Анализ пространственно-временного распределения осадков в Харируд-Мургабском речном бассейне, Афганистан

Абдул Басит Да’и ^a*, Хедаятулла Ариан ^a, Ахмад Шахир Попалзай ^b, Хомаюн Кошнод ^c

^a Кабульский университет, Джамалмина, 3-й район, Кабул, 100310, Афганистан
^b Дирекция метеорологии, Министерство транспорта и авиации, Международный аэропорт Кабула, улица Метеорологическая, 10-й район, Кабул, 101012, Афганистан
^c Главное управление водных ресурсов, Министерство энергетики и водных ресурсов, дорога Даруламана, Сенаториум, 6-й район, Кабул, 100719, Афганистан

https://doi.org/10.29258/CAJWR/2025-R1.v11-2/26-45.eng

*e-mail: metbasit@gmail.com

Хедаятулла Ариан: hedayatullaharian@gmail.com; Ахмад Шахир Попалзай: khanpopalzai019@gmail.com; Хомаюн Хошнод: homayounkhohsnod14@gmail.com

Тематический кластер: Климат и окружающая среда

Тип статьи: Научная статья

24 июля, 2025

Аннотация

Реализация гидрологических, климатических, сельскохозяйственных, а также других проектов в сфере развития, связанных с осадками, часто сталкивается с ключевой проблемой отсутствия данных об осадках в заданных точках. Эта проблема может решаться посредством применения различных методов пространственной интерполяции, включая сплайновую интерполяцию (splines), метод обратных взвешенных расстояний (ОВР) (Inverse Distance Weighted, IDW), метод Кригинга (Kriging), а также широко используемый метод полигонов (многоугольников) Тиссена (Thiessen Polygons). Основные цели настоящего исследования включали следующие: 1) оценка среднегодового количества осадков в Харируд-Мургабском речном бассейне (ХМРБ) в Афганистане в период 1979-2023 гг. и 2) сравнение эффективности применения различных методов пространственной интерполяции, а также методов оценки средних осадков в целевом бассейне. При проведении исследования использовались данные об осадках за 45 лет с 11 гидрометеорологических станций в границах целевого бассейна, а для оценки среднего количества осадков использовались методы среднего арифметического, полигонов Тиссена и изогиетных линий (методы Кригинга, ОВР и сплайнов). Сравнение указанных методов проводилось с применением статистического анализа среднеквадратичной ошибки (root-mean-square-error, RMSE). Результаты исследования указывают на то, что среди проанализированных методов пространственной интерполяции метод Кригинга демонстрирует более высокую точность и более низкую погрешность (RMSE=18,74 мм) и, таким образом, является наилучшим методом пространственной оценки средних осадков в целевом бассейне. В свою очередь, методы ОВР, полигонов Тиссена и сплайнов дали погрешности в размере 19,07, 19,21 и 19,56 мм, соответственно, что ставит их на 2-е, 3-е и 4-е место по эффективности. Это говорит о том, что – хотя существенная разница в средних расчетных показателях при применении вышеупомянутых методов и отсутствует – наиболее точная оценка среднего количества осадков в ХМРБ (240,75 мм) была получена при применении изогиетных линий, в частности по методу Кригинга, т.е. что данная методика является наиболее приемлемой для оценки среднего количества осадков в целевом бассейне. Данную методику также можно использовать для анализа твердых осадков (снега). Результаты исследования расширяют понимание климатических характеристик, а также могут быть полезными при моделировании водных ресурсов и прогнозировании наводнений.

Доступно на английском

Скачать статью (анг)

Для цитирования:

Da’ie, A., Arian, H., Popalzai, A., Khoshnod, H. (2025). Spatiotemporal distribution analysis of rainfall in the Harirud-Murghab River Basin, Afghanistan. Central Asian Journal of Water Research, 11(2), 26–45. https://doi.org/10.29258/CAJWR/2025-R1.v11-2/26-45.eng

Список литературы

Abasizadah, M. (2024). Engineering hydrology (pp. 34–35). Islamic Freedom (Azad) University.

Ahrens, C. D., & Henson, R. (2019). Meteorology today. Cengage Learning.

Alizadeh, A. (2010). Rain and atmospheric precipitances. In Principle of applied hydrology (p. 192). Imam Reza University.

