تعیین و ارزیابی تبخیر و تعرق واقعی با استفاده از داده‏های سنجش از دور؛ مطالعه موردی حوزه آبخیز تمر، گلستان

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 علوم و مهندسی آبخیزداری، گرایش هیدرولوژی و منابع آب، دانشگاه مازندران

2 استاد دانشگاه علوم کشاورزی ومنابع طبیعی ساری

3 روه مرتع و آبخیزداری دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ایران.

4 دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی

5 استاد موسسه ایواگ، سوئیس

6 استادیار دانشکده مهندسی آب، دانشگاه بوعلی سینا، همدان

چکیده

تبخیر و تعرق یکی از عوامل مهم در چرخه هیدرولوژی و از جمله عوامل تعیین کننده معادلات انرژی در سطح زمین و توازن آب می‏باشد. در حقیقت تبخیر و تعرق ایجاد کننده ارتباط مابین المان‏های مهم کره زمین و اتمسفر محسوب می‏شود. اغلب روش‌هایی که تا کنون ارائه شده است از اندازه­ گیری‏های نقطه ای برای تخمین تبخیر و تعرق استفاده می‏کنند، لذا فقط مناسب مناطق در مقیاسهای بسیار کوچک بوده و به خاطر طبیعت پویا و تغییرات مکانی تبخیر و تعرق قابل تعمیم به حوزه های بزرگ نمی‏باشند.سنجش از دور این قابلیت را دارد تا مقدار تبخیر و تعرق را تخمین زده و حتی توزیع مکانی آن را مورد بررسی قرار دهد. الگوریتم توازن انرژی سطح زمین (SEBAL) الگوریتم نسبتاً جدیدی است که در اکثر نقاط دنیا برای برآورد تبخیر و تعرق و سایر شارهای گرمایی در سطح مورد استفاده قرار گرفته و نتایج رضایت‏بخشی داشته است.در تحقیق حاضر تبخیر و تعرق حاصل از الگورتم سبال با روش استاندارد فائو در حوزه آبخیز تمر واقع در استان گلستان مورد مقایسه قرار گرفته است. نتایج تحقیق حاکی از آن است که الگوریتم SEBAL قابلیت تعیین میزان تبخیر و تعرق واقعی را درسطح وسیع بدون نیاز به داده‏های هواشناسی زیاد دارد. همچنین نتایج نشان می‏دهند که الگوریتم SEBAL میزان تبخیر وتعرق را بین 5/0-1 میلیمتر در روز کمتر از روش پنمن- مانتیث برآورد می‏نماید.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Estimation and assessment of actual evapotranspiration using remote sensing data (Case study: Tamar basin, Golestan province, Iran)

نویسندگان [English]

  • Mirhossien Miryaghoubzadeh 1
  • Karim Solaimani 2
  • Mahmood Habib nejad roshan 3
  • Kaka Shahedi 4
  • karim استاد موسسه ایواگ، سوئیس 5
  • samira Akhvan 6
1 Corresponding author and PhD candidate in the field of Watershed management & engineering, University of Mazandaran,
2 Professor of Sari Agricultural Science and Natural Resources.Department of rang and watershed managemen
چکیده [English]

Evapotranspiration is one of the most important determinants of the hydrological cycle and surface energy balance. In fact Evapotranspiration cause the relationship between such as atmosphere and earth important elements. Most methods that have been presented use point measurements to estimate evapotranspiration. These methods are only suitable for the Local areas due to dynamic and changing nature of regional evapotranspiration are not generalizable to the Basin. Remote sensing has the capability to estimate and to assess the amount of evapotranspiration and its spatial distribution. Surface energy balance algorithm for land (SEBAL) is a new algorithm for estimating evapotranspiration in most parts of the world and other heat fluxes at the surface and have a satisfactory results. In this research evapotranspiration results derived with SEBAL algorithm was compared with FAO evapotranspiration standard method. The results indicate that the algorithm SEBAL determine the actual evapotranspiration in a large area without the need for more meteorological data.The results show that the obtained rate of evapotranspiration in SEBAL algorithm has less than the Penman – Monteith about 1-1.5 mm/d

کلیدواژه‌ها [English]

  • evapotranspiration
  • Remote Sensing
  • SEBAL
  • Penman-Monteith
  • Tamar basin

1. اصغرزاده، ح.ع. 1383. تخمین تبخیر و تعرق گیاهان با استفاده از داده های سنجش از دور و سیستم اطلاعات جغرافیایی، پایان نامه دوره کارشناسی ارشد، دانشگاه فردوسی مشهد.

2. ثنایی نژاد س.ح.، س. نوری و س.م. هاشمی نیا. 1390. برآورد تبخیر و تعرق با استفاده از تصاویر ماهواره‏ای در منطقه مشهد، نشریه آب و خاک، جلد 25، شماره 3، 540-547.

3. حسن پور ب.، ف. میرزایی، ص. ارشد و ه. کوثری. 1391. مقایسه الگوریتمهای SEBAL و S-SEBI در برآورد تبخیر و تعرق در منطقه کرج، نشریه آب و خاک، جلد 26، شماره 6، 1360-1371

4. جهاد کشاورزی استان گلستان. 1388. آمار تولید زراعی سالانه شهرستانهای کلاله و مراوه‏تپه

5. سپاسخواه، ع. 1377. نگرشی دوباره بر روشهای محاسبه تبخیر و تعرق گیاهان زراعی، سمینار آموزشی دانشگاه شیراز

6. قائمی بایگی، م.، م. رائینی سرجاز و م. موسوی بایگی. 1391. ارزیابی و برآورد تبخیر و تعرق گندم در مراحل مختلف رشد با روش تراز انرژی (نسبت باون) و مقایسه آن با نتایج لایسیمتر، نشریه آب و خاک (علوم و صنایع کشاورزی)، جلد 26، شماره 5، 1152-1160.

