ادغام داده‌هاي سينتيلومتر و سنجش از دور براي کاليبراسيون و اعتبارسنجي مدل‌هاي برآورد تبخير-تعرق در مقياس محلي

نویسندگان

1 گروه اکولوژي، پژوهشکده علوم محيطي، پژوهشگاه علوم و تکنولوژي پيشرفته و علوم محيطي، دانشگاه تحصيلات تکميلي صنعتي و فناوري پيشرفته، کرمان، ايران.

2 پژوهشکده مطالعات و تحقيقات منابع آب، مؤسسه تحقيقات آب، تهران، ايران.

doi
چکیده

زمينه و هدف : برآورد دقيق تبخير-تعرق (ET) براي مديريت پايدار منابع آب، به‌ويژه در مناطق خشک و نيمه‌خشک، امري ضروري است. مدل‌هاي مبتني بر سنجش از دور (RS) ابزاري قدرتمند براي پايش تبخير-تعرق واقعي (ETa) در مقياس‌هاي مختلف هستند. اين مطالعه به ارزيابي و اعتبارسنجي دو مدل مبتني بر سنجش از دور – SEBAL و SSEBop – براي برآورد ETa روزانه محصول يونجه آبياري‌شده مي‌پردازد. در نهايت، خروجي اين مدلها با مقدار ETa که از طريق اندازه‌گيري‌هاي سينتيلومتر به دست آمده است، مقايسه مي‌شوند. اين مقايسه به منظور ارزيابي دقت مدل‌هاي مبتني بر تصاوير ماهواره‌اي (RS) انجام مي‌پذيرد. روش پژوهش: اين تحقيق در مزرعه کشاورزي و صنعتي بهاران در شرق اصفهان انجام شد. پس از کاليبره کردن پارامترهاي مدل و به‌روزرساني کدها، برآوردهاي ETa هر دو مدل با اندازه‌هاي ميداني سينتيلومتر (به‌عنوان داده مرجع) مقايسه شد. اين ارزيابي در طول فصل رشد ۲۰۱۶ (۱۲ مي تا ۱ سپتامبر) انجام و عملکرد مدل‌ها با معيارهاي آماري RMSE، MAE و R² سنجيده شد. يافته‌ها: هر دو مدل توانايي قابل‌توجهي در برآورد ETa و نمايش ناهمگوني فضايي مصرف آب نشان دادند. مدل SSEBop عملکرد کمي بهتر با خطاي کمتر (RMSE=1.2 و MAE=0.9) و همبستگي بالاتر با داده‌هاي سينتيلومتر (R²=0.82) نسبت به SEBAL (RMSE=1.6 و MAE=1.19 و R²=0.81) داشت. دليل دقت بالاتر SSEBop، پارامترسازي پوياي شرايط سطحي و جوي است. همچنين SEBAL در شرايط کم‌داده، عملکرد پايدارتري نشان داد. نتايج: نتايج تحقيق حاضر، مويد آنست که هر دو مدل SEBAL و SSEBop ابزارهاي مناسب و مؤثري براي پايش ETa در مناطق کشاورزي با استفاده از داده‌هاي ماهواره‌اي هستند، اگرچه SSEBop دقت بالاتري دارد، اما انتخاب مدل به داده‌هاي موجود و نيازهاي کاربردي بستگي دارد. هر دو مدل به‌خوبي الگوهاي مکاني ETa را در مراحل اوليه و اوج رشد گياهان ثبت کردند و توانستند مناطق آبياري‌شده و غيرآبياري‌شده را از هم تمايز دهند. با اين حال، SEBAL مقدار حداکثر ETa را به‌طور مداوم بالاتر از مقدار واقعي تخمين زد و در شرايط شار انرژي پايين­تر، ناپايداري نشان داد، از جمله تخمين‌هاي غيرفيزيکي و شکست در همگرايي زماني. در مقابل، SSEBop در هر دو شرايط بالا و پايين بودن شار انرژي، مقدار ETa را فيزيکي و منسجم حفظ کرد که نشان‌دهنده استحکام و مناسب‌بودن آن براي مديريت عملياتي آب در منطقه مورد مطالعه است. يافته‌هاي تحقيق حاضر، راهنمايي کاربردي براي مديران آب و برنامه‌ريزان کشاورزي در مناطق خشک مانند اصفهان فراهم مي‌کنند. اين پژوهش اهميت اندازه­گيري­هاي سينتيلومتر را به ‌عنوان روشي معتبر براي اعتبارسنجي مدل‌هاي مبتني بر سنجش از دور نشان مي‌دهد، همچنين، آن را به عنوان روشي قوي براي تأييد داده‌هاي ماهواره‌اي در مدل‌هاي تبخير-تعرق برجسته کرده و راه را براي گسترش استفاده از اين مدل‌ها در برنامه‌ريزي بهينه آبياري و استراتژي‌هاي صرفه‌جويي در آب هموار مي‌کند. با اين حال، قابليت تعميم SSEBop به مناطق با پوشش گياهي متنوع، سيستم‌هاي کشاورزي متفاوت يا شرايط آب‌وهوايي متفاوت نيازمند بررسي بيشتري است.