Anwari, S. (2022). Afghanistan’s international rivers and the importance of their region. International Journal of Geography, Geology and Environment, 4(1), 36–43. Retrieved July 12, 2025, from https://www.geojournal.net/uploads/archives/3-1-10-332.pdf

Arez, G. J. (1981). Natural geography of Afghanistan. Kabul University.

Arian, M. A. (2021). Assessment of precipitation estimation methods accuracy in Kokcha River Basin (Unpublished undergraduate monograph). Department of Hydrometeorology, Kabul University.

Arianti, I., Soemarno, H. A. W., Hasyim, A. W., & Sulistyono, R. (2018). Rainfall estimation by using Thiessen polygons, inverse distance weighted, spline, and kriging methods: A case study in Pontianak, West Kalimantan. International Journal of Education and Research, 6(11), 301–310. Retrieved from https://www.ijern.com/journal/2018/November-2018/25.pdf

Azizi, F. (2022). Analysis of mean precipitation in the river basins of Afghanistan. Quarterly Magazine, Ministry of Energy and Water, 41–42.

Azizi, F. (2022). Water resources availability and status in Afghanistan. Water & Energy, (17), 18–19. Ministry of Energy and Water.

Bayraktar, H., Turalioglu, F. S., & Şen, Z. (2005). The estimation of average areal rainfall by percentage weighting polygon method in Southeastern Anatolia Region, Turkey. Atmospheric Research, 73(1– 2), 149–160. https://doi.org/10.1016/j.atmosres.2004.08.003

CAREC & USAID. (2021). River basin management plan for Lower Harirud River Basin: Afghanistan side (pp. 8–20). CAREC.

DAAD. (2014). National atlas of Afghanistan (A. Dittmann, Ed.). Deutscher Akademischer Austauschdienst (DAAD).

Da’ie, A. B. (2021). Developing mathematical models for global solar radiation intensity estimation at Shakardara, Kabul. International Journal of Innovative Research and Scientific Studies, 4(2), 173–180. https://doi.org/10.53894/ijirss.v4i2.68

FAO. (2012). AQUASTAT country profile – Afghanistan. Food and Agriculture Organization of the United Nations.

Favre, R., & Kamal, G. M. (2004). Part I: Description of watersheds. In Watershed atlas of Afghanistan (p. 37). FAO and AIMS.

Galilvand, H., Zarean, H., & Movahedi, S. (2016). The reconstruction of the annual rainfall of over a century from Quercus persica tree rings in Zagros forests (Case study of Dena region). Journal of Geography and Planning, 20(55), 65–86.

General Directorate of Water Resources (GDWR). (2022). Afghanistan surface water potential assessment in the five major river basins. Ministry of Energy and Water.

Gebremichael, M., & Krajewski, W. F. (2005). Modeling distribution of temporal sampling errors in area time averaged rainfall estimates. Atmospheric Research, 73(3–4), 243–259. https://doi. org/10.1016/j.atmosres.2004.11.004

FAO. (2012). AQUASTAT country profile – Afghanistan. Food and Agriculture Organization of the United Nations.

Hairong, Z., Lijiang, L., Yanhua, L., & Wei, L. (2015). Spatial sampling strategies for the effect of interpolation accuracy. ISPRS International Journal of Geo-Information, December, 2742–2768.

Maharjan, S. B., Joya, E., Rahimi, M. M., Azizi, F., Muzafari, K. A., Bariz, M., Bromand, M. T., Shrestha, F., Shokory, A. G., Anwari, A., Sherpa, T. C., & Bajracharya, S. R. (2021). Glaciers in Afghanistan: Status and changes from 1990 to 2015 (Technical Publication No. 784). International Centre for Integrated Mountain Development. https://doi.org/10.53055/ICIMOD.784

Maharjan, S. B., Shrestha, F., Azizi, F., Joya, E., Bajracharya, B., Bromand, M. T., & Rahimi, M. M. (2021). Monitoring of glaciers and glacial lakes in Afghanistan. In B. Bajracharya, R. B. Thapa, & M. A. Matin (Eds.), Earth Observation Science and Applications for Risk Reduction and Enhanced Resilience in Hindu Kush Himalaya Region (pp. 211–230). Springer. https://doi.org/10.1007/978- 3-030-73569-2_11

Mahmoodi, S. M. (2008). Integrated water resources management for rural development and environmental protection in Afghanistan. Journal of Developments in Sustainable Agriculture, 3(1), 9–19. https://doi.org/10.11178/jdsa.3.9

Ministry of Energy and Water (MEW). (2024). Monthly max and total precipitation (mm) recorded at automatic hydrometeorology stations [Data sheet]. Unpublished manuscript, Ministry of Energy and Water, Kabul.