7. علیزاده، ا. 1381. اصول هیدرولوژی کاربردی، انتشارات دانشگاه امام رضا (ع)، 735 صفحه.

8. Ahmad, M.D., T. Biggs, H. Turral and C.A. Scott. 2006. Application of SEBAL approach and MODIS time-series to map vegetation water use patterns in the data scarce Krishna river basin of India, journal of Water Science & Technology, 53 (10), 83–90.

9. Allen, R.G., W.G.M. Bastiaanssen, J.L. Wright, A. Morse, M. Tasumi and R. Trezza. 2002. Evapotranspiration from Satellite Images for Water Management and Hydrologic Balances, Proceedings of the 2002 ICID conference, Montreal, Canada, 1-12.

10. 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, No. 56, Rome, Italy, 300 pp.

11. Bashir, M.A., T. Hata, H. Tanakamaru, a. W. Abdelhadi & A. Tada. 2008. Satellite-based energy balance model to estimate seasonal evapotranspiration for irrigated sorghum: a case study from the Gezira scheme, Sudan. Hydrology and Earth System Sciences, 12(4), 1129–1139.

12. Bastiaanssen, W.G.M.  2000.  SEBAL-based  sensible  and  latent  heat  fluxes  in  the  irrigated  Gediz  Basin,  Turkey. Journal of Hydrology, 229: 87-100.

13. Bastiaanssen, W.G.M., E.J.M. Noordman, H. Pelgrum, G. Davids, B.P. Thoreson and R.G. Allen. 2005. SEBAL model with remotely sensed data to improve water-resources management under actual field condition. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 131(1): 85-93.

14. Bastiaanssen, W.G.M., M. Ahmad and Y. Chemin. 2002. Satellite surveillance of evaporative depletion across the Indus Basin. Water Resource Research. Vol. 38, No. 12.

15. Bastiaanssen, W.G.M. 2000. SEBAL-based sensible and latent heat fluxes in the irrigated Gediz BasinTurkey, 229, 87–100.

16. Bastiaanssen, W.G.M., H. Pelgrum, P. Droogers, H.A.R. de Bruin and M. Menenti, 1997. Area-average estimates of evaporation, wetness 3 indicators and top soil moisture during two golden days in EFEDA, Agr and Forest Met. 87: 119-137.

17. Bastiannssen, W.G.M., H. Pelgrum, M. Menenti and R.A. Feddes. 1996. Estimation of surface resistance and Priestley-Taylor α-parameter at different scales, In: Stewart et al.,  (1996)  (eds).  Scaling  up  in  hydrology  using  remote  sensing,  J.  Wiley  and  Sons, Chichester, p.255-262.

18. Bastiaanssen, W.G.M. 1995. Regionalization of surface flux densities and moisture indicators  in  composite  terrain:  A  remote  sensing  approach  under  clear  skies  in Mediterranean climate. PhD. Thesis, Wageningen University, Netherlands, 286pp.

19. Chemin, Y. and M.  Ahmad. 2000. Estimating evaporation using the surface energy balance algorithm for land (SEBAL). A Manual for NOAA-AVHRR in Pakistan. International Water Management Institute (IWMI). Report No. R-102.

20. George, Paul, Prasanna, H. Gowda, P.V. Vara, Prasad, Terry A. Howell, Scott A. Staggenborg, Christopher M.U. Neale, 2013. Lysimetric evaluation of SEBAL using high resolution airborne imagery from BEAREX08, Advances in Water Resources, in press.

21. Hamid, S., A. Mohamed & A.M. Yasir. 2009. Towards a performance-oriented management for large- scale irrigation systems: case study, rahad scheme, sudan, Irrigation and Drainage, 60, 20-34.

22. Hargreaves, G.H. 1994. Defining and using reference evapotranspiration. Journal of Irrigation and Drainge Engineering, 120(6):1132-39.

23. Inoue, Y. 2003. Synergy of Remote Sensing and Modeling for Estimating Ecophysiological Processes in Plant Production. Plant Production Science, 6:3–16.

24. Oberg, J.W. & A.M. Melesse. 2006. Evapotranspiration dynamics at an ecohydrological restoration site: an energy balance and remote sensing approach 1, 33199, 565–582.

25. Singh, R.K., A. Irmak, S. Irmak and D.L. Martin. 2008. Application of SEBAL model for mapping evapotranspiration and estimating surface energy fluxes in South-Central Nebraska. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 134(3): 273-283.

26. Su, H., E.F. Wood, R. Wojcik & M. McCabe. 2006. Sensitivity Analysis of Regional Scale Evapotranspiration Predictions to the Forcing Data, American Geophysical Union, Fall Meeting 2007, abstract #H31A-02.

27. Teixeira, A.H., W.G.M. Bastiaanssen, M.D. Ahmad & M.G. Bos. 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, agricultural and forest meteorology, 149, 462-476.

Waters, R., R. Allen, M. Tasumi, R. Trezza and W. Bastiaanssen. 2002. SEBAL, Surface Energy Balance Algorithms for Land. Advanced Training and User Manual. Version1