برآورد تبخیر تعرق واقعی یونجه با استفاده از الگوریتم - SEBS و مقایسه با مقادیر واقعی اندازهگیری شده توسط Scintillometer

علی‌محمدنژاد, روژین; میرلطیفی, سید مجید; کریمی, نعمت‌اله

برآورد تبخیر تعرق واقعی یونجه با استفاده از الگوریتم - SEBS و مقایسه با مقادیر واقعی اندازهگیری شده توسط Scintillometer

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

¹ دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی آبیاری و زهکشی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران

² دانشیار گروه آبیاری و زهکشی دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

³ استادیار، موسسه تحقیقات آب، وزارت نیرو، تهران

چکیده

پژوهش حاضر با هدف ارزیابی الگوریتم سنجش از دور SEBS برای تعیین تبخیر - تعرق واقعی یونجه در مزرعهای واقع در استان اصفهان و مقایسه مقادیر برآوردی از طریق سنجش از دور با مقادیر واقعی اندازهگیری شده توسط دستگاه سنتیلومتر (LAS) با مقادیر محاسبه شده توسط معادله فائو- پنمن- مانتیث انجام شد. دادههای هواشناسی مورد نیاز از یک ایستگاه هواشناسی خودکارکه در مزرعه مورد مطالعه نصب گردید به دست آمد. با استفاده از دادههای ایستگاه هواشناسی، تبخیر - تعرق مرجع چمن (ETr) از روش فائو- پنمن- مانتیث به صورت روزانه و ساعتی در روز و زمان گذر ماهواره محاسبه گردید. از ضرایب گیاهی 56FAO نیز برای محاسبه تبخیر - تعرق یونجه استفاده شد. تبخیر - تعرق واقعی ساعتی یونجه در یک سطح نسبتا وسیع در زمان عبور ماهواره LANDSAT 8 از منطقه با الگوریتم SEBS محاسبه گردید و همزمان با دستگاه سنتیلومتر نیز اندازهگیری شد و بهترتیب مقادیر 7/0 و 65/0 میلیمتر بر ساعت به دست آمد. تبخیر - تعرق واقعی بهدست آمده از الگوریتم SEBS در مقایسه با تبخیر - تعرق واقعی دستگاه سنتیلومتر (LAS) بیش برآورد را نشان داد. در نهایت نیز تبخیر - تعرق واقعی ساعتی و روزانه یونجه برآورد شده از الگوریتم SEBS با مقادیر متناظر به دست آمده از دستگاه سنتیلومتر (LAS) و برآورد شده توسط معادله فائو- پنمن- مانتیث مقایسه گردید و بهترتیب ضرایب تبیین 76/0(01/0p<) و 86/0(01/0p<) و RMSE برابر 04/0 میلیمتر بر ساعت و 43/0 میلیمتر بر روز حاصل شد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Estimate Actual Evapotranspiration by SEBS Algorithm and Comparison with Actual Measured Values by Scintillometer

نویسندگان [English]

Roujin Alimohammad Nejad ¹
seyed majid mirlatifi ²
Nematollah Karimi ³

¹ MSc Student,Department of Irrigation and Drainage Engineering, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran

² Associate Professor, Dept. of Irrigation and Drainage Engineering, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran

³ Assistant Professor, Department of water Research Institute (WRI), Tehran, Iran

چکیده [English]

The purpose of this study was to evaluate the accuracy of SEBS remote sensing algorithm to determine the actual evapotranspiration of an alfalfa field located in Isfahan province. An automatic weather station was installed in the alfalfa field to measure and to record the required weather data for the calculation of reference evapotranspiration by the Penman-Monteith equation. Daily and hourly grass reference evapotranspiration (ETr) were calculated by FAO Penman-Monteith equation (FAO56), using the meteorological data measured during the satellite passing time. The FAO 56 crop coefficient was used to obtain alfalfa evapotranspiration from ETr. The actual hourly alfalfa evapotranspiration (ETc-h) from an extensive alfalfa field surface at the time of the passage of the LANDSAT 8 from the study area was computed by SEBS algorithm and at the same time it was measured by a Scintillometer and they were found to be 0.7 and 0.65 (mm/hr), respectively. The actual ET obtained by SEBS usually overestimated values measured by the Scintillometer (LAS). The actual hourly and daily alfalfa evapotranspiration values obtained from SEBS algorithms were compared with the corresponding values measured by the Scintillometer (LAS) and values calculated by the FAO Penman-Monteith equation and R2 of 0.75( p<0.01) ,0.86( p<0.01) and RMSE 0.04 (mm/hr) , 0.43 (mm/day) were obtained , respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

Crop coefficient
Energy balance
FAO Penman-Monteith
satellite images

مراجع

علیزاده،آ.، کمالی،غ.ع. 1386.نیاز آبی گیاهان در ایران. انتشارات دانشگاه امام رضا(ع( مشهد 228ص.

اکبری،م.1383. بهبود مدیریت آبیاری مزارع با استفاده از تلفیق اطلاعات ماهوارهای، مزرعهای و مدل شبیهسازیSWAP رساله دکتری(ph.D ) دانشکده کشاورزی، دانشگاه تربیت مدرس تهران.

