صحت‌سنجی برآورد تبخیر و تعرق از مدل‌های سبال و هارگریوز– سامانی با استفاده از داده‌های لایسیمتر

آب و خاک

مقاله 13، دوره 30، شماره 2 - شماره پیاپی 46، خرداد 1395، صفحه 367-376   

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jsw.v30i2.39762

نویسندگان

علی مرشدی^{* 1}؛ سید حسن طباطبائی؛ مهدی نادری²

¹مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی شهرکرد

²دانشگاه شهرکرد

چکیده

تبخیر و تعرق یکی از مؤلفه‌های مهم در معادلات انرژی در سطح زمین و توازن آب می‌باشد. در روش‌های متداول بر‌آورد تبخیر و تعرق از اندازه‌گیری‌های نقطه‌ای ولی در تکنیک‌های سنجش از دور مانند سبال (SEBAL) مقدار شار تبخیر و تعرق لحظه‌ای در زمان گذر ماهواره به عنوان باقیمانده معادله توازن انرژی برای هر پیکسل محاسبه می‌شود. در این پژوهش تبخیر و تعرق برآورد شده از مدل‌های سبال و هارگریوز- سامانی (HS) با نتایج یک لایسیمتر زهکش‌دار کشت‌ شده با یونجه در محدوده دشت شهرکرد واقع در حوزه آبخیز کارون مورد مقایسه قرار گرفتند. داده‌های ماهواره‌ای بر اساس اطلاعات سنجنده ETM+ از ماهواره Landsat 7 در هفت تاریخ‌ گذر بود. نتایج مربوط به مدل SEBAL نشان داد ‌مقادیر شاخص‌های RMSE، MAE و MBE نسبت به اندازه‌گیری‌های لایسیمتری به ترتیب برابر با 728/1، 275/1 و 272/0- میلی‌متر بر روز و شاخص توافق d نیز برابر با 700/0 بدست آمد و همین شاخص‌ها برای مدل هارگریوز- سامانی برابر 003/1، 580/0، 290/0 میلی‌متر بر روز و 917/0 بودند. برای مدل HS مقادیر RMSE، MAE و MBE به ترتیب برابر با 813/0، 477/0 و 206/0 میلی‌متر بر روز و مقدار شاخص توافق d برابر با 930/0 در کل دوره رشد بوده است. نتایج حاکی از کارآئی مدل سبال و تکرارپذیری آن با پردازش باندهای تصاویر ماهواره‌ای می‌باشد. این نکته شایان توجه است که نیاز آبی و یا تبخیر و تعرق در طول دوره رشد گیاهان مختلف و متفاوت بوده و در نتیجه برای برآورد تبخیر و تعرق کل و یا سالیانه به سری زمانی کاملی از تصاویر ماهواره‌ای نیاز است.

کلیدواژه‌ها

دشت شهرکرد؛ لندست؛ معادله انرژی؛ یونجه

مراجع

1- Abdoli H., Eslamian S.S., and Abedi Koohpaei J. 2011. The use of Landsat7 satellite images and MODIS for estimating evapotranspiration through remote sensing in irrigation management. 3rd Irrigation and Drainage Network Management National Conference (IDNC201). Faculty of Irrigation Engineering, Shahid Chamran University.(In Persian)

2- Akbari M., Toomanian N., Droogers P., Bastiaanssen W.G.M., and Gieske A. 2007. Monitoring irrigation performance in Esfahan, Iran, using NOAA satellite imagery. Agricultural water management, 88, 99–109.

3- Allen R.G., Morse A., Tasumi M., Bastiaanssen W.G.M., Kramber W., and Anderson H. 2001. Evapotranspiration from Landsat (SEBAL) for water rights management and compliance with multi-state water compacts. Geoscience and Remote Sensing Symposium, (2), 830-833.

4- Allen R.G., Pereira L.D., Raes D., and Smith M. 1998. Crop evapotranspiration Guidelines for computing crop water requirements, FAO Irrigation and Drainage Paper 5627-65.

5- Allen R. G., Tasumi, M., and Trezza R. 2007. Satellite-based energy balance for mapping evapotranspiration with internalized calibration (METRIC)-model. Journal of Irrigation and Drainage Engineering. 133, 380-394.

6- Anderson M. C., Allen R. G., Morse A., and Kustas W. P. 2012. Use of Landsat thermal imagery in monitoring evapotranspiration and managing water resources: Remote Sensing of Environment. Vol. 122, 50-65.

7- Bastiaanssen W.G.M. Ahmad M. D. and Chemin Y. 2002. Satellite surveillance of evaporative depletion across the Indus Basin. Water Resource Research, 38 (12), 1273.

8- Bastiaanssen W.G.M. and Chandrapala L. 2003. Water balance variability across Sri Lanka for assessing agricultural and environ- mental water use. Agric. Water Manage, 58(2), 171–192.

9- Bastiaanssen W.G.M., and Bandara K.M.P.S. 2001. Evaporative depletion assessments for irrigated watersheds in Sri Lanka. Irrigation Science, 21, 1–15.

