برآورد تبخیرتعرق واقعی با استفاده از تصاویر سنجنده OLI و الگوریتم سبال (مطالعه موردی: دشت ناز- ساری)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استاد گروه مهندسی آب، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری

2 دانش‌آموخته کارشناسی ارشد هواشناسی کشاورزی، گروه مهندسی آب، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری

3 دانشیار گروه مهندسی آب، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری

4 دانشجوی دکتری آبیاری و زهکشی، گروه مهندسی آب، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری

چکیده

تعیین تبخیرتعرق که یکی از بخش‌های اصلی چرخه هیدرولوژی می‌باشد. در مواردی همچون برنامه‌ریزی آبیاری، بیلان آب، طراحی و مدیریت سامانه‌های آبیاری و پیش‌بینی عملکرد محصول ضروری است. سنجش از دور بر خلاف روش‌های رایج نقطه‌ای، تبخیرتعرق را در مقیاس‌های مختلف مکانی برآورد می‌کند. بنابراین هدف از این پژوهش برآورد تبخیرتعرق واقعی در منطقه دشت ناز ساری با استفاده از تصاویر سنجنده OLI و به‌کارگیری الگوریتم تراز انرژی سطح خشکی (سبال) است. برای ارزیابی یافته‌ها، تبخیرتعرق برآورد شده از الگوریتم سبال با روش مرجع پنمن- مانتیث- فائو مقایسه شد. همبستگی نیرومند و معنی‌داری میان این دو روش (93/0 =R2) دیده شد. خطای کم برآورد الگوریتم سبال در مقایسه با روش مرجع (14/1 =RMSE) و کمی تفاضل مطلق بین مدل سبال و روش پنمن- مانتیث- فائو (96/0 =MAE) بیان‌گر این است که میان داده‌های برآوردی از روش الگوریتم سبال و روش پنمن- مانتیث- فائو همخوانی خوبی وجود دارد. از این رو، این پژوهش نشان داد که تصاویر سنجنده OLI و الگوریتم سبال توانایی این را دارند تا مقدار تبخیرتعرق واقعی را در منطقه دشت ناز ساری به خوبی برآورد کند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Estimating actual evapotranspiration using OLI images and SEBAL algorithm (Case study: Dasht-e Naz, Sari)

نویسندگان [English]

  • M. Raeini-Sarjaz 1
  • H. Piri 2
  • M.A. Gholami 3
  • S. Khazaei 4
1 Professor of Agrometeorology, Department of Water Engineering, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University, Iran
2 M.Sc. Graduate of Agrometeorology, Department of Water Engineering, Sari Agricultural sciences and Natural Resources University, Iran
3 Associate Professor, Department of Water Engineering, Sari Agricultural sciences and Natural Resources University, Iran
4 PhD candidate of Irrigation and Drainage, Department of Water Engineering, Sari Agricultural sciences and Natural Resources University
چکیده [English]

Estimation of evapotranspiration is,one of the main components of the hydrological cycle, and is essential for irrigation scheduling, water balance, irrigation system design and management and crop yields simulation. Unlike conventional methods remote sensing estimates evapotranspiration in different spatial scales. Therefore, the aim of this study is to estimate evapotranspiration using OLI sensor images and SEBAL algorithm in the Dasht-e-Naz area, Sari, Iran. To evaluate the results, evapotranspiration estimated by the reference method, Penman-Monteith-FAO, was compared with SEBAL algorithm. Strong and significant correlation was obtained between these two methods (R2=0.93), Low error of estimation by SEBAL compared with reference method (RMSE=1.14) and low absolute difference between the SEBAL and Penman-Monteith-FAO (MAE=0.96) indicates that there is a good match between estimated values by SEBAL algorithm and Penman-Monteith-FAO standard method. This study showed that OLI sensor images and SEBAL algorithm could satisfactorily estimate actual evapotranspiration in the Dasht-e-Naz area, Sari.

کلیدواژه‌ها [English]

  • SEBAL Algorithm
  • Penman-Monteith-FAO
  • evapotranspiration
  • Remote Sensing
  • Iran

Allen R. G., Rase, L. S., smith M. 1998. Crop Evaporation Guidelines for Computing Crop Water Requirements. FAO Irrigation and Drainage Paper. No. 56. FAO. Rome, Italy. 301 p.

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

Allen, R. G., Tasumi, M., Trezza, R., Bastiaanssen, W., Morse, T., Kramber, W., Wright, J. 2005. METRIC: High Resolution Satellite Quantification of Evapotranspiration. Part Two– Energy Balance, University of Idaho, Kimberly, Idaho.

Bastiaanssen,   W.  G.  M., Menenti,  M., Feddes, R. A.,  Holtslang,  A.   A. 1998.  A  remote senesing surface energy balance algorithm  for land (SEBAL): 1. Formulation. Journal of  Hydrology, (212-213): 198-212.