مباشری،م.1385. برآورد میزان تبخیر – تعرق در دشتهای مرکزی و شمالی خوزستان با استفاده ازتصاویر ماهوارهای LANDSAT ETM+7 گزارش نهایی طرح پژوهشی به سازمان آب و برق خوزستان.

شهابیفر،م.، رحیمیان،م.ح.1386 تعیین نیاز آبی چغندرقند به روش لایسیمتری در مشهد. مجله چغندرقند.

صافی،ر . 1393. ارزیابی بهرهوری آب در مزارع کشت و صنعت نیشکر امیرکبیر با استفاده از اطلاعات ماهوارهای LANDSAT8 . پایاننامه کارشناسی ارشد گروه مهندسی آبیاری و زهکشی دانشکده کشاورزی، دانشگاه تربیت مدرس تهران.

Allen,R.G., Pereira,L.S., Raes,D and Smith,M. 1998. FAO Irrigation and drainage paper No. 56. Rome: Food and Agriculture Organization of the United Nations. 26-40.

Allen,R., Tasumi,M., Trezza,R., Waters,R and Bastiaanssen,W. 2002. SEBAL: Surface Energy Balance Algorithms for Land. Advanced Training and Users Manual Idaho Implementation, version 1, p. 97.

Akbari,M., Toomanian,N., Droogers,P., Bastiaanssen,W and Gieske,A. 2007. Monitoring irrigation performance in Esfahan, Iran, using NOAA satellite imagery. agricultural water management. 88.1:99-109.

Bastiaanssen,W. 2000. SEBAL-based sensible and latent heat fluxes in the irrigated Gediz Basin. Turkey. Hydrology.229: 87-100.

Bastiaanssen,W.G.M., Waters,R., Allen,R.,Tasumi,M and Terzza,R. 2002. Advanced Training and User's Manual of Surface Energy Balance Algorithms for Land. Nasa EOSDIS/Synergy grant from the Raythoen Company through the Idaho Department of water Resources.1:1-98.

Choudhury,B.J., Ahmed,N.U., Idso,S.B., Reginato,R.J. and Daughtry,C.S.T. 1994. Relations between evaporation coefficients and vegetation indices studied by model simulations. Remote Sensing of Environment. 50.1:1-17.

Farhadi bansouleh,B., karimi,A.R., and Hesadi,H. 2015. Evalution of SEBAL and SEBS algorithms in the estimation of maize evapotranspiration. Plant and soil science 6 .6:350-358.

Ferreira,V., Gong,Z., He,X., Zhang,Y and Andam‑Akorful,S.2013. Estimating Total Discharge in the Yangtze River Basin Using Satellite-Based Observations. Remote Sensing. 5: 3415-3430.

Gokoo,S., Chetty,K.T., Jewitt,G.P.W and Heeralal,A. 2016. Estimating total evaporation at the field scale using the SEBS model and data infilling procedures. South Africa Water Resource Commissio.42.4:673-683.

Hailegiorgis,W.S. 2006. Remote Sensing analysis of summer time Evapotranspiration using SEBS algorithm. ITC, Enschede, p 130.

Hatfield,J.L., Reginato,R.J., Idso,S.B., Jackson,R.D and Pinter,J.P.J. 1983. Estimation of daily evapotranspiration from one time-of-day measurements. Journal of Agricultural Water Managment. 7.1-3: 351-362.

https://landsat.usgs.gov/landsat-8-l8-data-usershandbook-section-5 .2013.

Kite,G.W., Droogers,P. 2000. Comparing evapotranspiration estimates from satellites, hydrological models and field data. Hydrology. 229.1:3-18.

Liaqat,U.W and Choi,M. 2015. Surface energy fluxes in the Northeast Asia ecosystem: SEBS and METRIC models using Landsat satellite images. Agricultural and Forest Meteorology. 214: 60-79.

Lu,J., Li,Z.L., Wang,H., Tang,R., Tang,B., Labed,J., Wu,H and Yu,G. 2012. Evaluation of SEBS-estimated evapotranspiration using a large aperture scintillometer data for a complex underlying surface. In Geoscience and Remote Sensing Symposium . Institute of Electrical and Electronics Engineers .pp. 1112-1115.

Ma,W., Hafeez,M., Rabbani,U., Ishikawa,H and Ma,Y. 2012. Retrieved actual ET using SEBS model from Landsat-5 TM data for irrigation area of australia. Atmospheric environment. 59: 408-414 .

Paul,G. 2013. Evaluation of surface energy balance models for mapping evapotranspiration using very high resolution airborne remote sensing data, doctoral dissertation , Kansas State University, pp 142.

Rwasoka,D.T., Gumindoga,W and Gwenzi,J. 2011. Estimation of actual evapotranspiration using the Surface Energy Balance System (SEBS) algorithm in the Upper Manyame catchment in Zimbabwe. Journal of Physics and Chemistry of the Earth. Parts A/B/C. 36.14: 736-746.

Singh,R.K and Senay,G.B. 2015. Comparison of four different energy balance models for estimating evapotranspiration in the midwestern united States. Water. 8:1- 9.

Su,Z. 2002. The Surface Energy Balance System (SEBS) for estimation of turbulent heat fluxes. Hydrology and Earth System Sciences.6. 85-100.

Wang,T.I., Ochs,G.R and Clifford,S.F. 1978. A saturation-resistant optical scintilla meter to measure Cn2. Journal of the optical society of America 68.3:334-338.