ارزیابی و مقایسه میزان برآورد تبخیر و تعرق گیاه گندم با استفاده از الگوریتم سبال و روش پنمن – مانتیث در منطقه چاه نیمه های سیستان و بلوچستان
محورهای موضوعی : اقلیم شناسیاحمد رئیسی 1 , غلامعلی مظفری 2 , حمیدرضا غفاریان مالمیری 3
1 - کارشناس ارشد گروه جغرافیا، پردیس علوم انسانی و اجتماعی، دانشگاه یزد، یزد،ایران
2 - استاد گروه جغرافیا، پردیس علوم انسانی و اجتماعی، دانشگاه یزد، یزد، ایران
3 - دانشیار گروه جغرافیا، پردیس علوم انسانی و اجتماعی، دانشگاه یزد، یزد، ایران
کلید واژه: سنجش از دور, تبخیر و تعرق, الگوریتم سبال, پنمن-مانتیث,
چکیده مقاله :
برآوردمیزان آب مصرفی گیاه یا تبخیر و تعرق برای مدیریت و برنامهریزی منابع آب و کشاورزی، توازن هیدرولوژیکی و همچنین تخمین تقریبی عملکرد محصول ضرورت دارد. روشهای مختلفی برای تعیین تبخیر و تعرق در مقیاس‌های کوچک با استفاده از اندازه‌گیری‌های میدانی مانند لایسیمتر وجود دارد که از دقت بالایی برخوردار هستند، اما در این تحقیق از روشهای مبتنی بر دورسنجی و استفاده از تصاویر ماهوارهای استفاده شده است. بنابراین در این تحقیق از تصاویر ماهواره لندست 8 برای سال‌های 1396 و 1398 استفاده شده و نتایج به دست آمده از روش مبتنی بر سنجش از دور (سبال) با دادههای اندازه‌گیری شده در ایستگاه هواشناسی زهک به منظور برآورد تبخیر و تعرق با استفاده از روش فائو-پنمن-مانتیث مقایسه شد. با استفاده از شاخصهای آماری مانند خطای نسبی و ضریب تبیین به بررسی توانایی و عملکرد الگوریتم سبال پرداخته شد. مقایسه نتایج نشان داد تبخیر و تعرق به دست آمده به روش سبال دارای مطابقت قابل قبولی با تبخیر و تعرق برآورد شده از روش پنمن مانتیث است و اختلاف معنی داری بین دو روش محاسبه شده وجود ندارد. بدین صورت که مقادیر شاخصهای آماری در سال-های 1396 و 1398 برای ضریب تعیین به ترتیب برابر 82/0 و 95/0، برای ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE) به ترتیب دارای مقادیر 15/2 و 27/1 و همچنین میانگین خطای مطلق(MAE) به ترتیب دارای مقادیر49/1 و11/1 و در نهایت متوسط خطای اریب(MBE) به ترتیب دارای مقادیر 27/0 و 09/0 می باشد، نتایج حاکی از دقت قابل قبول الگوریتم سبال در برآورد تبخیر و تعرق واقعی می‌باشد.
Estimation of plant water consumption or evapotranspiration is necessary for management and planning of water and agricultural resources, hydrological balance as well as approximate estimation of crop yield. There are various methods for determining evapotranspiration on a small scale using field measurements such as lysimeters, which are highly accurate but are not widely used due to their high cost and difficulty. For this reason, methods based on telemetry and the use of satellite imagery have received more attention from researchers. Therefore, due to the importance of the subject in this study, the evapotranspiration in the Chah region of Sistan and Baluchestan was estimated using satellite images and Sabal algorithm. In this research, Landsat 8 satellite images for 1396 and 1398 have been used and to compare the results obtained from the remote sensing method (Sabal), from the data of the synoptic meteorological station of Zahak city to estimate evapotranspiration by FAO-Penman-Montith method has been used. Using statistical indicators such as relative error and explanatory coefficient, the ability and performance of remote sensing and Sabal algorithm were investigated. Thus, the values of statistical indices in 1396 and 1398 for the coefficient of determination are 0.82 and 0.95, respectively, for the root mean square error (RMSE) with values of 2.15 and 1.27, respectively, as well as the mean error Absolute (MAE) values are 1.49 and 1.11, respectively, and finally the mean oblique error (MBE) is 0.27 and 0.09, respectively.The results indicate the acceptable accuracy of the Sabal algorithm in estimating actual evapotranspiration.
