| تعداد نشریات | 282 |
| تعداد نشریات سازمان | 80 |
| تعداد شماره‌ها | 3,251 |
| تعداد مقالات | 35,918 |
| تعداد مشاهده مقاله | 54,582,716 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 93,699,494 |
تحلیل مقایسه‌ای سه مدل سنجش از دور در برآورد تبخیر-تعرق واقعی در عرصه های پخش سیلاب گربایگان فسا | ||
| پژوهش های آبخیزداری | ||
| مقاله 5، دوره 39، شماره 2 - شماره پیاپی 151، تیر 1405، صفحه 63-79 اصل مقاله (829.47 K) | ||
| نوع مقاله: پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22092/wmrj.2025.371213.1642 | ||
| نویسندگان | ||
| علی جعفری* 1؛ حمید حسینی مرندی2؛ مجتبی پاک پرور3؛ امیر اسلامی4 | ||
| 1استادیار بخش تحقیقات جنگل ها، مراتع و آبخیزداری، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی بوشهر، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، بوشهر، ایران | ||
| 2استادیار بخش تحقیقات حفاظت خاک و آبخیزداری، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی فارس، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، شیراز، ایران | ||
| 3دانشیار بخش تحقیقات حفاظت خاک و آبخیزداری، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی فارس، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، شیراز، ایران | ||
| 4دانشیار بخش تحقیقات فنی و مهندسی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی فارس، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، شیراز، ایران | ||
| چکیده | ||
| مقدمه و هدف مدیریت پایدار آب در مناطق خشک و نیمه‌خشک مستلزم برآورد دقیق اجزای تعادل آب، به‌ویژه تبخیر-تعرق واقعی (ETa) است. در کشاورزی آبی، تبخیر-تعرق واقعی به‌ویژه برای درک مصرف آب به‌وسیلة پوشش گیاهی، حیاتی است. در سال‌های گذشته، با توجه به محدودیت‌های اندازه‌گیری ETa مبتنی بر میدان، مدل‌های سنجش از دور ماهوارهای مانند متریک، سیبال و سبس اهمیت بیشتری دارند. در این پژوهش، عملکرد این سه مدل در برآورد ETa در دشت گربایگان استان فارس، ارزیابی و مقایسه انجام شد. مواد و روش‌ها این پژوهش در دشت گربایگان در جنوب‌شرقی استان فارس با آب و هوای خشک و میانگین سالانه بارندگی 230 میلی‌متر انجام شد. تصویرهای ماهوارهای لندست 8 و 9 از فصل کشاورزی 2022-2023 استفاده شد. پس از انجام اصلاحات هندسی، رادیومتری و جو، مدل‌های سیبال، متریک و سبس بر اساس معادله تعادل انرژی سطح اجرا شدند. با استفاده از این مدل‌ها، تشعشع خالص، شار حرارتی خاک، شار حرارت محسوس و شار گرمای نهان برآورد شد و سپس ETa لحظه‌ای و روزانه محاسبه شد. برای اعتبارسنجی از داده‌های مزرعه، بیلان آب خاک و تاریخچة آبیاری استفاده شد. شاخص‌های NDVI برای استخراج پیکسل‌های کشاورزی و ارزیابی مصرف آب محصول استفاده شد. نتایج و بحث نتایج نشان داد بیشترین دقت در برآورد ETa مربوط به مدل متریک (0/87R² =، 0/85 RMSE =میلی‌متر در روز) بود که دلیل آن استفاده از واسنجی داخلی با پیکسل‌های لنگر بود. عملکرد مدل سبس نیز قابل قبول بود (0/79R2=). مدل سیبال، به‌رغم شباهت ساختاریش به متریک، به‌دلیل واسنجی‌نشدن محلی، دقت کمتری (0/74 R2 =) داشت. با این حال با استفاده از مدل سیبال، نقشه‌های فضایی بهتری از ETa تولید شد. انتخاب مدل برای برآورد ETa به کاربرد مد نظر، در دسترس بودن داده‌های میدانی و دقت عددی یا مکانی دلخواه بستگی دارد. مدل متریک همراه با واسنجی پیکسل مرجع، برای ارزیابی‌های منطقه‌ای در مقیاس مزرعه مناسب‌تر بود. از سوی دیگر، با استفاده از سیبال و سبس می‌توان بینش‌های فضایی اولیه را در شرایط داده‌های میدانی محدود، ارائه داد. عملکرد برتر متریک بیانگر اهمیت ترکیب مشاهده‌های زمینی با تصویرهای ماهوارهای بود. نتیجه‌گیری و پیشنهادها یافته‌های این پژوهش بیانگر آن بود که مدل متریک ابزاری قابل اعتماد برای برآورد دقیق ETa در زمین‌های کشاورزی دشت گربایگان است و می‌توان به‌وسیلة آن بر مصرف آب نظارت کرد و آبیاری را برنامه‌ریزی و بهره‌وری را ارزیابی کرد. افزون بر این، طبقه‌بندی پیکسل مبتنی بر NDVI به‌طور قابل توجهی برآورد مصرف آب کشاورزی را بهبود بخشید. پیشنهاد می‌شود در پژوهش‌های آینده برای واسنجی و اعتبارسنجی مدل از تصویرهای ماهوارهای با وضوح زمانی زیاد (به‌عنوان مثال، Sentinel-2) و ترکیب مشاهده‌های میدانی بیشتر، استفاده شود. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| اندازه‌گیری میدانی؛ بیلان آب خاک؛ پیکسل؛ داده‌های هواشناسی؛ سنجش از دور | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Comparative Analysis of Three Remote Sensing Models for Estimating Actual Evapotranspiration in the areas flood water spreading of Garbaygan Fasa | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Ali Jafari1؛ Hamid Hoseinimerandi2؛ Mojtaba Pakparvar3؛ Amir Eslami4 | ||
