ارزیابی عملکرد مدل‌های ترکیبی Wavelet-ARIMA-ANN و Wavelet-ARIMA-LSTM در شبیه‌سازی خشک‌سالی مبتنی بر شاخص ترکیبی SRGI

شریفی, محمدرضا; نوری, مهتاب; حیات خان, مانیر

doi:10.22098/mmws.2025.16471.1536

ارزیابی عملکرد مدل‌های ترکیبی Wavelet-ARIMA-ANN و Wavelet-ARIMA-LSTM در شبیه‌سازی خشک‌سالی مبتنی بر شاخص ترکیبی SRGI

مقالات آماده انتشار

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

¹ دانشکده مهندسی آب و محیط زیست، دانشگاه شهید چمران اهواز

² دانشکده مهندسی آب و محیط زیست، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران

³ دانشکده مهندسی و بررسی کمیت، دانشگاه بین المللی INTI، پرسیاران پردانا، نیلای 71800، نگری سمبیلان، مالزی

10.22098/mmws.2025.16471.1536

چکیده

پایش خشکسالی مستلزم شبیه‌سازی شاخص‌هایی است که به دو دسته تکی و ترکیبی دسته بندی می شوند. شبیه‌سازی‌ها عمدتاً مبتنی بر شاخص‌های تکی بوده اند. از این رو مطالعه خاصی در زمینه شبیه‌سازی خشک‌سالی مبتنی بر شاخص‌های ترکیبی، خصوصاً شبیه سازی با مدل‌های ترکیبی انجام ‌نشده است. در تحقیق به شبیه‌سازی خشک‌سالی مبتنی بر شاخص ترکیبی SRGI، با استفاده از مدل‌های ترکیبی Wavelet-ARIMA-ANN و Wavelet-ARIMA- LSTM اقدام شده است. برای این منظور، خشکسالی زیر حوضه آبریز الشتر در بازه زمانی 2020-1991، مبتنی بر شاخص های تکی شامل SPI، SRI و SGI و شاخص ترکیبی SRGI، با مدل‌های تکی ARIMA،LSTM ،ANN و همچنین مدل‌های ترکیبی W-AL و W-2A و مقایسه عملکردهای آن‌ها با یکدیگر، شبیه سازی شد. نتایج نشان داد مدل‌های ترکیبی W-ALوW-2A در مقایسه با مدل‌های تکی ARIMA، LSTM وANN برای کلیه شاخص‌ها اعم از تکی و ترکیبی صحت بیشتری دارند. به طوری که دامنه RMSE برای مدل‌های ترکیبی در مقایسه با مدل‌های تکی، به ترتیب 71/0-44/0 و 47/1-54/0 به دست آمد. از سویی دیگر، مقایسه دو مدل‌ ترکیبی W-AL و W-2A نشان داد مدل W-AL در همه‌ی شاخص‌های تکی با RMSE 44/0، 62/0، 59/0، صحیح تر از مدل W-2A با RMSE 49/0، 71/0، 63/0 به دست آمد. این در حالی است که عملکرد W-AL در شاخص ترکیبی SRGI، با RMSE 64/0، صحت کمتری از مدل W-2A با RMSE 61/0 به دست داد.

کلیدواژه‌ها