مقایسه تبخیر-تعرق مرجع پنمن-مانتیث ASCE و پنمن-مانتیث فائو-56 در مقیاس های زمانی زیرروزانه مختلف: یک مطالعه عددی

آب و خاک

مقاله 6، دوره 29، شماره 5، آذر 1394، صفحه 1173-1189   

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jsw.v29i5.30626

نویسندگان

فرزین پرچمی عراقی^{* 1}؛ سیدمجید میرلطیفی¹؛ شجاع قربانی دشتکی²؛ عدنان صادقی لاری³

¹دانشگاه تربیت مدرس

²دانشگاه شهرکرد

³دانشگاه هرمزگان

چکیده

در پژوهش حاضر، برآوردهای تبخیر-تعرق مرجع (ETo) حاصل از مدل های پنمن-مانتیث ASCE و فائو-56 (به‌ترتیب، ASCE-PM و FAO56-PM) در مقیاس های زمانی زیرروزانه مختلف از طریق اجرای یک آزمایش محاسباتی مورد مقایسه قرار گرفت. داده های هواشناسی در مقیاس های زمانی روزانه و زیرروزانه مختلف (یک تا 360 دقیقه) با استفاده از داده های روزانه بلندمدت ایستگاه سینوپتیک آبادان (59 ساله) و یک چارچوب ریزمقیاس سازی اطلاعات هواشناسی تولید گردید. نتایج نشان داد در فصول گرم سال، مقادیر مجموع 24 ساعته مولفه های تشعشع و آیرودینامیک و ETo اشتقاق یافته از هر دو مدل ASCE-PM و FAO56-PM از انطباق بهتری با مقادیر نظیر روزانه برخوردار بودند. عملکرد هر دو مدل در بازسازی مقادیر روزانه مولفه آیرودینامیک بهتر از عملکرد آنها در بازسازی مقادیر روزانه مولفه تشعشع بود. در مقایسه با مدل FAO56-PM، عملکرد مدل ASCE-PM در بازسازی مقادیر روزانه ETo نسبت به نحوه محاسبه تشعشع خالص طول موج بلند (Rnl) از حساسیت بیشتری برخوردار بود. نتایج نشان داد اتخاذ یک گام زمانی کوچکتر، لزوما به بهبود انطباق مقادیر مجموع 24 ساعته و مقادیر روزانه ETo نمی انجامد. به-منظور برآورد تبخیر-تعرق مرجع زیرروزانه در شرایط اقلیمی منطقه مطالعاتی، استفاده از مدل ASCE-PM بر اساس انتگرال مقادیر Rnl اشتقاقی از برآوردهای تشعشع خورشیدی در شرایط آسمان صاف (Rso) حاصل از یک مدل فیزیکی-بنیان برآورد تشعشع خورشیدی در بازه‌های زمانی یک ثانیه ای با میانگین ضریب کارآیی مدل برابر با 9970/0 نسبت به سایر گزینه های مورد بررسی ارجح می باشد.

کلیدواژه‌ها

ریزمقیاس سازی؛ تبخیر-تعرق؛ پنمن-مانتیث ASCE؛ پنمن-مانتیث فائو-56

مراجع

1- Allen R.G., Pereira L.S., Raes D., and Smith M. 1998. Crop evapotranspiration: Guidelines for computing crop water requirements. FAO irrigation and drainage paper 56, FAO, Rome, Italy, 301 pp.

2- Allen R.G., Pruitt W.O., Businger J.A., Fritschen L.J., Jensen M.E., and Quinn F.H. 1996. Evaporation and transpiration. In: Heggen R.J. (Ed.), ASCE Handbook of Hydrology. American Society of Civil Engineers, New York.

3- Allen R.G., Pruitt W.O., Wright J.L., Howell T.A., Ventura F., Snyder R., Itenfisu D., Steduto P., Berengena J., Yrisarry J.B., Smith M., Pereira L.S., Raes D., Perrier A., Alves I., Walter I., and Elliott R.L. 2006. A recommendation on standardized surface resistance for hourly calculation of reference ETo by the FAO 56 Penman-Monteith method. Agricultural Water Management, 81(1): 1-22.

4- Allen R.G., Walter I.A., Elliott R.L., Howell T.A., Itenfisu D., Jensen M.E., and Snyder R.L. 2005. The ASCE standardized reference evapotranspiration equation. American Society of Civil Engineers, Reston, Virginia, 192 pp.

5- Bakhtiari B., Khalili A., Liaghat A.M., and Khanjani M.J. 2009. Comparison of Daily with Sum-of-Hourly Reference Evapotranspiration in Kerman Reference Weather Station. Journal of Water and Soil, 23(1): 45-56. (in Persian with English abstract).

6- Cesaraccio C., Spano D., Duce P., and Snyder R.L. 2001. An improved model for determining degree-day values from daily temperature data. International Journal of Biometeorology, 45(4): 161-169.

7- Gauch H.G., Hwang J.T., and Fick G.W. 2003. Model evaluation by comparison of model-based predictions and measured values. Agronomy Journal, 95(6): 1442-1446.

8- Green H.M., and Kozek A.S. 2003. Modelling weather data by approximate regression quantiles. Australian and New Zealand Industrial and Applied Mathematics Journal, 44: C229-C248.

9- Irmak S., Howell T.A., Allen R.G., Payero J.O., and Martin D.L. 2005. Standardized ASCE Penman-Monteith: Impact of Sum-of-Hourly Vs. 24- Hour Time step Computations at Reference Weather Station Sites. Transactions of the ASAE, 48(3): 1063-1077.

10- Itenfisu D., Elliott R.L., Allen R.G., and Walter I.A. 2003. Comparison of reference evapotranspiration calculations as part of the ASCE standardization effort. Journal of irrigation and drainage engineering, 129(6): 440-448.

11- Lopez-Urrea R., Olalla F., Fabeiro C., and Moratalla A. 2006. An evaluation of two hourly reference evapotranspiration equations for semiarid conditions. Agricultural water management, 86(3): 277-282.

12- Ortega-Farias S.O., Cuenca R.H., and English M. 1995. Hourly grass evapotranspiration in modified maritime environment. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 121(6): 369-373.

13- Parchami-Araghi F., Mirlatifi S.M., Ghorbani Dashtaki S., and Mahdian M.H. 2013. Point estimation of soil water infiltration process using Artificial Neural Networks for some calcareous soils. Journal of Hydrology, 481: 35-47.

14- Parchami-Araghi F., Mirlatifi S.M., Ghorbani Dashtaki S., Vazifehdoust M., and Sadeghi-Lari A. 2015. Development of a Disaggregation Framework toward the Estimation of Subdaily Reference Evapotranspiration: 1- Performance Comparison of Some Daily-to-subdaily Weather Data Disaggregation Models Journal of Water and Soil, Accepted (in Persian with English abstract).

15- Parchami-Araghi F., Mirlatifi S.M., Ghorbani Dashtaki S., Vazifehdoust M., and Sadeghi-Lari A. 2015. Development of a Disaggregation Framework toward the Estimation of Subdaily Reference Evapotranspiration: 2- Estimation of Sub-daily Reference Evapotranspiration Using Disaggregated Weather Data Journal of Water and Soil, Accepted with minor revisions (in Persian with English abstract).

16- Pruitt W.O., and Lourence F.J. 1966. Tests of energy balance and other evaporation equations over a grass surface. Chapter IV, Final Report, USAEPG Grant No. DA-AMC-28-043-65-G12, AD-635-588. University of California, Davis, California, pp. 37-63.

17- Shirmohammadi Z., Ansari H., and Alizadeh A. 2011. A Comparison of ASCE and FAO-56 Reference Evapotranspiration for a Hourly Time Step in Fariman Weather Station. Journal of Water and Soil, 25(3): 472-484. (in Persian with English abstract).

18- Steduto P., Todorovic M., Caliandro A., and Rubino P. 2003. Daily ETo estimates by the Penman-Monteith equation in southern Italy: Constant vs. variable canopy resistance. Theoretical and Applied Climatology, 74(3): 217-225.

19- Suleiman A.A., and Hoogenboom G. 2009. A comparison of ASCE and FAO-56 reference evapotranspiration for a 15-min time step in humid climate conditions. Journal of hydrology, 375(3): 326-333.

20- Tanner C.B., and Pelton W.L. 1960. Potential evapotranspiration estimates by the approximate energy balance method of Penman. Journal of Geophysical Research, 65(10): 3391-3413.

21- Todorovic M. 1999. Single-layer evapotranspiration model with variable canopy resistance. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 125(5): 235-245.

22- United Nations Educational, Scientific and Cultural Organization (UNESCO). 1979. Map of the world distribution of arid regions: Map at scale 1:25,000,000 with explanatory note. MAB Technical Notes 7, UNESCO, Paris.

23- Van Bavel C.H.M. 1966. Potential evaporation: The combination concept and its experimental verification. Water Resources Research, 2(3): 455-467.

24- Ventura F., Spano D., Duce P., and Snyder R.L. 1999. An evaluation of common evapotranspiration equations. Irrigation Science, 18(4): 163-170.

25- Yang K., Koike T., and Ye B. 2006. Improving estimation of hourly, daily, and monthly solar radiation by importing global data sets. Agricultural and Forest Meteorology, 137(1): 43-55.