برآورد تبخیر و تعرق واقعی مبتنی بر تصاویر ماهواره‌ای با استفاده از دو الگوریتم سبال و متریک

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد

2 هواشناسی کشاورزی، گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد

3 دانشیار گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد

4 استادیار گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد

چکیده

برآورد تبخیر و تعرق به عنوان یکی از عوامل مؤثر در مدیریت منابع آب و کشاورزی بسیار ضروری می‌باشد. روش‌های مختلفی برای این کار وجود دارد که به فراخور دقت مورد نیاز و نوع کاربرد، مورد استفاده قرار می‌گیرد. اخیراً روش‌های مبتنی بر استفاده از تصاویر ماهواره‌ای مورد توجه پژوهشگران می‌باشد که گمان می‌رود دقت بیشتری برای مطالعه این عامل در حوزه‌های آبخیز داشته باشند. بنابراین، امکان برآورد تبخیر و تعرق در دامنه متفاوتی از مقیاس‌های زمانی و مکانی بیش از پیش احساس  می‌شود. در این بررسی، امکان استفاده از دو مدل مبتنی بر سنجش از دور سبال و متریک و نیز تفاوت‌های آن‌ها با یکدیگر در منطقه مشهد مورد بررسی قرار گرفت. با استفاده از این مدل‌ها، شارهای سطحی برای هر پیکسل تصویر ماهواره‌ای سنجنده استر محاسبه و مقدار تبخیر و تعرق واقعی به صورت باقی مانده معادله توازن انرژی در سطح برآورد شد. نتایج نشان داد الگوریتم سبال نسبت به الگوریتم متریک دارای 93/8 درصد کم برآورد در محاسبه تبخیر و تعرق واقعی روزانه دراراضی کشت شده دارد. همچنین، بر اساس نتایج به دست آمده، هر دو مدل می‌توانند مقدار تبخیر و تعرق واقعی را متناسب با توزیع مکانی منطبق با شرایط توپوگرافیکی و پوشش گیاهی حوضه برآورد نمایند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Estimation of actual evapotranspiration based on satellite images using two algorithms Sebal and Metric

نویسندگان [English]

  • javad Omidvar 1
  • Samira Noori 2
  • kamran Davari 3
  • Alireza Farid hosseini 4
چکیده [English]

There are different methods for evaporation estimation that are applied according to the type of application and the required accuracy. Different remote sensing methods have been in the concern of many researchers recently. It is believed that these methods could provide more accurate results in watershed studies. On the other hand, there is an increasing demand for spatial and temporal evapotranspiration estimation. We used SEBAL and METRIC models to investigate the feasibility of their application for Mashhad watershed and also compared the results obtained from these two models. Surface flux was calculated for each pixel by applying these two models and ASTER images, then actual evapotranspiration was calculated as a residual of the energy balance equation. The results showed that SEBAL algorithm underestimates actual daily evapotranspiration in the order of %8.938/93 in relation to METRIC model. It was also concluded that both of the models are capable to estimate actual evapotranspiration by considering spatial and topographic conditions and also vegetation cover of the catchment.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Daily Evapotranspiration
  • Energy balance
  • Remote sensing and
  • Sensors Aster
 

منابع

 

1- امیدوار، ج.1390. برآورد تبخیر و تعرق واقعی با استفاده از الگوریتم متریک با استفاده از تصاویر استر. پایان نامه دوره کارشناسی ارشد، گروه مهندسی آب، دانشگاه فردوسی مشهد، ص 110.

2- نوری، س. 1389 . برآورد تبخیر و تعرق واقعی با استفاده از الگوریتم سبال و تصاویر سنجنده مودیس در زیر حوضه آبریز مشهد. پایان نامه دوره کارشناسی ارشد، گروه مهندسی آب، دانشگاه فردوسی مشهد، ص106.