1- اکبرزاده مقدم سه قلعه، هادی، حقیقت جو، پرویز، باقری، محمدحسین. (1394): برآورد تبخیر از سطح پیکرههای آبی با الگوریتم SEBAL با استفاده از تکنیک سنجش از دور(مطالعه موردی مخازن آب شیرین چاه نیمه سیستان). نشریه آبیاری و زهکشی ایران. شماره 3، جلد 9، صص521-510.
2- امینی، بازیانی، سمیرا.(1391): برآورد تبخیر تعرق واقعی و پتانسیل در دشت همدان- بهار با استفاده از تکنیک سنجش از دور. پایاننامه کارشناسی ارشد، دانشکده کشاورزی. دانشگاه بو علی سینا.
3- امینی بازیانی، سمیرا و اکبری، مهدی و زارع ابیانه، حمید. (1391): برآورد تبخیر تعرق با استفاده از الگوریتم سبال مطالعه موردی: دشت همدان بهار. اولین همایش ملی حفاظت و برنامهریزی محیط زیست. دانشگاه آزاد اسلامی واحد همدان. 3 اسفند ماه.
4- اسدی، مهدی، کرمی، مختار (1397): برآورد میزان تبخیر و تعرق در استان فارس با استفاده از شاخصهای تجربی، نشریه تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، سال 20، شماره 56، صص 175-159.
5- بیات ورکشی، مریم و معروفی، صفر و زارع ابیانه، حمید و قاسمی، عادل. (1387): ارزیابی روشهای مختلف تبخیر و تعرق گیاه مرجع با استفاده از روش پنمن - مانتیث - فائو 56. دومین همایش ملی مدیریت شبکههای آبیاری و زهکشی. دانشگاه شهید چمران اهواز، دانشکده مهندسی علوم آب. 1 بهمن ماه.
6- سهیلی فر, زهرا، میرلطیفی, سید مجید, ناصری, عبدعلی, عصاری, مصطفی. (1392): برآورد تبخیر - تعرق واقعی نیشکر با استفاده از دادههای سنجش از دور در اراضی کشت و صنعت نیشکر میرزا کوچکخان. دانش آب و خاک. شماره 1. دوره 23. صص 163-151.
7- علیزاده، ا (1391): اصول هیدرولوژی کاربردی. ویرایش ششم، چاپ سی و چهارم، انتشارات دانشگاه امام رضا مشهد.
8- فرامرزی، محمد (1393): تعیین و پهنهبندی تبخیر و تعرق با استفاده از تکنیک سنجش از دور و الگوریتم سبال، پایاننامه کارشناسی ارشد، دانشکده علوم انسانی، دانشگاه محقق اردبیلی.
9- قمرنیا، هوشنگ و رضوانی، سیدوحیدالدین و مهدی ابادی، گلاره و غلامیان، سیدمحسن. (1389): محاسبه تبخیر و تعرق گیاه با استفاده از روش سبال در دشت بیلوار کرمانشاه. سومین همایش ملی مدیریت شبکههای آبیاری و زهکشی، دانشگاه شهید چمران اهواز، دانشکده مهندسی علوم آب. 1 الی 2 اسفند ماه.
10- کریمی، علیرضا.، بهمن. فرهادی بانسوله و همایون، حصادی. (1391): برآورد تبخیر و تعرق واقعی در مقیاس منطقهای با استفاده از الگوریتم سبال و تصاویر لندست. مجله آبیاری و زهکشی ایران. 6(4). 364-353.
11- مشتاق، ناهید، جعفری، رضا، سلطانی، سعید، و رمضانی، نفیسه (1394): کاربرد مدل توازن انرژی و دادههای ماهواره لندست سنجنده TM در تخمین تبخیر و تعرق، نشریه علوم آب و خاک (علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی)، سال19، شماره73، صص 217-206.
