ارزیابی و اصلاح مدل‌های والیانتز برای برآورد تبخیر- تعرق گیاه مرجع در شرایط کمبود داده

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 ، گروه علوم و مهندسی آب، مرکز آموزش عالی کاشمر، کاشمر، ایران

2 استادیار گروه علوم و مهندسی آب، مرکز آموزش عالی کاشمر

چکیده

برآورد دقیق تبخیر- تعرق گیاه مرجع (ETo) نقش بسزایی در بهبود مدیریت مصرف آب در مزرعه و برنامه­ریزی آبیاری دارد. روش­های مختلفی جهت برآورد EToموجود می­باشد. معتبرترین روش برآورد EToمدل فائو-پنمن- مانتیث (FAO-PM) می­باشد، اما این مدل به داده­های ورودی زیادی نیاز دارد که در اکثر ایستگاه‌های هواشناسی بخصوص در کشورهای در حال ‌توسعه  به‌ طور کامل اندازه­گیری نشده و یا داده­های اندازه­گیری شده دقت کافی ندارند. لذا محققین به سایر روش­های تجربی با داده ورودی کمتر روی آورده­اند. در این مطالعه ابتدا مقادیر روزانه EToبا استفاده از روش­های تجربی پریستلی-تایلور، هارگریوز، روش پیشنهادی فائو در شرایط کمبود داده و دو شکل معادله والیانتز در ایستگاه سینوپتیک مشهد محاسبه و با مقادیر محاسبه شده با روش FAO-PM مورد مقایسه قرار گرفت. همچنین در این مقاله با اصلاح دو شکل معادلات والیانتز مدل­های جدیدی برای برآورد EToدر شرایط کمبود داده سرعت باد و همچنین سرعت باد و رطوبت نسبی ارائه شد. نتایج نشان داد در شرایط کمبود داده سرعت باد و رطوبت نسبی مدل والیانتز اصلاح شده در این مقاله نسبت به سایر روش­ها بالاترین دقت را داشت، به ‌طوری  که مقدار شاخص­های R2، RMSE و MAE به ترتیب 85/0، 59/1 و 26/1 میلی­متر در روز محاسبه گردیدند. همچنین نتایج نشان داد در شرایطی که در ایستگاه هواشناسی تنها داده دما موجود باشد، روش هارگریوز اصلاح شده بالاترین دقت را داشت.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Evaluation and Modification of Valiantzas Models for the Reference Evapotranspiration Estimation by Lack of Data

نویسندگان [English]

  • Hadi Dehghan 1
  • mahdi mokari 2
1 Assistant Professor, Water Science and Engineering Department, Kashmar Higher Education Institute, Kashmar, Iran
2 Assistant Prof. Water & Science Engineering, Kashmar Higher Education Institute
چکیده [English]

The precise estimation of reference crop evapotranspiration (ETo) has a significant role in improving water management in field and irrigation management. Different methods are available for ETo estimating. The FAO-PM equation is the most reliable method for ETo estimating, but this method requires large input data that is not fully measured in most meteorological stations. Also, the measured data lacks enough precision, especially in developing countries. Therefore, the researchers have used the empirical equations with minimum input data. In this study, the daily values of ETowere calculated at the synoptic station of Mashhad using Priestley-Taylor, Hargreaves, the FAO-PM proposed method by the lack of data and two forms of the Valiantzas equation. Then, the calculated values were compared with FAO Penman Monteith (PM) method. In this paper, new models for estimating ETo were presented by lack of wind speed and relative humidity data by modifying two forms of the Valiantzas equations. The results showed that by the lack of wind speed and relative humidity data, the modified Valiantzas model had the highest accuracy compared with the other methods. It was showed that the R2, RMSE and MAE indices were 0.85, 1 and 1.26 mm per day, respectively. Also, the results showed that the modified Hargreaves method had the highest accuracy when only temperature data is available.

کلیدواژه‌ها [English]

  • : Reference Evapotranspiration
  • Penman-Monteith
  • Lack of Data
  • Valiantzas
  • Priestley and Taylor
  • Hargreaves

توکلی، ا.، ب. قهرمان، ک. داوری و ح. انصاری. 1392. برآورد تبخیر- تعرق مرجع در شرایط کمبود داده ( مطالعه موردی: استان خراسان شمالی). مجله علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، علوم آب و خاک، سال هفدهم، شماره 60، ص 222- 211.

