مقایسه نتایج تخمین تبخیروتعرق واقعی گیاهان زراعی و باغی حاصل از الگوریتم‌های SEBS و SEBAL (مطالعه موردی: دشت قزوین)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته آبیاری و زهکشی، گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه بین المللی امام خمینی(ره)، قزوین، ایران

2 استادیار گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه بین المللی امام خمینی(ره)، قزوین، ایران

3 استادیار گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه اراک، اراک، ایران

4 دانش آموخته کارشناسی ارشد آبیاری و زهکشی، گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه بین المللی امام خمینی(ره)، قزوین، ایران

چکیده

تخمین دقیق تبخیروتعرق واقعی گیاهان زراعی و باغی یکی از چالش‌های بزرگ در حوزه های بزرگ مقیاس است. معادلات زیادی برای تخمین تبخیروتعرق وجود دارد، اما مقادیر بدست آمده از آنها منحصر به موقعیت ایستگاهی است که داده های هواشناسی از آن تامین شده است و نتایج آن در مقیاس مکانی قابل اعتماد نیست. هدف از این تحقیق ارزیابی تخمین تبخیروتعرق واقعی در دشت قزوین با استفاده از تصاویر سنجنده‌های MODIS و ETM+ و الگوریتم‌های بیلان انرژی SEBS و SEBAL است. نتایج الگوریتم‌ها با داده‌برداری‌های لایسیمتری در سال‌های 1380 و 1381 مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج آماری نشان داد، سنجنده ETM+ در هنگام کاربرد الگوریتم SEBAL با مقدار58/0r=، 29/1 RMSE=،38/1 ESE=، 11/0 CRM= میلیمتر در روز و سنجنده MODIS در شرایطی که از الگوریتم SEBS استفاده شود با مقدار88/0 r=، 55/1= RMSE، 14/0=CRM ، 6/1 ESE= میلیمتر در روز برآورد دقیق‌تری از تبخیروتعرق را ارائه میکنند. ضمناً الگوریتم SEBS در مقایسه با SEBAL به دلیل عدم نیاز به انتخاب پیکسل‌های سرد و گرم ارجحیت دارد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Comparison Result of Evaluating Actual Evapotranspiration of Crops and Orchards by SEBS and SEBAL Alghorithms (Case study: Qazvin plain)

نویسندگان [English]

  • Fatemeh Firuzi Nezam Abadi 1
  • Abbas Kaviani 2
  • Mahnoosh Moghadasi 3
  • Bahareh Bahman Abadi 4
1 Ms.C graduated on Irrigation and Drainage Eng., Water Eng. Dept., Agricultural and Natural Resources, Imam Khomeini International University, Qazvin, Iran
2 assistant professor water Eng. Dept., Agricultural and natural resources Faculty, Imam Khomeini International University, Qazvin, Iran
3 assistant professor water Eng. Dept., Agricultural and natural resources Faculty, Arak University, Arak, Iran
4 Ms.C graduated on irrigation and drainage Eng., Water Eng. Dept., Agricultural and Natural resources Faculty, Imam Khomeini international university, Qazvin, Iran.
چکیده [English]

Water crisis is one of the biggest challenges facing today’s societies so evaluating actual crops evapotranspiration is really vital in water management, specially in areas facing with water scarcity. There are different methods for estimating evapotranspiration, but their performance is different in each climate.
Accordingly, the purpose of this study is to evaluate actual evapotranspiration in Qazvin plain base on satellite imageries of MODIS, Landsat7 (ETM+) and surface energy balance alghorithms, SEBAL and SEBS. The results were evaluate and compare with Lysimetric data in 2001 and 2002.
The statistic results shows that, by using ETM+ sensor in Landsat7 satellite, SEBAL alghorithms with regression coefficient (r=0/85), RMSE=1/29 mm/day, ESE=0/11 mm/day and SEBS alghorithms in MODIS imageries with regression coefficient (r=0/88), RMSE=1/55 mm/day, CRM=0/14 and ESE=1/6 mm/day would have more accurate results.
Base on statistics analysis results and satellite imageries, in evaluating actual evapotranspiration the SEBAL alghorithms is more accurate and satisfying.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Lysimeter
  • Satellite Imageries
  • MODIS
  • Landsat7
 ابراهیمی،ح.،.یزدانی،و. 1392. محاسبه تبخیر و تعرق فضای سبز به روش سبال (مطالعه موردی: پارک ملت مشهد). نشریه پژوهش‌های حفاظت آب و خاک. 20. 3: 131-151

باباجعفری،ح.، پایمرد،ش.، مقدسی،م.، باقری،م.ح. 1394. ارزیابی الگوریتم SEBS در برآورد تبخیر و تعرق واقعی براساس تصاویر سنجنده AVHRR ماهواره NOAA( مطالعه موردی دشت تبریز). نشریه پژوهش­های کاربردی علوم آب. 1. 2: 1-10. 

سیمایی،ا.، همایی،م.، نوروزی،ع. 1392. ارزیابی مدل SEBAL برای برآورد تبخیر و تعرق با استفاده از اطلاعات سنجنده­های TM وMODIS. نشریه حفاظت منابع آب و خاک. 2. 4: 29-40

ضیایی،ر.، مقدسی،م،. 1393. ارزیابی تبخیر و تعرق برآورد شده از سطوح آزاد آب با استفاده از الگوریتم­های سنجش از دوری SEBS و SEBAL در منطقه مطالعاتی دریاچه ارومیه. پایان­نامه کارشناسی ارشد.

