Estimation of soil temperatures by using artificial neural networks for the provinces of Middle Black Sea Region

Autor: Bilal Cemek, Filiz Kara
Rok vydání: 2019
Předmět:
Zdroj: Derim, Vol 36, Iss 2, Pp 192-198 (2019)
Volume: 36, Issue: 2 192-198
Derim
ISSN: 1300-3496
2149-2182
Popis: The presence of water in thesoil, movement, evaporation and air capacity, decomposition events,microbiological activity, root respiration and vegetative activity are allunder the influence of soil temperature. In this study, it is aimed to estimatethe soil temperature values using Artificial Neural Networks (ANN) method.Monthly average soil temperature values and other meteorological data indifferent soil layers (5, 10, 20, 50 and 100 cm) of the Central Black Searegion provinces were obtained from the General Directorate of Meteorology forthe years 1971-2015. A three-layer feed-forward ANN structure was created andthe Levenberg-Marquardt (LM) algorithm was applied for ANN learning. Monthlymeteorological data education data, monthly data test data from 1991-2000,monthly data between 2001-2015 were used as validation data. Based on climatedata and soil layer, 10 different ANN models were created. For the resultsobtained at different depths in all stations, the coefficient of determination(R²) is between 0.85-0.99, the standard deviation of the estimation error(RMSE) is between 0.24-3.74 and the mean absolute error (MAE) is between0.01-2.33. As a result of the study, it was observed that ANN models yieldedsuccessful results in the monthly soil temperature calculations of Middle BlackSea Provinces. Keywords: Soiltemperature; Artificial neural network; Model
Toprakta suyun bulunuşu, hareketi,buharlaşması ve hava kapasitesi, ayrışması olayları, mikrobiyolojik faaliyet,kök solunumu ve vejetatif faaliyet gibi olayların tümü toprak sıcaklığınınetkisi altındadır. Bu çalışmada toprak sıcaklık değerlerinin Yapay Sinir Ağları(YSA) yöntemi kullanılarak tahmin edilmesi amaçlanmıştır. Orta Karadeniz bölümüillerine ait farklı toprak katmanlarındaki (5, 10, 20, 50 ve 100 cm) aylıkortalama toprak sıcaklık değerleri ve diğer meteorolojik veriler MeteorolojiGenel Müdürlüğünden 1971-2015 yılları için temin edilmiştir. Üç katmanlı ileribeslemeli bir YSA yapısı oluşturularak YSA’nın öğrenmesi içinLevenberg-Marquardt (LM) algoritması uygulanmıştır. 1971-1990 yılları arasıaylık meteorolojik veriler eğitim verisi, 1991-2000 yılları arası aylık verilertest verisi, 2001-2015 yılları arası aylık veriler validasyon verisi olarakkullanılmıştır. İklim verileri ve toprak katmanı göz önüne alınarak 10 farklıYSA Modeli oluşturulmuştur. Tüm istasyonlarda farklı derinliklerde elde edilensonuçlar için belirleme katsayısı (R²) 0.85-0.99 arasında, tahmin hatasınınstandart sapması (RMSE) 0.24-3.74 arasında ve ortalama mutlak hata (MAE)0.01-2.33 arasında değişmektedir. Çalışma sonucu YSA modellerinin Orta Karadenizİlleri aylık toprak sıcaklık hesaplamalarında başarılı sonuçlar verdiğigörülmüştür.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: