
تعداد نشریات | 13 |
تعداد شمارهها | 623 |
تعداد مقالات | 6,503 |
تعداد مشاهده مقاله | 8,655,693 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 8,259,431 |
تجزیه و تحلیل الگوریتم تعادل انرژی سطحی برای زمین (SEBAL) در تخمین تبخیر و تعرق محصولات کشاورزی | ||
مجله پژوهشهای حفاظت آب و خاک | ||
دوره 31، شماره 3، مهر 1403، صفحه 155-175 اصل مقاله (973.44 K) | ||
نوع مقاله: مقاله کامل علمی پژوهشی | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22069/jwsc.2024.22418.3729 | ||
نویسنده | ||
زهرا شیرمحمدی علی اکبر خانی* | ||
نویسنده مسئول، استادیار گروه مهندسی آب، مجتمع آموزش عالی تربتجام، تربتجام، ایران | ||
چکیده | ||
سابقه و هدف: یکی از مراحل اساسی در مدیریت منابع آب، تخمین دقیق پارامترهای بیلان آب است. برآورد صحیح تبخیرتعرق و تعیین نیاز آبی گیاهان امری حیاتی برای بهبود مدیریت آب و افزایش کارایی مصرف آب است. اگرچه روشهای اندازهگیری تبخیرتعرق با استفاده از دادههای ایستگاههای زمینی، اندازهگیریهای نقطهای تبخیرتعرق را با دقت بالا ارائه میدهند. اما نیاز به نقشههای تبخیر و تعرق منطقهای برای پایش منابع آب احساس میشود. در این راستا، مدلهای تخمین تبخیرتعرق ماهوارهای مانند SEBAL میتواند مفید واقع شود. البته کارایی این مدل در اقلیمها و محصولات مختلف متفاوت است. بنابراین، هدف این مطالعه محاسبه تبخیرتعرق با استفاده از مدل SEBAL با تصاویر ماهوارهای Landsat 8 در پلتفرم گوگل ارث انجین و ارزیابی دقت مدل در برابر روش FAO-Penman-Monteith (ETo) و تبخیر و تعرق پوشش گیاهی (ETc) است. مواد و روشها: این مطالعه در منطقه جنگاه شهرستان تربت جام واقع در استان خراسان رضوی در بازه زمانی بین سالهای 1392 تا 1401 انجام شد. برای این مطالعه، الگوریتم محاسباتی با استفاده از معادلات مربوطه به زبان جاوا در گوگل ارث انجین نوشته شد و تصاویر روزانه تبخیرتعرق برای منطقه مورد مطالعه دریافت گردید. سپس تبخیرتعرق روزانه برای منطقه مورد نظر با استفاده از نرمافزار QGIS استخراج گردید. به منظور ارزیابی دقت مدل سبال در برابر تبخیرتعرق گیاه مرجع و تبخیرتعرق پوشش گیاهی به روش فائو پنمن مانتیث از شاخصهای آماری مانند ضریب همبستگی (CC)، بایاس نسبی (RBIAS)، خطای ریشه میانگین مربعات ریشه (RMSE) و میانگین خطای مطلق (MAE) استفاده گردید. یافتهها: نتایج نشان دادند که مدل سبال دارای همبستگی قوی با تبخیرتعرق پوشش گیاهی منطقه است (85/0=R²). این مدل مقادیر تبخیرتعرق روزانه پوشش گیاهی منطقه را با بایاس مثبت کمی بیش از حد تخمین زد(016/0 میلیمتر). اعتبار سنجی مدل در مقابل تبخیرتعرق پوشش گیاهی خطاهای نسبتاً جزئی را نشان داده و مقادیر میانگین مطلق خطا و ریشه میانگین مربعات خطا به ترتیب 76/0 میلیمتر و 97/0 میلیمتر در روز بوده است. نتیجهگیری: افزایش دسترسی به دادههای ماهوارهای و پیشرفتهای جدید در تکنیکهای سنجش از دور، راه را برای سیستمهایی هموار میکند که قادرند استفاده از آب توسط ذینفعان مختلف را نزدیک به زمان واقعی در مقیاسهای مکانی مختلف پایش کنند. در این راستا، مدلهای تخمین تبخیر و تعرق ماهوارهای مانند SEBAL میتوانند مفید باشند. البته، کارایی این مدل در اقلیمها و محصولات مختلف متفاوت است. با توجه به نتایج پژوهش، مشاهده شد که روش SEBAL مقادیر واقعی تبخیر و تعرق را با نتایج قابل قبول محاسبه میکند. این نتایج نشان میدهد که استفاده از این روش میتواند در منطقه مورد مطالعه مناسب باشد. به طور خلاصه، یافتهها نشان میدهد که الگوریتم SEBAL یک رویکرد مناسب برای تخمین تبخیر و تعرق محصول است و میتواند به عنوان یک ابزار مؤثر برای مدیریت منابع آب در مزارع و سایر زمینههای مشابه عمل کند. | ||
کلیدواژهها | ||
تبخیرتعرق؛ سنجش از دور؛ کشاورزی پایدار؛ گوگل ارث انجین؛ مدیریت آب | ||
مراجع | ||
1.Noori, R., Maghrebi, M., Jessen, S., Bateni, S. M., Heggy, E., Javadi, S., Noury, M., Pistre, S., Abolfathi, S., & AghaKouchak, A. (2023). Decline in Iran’s groundwater recharge. Nature Communications, 14 (1), 6674. https:// doi.org/10.1038/s41467-023-42411-2.
