تهیه نقشه LST و برآورد دمای عمق خاک با استفاده از دمای سطحی (مطالعه موردی: شهرستان تبریز)

محورهای موضوعی : هیدرولوژی

لیلا خدائی قشلاق ¹ , سید اسدالله حجازی ² , سعید صاحب خیر ³

1 - دانشگاه تبریز
2 - دانشگاه تبریز
3 - معاونت توسعه مس آذربایجان

تاریخ دریافت : 1395/03/19 تاریخ پذیرش : 1396/03/30 تاریخ انتشار : 1396/05/01

کلید واژه: سنجش از دور, تبریز, دمای سطح زمین, لندست, دمای عمق خاک,

چکیده مقاله :

در سالهای اخیر تکنولوژی سنجش از دور تقریبا در بسیاری از زمینه‌ها استفاده شده است. و به عنوان یک روش کار در ایجاد و به روز کردن داده‌ها در بسیاری از کشورهای جهان مورد توجه بوده است با این حال، مطالعات برای استخراج دمای سطح زمین Land Surface Temperature به ویژه در ایران، از طریق باند مادون قرمز تصاویر ماهواره‌ای محدود بوده و تا کنون گام‌های نخستین در این زمینه برداشته شده همچنین دمای خاک، پارامتری مهم در مطالعات هیدرولوژی، هواشناسی کشاورزی و اقلیم‌شناسی است، که اندازه گیری و پیش‌بینی آن ضروری است. این پارامتر فقط در ایستگاههای سینوپتیک اندازه‌گیری می‌شود، لذا کمبود آن در مناطقی که فاقد ایستگاه می‌باشد، از چالشهای مهم در بسیاری از علوم مرتبط با کشاورزی می‌باشد. در این بررسی جهت دستیابی به دمای سطح زمین از الگوریتم سبال استفاده شد، با استفاده از تصاویر حرارتی ماهواره لندست 8 و روش Emissivity Refrence Chanel به محاسبه دمای سطح زمین پرداخته شده است. و با استفاده از دمای سطحی، دمای عمق خاک در شش عمق 5، 10، 20، 30، 50 و 100 و 120 سانتیمتری با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای و تکنیک سنجش از دور پیش‌بینی شد. منطقه مورد مطالعه، شهرستان تبریز است، نتایج نشان داد که دمای خاک در عمق 5 سانتی متر به هنگام صبح کمتر از دمای شبانه است و روند تغییر ات روزانه دما در اعماق حدود40 سانتی متر کاملا ناچیز می‌باشد.

چکیده انگلیسی:

In recent years, remote sensing technology has been used in almost all areas, and has been considered as a method of creating and updating data in many countries around the world. However, studies to extract surface temperature, especially in Iran, have been limited by infrared band and satellite imagery, and so far the first steps have been taken in this regard. Also, soil temperature is an important parameter in hydrological studies, agriculture meteorology and climatology, which is necessary to measure and predict. This parameter is measured only at synoptic stations, so the lack of it in areas without a station is an important challenge in many agricultural sciences. In this study, Sibal algorithm was used to achieve ground temperature, using Landsat 8 thermal imagery and Emissivity Refrence Chanel method to calculate ground surface temperature. Using surface temperature, soil depth was estimated at six depths of 5, 10, 20, 30, 50, 100 and 120 cm using satellite imagery and remote measurement techniques. The study area is Tabriz city. The results showed that the soil temperature at 5 cm depth in the morning was less than the night temperature, and the daily temperature change at a depth of about 40 cm is insignificant

منابع و مأخذ:

1-                 ابطحی، و (1392)، "بررسی توزیع زمانی و مکانی بارش در سطح شهرستان تبریز طی سال‌های 1378 تا 1388" پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه تبریز، دانشکده جغرافیا و برنامه ریزی.

2-                 بختیاری، م؛ رنگزن، ک؛ صابری، ع؛ فتاحی، م، (1390)، "کاربرد سنجش از دور حرارتی در مطالعه دمای سطحی زمین شهر اهواز با استفاده از الگوریتم تک پنجره‌ای." همایش ملی ژئوماتیک 90. تهران، سازمان نقشه برداری کشور.

3-                 پارسافر، ن؛ معروفی، ص، (1390) "برآورد دمای عمق‌های مختلف خاک از دمای هوا با بکارگیری روابط رگرسیونی، شبکه عصبی و شبکه عصبی فازی (مطالعه موردی: منطقه کرمانشاه)" نشریه دانش آب و خاک، جلد 3، شماره 21. ص. 139 – 152.

4-                 جهانبخش، س؛ زاهدی، م؛ ولیزاده کامران، خ، (1389)، "محاسبه دمای سطح زمین با استفاده از اروش سبال و درخت تصمیم گیری در محیط GIS, RS در بخش مرکزی منطقه مراغه." نشریه علمی – پژوهشی جغرافیا و برنامه‌ریزی (دانشگاه تبریز)، شماره 38، ص. 32 – 19.

