Estimate of potential evapotranspiration from energy balance method compared to evaporation pan and FAO Penman-Monteith methods

Document Type : Original Article

Authors

1 Soil and Water Department, Kermanshah Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, AREEO, Kermanshah, Iran.

2 Department of Irrigation and Drainage, Faculty of Agriculture, Bu-Ali Sina University, Hamedan, Iran

3 Department of Irrigation and Drainage, Faculty of Water Sciences Engineering, Shahid Chamran University

Abstract

The purpose of this study was to determine the potential evapotranspiration (ETo) using energy balance and evaporation pan methods compared to the FAO Penman-Monteith method. The study area is located in West Azerbaijan province, approximately 37 km north of Urmia. In this research, the data of the Kahriz synoptic meteorological station data was used for a period of 7 months from April to October 2006 through 2008. After analyzing the data, the potential evapotranspiration was determined daily and monthly in all three methods. The results showed that ETo estimation in energy balance method was more accurate than evaporation pan method. The maximum and minimum ETo three-year average in the energy balance method (calculated with a reflection coefficient of α =25%) was 8.5 and 2.7 mm per day, respectively. While these values were 6.5 and 0.9 in the evaporation pan method, respectively, and FAO Penman-Monteith method was 11.3 and 2.9 mm per day, respectively. In the energy balance method, the mean three-year values of the Bowen ratio (β) and solar net radiation (Rn calculated with a reflection coefficient of 25%) were between -0.4134 to -0.2443 and 7.1 to 8.4 mm per day, respectively. In the pan evaporation method, the coefficient of Pan (KP) was calculated to be between 0.45 and 0.82.

