محاسبه و واسنجی دمای سطح زمین با استفاده از داده‌های حرارتی ماهوارۀ Landsat 8

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد سنجش‌ از دور و سیستم اطلاعات جغرافیایی، دانشکدۀ محیط زیست و انرژی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات، تهران، ایران

2 دانشیار گروه علوم و مهندسی آب، دانشکدۀ فنی و مهندسی، دانشگاه بین‌المللی امام خمینی(ره)، قزوین، ایران

3 استادیار دانشکدۀ مهندسی عمران، آب و محیط زیست، پردیس فنی و مهندسی شهید عباسپور، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران.

4 دانشیار دانشکده محیط زیست و انرژی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات، تهران، ایران.

5 استادیار مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی استان چهار محال و بختیاری، شهرکرد، ایران

doi
چکیده

امروزه محاسبۀ دمای سطوح مختلف پوشش گیاهی و خاکی با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای، با هدف برآورد تبخیر و تعرق واقعی با الگوریتم بیلان انرژی، اهمیت بسیار زیادی دارد. در این مطالعات دقت محاسبۀ گرادیان حرارتی بین سطح زمین و هوا و میزان اختلاف دمای سطوح مختلف کاربری دارای اهمیت است. در دشت شهرکرد به منظور محاسبۀ دمای سطح زمین[1] سه چالش اصلی وجود داشت. نخست، نبود مطالعۀ مشخصی در زمینۀ محاسبۀ دمای سطح زمین با استفاده از باندهای حرارتی ماهوارۀ Landsat8، دوم، فقدان داده‌های مشاهده‌ای دمای سطح پوشش‌های مختلف گیاهی و خاکی و سوم، محدود بودن داده‌های دمای سطح زمین ایستگاه‌های کلیماتولوژی و سینوپتیک به حداقل روزانه. در این مطالعه، به منظور تبدیل دمای درخشندگی2 سطح به دمای سطح زمین، از الگوریتم دوپنجره‌ای3 موجود AVHRR-NOAA استفاده شد و برای محاسبۀ گسیلندگی سطحی4 نیز روش پیشنهادی الگوریتم سبال5 به کار رفت. با توجه به نبودِ ایستگاه‌های هواشناسی مرجع، از داده‌های ایستگاه‌های غیر‌مرجع برای محاسبۀ دمای روزانۀ سطح زمین و لحظۀ عبور ماهواره استفاده شد و در نهایت، از روش محاسبۀ خطای انحراف برای واسنجی دمای سطح زمین ماهوارۀ Landsat 8 و تهیۀ لایۀ میانگین روزانه دمای سطح زمین استفاده شد. در این مطالعه همۀ ضرایب همبستگی محاسبه‌شده بیشتر از 0.9 بود و تمامی روابط رگرسیونی، از نظر آماری، در سطح 95% و حتی 99% معنادار بودند. اختلاف مقادیر خطای انحراف محاسبه‌شده در روز-تصویرهای مختلف در بیشترین مقدار، 0.5 کلوین بود و میزان RMSE محاسبه‌شده نیز بین 1.9 تا 2.2 کلوین قرار داشت که در مقایسه با مطالعات مشابه مورد پذیرش بود.