12- میر یعقوب زاده، میر حسن، سلیمانی، کریم، حبیب نژاد روشن، محمود، شاهدی، کاکا، عباسپور، کریم، و اخوان، سمیرا (1392): تعیین و ارزیابی تبخیر و تعرق واقعی با استفاده از دادههای سنجش از دور؛ مطالعه موردی حوزه آبخیز تمر، گلستان، فصلنامه علمی پژوهشی مهندسی آبیاری و آب، سال4، شماره 15، صص102-89.
13- محمدی، حسین، عزیزی، قاسم، خوش اخلاق، فرامرز، و خزایی، مهدی (1395): برآورد میزان تبخیر و تعرق تابستانه گیاه نیشکر در استان خوزستان با استفاده از دادههای اقلیمی، فصلنامه علمی - پژوهشی اطلاعات جغرافیایی، دوره 25، شماره 99، صص153-141.
14- نوروزی، خیراله. خیرخواه زرکش، میرمسعود. نوروزی، علی اکبر، (1395): بررسی کارآیی تصاویر ماهوارهای لندست در برآورد تبخیر و تعرق شالیزارهای شهرستان رشت. پنجمین همایش سامانههای سطوح آبگیر باران. دوره پنجمین.
15- Allen, R.G., Tasumi, M., Trezza, R., Waters, R., Bastiaanssen, W. (2002): Sebal (Surface Energy Balance Algorithms For Land). Advance Training And User’s Manual–Idaho Implementation, Version, Aug, 1:97.
16- Bastiaanssen, W. G., Menenti, M., Feddes, R. A., & Holtslag, A. A. M. (1998): A Remote Sensing Surface Energy Balance Algorithm For Land (SEBAL). 1. Formulation. Journal Of Hydrology, 212, 198-212.
17- Franks, S. W And Beven, K. (1999): Conditioning A Multiple Patch SVAT Model Using Uncertain Time-Space Estimates Of Latent Heat Flux As Inferred From Remotely Sensed Data. Journa
18- Jackson, R.D.; Reginato, R.J.; Idso, S.B., (1977): Wheat Canopy Temperature: A Practical Tool For Evaluating Water Requirements. Water Resour. Res. 13: 651-656.
19- Li Z.L., Tang R., Wan Z., Bi Y., Zhou C., Tang B., Yan G., Zhang X., (2009): A Review Of Current Methodologies For Regional Evapotranspiration Estimation From Remotely Sensed Data. Sensors. 9:3801-3853; Doi:10.3390/S90503801
20- Mahmoud, S. H., & Alazba, A. A. (2016): Surface Energy Balance Algorithm For Land-Based Consumption Water Use Of Different Land Use-Cover Types In Arid-Semiarid Regions. Water Science And Technology: Water Supply, 16(6), 1497-1513.
21- Nema, M. K., Thakur, H. P., Upreti, H., Jain, S. K., Mishra, P. K., Thayyen, R. J., ... & Jain, S. K. (2020): Estimation Of Evapotranspiration In Lesser Himalayas Using Remote Sensing Based Surface Energy Balance Algorithm. Go-Cart International, 1-19.
22- Rawat, K.S., Bala, A., Singh, S.K. And Pal, R.K., (2017): Quantification Of Wheat Crop Evapotranspiration And Mapping: A Case Study From Bhiwani District Of Haryana, India. Agricultural Water Management, 187, Pp.200-209.16- Iran Second National Communication To UNFCC, December. 2010. Climate Change Office. Department Of Environment.
23- Singh, K. R., Pawer, P.S(2011): Comparative Study Of Reference Crop Evapotranspiration (Eto) By Different Energy Based Method With FAO56 Penman-Monteith Method At New Delhi, India, International Journal Of Engineering Science And Technology, Vol. 3, No.10, 7861-7868.
24- Teixeira, A.H., Bastiaanssen, W.G. M., Ahmad, M. D And Bos, M. G. (2009): Reviewing SEBAL Input Parameters For Assessing Evapotranspiration And Water Productivity For The Low-Middle Sao Francisco River Basin, Brazil, Part A: Calibration And Validation. Journal Of Agriculture And Forest Meteorology.149: 462-476.
25- Zheng, C., Jia, L., Hu, G., & Lu, J. (2019): Earth Observations-Based Evapotranspiration In Northeastern Thailand. Remote Sensing, 11(2), 138.
_||_