برآورد و محاسبه تبخیرو تعرق واقعی با استفاده از مدل توازن انرژی SEBS و تصاویر ماهواره ای لندست 8 (مطالعه موردی: حوضه آبریز بختگان-مهارلو)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 مهندسی منابع آّب، گروه هیدرولوژی ومنابع آب، دانشگاه شهید چمران اهواز

2 گروه هیدرولوژی و منابع آب، دانشکده مهندسی آب و محیط زیست دانشگاه شهید چمران، اهواز، ایران

3 گروه سنجش از دور و GIS، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران

چکیده

استفاده از منابع آبی نیاز به تعیین اجزای چرخه هیدرولوژیکی دارد. به طوری که درک سیستم­های طبیعی و قوانین فیزیکی که هر جزء چرخه هیدرولوژیکی را مدیریت می­کنند، به منظور مدیریت منابع آب بسیار مهم و ضروری است. یکی از اجزای مهم چرخه هیدرولوژیکی، تبخیرو تعرق می­باشد. اغلب روش­هایی که تاکنون ارائه شده است از اندازه­گیری­های نقطه­ای برای تخمین تبخیر و تعرق استفاده می­کنند، لذا فقط مناسب مناطق در مقیاس­های بسیار کوچک بوده و به خاطر شرایط متغیر آب و هوایی، طبیعت پویا انتقال آب-گرما و تغییرات مکانی تبخیر و تعرق قابل تعمیم به حوضه­های آبریز بزرگ نمی­باشند. فنّاوری سنجش‌ازدور ماهواره­ای و استفاده از روش‌های مبتنی بر سنجش‌ازدور از جمله روش­های برآورد زمانی و مکانی تبخیر و تعرق واقعی در سطح حوضه­های کوچک و وسیع می­باشد. در این تحقیق مقدار تبخیروتعرق واقعی با استفاده از تصاویر ماهواره­ای لندست 8 سنجنده OLI/TIRS و مدل توازن انرژی سطح (SEBS) در حوضه آبریز بختگان – مهارلو در استان فارس مورد برآورد و ارزیابی قرار گرفته و با روش تجربی فائو پنمن مانتیث درسطح حوضه مورد مقایسه قرارگرفت. نتایج نشان داد که مقادیر تبخیر وتعرق به دست آمده از روش توازن انرژی در مقایسه با روش فائو پنمن مانتیث دارای مقدار میانگین تفاضل مطلق (MAD) برابر با 49/0و مقدار ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE) برابر با 62/0 میلی متر در روز بوده و حاکی از عملکرد قابل قبول و منطقی مدل در برآورد تبخیرو تعرق دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Estimation and Calculation of Actual Evatranspiration Using SEBS Energy Balance Model and Landsat 8 Satellite Imagery (Case study: Bakhtegan-Maharlo Basin)

نویسندگان [English]

  • Keyvan Bolhasani 1
  • Heydar Zarei 2
  • Ayoub Taghizadeh 3
1 Graduated M.Sc. in Water Resources Engineering, Department of Hydrology and water resources Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran
2 Department of Hydrology and Water Resources, Faculty of Water and Environmental Engineering, Shahid Chamran University
3 Educator, Department of Remote sensing and GIS, Shahid Chamran University of Ahvaz
چکیده [English]

Using water resources require the determination of components of the hydrological cycle. Understanding of natural systems and physical laws that manage each component of the hydrological cycle is important for the water resources management. One of the crucial components of the hydrological cycle is evapotranspiration. Most methods that have been presented in this study use point measurements to estimate evapotranspiration. Due to dynamic and changing nature of regional evapotranspiration is not generalizable to the basin, the applied methods are only suitable for the local areas. Technology of satellite remote sensing and remote sensing-based methods can be used for the temporal and spatial estimation of actual evapotranspiration in the small and large basins. Remote sensing data derived from satellite imagery calculates the amount of actual evapotranspiration using surface energy balances model. In this study, actual evapotranspiration at the Bakhtegan-Maharloo basin were estimated and evaluated using Landsat 8 satellite images sensor OLI/TIRS and SEBS energy balance models. The values of evapotranspiration derived from energy balance model and FAO-Penman-Monteith method were compared.The results showed that the evapotranspiration values obtained from the energy balance model has a root mean square error (RMSE) and mean absolute difference (MAD) equal to 0.62 and 0.49 mm/d, respectively, indicating its acceptable performance to estimate the evapotranspiration

