برآورد تبخیر از سطح پیکره‌های آبی با الگوریتم SEBAL با استفاده از تکنیک سنجش از دور (مطالعه موردی مخازن آب شیرین چاه‌نیمه سیستان)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد مهندسی منابع آب ، گروه مهندسی آب، دانشکده آب و خاک زابل، زابل، ایران

2 استادیار، دکتری هیدرولوژی و منابع آب ، گروه مهندسی آب، دانشکده آب و خاک زابل، زابل، ایران

3 کارشناس ارشد مهندسی منابع آب، شرکت آب منطقه ای استان یزد، یزد، ایران

چکیده

دریاچه­های آب شیرین یکی از منابع محدود آب شیرین محسوب می­شود که در دهه­های اخیر با مشکلات کمی و کیفی بسیاری مواجه­اند.  مدیریت صحیح و جامع این منابع نیازمند وجود اطلاعات دقیق از مؤلفه های بیلان آب می باشد. تبخیر به­عنوان ناشناخته­ترین مؤلفه بیلان آب، سهم زیادی در میزان تلفات آبی دارد، که داشتن اطلاع دقیق از میزان و توزیع مکانی و زمانی آن کمک شایانی به مبانی برنامه­ریزی کمی و کیفی منابع آب می­نماید. مخازن مصنوعی آب شیرین چاه­نیمه­ها واقع در شرق کشور، با مساحت 141 کیلومتر مربع به­عنوان منطقه مطالعاتی انتخاب گردید. در این تحقیق، توانایی مدل SEBAL در برآورد تبخیر از سطح پیکره آبی با استفاده از اطلاعات هواشناسی و تصاویر ماهواره­ای سنجنده MODIS بررسی گردید. در نتیجه میزان تبخیر روزانه با تفکیک مکانی 250 × 250 متر با دقت قابل قبول به­دست آمد. از روش تشتک تبخیر به­عنوان روش مرجع استفاده شد.  در مقایسه نقطه­ای نتایج مدل SEBAL با روش تشتک، ضریب همبستگی مدل R، 74/0 و میانگین درصد خطای کل 5/14± و RMSE مقادیر روزانه، بین 15 تا 25 درصد مقادیر کل می­باشد. به­صورت میانگین شار گرمای نهان و متوسط نرخ روزانه تبخیر برای 30 تیرماه سال 1391 برای سطح آب به­ترتیب برابر با 308 W/m2و 13 میلی­متر در روز به­دست آمد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Estimates of Evaporation from Surface Water Bodies with SEBAL Algorithm using Remote Sensing Techniques (Case Study: Chahnimeh’s Fresh Water Reservoirs of Sistan)

نویسندگان [English]

  • Hadi Akbarzadeh M.S 1
  • Parviz Haghighatjou 2
  • Mohammad Hossein Bagheri 3
1 Water Resource Engineering Graduate, Water Engineering Group, Water and Soil Department of Zabol., Zabol., Iran
2 Assistant Professor, PhD in Hydrology and Water Resource, Water Engineering Group ,Water and Soil Department of Zabol ., Zabol., Iran
3 MSc in Water Resources Engineering ,Yazd Regional Water Company., Yazd., Iran
چکیده [English]