3- Allen,   R.G., R. Waters, M. Tasumi, R. Trezza and W. Bastiaanssen. 2002. “SEBAL, Surface energy balance algorithms for land, Idaho Implementation”. Advanced Training and Users Manual, version 1.0.

4- Allen, R.G., M. Tasumi and A. Morse. 2005.”Satellite-based evapotranspiration by  METRIC and Landsat     for western states water management”. US Bureau of  Reclamation Evapotranspiration Workshop, Feb 8–10, 2005, Ft. Collins

5- Allen, R.G., M. Tasumi R. and  Trezza. 2007. “Satellite-based energy balance for mapping evapotranspiration with internalized calibration (METRIC) Model.” J. Irrig. Drain. Eng., 133- 4- 380–394.

6- Almhab, A. and I. Busu. 2008. “Estimation of evapotranspiration with modified SEBAL model using Landsat-TM and NOAA-AVHRR images in aride mountains area”. Proceedings of second Asia International Conference on Modelling & Simulation, 13-15 may, Kuala Lampur, 350-355.

7- Bastiaanssen, W.G.M., M. Menenti, R.A. Feddes  and A.A.M Holtslag. 1998. “A remote sensing surface energy balance algorithm for land (SEBAL): 1.Formulation.” J. Hydrol., 212–213, 198–212.

8- 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”. J. Irrig. Drain. Eng., 131(1):85-93.

 

9- Bastiaanssen, W.G.M. 2000. “SEBAL-based sensible and latent heat fluxes in the irrigated Gediz Basin, Turkey.” J. Hydrol., 229, 87– 100.

10- Chavez, J.L.,  P.H. Gowda, S.R. Evett, P.D. Colaizzi, T.A. Howell and T. Marek. 2007.”An  application  of  METRIC  for  ET  mapping  in  the  Texas  high  plains”.  December   9– 11, 2007, Irrigation Association CD-ROM, San Diego, pp 268–283

11- Folhes, M.T., C.D. Renno and J.V. Soares. 2009.” Remote sensing for irrigation water management   in the semi-arid Northeast of Brazil”. Agricultural Water Management 96 (2009) 1398– 1408.

12- Hafeez, M.M., Y. Chemin, N. Van De Giesen and B.A.M. Bouman. 2002. “Field evapotranspiration estimation in Central Luzon, Philippine, using different sensors: Landsat 7 ETM+, Terra MODIS and Aster”. Proceedings of Symposium on Geospatial Theory, Processing and Application. Ottawa, Canada

13- Jacob, F., Olioso, A. Hanocq, J.F. Hautecoeur,. and M. Leroy. 2002. “Mapping surface fluxes using visible-near infrared and thermal infrared data with the SEBAL algorithm”. J. Agr, 22: 669-680.

14- Shu., Y., Y. Lei, L. Zheng.and H. Li. 2006. “An evapotranspiration (ET) model based GIS using LANDSAT data and MODIS data with improved resolution”. Journal of Remote Sensing for Environmental Monitoring, GIS Application, and Geology VI, 6366.

15- Tasumi, M., R. Trezza, R.G. Allen and J.L. Wright. 2003. “U.S. validation tests on the SEBAL model for evapotranspiration via satellite”. ICID Workshop on Remote Sensing of ET for large Regions, 17 Sept.

16- Tasumi, M., R.G. Allen and R. Trezza. 2005. “Operational aspects of satellite-based energy balance models for irrigated crops in the semi-arid U.S”. Irrigation and Drainage Systems (2005)       19:355–376.

17- Trezza, R. 2006. “Estimation of evapotranspiration from satellite-based surface energy balance models for water management in the Rio Guarico Irrigation System, Venezuela”. Universidad de los Andes, NURR-CIDIAT.

18- Wang, J., R. Kimura and W. Bastiaanssen. 2005. “Monitoring ET with remote sensing and the management of water resources on a basin scale”. The 11th CEReS InternationalSymposium on Remote Sensing Japan.