2.Monteith, J. L. (1965). Evaporation and environment. Symposia of the Society for Experimental Biology, 19, 205-234.
3.Allen, R. G., Tasumi, M., & Trezza, R. (2007). Satellite-Based Energy Balance for Mapping Evapotranspiration with Internalized Calibration (METRIC)-Model. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 133 (4), 380-394. https://doi.org/10.1061.
4.Zamani Losgedaragh, S., & Rahimzadegan, M. (2018). Evaluation of SEBS, SEBAL, and METRIC models in estimation of the evaporation from the freshwater lakes (Case study: Amirkabir dam, Iran). Journal of Hydrology, 561, 523-531. https://doi.org/10.1016/j. jhydrol. 2018.04.025.
5.Rawat, K. S., Bala, A., Singh, S. K., & Pal, R. K. (2017). Quantification of wheat crop evapotranspiration and mapping: A case study from Bhiwani District of Haryana, India. Agricultural Water Management, 187, 200-209. https://doi. org/10.1016/j. agwat. 2017.03.015.
6.Evcen, A., & Yağcı, A. L. (2022). Gerçek Evapotranspirasyonun Landsat Uydu Görüntüleri Kullanarak SEBAL Modeli ile Hesaplanması: Bolu/Yeniçağa Örneği. Turkish Journal of Remote Sensing and GIS, 3 (2), 172-182. https://doi.org/ 10.48123/rsgis. 1126221.
7.Shamloo, N., Taghi Sattari, M., Apaydin, H., Valizadeh Kamran, K., & Prasad, R. (2021). Evapotranspiration estimation using SEBAL algorithm integrated with remote sensing and experimental methods. International Journal of Digital Earth, 14 (11), 1638–1658. https://doi. org/10.1080/17538947.2021.1962996.
8.Dhruw, M., Pandey, V. K., & Verma, S. (2023). Actual Crop Evapotranspiration Estimation of Wheat Crop Using SEBAL Algorithm and Remotely Sensed Data. Current Journal of Applied Science and Technology, 42 (20), 15-25. https://doi. org/10.9734/cjast/2023/v42i204150.
9.Vicente Liendro Moncada, J., José Araújo da Silva, T., José, J. V., Bonfim-Silva, E. M., Fenner, W., & Oliveira, N. P. R. de. (2022). Evapotranspiration mapping of cotton fields in Brazil: Comparison between SEBAL and FAO-56 method. Geocarto International, 37 (17), 5133-5149. https://doi.org/10.1080/10106049.2021.1920633.
10.Nosrati, K., Mohseni Saravi, M., Ahmadi, H., & Aghighi, H. (2015). Evapo-transpiration estimation in Taleghan Drainage Basin using MODIS images and SEBAL model. Journal of Range and Watershed Managment, 68 (2), 385-398. https://doi.org/10. 22059/jrwm. 2015.54937.
11.Karbasi, M., Moghadam, M., Nikbakht, J., & Kaviani, A. (2016). Estimation of crop actual evapotranspiration using SEBAL algorithm (Case study: Khoramdareh region at Zanjan province). Iranian Journal of Ecohydrology, 3 (3), 427-437. https://doi.org/10. 22059/ije.2016.60031.
12.Goshehgir, A. S., Golabi, M., & Naseri, A. A. (2018). Comparison of actual evapotranspiration estimated using gram-schmidt method and SEBAL algorithm with lysimeteric data (Case study; Amir Kabir Sugarcane Argo-Industry). Iran-Water Resources Research, 14 (1), 125-139.