Freshwater lakes are considered one of limited water resources that in recent decades are faced with many problems of quality and quantity. Proper management of these resources requires accurate information of component of the water budget. Evaporation as most unknown term of water budget, have a large share of water losses. To have precise information on the spatial and temporal distribution contribute to principles of qualitative and quantitative planning at water resources. Chanimeh’s artificial reservoirs are located in the east part of the country, with an area 141 Km2 was selected as case study. In this research, evaporation rate were estimated by SEBAL model and using meteorological data and satellite images of MODIS. Pan method applied in the region was used as reference method. As a result, the mapping of evaporation by 25*250 m spatial resolution was obtained. In point compare SEBAL model results with pan observed amount, the model correlation coefficient R, 0.74 and the error average percentage, ±14.5 and RMSD is equal to 2.95 mm. The mean latent heat flux and evaporation in average daily rate for  the 202th of Julian days of 2012 year from water surface are equal 308 W/m2 and 13 mm per day, respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Surface Energy Balance
  • Evaporation spacial distribution
  • Chah-nimeh reservoir SEBAL
سعادت خواه،ن.، سارنگ،ا.س.، تجریشی،م. ابریشم چی،ا. 1380. برآورد تبخیر از مخازن چاه نیمه. مجله آب و فاضلاب، 40: 12-23
Abou El-Magd,I.H and Ali,E.M. 2012. Estimation of the evaporative losses from Lake Nasser, Egypt using optical satellite imagery. International Journal of Digital Earth.5.2: 133-146.
Allen,R., Tasumi,M., Trezza,R., Waters,R and Bastiaanssen,W. 2002. SEBAL: Surface Energy Balance Algorithms for Land, Idaho implementation. Idaho: Waters Consulting: University of Idaho: WaterWatch, Inc.
Bastawesy,M.A., Khalaf,F.I and Arafat,S.M. 2008. The use of remote sensing and GIS for the estimation of water loss from Tushka lakes, southwestern desert, Egypt. Journal of African Earth Sciences., 52.3: 73-80.
Bastiaanssen,W. 2000. SEBAL-based sensible and latent heat fluxes in the irrigated Gediz Basin, Turkey. Journal of hydrology. 229.1: 87-100.
Bastiaanssen,W., Menenti,M., Feddes,R and Holtslag,A. 1998. A remote sensing surface energy balance algorithm for land (SEBAL). 1. Formulation. Journal of hydrology, 212: 198-212.
Batra,N., Islam,S., Venturini,V., Bisht,G and Jiang,L. 2006. Estimation and comparison of evapotranspiration from MODIS and AVHRR sensors for clear sky days over the Southern Great Plains. Remote Sensing of Environmen., 103.1: 1-15.
Brutsaert,W. 2005. Hydrology: an introduction: Cambridge University Press.
Curry,J., Clayson,C., Rossow,W., Reeder,R., Zhang,Y., Webster,P., Liu,G and Sheu,R. 1999. High-resolution satellite-derived dataset of the surface fluxes of heat, freshwater, and momentum for the TOGA COARE IOP. Bulletin of the American Meteorological Society. 8.10: 2080-2059.
Evans,R., Hulbert,S., Murrihy,E., Bastiaanssen,W and Molloy,R. 2009. Using satellite imagery to measure evaporation from storages–solving the great unknown in water accounting. Paper presented at the Irrigation and Drainage Conference 2009.
Farah,H.O and Bastiaanssen,W.G. 2001. Impact of spatial variations of land surface parameters on regional evaporation: a case study with remote sensing data. Hydrological processes. 15.9: 1585-1607.
Jabloun,M.d and Sahli,A. 2008. Evaluation of FAO-56 methodology for estimating reference evapotranspiration using limited climatic data: Application to Tunisia. Agricultural Water Management. 95.6: 707-715.
Kimura,R., Bai,L., Fan,J., Takayama,N and Hinokidani,O. 2007. Evapo-transpirationestimation over the river basin of the Loess Plateau of China based on remote sensing. Journal of Arid Environments. 68.1: 53-65.
Kustas,W.P., Choudhury,B.J., Moran,M.S., Reginato,R.J., Jackson,R.D., Gay,L.W and Weaver,H.L. 1989. Determination of sensible heat flux over sparse canopy using thermal infrared data. Agricultural and Forest Meteorology. 44.3: 197-216.
Kustas,W.P., Prueger,J.H., Hatfield,J.L., Ramalingam,K and Hipps,L.E. 2000. Variability in soil heat flux from a mesquite dunesite. Agricultural and Forest Meteorology. 103.3: 249-264.
Liu,S., Sun,R., Sun,Z., Li,X and Liu,C. 2006. Evaluation of three complementary relationship approaches for evapotranspiration over the Yellow River basin. Hydrological processes, 20.11: 2361-3472.
Shaltout,M and El Housry,T. 1997. Estimating the evaporation over Nasser Lake in the upper Egypt from Meteosat observations. Advances in Space Research. 19.3: 515-518.
Su,Z. 1999. The Surface Energy Balance System (SEBS) for estimation of turbulent heat fluxes. Hydrology and earth system sciences. 6.1: 85-100.
Su,Z.B. 2002. A Surface Energy Balance System (SEBS) for estimation of turbulent heat fluxes from point to continental scale. Paper presented at the Spectra Workshop.
Sun,Z., Wei, B., Su,W., Shen,W., Wang,C., You,D and Liu,Z. 2011. Evapotranspiration estimation based on the SEBAL model in the Nansi Lake Wetland of China. Mathematical and Computer Modelling.54.3: 1086-1092.
Timmermans,W.J., Kustas,W.P., Anderson,M.C andFrench,A.N. 2007. An intercomparison of the surface energy balance algorithm for land (SEBAL) and the two-source energy balance (TSEB) modeling schemes. Remote Sensing of Environment. 108.4: 369-384.