) και εφαρμόστηκαν στοχαστικά μοντέλα SARIMA (Seasonal AutoRegressive Integrated Moving Average) για την προσομοίωση του δείκτη SPI. Ο υπολογισμός των δεικτών PDSI και RDI έγινε για το σταθμό του Εξαπλατάνου, χρησιμοποιώντας τη μηνιαία δυναμική εξατμισοδιαπνοή και τη βροχόπτωση για τα έτη 1975-2007. Η μηνιαία δυναμική εξατμισοδιαπνοή υπολογίστηκε με τις μεθόδους Thornthwaite και Penman-Monteith. Για τον υπολογισμό της χρησιμοποιήθηκαν μηνιαία μετεωρολογικά δεδομένα θερμοκρασίας, σχετικής υγρασίας, θερμοκρασίας, ταχύτητας ανέμου και ηλιοφάνειας από τον μετεωρολογικό σταθμό του Εξαπλατάνου για τη χρονική περίοδο 1975-2007. Ο υπολογισμός του δείκτη SPI πραγματοποιήθηκε για τα χρονικά βήματα 3, 6, 9 και 12 μηνών χρησιμοποιώντας τις μηνιαίες τιμές της βροχόπτωσης του σταθμού του Εξαπλατάνου και τη μέση βροχόπτωση της λεκάνης του Αλμωπαίου για την ίδια χρονική περίοδο. Επιπλέον, για το δείκτη SPI χρησιμοποιώντας τη μέση βροχόπτωση της λεκάνης του Αλμωπαίου εφαρμόστηκαν στοχαστικά μοντέλα SARIMA, για την εύρεση του κατάλληλου, με στόχο την προσομοίωση και πρόβλεψη του δείκτη. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι ο δείκτης PDSI δίνει περισσότερα και μεγαλύτερης έντασης φαινόμενα ξηρασίας, όταν η εξατμισοδιαπνοή υπολογίζεται με τη μέθοδο Thornthwaite σε σχέση με τα φαινόμενα της ξηρασίας που εμφανίζονται όταν η εξατμισοδιαπνοή υπολογίζεται με τη μέθοδο Penman-Monteith. O δείκτης RDI δεν εμφανίζει σημαντικές διαφορές ως προς το πλήθος των φαινομένων ξηρασίας και για τις δύο μεθόδους υπολογισμού της εξατμισοδιαπνοής. Ως προς τις εντάσεις εμφάνισης του φαινομένου, αυτές εμφανίζονται ισόποσα κατανεμημένες. Για τον υπολογισμό του δείκτη SPI διαπιστώνεται ότι για μικρά χρονικά βήματα τριών και έξι μηνών οι τιμές του δείκτη SPI εμφανίζουν πάρα πολύ μικρές αποκλίσεις όταν αυτός υπολογίζεται με τη βροχόπτωση του σταθμού του Εξαπλατάνου και όταν υπολογίζεται με τη μέση βροχόπτωση της υδρολογικής λεκάνης. Όταν το χρονικό βήμα αυξάνεται σε εννέα και δώδεκα μήνες οι τιμές αυτές παρουσιάζουν μεγαλύτερες αποκλίσεις. Τέλος, η χρησιμοποίηση των στοχαστικών μοντέλων SARIMA έδειξε ότι μπορούν να χρησιμοποιηθούν με μεγάλη ακρίβεια για την πρόβλεψη της ξηρασίας του δείκτη SPI όλων των χρονικών βημάτων.
description: The current study is focused on the analysis of drought indices PDSI (Palmer Drought Severity Index), SPI (Standardised Precipitation Index) and RDI (Reconnaissance Drought Index) derived from the Almopeos River catchment (Northern Greece) and on the implementation of stochastic SARIMA (Seasonal AutoRegressive Integrated Moving Average) models on SPI index. PDSI and RDI indices were estimated by using monthly values of potential evapotranspiration and rainfall from Exaplatanos weather station, during years 1975-2007. Monthly potential evapotranspiration was estimated by using Thornthwaite and Penman-Monteith methods with measurements of monthly temperature, relative humidity, wind speed and sunshine duration derived from Exaplatanos weather station during years 1975-2007. SPI index was estimated for time intervals of 3, 6, 9 and 12 months by using monthly rainfall of Exaplatanos weather station and the mean areal rainfall of the Almopeos River catchment for the same period. Several, stochastic SARIMA models were applied on SPI index, using the mean areal rainfall of the Almopeos River catchment, in order to find the most effective model for the prediction of the SPI Index. From the results, it can be inferred that PDSI Index produces more drought phenomena of greater intensity, when potential evapotranspiration is estimated by Thornthwaite method rather than when it is estimated by Penman-Monteith. RDI Index results, considering the multitude of the drought phenomena, don’t have many differences regadless from the method used for potential evapotranspiration calculation. The intensity of the phenomenon is uniformly distributed. Regarding SPI Index calculation, it can be concluded that, for relatively small time intervals of three and six months, there are minor divergences between SPI values calculated based on weather station measurements and SPI values calculated based on mean rainfall of river catchment. When a larger time interval is being used (nine or twelve months) the aforementioned values exhibit larger variations. Finally, results show that, when SARIMA stochastic models are applied to SPI Index time series, they can predict drought with high accuracy regardless the time intervals.