10- Bastiaanssen W.G.M., Noordman E.J.M., Pelgrum H., Davids G., Thoreson B.P., and Allen R.G. 2005. SEBAL model with remotely sensed data to improve water-resources management under actual field conditions. ASCE Journal of Irrigation and Draiage Engineering. 131, 85-93.

11- French A.N., Jacob M.C., Anderson W.P., Kustas W., Timmermans A., Gieske Z., Su M.F., Mc Cabe F., Li J., and Brunsell N. 2005. Surface energy balance fluxes with the Advanced Spaceborn Thermal Emmisssion and Reflection radiometer (ASTER) at the Iowa 2002 SMACEX site (USA). Remote sensing Environ. 99(1-2): 55-65.

12- Jia Z., Liu S., Xu Z., Chen Y., and Zhu M. 2012. Validation of remotely sensed evapotranspiration over the Hai River Basin, China, Journal of Geophysical Research., 117, D13113.

13- Mahdavi A., Nouri Emamzadei M. R., Mahdavi Najafabadi R., and Tabatabaei S. H. 2011. Identification of Artificial Recharge Sites Using Fuzzy Logic in Shahrekord Basin. Journal of Water and Soil Science- Isfahan University of Technology, 15, 63-78. (In Persian)

14- Melesse A.M., Abtew W., and Dessalegne T. 2009. Evaporation Estimation of Rift Valley Lakes: Comparison of Models. Sensors, 9, 9603-9615.

15- Mobasheri M.R., Khavarian H., and Moussaoui H. 2006. Error estimates of ET from Sensible Heat in the SEBAL. National Conference on Irrigation and Drainage network management, Shahid Chamran University, Department of Water Engineering. (In Persian)

16- Mohamed Y., Bastiaanssen W.G.M., and Savenije H.H.G. 2004. Spatial variability of evaporation and moisture storage in the swamps of the upper Nile studied by remote sensing techniques. Journal of Hydrology, 277, 116–124.

17- Mohseni Saravi M., Ahmadi H., and Nosrati K. 2010. Estimation of evapotranspiration in Taleghan Basin using SEBAL. The First International Conference on Plant, Water, Soil and Weather Modeling. International center for science, high technology, environmental sciences. Shahid Bahonar University of Kerman.(In Persian)

18- Mokhtari M.H. 2005. Agricultural drought impact using remote sensing. Ms. C. Diss., ITC. The Netherlands.

19- Morshedi A. 2013. Estimation and mapping actual evapotranspiration using remote sensing data in Shahrekord plain. Ph.D. Thesis. Shahrekord University, Shahrekord, IRAN. (In Persian)

20- Noori S., Sanaei-Nejad H., and Hasheminia M. 2010. Estimation of evapotranspiration with SEBAL model using MODIS images in regional scale. The First International Conference on Plant, Water, Soil and Weather Modeling. International center for science, high technology, environmental sciences. Shahid Bahonar University of Kerman. (In Persian)

21- Sanaei Nejad S.H., Noori S., and Hasheminia S.M. 2011. Estimation of Evapotranspiration Using Satellite Image Data in Mashhad area. Journal of Water and Soil, vol. 25, No.3, 540-547. (In Persian)

22- Seif Z., Akbari A., and Zareabyaneh H. 2010. Review of the energy balance algorithm at ground level and its relationship to determine evapotranspiration in irrigation networks.The First International Conference on Plant, Water, Soil and Weather Modeling. International center for science, high technology, environmental sciences. Shahid Bahonar University of Kerman. (In Persian)

23- Singh R.K., Irmak A., Irmak S., and Martin D.L. 2008. Application of SEBAL Model for mapping Evapotranspiration and Estimating Surface Energy Fluxes in South- Central Nebraska. Journal of Irrigation and Drainage Engineering.134: 273-285.

24- Tasumi M., Allen R.G., Trezza R., and Wright J. L. 2005. Satellite-based energy balance to assess within-population variance of crop coefficient curves. American Society of Civil Engineers, Journal of Irrigation and Drainage Engineering 131(1): 94–109.

25- Wang J., Sammis, T. W., Gutschick V. P., Gebremichael M., and Miller D. R. 2009. Sensitivity Analysis of the Surface Energy Balance Algorithm for Land (SEBAL). American Society of Agriculture and Biological Engineering. Vol. 52 (3):801-811.

26- Weiqiang Ma., Hafeez M., Rabbani U., Ishikawa H., and Ma Y. 2012. Retrieved actual ET using SEBS model from Landsat- 5T Mdata for irrigation area of Australia. Atmospheric Environment 59, 408-414.

27- Zareabayneh H., Bayat Varkeshi M., Sabziparvar A. A., Marofi S., and Ghasemi A. 2011. Evaluation of Different Reference Evapotranspiration Methods and their Zonings in Iran. Physical Geography Research Quarterly, 42(4), 95-109.(In Persian)

28- Zhongping S., Wei Sub W., Shen W., Wang C., You D., and Liu Z. 2012. Evapotranspiration estimation based on the SEBAL model in the Nansi Lake Wetland of China. Mathematical and Computer Modelling 54, 1086–1092.