13.Rahimi, S., Gholami Sefidkouhi, M. A., Raeini-Sarjaz, M., & Valipour, M. (2015). Estimation of actual evapotranspiration by using MODIS images (a case study: Tajan catchment). Archives of Agronomy and Soil Science, 61 (5), 695-709. https://doi.org/10. 1080/03650340.2014.944904.
14.Morshedi, A., Jafari, H., & Onabi Milani, A. (2022). Estimation of Actual Evapotranspiration of Wheat Using SEBAL Algorithm Compared to Lysimetric Results under Standard Conditions in Tabriz and Karaj Research Stations. Journal of Water Research in Agriculture, 36 (1), 21-33. https://doi. org/10.22092/jwra. 2022.356223.896.
15.Kamyab, A. D., Mokhtari, S., & Jafarinia, R. (2022). A comparative study in quantification of maize evapotranspiration for Iranian maize farm using SEBAL and METRIC-1 EEFLux algorithms. Acta Geophysica, 70 (1), 319-332. https://doi.org/10. 1007/s11600-021-00704-4.
16.Yagci, A. L., & Santanello, J. A. (2018). Estimating Evapotranspiration From Satellite Using Easily Obtainable Variables: A case study over the Southern Great Plains, U. S. A. IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing, 11 (1), 12-23. https://doi.org/ 10.1109/JSTARS. 2017.2753723.
17.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 (Basel, Switzerland), 9 (5), 3801-3853. https:// doi.org/10.3390/s90503801.
18.Mohan, M. M. P., Kanchirapuzha, R., & Varma, M. R. R. (2020). Review of approaches for the estimation of sensible heat flux in remote sensing-based evapotranspiration models. Journal of Applied Remote Sensing, 14 (4), 041501. https://doi.org/10.1117/1.JRS.14.041501.
19.Bastiaanssen, W. G. M., Noordman, E. J. M., Pelgrum, H., Davids, G., Thoreson, B. P., & Allen, R. G. (2005). SEBAL Model with Remotely Sensed Data to Improve Water-Resources Management under Actual Field Conditions. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 131 (1), 85-93. https:// doi.org/ 10.1061/ (ASCE)0733-9437(2005)131:1(85).
20.French, A. N., Hunsaker, D. J., Sanchez, C. A., Saber, M., Gonzalez, J. R., & Anderson, R. (2020). Satellite-based NDVI crop coefficients and evapotranspiration with eddy covariance validation for multiple durum wheat fields in the US Southwest. Agricultural Water Management, 239, 106266. https:// doi.org/ 10.1016/ j.agwat.2020. 106266.
21.Allen, R., Pereira, L., Raes, D., & Smith, M. (1998). Crop evapotranspiration guidelines for computing crop requirements. FAO Irrig. Drain. Report modeling and application. J. Hydrol. 285, 19-40.
22.Bastiaanssen, W. G. M. (2000). SEBAL-based sensible and latent heat fluxes in the irrigated Gediz Basin, Turkey. Journal of Hydrology, 229 (1), 87-100. https:// doi.org/ 10.1016/ S0022-1694 (99)00202-4.
23.Allen, R., Tasumi, M., Trezza, R., Bastiaanssen, W., & Waters, R. (2002). Surface Energy Balance Algorithms for Land. Advanced Training and User’s Manual-Idaho Implementation, Version 1.0, 97p.
24.Ghaemi., M., Raeini Sarjaz, M., & Mosavi, M. (2013). Estimating the crop coefficient and the water requirement of the Gascogne wheat by using energy balance method in Mashhad. Irrigation and Water Engineering, 3 (3), 58-68.
25.Zare khormizi, H., Tavili, A., & Ghafarian Malamiri, H. R. (2021). Estimation of Actual Evapotranspiration Using SEBAL Algorithm and Comparison with Improved FAO 56 Standard Evapotranspiration with KC-NDVI Relationship. Iranian Journal of Remote Sensing & GIS, 13 (3), 73-92. https:// doi.org/ 10.52547/ gisj.13.3.73. [In Persian]
26.Ghamarnia, H., & Rezvani, V. (2015). An Estimation of Evapotranspiration Using SEBAL Method and its Comparison with Penman-Montieth A Case Study of Bilevar Plain, Western Iran. International Journal of Water Resources Development, Vol. (III)– No. (01), 16–31.
27.Ghaderi, A., Dasineh, M., Shokri, M., & Abraham, J. (2020). Estimation of actual evapotranspiration using the remote sensing method and SEBAL algorithm: A case study in Ein Khosh Plain, Iran. Hydrology, 7 (2), 36. | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 79 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 96 |