Ministry of Justice, Islamic Republic of Afghanistan. (2009). Water Law: Water Resources Management Chapter — Ministry of Energy and Water responsibilities. Official Magazine of Laws. Kabul, Afghanistan.

Mohd Firdaus, N. N., & Abdul Talib, S. (2015). Spatial interpolation of monthly precipitation in Selangor, Malaysia: Comparison and evaluation of methods. In Proceedings of the International Conference on Global Trends in Academic Research (GTAR-2015) (Vol. 1, pp. 346–357). Global Illuminators. https://www.globalilluminators.org/wp-content/uploads/2014/09/GTAR%2014-372.pdf

Nafez, N. M. (1992). Statistical assessment of precipitation distribution at Kabul Province [Research project, Hydrometeorology Department, Kabul University]. Kabul University.

Nepal, S., Khatiwada, K. R., Pradhananga, S., Kralisch, S., Samyn, D., Bromand, M. T., Jamal, N., Dildar, M., Durrani, F., Rassouly, F., & Azizi, F. (2021). Future snow projections in a small basin of the Western Himalaya. Science of the Total Environment, 795, Article 148587. https://doi. org/10.1016/j.scitotenv.2021.148587

Noori, W. A. (2021). Assessment of different methods for mean precipitation estimation at Mid-Kabul River Basin. Unpublished undergraduate monograph, Department of Hydrometeorology, Kabul University.

Parks, C. (2024). Precipitation. National Geographic. Retrieved January 15, 2024, from https://education.nationalgeographic.org/resource/precipitation/

Pathak, S. R., Shrestha Pradhan, N., Guragai, S., Baksi, B., Azizi, F., & Shrestha, A. B. (2022). Complexities and opportunities of multi-stakeholder partnerships: A case study of water resource management in Afghanistan. Sustainability, 14(23), 15496. https://doi.org/10.3390/su142315496

Roland, S. (2016). Practical meteorology: An algebra-based survey of atmospheric science (1st ed.). The University of British Columbia. http://www.eos.ubc.ca/books/Practical_Meteorology/

Sheau Tieh, N., Liew, J., Tangang, F., Chung, X. J., & Salimun, E. (2022). Projected mean and extreme precipitation based on bias corrected simulation outputs of CORDEX Southeast Asia. Weather and Climate Extremes, 37, Article 100484. https://doi.org/10.1016/j.wace.2022.100484

Shrestha, A. B., Shukla, D., Pradhan, N. S., Dhungana, S., Azizi, F., Memon, N., Mohtadullah, K., Lotia, H., Ali, A., Molden, D., & Daming, H. (2021). Developing a science-based policy network over the Upper Indus Basin. Science of the Total Environment, 784, 147067. https://doi.org/10.1016/j. scitotenv.2021.147067

Sluiter, R. (2009). Interpolation methods for climate data: Literature review (KNMI Intern. Rep. IR 2009 04). Royal Netherlands Meteorological Institute.

Spiegel, M. R., Lipschutz, S., & Liu, J. (2009). Mathematical handbook of formulas and tables (3rd ed.). McGraw-Hill. https://doi.org/10.1036/0071548556

Tabios III, G. Q., & Salas, J. D. (1985). A comparative analysis of techniques for spatial interpolation of precipitation. Journal of the American Water Resources Association, 21(3), 365–380. https:// doi.org/10.1111/j.1752-1688.1985.tb00147.x

Thomas, V., Azizi, M. A., & Behzad, K. (2016). Developing transboundary water resources: What perspectives for cooperation between Afghanistan, Iran and Pakistan? (AREU Publication Code 1607E). Afghanistan Research and Evaluation Unit. Retrieved July 12, 2025, from Library of Congress: https://www.loc.gov/item/2017332077/

Viessman Jr., W., & Lewis, G. L. (1996). Introduction to hydrology (4th ed.). HarperCollins.

Wahed, A., & Ghafari, A. H. (1982). Precipitation regime of the Republic of Afghanistan. Institute of Hydrometeorology, Ministry of Transport and Tourism.

Yahya, D., Abas, N., Al Bakri, M. H., Al Baldawi, A., & Al-Furaiji, M. (2023). Accuracy assessment of spatial interpolation methods using ArcGIS. E3S Web of Conferences, 464, Article 09005, 1–7. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202346409005