دهقان، ه.، و ا. علیزاده. 1391. ارزیابی و واسنجی روش­های مختلف برآورد تبخیر- تعرق گیاه مرجع در شرایط محدودیت داده­های اقلیمی (مطالعه موردی: استان خراسان رضوی)، نشریه آب و خاک (علوم و صنایع کشاورزی)، جلد 26، شماره 1، ص 250- 236.

نوروزی، 1396. بخش کشاورزی و لزوم توسعه پایدار در ایران. معاونت بررسی­های اقتصادی. اتاق بازرگانی، صنایع معادن و کشاورزی تهران.

Ahooghalandari, M., M. Khiadani and M. E. Jahromi. 2017. Calibration of Valiantzas’ reference evapotranspiration equations for the Pilbara region, Western Australia. Theoretical and Applied Climatology, 128(3-4): 845-856.

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(9): D05109.

Djaman, K., S. Irmak and K. Futakuchi. 2016 a. Daily reference evapotranspiration estimation under limited data in eastern Africa. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 143(4): 06016015.

Djaman, K., S. Irmak, I. Kabenge and K. Futakuchi. 2016 b. Evaluation of FAO-56 Penman-Monteith Model with Limited Data and the Valiantzas Models for Estimating Grass-Reference Evapotranspiration in Sahelian Conditions. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 142(11): 04016044.

Djaman, K., D. Rudnick, V. C. Mel, D. Mutiibwa, L. Diop, M. Sall, I. Kabenge, A. Bodian, H. Tabari and S. Irmak. 2017. Evaluation of Valiantzas’ Simplified Forms of the FAO-56 Penman-Monteith Reference Evapotranspiration Model in a Humid Climate. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 143(8): 06017005.

Hargreaves G.H. and Z.A. Samani. 1985. Reference crop evapotranspiration from temperature. Applied engineering in agriculture, 1(2): 96-99.

Jabloun, M. D., and A. Sahli. 2008. Evaluation of FAO-56 methodology for estimating reference evapotranspiration using limited climatic data: Application to Tunisia. Agricultural water management, 95(6): 707-715. ‏

Kisi, O. 2013. Comparison of different empirical methods for estimating daily reference evapotranspiration in Mediterranean climate. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 140(1): 04013002.

Li, Y., R. Horton, T. Ren and C. Chen. 2010. Prediction of annual reference evapotranspiration using climatic data. Agricultural Water Management, 97(2): 300-308.

Popova, Z., M. Kercheva and L. S. Pereira. 2006. Validation of the FAO methodology for computing ETo with limited data. Application to South Bulgaria. Irrigation and Drainage: The journal of the International Commission on Irrigation and Drainage, 55(2): 201-215. ‏

 Priestley, C. H. B and R. J. Taylor. 1972. On the assessment of surface heat flux and evaporation using large-scale parameters. Monthly weather review, 100(2): 81-92. ‏

Sentelhas, P. C., T. J. Gillespie and E. A. Santos. 2010. Evaluation of FAO Penman–Monteith and alternative methods for estimating reference evapotranspiration with missing data in Southern Ontario, Canada. Agricultural Water Management, 97 (5): 635-644. ‏

 Suleiman, A. A and G. Hoogenboom. 2007. Comparison of Priestley-Taylor and FAO-56 Penman-Monteith for daily reference evapotranspiration estimation in Georgia. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 133(2): 175-182. ‏

Tomas-Burguera, M., S. M. Vicente-Serrano, M. Grimalt and S. Beguería. 2017. Accuracy of reference evapotranspiration (ETo) estimates under data scarcity scenarios in the Iberian Peninsula. Agricultural water management, 182: 103-116. ‏

Valiantzas, J. D. 2013. Simplified forms for the standardized FAO-56 Penman–Monteith reference evapotranspiration using limited weather data. Journal of Hydrology, 505: 13-23. ‏

 Valipour, M. 2015. Investigation of Valiantzas’ evapotranspiration equation in Iran. Theoretical and applied climatology, 121(1-2): 267-278. ‏