Bastiaanssen, W. G. M., Noordman, E. J. M., Pelgurm, h., Davids, G., Thoreson, B. P., Allen, R. G. 2002. SEBAL Model with Remotely Sensed Data to Improve Water-Resources Management under Actual Field Condition. Journal of Irrigation and Drainage Engineering., 85-93.

Bastiaanssen, W. G. M., Menenti, M., Feddes, R. A., Holtslang, A. A. 1998. A remote senesing surface energy balance algorithm for land (SEBAL): 1. Formulation. Journal of Hydrology, (212-213): 198-212.

Bastiaanssen, W. G. M., Noordman, E. J. M., Pelgurm, h., Davids, G., Thoreson, B. P., Allen, R. G. 2002. SEBAL Model with Remotely Sensed Data to Improve Water-Resources Management under Actual Field Condition. Journal of Irrigation and Drainage Engineering., 85-93.

Horiguchi, I. 1992. Agricultural Meteorology. Buneidou, Tokyo, Japan.

http://landsat7.usgs.gov/Landsat8_Using_Product.php.

Jen-Hwua, C., Chun-E, K., Chih-Hung, T., Sun-Fu, S. 2001. Use of spectral information for wetland evapotranspiration assessment. Agricultural Water management, 55: 239-248.

Karimi, H., Farhadi Bansouleh, B., Hesadi, H. 2013. Estimation of Regional Evapotranspiration Using LANDSAT TM Images and SEBAL Algorithm. Iranian Journal of irrigation and drainage, 4(6): 353-364. (In Farsi)

Khorami, M., Shiasi, M., Ansari, H., Moradi, H. 2013. Evaluation of the Conformity of the Results of Different Estimates of Evapotranspiration by the FAO-Penman-Monteith Method. The 2nd International Conference on Plant, Water, Soil and Air Modeling, Kerman. (In Farsi)

Koloskov, G., Mukhamejanov, K. H., Tanton, T. W. 2007. Monin-Obukhov length as a cornerstone ofthe SEBAL calculations of evapotranspiration. Journal of Hydrology, 335: 170-179.

Markham, B. L., Barker, J. L. 1986. Landsat MSS and TM Post Calibration Dynamic Ranges, Exoatmospheric Reflectance and At-Satellite Temperatures. EOSAT LANDSAT Technical Notes, 1: 3-8.

Mobasheri, M., Khavarian, H., Ziayian, P., Kamali, Gh. 2005. Actual Evapotranspiration Estimation Using MODIS Images and SEBAL Algorithm. Geomatical congress, Tehran. (In Farsi)

Nouri, H., Faramarzi, M., Sobhani, B., Sadeghi, S. H. 2017. Estimation of Evapotranspiration based Surface Energy Balance Algorithm for Land (SEBAL) using landsat 8 and Modis images. Journal of Applied Ecology and Enviromental Research, 15(4): 1971-1982.

Opoku-Duah, S., Donoghue, D. N. M., Burt, T. P. 2008. Intercomparison of evapotranspiration over the Savannah Volta Basin in West Africa using remote sensing data. Journal of Sensors, 8(4): 2736–2761.

Ramos, J. G., Cratchley, C. R., Kay, J. A., Casterad, M. A., Martinez-cob, A. Dominguez, R. 2009. Evaluation of satellite evapotranspiration estimates using ground-meteorological data available for the Flumen District into the Ebro valley of N. E. Spain. Agricultural Water Management, 96: 638-652.

Sanaeinejad, S. H., Noori, S., Hesheminia, S. M. 2011. Estimation of Evapotranspiration using Satellite image data in Mashhad area. Journal of Water and Soil, 3(25): 540-547. (In Farsi)

Silva, B. B., Mercante, E., Boas, M., Wrublaok, S., Oldoni, L. 2018. Satellite-based ET estimation using Landsat 8 images and SEBAL Model. Journal of Revista Ciencia Agronomic, 49(2): 221-227.

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

Tasumi, M., Trezza, R., Allen, R. G., Wright, J. L. 2003. U.S. Validation tests on the SEBAL model for evapotranspiration via satellite. ICID Workshop on Remote Sensing of ET for large Regions, 1-14.

Timmermans, W. J., Gieske, A. S., Wolski, P., Arneth, A., Parodi, G. N. 2003. Determination of water and heat fluxes with MODIS imagery Maun, Botswana.

Waters, R., Allen, R., Tasumi, M., Trezza, R., Bastianssen, W. 2002. SEBAL, Surface Energy Balance Algorithms for Land. Idaho Implementation. Advanced Training and User's manual,version 1.0.

Weligepolage, K. 2005. Estimation of Spatial and Temporal distribution of Evapotranspiration by satellite remote sensing: A case study in hupselsebeek, the Netherlands. M. Sc. Thesis, ITC University.