علیزاده،ا. طراحی سیستم­های آبیاری زهکشی. انتشارات دانشگاه امام رضا (ع). مشهد

علیقلی­نیا،ت.، رسولی­مجد،ن.، رضایی،ح.، جباری،آ. 1395. کاربرد شبکه عصبی در پیش­بینی تبخیر و تعرق با حداقل داده­های هواشناسی. مجله محیط زیست و مهندسی آب. 2. 2: 122-134.

فرهادی بانسوله،ب.، کریمی،ع.، حصادی،ه. 1395. برآورد تبخیر و تعرق واقعی با استفاده از الگوریتم سبس و تصاویر لندست در ماهیدشت. نشریه آب و خاک (علوم صنایع کشاورزی).30. 3: 76-71.

کاویانی،ع.، سهرابی،ت و دانش کار آراسته،پ. 1390. کاربرد الگوریتم SEBAL در تخمین تبخیر - تعرق و بهره­وری آب کشاورزی در دشت قزوین و مقایسه نتایج آن با داده­های لایسیمتر. مجله آبیاری و زهکشی ایران. 5. 2: 165 - 175.

مباشری،م. 1385. مبانی فیزیک در سنجش از دور و فناوری ماهواره­ای، انتشارات دانشگاه صنعتی خواجه نصرالدین طوسی.

محمد ابراهیم،م.، محمدرضاپور،ا.، اکبرزاده،ه.، سه­قلعه،م. 1396. اررزیابی مدل SEBS در برآورد تبخیر - تعرق واقعی با استفاده از تصاویر ماهواره­ای MODIS در مقیاس منطقه­ای (مطالعه موردی: دشت سیستان). مجله اکوهیدرولوژی. 4. 4: 1141-1150.

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

Allen,R., Tasumi,M., Morse,A., Trezza,R.A. 2003. Landsat-based energy balance and evapotranspiration model in Western US water rights regulation and planning. Journal of Irrigation and Drainage Systems.19:251-268

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. 4:380-394

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

Bastiaanssen,W.G.M., Noordman,E.J.M., Pelgrum,H., David,G., Thoreson,B.P and Allen,R.G. 2005. (SEBAL Model with Remotely Sensed Data to Improve Water Resources Management under Actual Field Conditions. Journal of Irrigation and Drainage Engineering.131.1:85-93.

Bastiaanssen,W.G.M., Pelgrum,H., Wang,J., Ma,Y., Moreno,J.F., Roerink van der Wal,G.J.T. 1998. A remote sensing Surface Energy Balance Algorithm for Land (SEBAL)  Validation. Journal of Hydrology. 212-213:213-229

Gervasio Pineiroa,G., Perelman,S., Guerschman,J.P and Paruelo,J.M. 2008. How to evaluate models: Observed vs. predicted or predicted vs. observed? ecological modeling. 216: 316-322.Comparison

Jia,L., Su,Z.h., Hurk,B., Menenti,M. 2003. Estimation sensible heat flux using the Surface Energy  Balance System (SEBS) and ASTR measurement. Physics and Chemistry of the Earth. 28:75-88

Kustas,W.P and Norman,J.M. 1997. A two-source approach for estimating turbulent fluxes using multiple angle thermal infrared observations. Water Resources Research. 33: 1495-1508

Norman,J.M., Kustas,W.P and Humes,K.S. 1995. Source approach for estimating soil and vegetation energy fluxes in observations of directional radiometric surface temperature. Agricultural and Forest Meteorology. 77: 263-293

Sánchez,J., Kustas,W., Caselles,V and Anderson,M. 2008. Modelling surface energy fluxes over maize using a two-source patch model and radiometric soil and canopy temperature observations. Remote Sensing of Environment. 112: 1130-1143

Senay,G.B., Bohms,S., Singh,R.K., Gowada,P.H., Velpuri,N.M. 2013. Operational Evapotranspiration Mapping Using Remote Sensing and Weather Datasets: A New Parameterization for the SSEB Approach. Journal of the American Water Resources Association. 49. 3: 577–591

Su,Z. 2002.The Surface Energy Balance System (SEBS) for estimation of turbulent heat fluxes. Hydrology and earth system science. 6.1:85-99.

Tabari,H., Hosseinizadeh Talaee,P., Mousavi Nadoushani,S.S., Willems,P. 2014. A survey of temperature and precipitation based aridity indices in Iran. Quaternary International. 345: 158-166.

Ugyen Eden. 2012. Drought Assessment Evapotranspiration Mapping in Twente, the Netherlands. MSc Thesis. International Institute for Geo-information Science and Earth Observation.

Ma,W., Ma,Y., Ishikawa,H. 2014. Evaluation of the SEBS for upscaling the evapotranspiration based on in-situ observations over the Tibetan Plateau. Atmospheric Research. 138:91-97

Wenjing,L. 2006. Sattelite based Regional-Scale Evapotranspiration in the Hebi Plain, Northeastern China. MSc Thesis, Geo-Information science and Earth Observation, international institute for Geo-Information science and Earth Observation Enschede, the Netherland.