5-                 دشتکیان، ک؛ دهقانی، م، (1386)، "بررسی دمای سطح زمین در ارتباط با پوشش گیاهی و توسعه شهری با استفاده از سنجش از دور و سامانه‌های اطلاعات جغرافیایی در مناطق بیابانی، مطالعه موردی: منطقه یزد – اشکذر." نشریه پژوهش و سازندگی در منابع طبیعی، شماره 77. ص. 169 – 179.

6-                 رحیمی، ع؛ کوچک‌زاده، م؛ محمد ولی سامانی، ج؛ شریفی، ق، (1384)، "ارزیابی چند روش برآورد دمای سطح زمین با استفاده از تصاویر ماهوارهNOAA  در حوزه آبریز دریاچه ارومیه." نشریه پژوهش و سازندگی در زراعت و باغبانی، شماره 68. ص. 84 -90.

7-                 رنگزن، ک؛ فیروزی، م؛ تقی‌زاده، ا؛ مهدی‌زاده، ر، (1390)، "تهیه نقشهLST  با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای، نمونه موردی شهر اهواز." همایش ملی ژئوماتیک 90. تهران، سازمان نقشه‌برداری کشور.

8-                 سبزی‌پرور، ع.ا؛ زارع ابیانه، ح؛ بیات ورکشی، م، (1388)، "مقایسه یافته‌های مدل شبکه استنتاج تطبیقی عصبی – فازی با مدل‌های رگرسیونی به منظور برآورد دمای خاک در سه اقلیم متفاوت"، نشریه آب و خاک (علوم و صنایع کشاورزی)، جلد 24، شماره 2، ص. 285- 274.

9-                 علوی‌پناه، س.ک، سراجیان، م.ر، چوقی، ب (1381)، "بررسی محدودیت‌های تهیه نقشه حرارتی یاردانگ‌های بیابان لوت، مجله بیابان، شماره 2، جلد 8، ص. 39 – 19.

10-              علوی‌پناه، س. ک. (1387)، "سنجش از دور حرارتی و کاربرد آن در علوم زمین." انتشارات دانشگاه تهران، چاپ دوم، ص. 139.

11-              علیزاده، ا. (1383)، "فیزیک خاک." انتشارات دانشگاه امام رضا (ع)، ص. 438.

12-              قائمی‌نیا، ع.م؛ عظیم‌زاده، ح.ر؛ مبین، م.ح (1390)، "شبیه‌سازی دمای اعماق مختلف خاک و بررسی برخی عامل‌های جوی تاثیر گذار بر ان. مطالعه موردی: ایستگاه سینوپتیک یزد."، فصلنامه علمی و پژوهشی تحقیقات مراتع و بیابان یزد.، جلد 18، شماره 1، ص. 57-42

13-              نیشابوری، م ر. رمضان زاده ارونقی، ح (1392)، "بررسی انتقال رطوبت بر اثر شیب دمایی از لایه عمقی خاک" اولین همایش ملی تاثیر پسروی دریاچه ارومیه بر منابع آب و خاک، تبریز- سی‌ام مهر و اول آبان ماه 1392، ص.1 – 9 .

14-              ولاشدی، ر. قهرمان، ن. ایران‌نژاد، پ. (1391)، "ارزیابی مدل شبیه‌سازی (COUP) جهت برآورد رطوبت و دمای خاک با پوشش گیاهی ذرت و خاک بدون پوشش." مجله پژوهش‌های خاک (علوم آب و خاک) / الف/ جلد 26، شماره 1، ص. 55 – 66.

15-              Aldridge R., and Cook F.J. 1983. Estimation of soil temperatures at 0.1m and 0.3m depths. New Zealand Soil Bureau Scientific Report. 62: 18p

16- Ghuman B.S. and Lal R. 1981. Predicting diurnal temperature regimes of the central Appalachins. Soil Science. 132: 247-252.

17- Hanks R.J., Austin D.D., and Ondrechen W.T. 1971. Soil temperature estimation by a numerical method. Proc Soil Science Society Am. 35 (5): 665-667

18- Meikle R.W., and Gilchrist A.J. 1983. A mathematical method for estimation of soil temperatures in England and Scotland. Agricultural Meteorology. 30(3): 221-225

19- Summers L.E., Glimour C.M., Wildung R.E., and Beck S.M. 1981. The effect of water potential on decomposition processes in soils, in water potential relation in soil microbiology. Edited by J.E. Parr, W.R. Gardner, and W.R. Elliot, SSSA Sep. Publ. 9: 97-117.

20 - Webb SW and Ho CK, 1998. Review of enhanced vapor diffusion in porous media

21- Liu BC, Liu WS and Peng W, 2005. Study of heat and moisture transfer in soil with a dry surface layer. Int. Journal of Heat and Mass Transfer 48: 4579-4589.