تحلیل حساسیت مدل پنمن- مونتیث- فائو در برآورد تبخیرتعرق مرجع روزانه و پهنه‌بندی ضرایب حساسیت آن در گستره ایران

آب و خاک

مقاله 8، دوره 31، شماره 4 - شماره پیاپی 54، آبان 1396، صفحه 1046-1059   

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jsw.v31i4.57602

نویسندگان

فهیمه خادم پور^{* 1}؛ بهرام بختیاری¹؛ سودابه گلستانی²

¹دانشگاه باهنر کرمان

²مهندسی منابع آب و استادیاران بخش مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید باهنرکرمان

چکیده

تبخیرتعرق (ET) تابع متغیرهای مختلف اقلیمی و ویژگی های توپوگرافی هر منطقه است. اولویت بندی و تعیین شدت تأثیر هر یک از این پارامترها بر روی تبخیرتعرق کمک شایانی به مدیریت منابع آب منطقه می نماید. در این مطالعه، تحلیل حساسیت مدل استاندارد پنمن- مونتیث- فائو در برآورد تبخیرتعرق مرجع (ETo) براساس متغیرهای اقلیمی میانگین دمای هوا (Tmean)، تابش خالص(Rn) ، مقاومت آئرودینامیک (ra) و کمبود اشباع (VPD) انجام پذیرفته است. ایستگاه های هواشناسی منتخب شامل 31 ایستگاه سینوپتیک در گستره ایران با دوره زمانی مشترک 19 ساله (2014-1996) می باشد. طبقه بندی اقلیمی ایستگاه ها نشان داد که از این تعداد ایستگاه مورد بررسی، 3 ایستگاه در اقلیم فراخشک، 10 ایستگاه در اقلیم خشک، 13 ایستگاه در اقلیم نیمه خشک، 2 ایستگاه در اقلیم مدیترانه ای، 2 ایستگاه در اقلیم مرطوب و 1 ایستگاه در اقلیم بسیار مرطوب (الف) قرار دارند. ضرایب حساسیت برای هر یک از متغیرها در مقیاس زمانی روزانه با استفاده از روش مشتقات جزئی و تحلیل حساسیت محلی محاسبه گردید. سپس پهنه بندی ضرایب حساسیت با استفاده از روش عکس مجذور فاصله (IDW) تهیه شد. نتایج نشان داد که ETo محاسبه شده در تمامی اقالیم، به میانگین ضریب حساسیت تابش خالص (0.999) (SRn) بسیار حساس بوده در حالی که به میانگین دما در اقلیم های فراخشک، نیمه خشک، خشک و مدیترانه ای طی ماه های ژوئیه، اوت، سپتامبر و اکتبر حساس است. کمترین مقدار ضریب حساسیت مقاومت آئرودینامیک (Sra) در روز جولیوسی 331 منطبق بر26 و 27ام نوامبر (آذر ماه) و بیشترین آن در روز 340 منطبق بر 5 و 6ام دسامبر (دی ماه) بوده است. این ضریب حساسیت در طی ماه های زمستان بزرگتر و طی ماه های تابستان کوچکتر بود، در حالی که کمترین و بیشترین مقدار ضریب حساسیت کمبود اشباع (SVPD) در ماه دسامبر به ترتیب با مقادیر 0.008- و 0.032 می باشد. ضریب حساسیت Tmean در کلیه ایستگاه های مطالعاتی طی ماه های تابستان بزرگتر و طی ماه های زمستان کوچکتر بود.

کلیدواژه‌ها

پنمن- مونتیث- فائو؛ تبخیرتعرق مرجع؛ تحلیل حساسیت؛ ET

مراجع

1. Alizadeh A., Kamali GH.A., Khanjani M.J and Rahnavard, M.R. 2004. Evaluation of evapotranspiration in arid regions of Iran. Journal of Geographical Research, 2(73): 97-105. (in Persian)

2. Alizadeh A. 2006. Designing of Irrigation Systems. First Volume, Publishers of Astan Quds Razavi, p. 460.

3. 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 (FAO), 56: 1- 300.

4. Bakhtiari B., and Liaghat A.M. 2011. Seasonal sensitivity analysis for climatic variables of ASCE- Penman- Monteith in a Semi-arid climate. Journal of Agricultural Science and Technology, 13: 1135-1145.

5. Beven K. 1979. A Sensitivity analysis of the Penman- Monteith actual evapotranspiration estimates. Journal of Hydrology, 44: 169-190.

6. Coleman G., and DeCoursey D.G. 1976. Sensitivity and model variance analysis applied to some evaporation and evapotranspiration models. Water Resour Research, 12: 873-879.

7. Estevez J., Gavilan P., and Berengena J. 2009. Sensitivity analysis of a Penman-Monteith type equation to estimate reference evapotranspiration in southern spain. Published online in Wiley InterScience, Hydrology Process, 23:3342-3353.

8. Gong L.B., Xu C.Y, Chen D.L., Halldin S., and Chen Y.D. 2006. Sensitivity of the Penman- Monteith reference evapotranspiration to key climatic variables in the changjiang (Yangtze River) basin. Journal of Hydrology, 329: 620-629.

9. Hargreaves G.H. 1994. Defining and using reference evapotranspiration. Irrigation and Drainage Engineering, ASCE, 120(6): 1132- 1139.

10. Hupet F., and Vanclooster M. 2001. Effect of the sampling frequency of meteorological variables on the estimation of the reference evapotranspiration. Journal of Hydrology, 243: 192-204.

11. Liang L.Q., Li L.J., Zhang L., Li, J.Y., and Li B. 2008. Sensitivity of the Penman- Monteith reference crop evapotranspiration in Tao, er River basin of Northeastern China. Chinese Geographical Science, 18: 340-347.

12. Liu Q., Yang Z., Cui., B., and Sun T. 2010. The temporal trends of reference evapotranspiration and its sensitivity to key meteorological variables in the YellowRiver Basin. Hydrological Processes, 24: 2171- 2181.

13. Mamassis N,. Panagoulia D,. Novkovic A. 2014. Sensitivity analysis of Penman evaporation method. Global NEST, 16(4): 628- 639.

14. McCuen R.H. 1974. A sensitivity and error analysis of procedures used for estimating evaporation. Water Resource Bulletin, 10: 486-498.

15. Rana G. and Katerji N. 1998. A Measurement based sensitivity analysis of the Penman- Monteith actual evapotranspiration model for crops of different heights and in contrasting water status. Theoretical and Applied Climatology. 60: 141-149.

16. Saltelli A., and Bolado R. 2000. An Alternative way to compute fourier amplitude sensitivity test (FAST), Computational Statistics and Data Analysis, 26(4): 445-460.

17. Saxton K.E. 1975. Sensitivity analysis of the combination evapotranspiration equation. Agricultural Meteorology, 15: 343-353.

18. Sharifi A.R., and Dinpazhoh Y. 2014. Sensitivity analysis reference crop evapotranspiration Penman-Monteith model to climatic variables in Iran. Journal of Water Resources Management, 28: 5465-5476. (in Persian)

19. Zhao J., Xu Z.x., Zuo D.p., and Wang X.m. 2015. Temporal variations of reference evapotranspiration and its sensitivity to meteorological factors in Heihe River Basin, china. Water Sciences and Engineering, p. 1-8.