Keywords

References

رضوی، ر. 1380. تعیین تبخیر- تعرق پتانسیل گیاه مرجع چمن با استفاده از لایسیمتر. نشریه مرکز تحقیقات کشاورزی آذربایجان غربی، شماره 409/80.
رمضانی خوجین، ع.، خیرخواه زرکش، م.م.، دانش‌کار آراسته، پ.، مریدی، ع.، علیمحمدی، ر. 1395. تحلیل حساسیت تبخیر و تعرق محاسبه شده با استفاده از مدل بیلان انرژی روزانه و مقایسه آن با مدل سبال. تحقیقات منابع آب ایران، 12. 1: 28-18.
زارع ابیانه، ح.، بیات ورکشی، م.، سبزی‌پرور، ع.، معروفی، ص.، قاسمی، ع. 1389. ارزیابی روش‌های مختلف برآورد تبخیر- تعرق گیاه مرجع و پهنه‌بندی آن در ایران. پژوهش‌های جغرافیای طبیعی، 74: 110-95.
شرقی، ط.، بری ابرقویی، ح.، اسدی، م. ا.، کوثری، م. ر. 1389. برآورد تبخیر- تعرق گیاه مرجع با استفاده از روش فائو- پنمن- مونتیث و پهنه‌بندی آن در استان یزد. فصلنامه علمی- پژوهشی خشک‌بوم، 1. 1: 33-25.
شریفان، ح.، قهرمان، ب. 1385. بررسی و مقایسه تبخیر- تعرق برآورد شده از تشت تبخیر با مقادیر ETo روش استاندارد در منطقه گرگان. مجله علوم کشاورزی و منابع طبیعی، 13. 5: 28-18.
شیری، ج.، دین‌پژوه، ی.، صدرالدینی، ع.ا.، ناظمی، ا. 1395. تخمین مقادیر روزانه نسبت تبخیر- تعرق مرجع یونجه به چمن و تعیین سهم مؤلفه‌های آئرودینامیکی و توازن انرژی در تبخیر- تعرق (مطالعه موردی: استان آذربایجان شرقی). نشریه دانش آب و خاک، 26. 1: 37-25.
علیزاده، ا. 1389. رابطه آب و خاک و گیاه. چاپ دهم، انتشارات دانشگاه امام رضا (ع)، صص 302-265.
قائمی بایگی، م.، رائینی سرجاز، م.، موسوی بایگی، م. 1391. ارزیابی و برآورد تبخیر- تعرق گندم در مراحل مختلف رشد با روش تراز انرژی (نسبت باون) و مقایسه آن با نتایج لایسیمتر. نشریه آب و خاک، 26. 5: 1160-1152.
مجیدی، م.، علیزاده، ا.، فریدحسینی، ع. وظیفه‌دوست،م. 1393. تبخیر از دریاچه‌ها و مخازن سدها: برآوردهای بیلان انرژی، ارزیابی روش‌های تابش دما و روابط ترکیبی. نشریه آبیاری و زهکشی ایران، 8. 3: 615-602.
محمدی، م.ع. 1383. رابطه بین تبخیر آب‌های شور و شیرین و تأثیر آن روی تبخیر آب دریاچه ارومیه. گزارش شرکت سهامی آب منطقه‌ای استان آذربایجان غربی.
مرشدی، ع.، نادری، م.، طباطبایی، س.ح.، محمدی، ج. 1396. برآورد تبخیر و تعرق واقعی در مقیاس منطقه‌ای به کمک داده‌های سنجش از دور در دشت شهر کرد (ب) مقایسه نتایج مدل‌های SEBAL و METRIC نسبت به برخی مدل‌های ریاضی تبخیر و تعرق. نشریه علوم آب و خاک، 21. 3: 13-1.
یعقوب‌زاده، م.، برومندنسب، س.، ایزدپناه، ز.، سیدکابلی، ح. 1394. بررسی روند تغییرات مکانی و زمانی تبخیر و تعرق به کمک سنجش از دور در مناطق نیمه خشک. نشریه پژوهش آب در کشاورزی، 29. 2: 234-221.
Allen, R., Pereira, L., Raes, D.and Smith, M. 1998. Crop evapotranspiration: guidelines for computing crop water requirements. FAO Irrigation and Drainage Paper 56, FAO, Rome, Italy, 300 pp.
Amarakoom, D. and Mclean, P. 2000. Estimating day time latent heat flux and evapotranspiration in Jamiica. Agricultural and Forest meteorology, 102: 113-124.
Bowen, I. S. 1926. The ratio of heat losses by conduction and by evaporation from any water surface. In: Rosenberg, N. J. (Eds.) Microclimate: The Biological Environment. Wiley. New York.
Calvet, J.C. 2000.Investigating soil and atmospheric plant water stress using physiological and micro meteorological data. Agricultural Forest meteorology 103: 229-247.
Doorenbos, J. and Pruitt.W.O. 1977.Crop water requirements. Irrigation and Drainage Paper No. 24, FAO, Rome, Italy, 144 p.
Dugas, W.A. and Bland, W.L. 1988. The accuracy of evaporation measurement from small lysimeter and forest meteorology No. 64:119-129.
Evett, S.R., Kustas, W.P., Gowda, P.H., Anderson, M.C. H. Prueger, J.and Howell, T.A. 2012. Overview of the Bushland Evapotranspiration and Agricultural Remote sensing EXperiment 2008 (BEAREX08): A field experiment evaluating methods for quantifying ET at multiple scales. Advances in Water Resources, 50: 4-19.
Grismer, M. E., Orang, M., Snyder, R.and Matyac, R. 2002. Pan evaporation to reference evapotranspiration conversion methods. Journal of Irrigation and Drainage Engineering. 128(3): 180–184.
Henderson-Sellers, B., 1984. Engineering Limnology. Pitman Publishing, Great Britain.
Irmak, S., Haman, D.Z. and Jones, J.W. 2002. Evaluation of class A pans coefficients for estimating reference evapotranspiration in humid location. Journal of Irrigation and Drainage Engineering. 128(3): 153-159.
Pana, P., Masatoshi, A. and Sanguan, P. 2001. Comparative actual water consumption of irrigated and rain fed paddy rice field using Bowen Ratio method. Khon Kaen University of Thailand.
Perez, P.J., Castellvi, F.and Martínez-Cob, A. 2008. A simple model for estimating the Bowen ratio from climatic factors for determining latent and sensible heat flux. Agricultural and Forest Meteorology 148 (1): 25–37.
Shi, T.T., Guan, D.X., Wu, J.B. and Wang, A.Z. 2008. Comparison of methods for estimating evapotranspiration rate of dry forest canopy: Eddy covariance, Bowen ratio energy balance, and Penman-Monteith equation. Journal Of Geophysical Research, Vol 113.
Shiri, J., Nazemi, A.H., Sadraddini, A.A., Landeras, G., Kisi, O., Fakheri Fard, A. and Marti, P. 2014a.Comparison of heuristic and empirical approaches for estimating reference evapotranspiration from limited inputs in Iran. Computers and Electronics in Agriculture 108: 230-241.
Shiri, J., Sadraddini, A.A., Nazemi, A.H., Kisi, O., Landeras, G., Fakheri Fard, A. and Marti, P. 2014b.Generalizability of gene expression programming-based approaches for estimating daily reference evapotranspiration in coastal stations of Iran. Journal of Hydrology 508: 1-11.
Stannard, D.I., Rosenberry, D.O., Winter, T.C. and Parkhurst, R.S. 2004. Estimates of fetch-induced errors in Bowen-ratio energy-budget measurements of evapotranspiration from a Praire wetland, Cotton wood Lake area, North Dakota, USA. Wetlands 24: 498–513.
Taconet, O., Bernard, R. and Vidal-Madjar, O. 1986. Evapotranspiration over an agricultural region using a surface flux temperature model based on NOAA-AVHRR data. J. of climate and applied Met. 25: 284-307.
Yanyun, S., Yongqiang, Z. and Akihiko, K. 2003. Seasoral rariation of energypartitioning in irrigated lands. Chiba University of Japan 263(2): 1-33.
Yunusa, I.A.M., Fuentes, S., Palmer, A.R., Macinnis-Ng, C.M.O., Zeppel, M.J.B. and Eamus, D. 2011. Latent heat fluxes during two contrasting years from a juvenile plantation established over a waste disposal landscape. Journal of Hydrology 399: 48–56.
Zeggaf, T. A., Takeuchi, S., Dehghanisanij, H., Anyoji, H. and Yano, T. 2008. A Bowen ratio technique for partitioning energy fluxes between maize transpiration and soil surface evaporation. Agron. J. 100: 1-9.
Iranian Journal of Irrigation & Drainage
Volume 13, Issue 3 - Serial Number 75
September and October 2019
Pages 727-736

Files

Share

How to cite

Statistics