کلیدواژه‌ها [English]

  • Actual Evapotranspiration
  • Remote sensing
  • Energy balance model
  • Landsat
  • Bakhtegan-Maharloo Basin
       باباجعفری، ح.، پایفرد، ش.، قدوسی، م. و باقری، م.ح. 1394. ارزیابی الگوریتم SEBS در برآورد تبخیرو تعرق براساس تصاویر سنجنده AVHRR ماهواره NOAA (مطالعه موردی: دشت تبریز). نشریه پزوهش های کاربردی علوم آب، شماره 2، جلد 1: 10-1.
    حیدرنژاد، م.، زارع ارنانی، م.، پاک پرور، م. 1392. تعیین دقت مدل سبس در برآورد تبخیرو تعرق واقعی در منطقه یزد. کاوش های جغرافیایی مناطق بیابانی، شماره 1، جلد 1: 16-1.
     فرهادی بانسوله، ب.، کریمی، ع.ر. و حصادی، ح. 1395. برآورد تبخیر و تعرق واقعی با استفاده از الگوریتم سبس و تصاویر لندست در ماهیدشت. نشریه آب وخاک، شماره 3، جلد 30: 716-706.
     Allen, R.G., , L.S. Pereira, D. Raes and M. Smith. 1998. Crop Evapotranspiration-Guidelines for Computing Crop Water Requirements-FAO, Irrigation and drainage paper 56. FAO, Rome, 300: 6541.
      Brutseart W. and M. Sugita. 1992. Application of self-preservation in the diurnal evolution of the surface energy balance budget to determine daily evaporation’, Journal of Geophysical Research, Vol. (97):18377-18382.
     Campbell, G.S and J.M. Norman. 1998. An Introduction to environmental biophysics (New York: Springer).
      Enku,T. 2009. Estimation of Evapotranspiration from Satellite Remote Sensing and Meteorological Data over the Fogera Flood Plain–Ethiopia. ITC: Netherlands.
     Hailegiorgis W.S. 2006. Remote sensing analysis of summer time evapotranspiration using SEBS algorithm. International Institute for Geo-information Science and Earth Observation (ITC), Enschede, The Netherlands, MSc thesis, 130 pp.
     Jia, L., G. Xi, S. Liu, C. Huang, Y .Yan and G. Liu. 2009. Regional estimation of daily to annual regional evapotranspiration with MODIS data in the Yellow River Delta wetland. Hydrology and Earth System Sciences, 13(10), 1775-1787.
     Kustas, W. P and C. S. Daughtry. 1990. Estimation of the soil heat flux/net radiation ratio from spectral data. agricultural and forest meteorology, 49(3):205-223.
      Lin W., R. van de Velde and Z. Su. 2006. Satellite based regional scale evapotranspiration in the Hebei Plain, Northeastern China. Proceedings of Dragon. (1): 2004-2007.
     Mohamed, A. 2010. Remote Sensing Based Estimation of Evaporation among Different Land Cover Types in the Mkindo Catchment, Upper Wami Basin-Tanzania. PP:65.
     Rwasoka, D., W. Gumindoga,  J. Gwenzi. 2011. Estimation of actual evapotranspiration using the Surface Energy Balance System (SEBS) algorithm in the Upper Manyame catchment in Zimbabwe. Physics and Chemistry of the Earth, Parts A/B/C, 36(14-15):736-746.
     Su, Z. 2002. The Surface Energy Balance System (SEBS) for estimation of turbulent heat fluxes. Hydrology and Earth System Sciences, 6(1):85-100.
     Temesgen E. 2009. Estimation of evapotranspiration from satellite remote sensing and meteorological data over the Fogera Floodplain–Ethiopia. International Institute for Geo-information Science and Earth Observation (ITC), Enschede, The Netherlands, MSc. Thesis.
    Tsouni, A., C. Kontoes, D. Koutsoyiannis,  P.Elias and N. Mamassis. 2008. Estimation of actual evapotranspiration by remote sensing: Application in Thessaly Plain, Greece. Sensors, 8(6): 3586-3600.
    Verstraeten W.W., F.Veroustraete and J. Feyen. 2008. Assessment of evapotranspiration and soil moisture content across different scales of observation. Sensors. 8(1): 70-117.
    Xin, S. 2007. Regional Evapotranspiration over the arid inland heihe river basin in northwest China. M. Sc thesis: International Institute for Geo-information Science and Eartn, 112pp.