| 1Assistant Professor, Forsts Rangelends and Watershed Management Department, Bushehr Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Bushehr, Iran | ||
| 2Assistant Professor, Soil Conservation and Watershed Management Department, Fars Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Shiraz, Iran | ||
| 3Associate Professor, Soil Conservation and Watershed Management Department, Fars Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Shiraz, Iran | ||
| 4Associate Professor, Agricultural Engineering Department, Fars Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Shiraz, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| Introduction and Goal Sustainable water management in arid and semi-arid regions requires accurate estimation of water balance components, especially actual evapotranspiration (ETa). In irrigated agriculture, actual evapotranspiration is particularly crucial for understanding water consumption by vegetation. In recent years, due to the limitations of field-based ETa measurements, satellite remote sensing models such as METRIC, SEBAL, and SEBS have gained increasing importance. This study aims to evaluate and compare the performance of these three models in estimating ETa over the Garbayegan Plain, Fars Province, Iran. Materials and Methods The study was conducted in the Garbayegan Plain, located in southeastern Fars Province with an arid climate and an average annual rainfall of about 230 mm. Landsat 8 and 9 satellite imagery from the 2022–2023 agricultural season were used. After applying geometric, radiometric, and atmospheric corrections, the SEBAL, METRIC, and SEBS models were implemented based on the surface energy balance equation. Using these models, net radiation, soil heat flux, sensible heat flux, and latent heat flux were estimated, and instantaneous and daily ETa were subsequently to calculate. Field data, soil water balance, and irrigation records were used for validation. NDVI indices were applied to extract agricultural pixels and to evaluate crop water consumption. Results and Discussion The results showed that the highest accuracy in ETa estimation was achieved by the METRIC model (R² = 0.87, RMSE = 0.85 mm/day), primarily due to its use of internal calibration via anchor pixels. The performance of the SEBS model was also acceptable (R² = 0.79). Although SEBAL is structurally similar to METRIC, its lack of local calibration resulted in lower accuracy (R² = 0.74). Nevertheless, SEBAL produced more detailed spatial maps of ETa. The selection of an appropriate model for ETa estimation depends on the intended application, the availability of field data, and the required numerical or spatial accuracy. The METRIC model, when combined with reference pixel calibration, was found to be more suitable for regional assessments at the farm scale. On the other hand, SEBAL and SEBS can provide useful preliminary spatial insights under limited field data conditions. The superior performance of METRIC highlights the importance of integrating ground observations with satellite imagery. Conclusion and Suggestions The findings of this study indicate that the METRIC model is a reliable tool for accurately estimating ETa in agricultural lands of the Garbayegan Plain. It can be used to monitor water consumption, support irrigation scheduling and evaluate water use efficiency. Furthermore, NDVI-based pixel classification significantly improved estimation of agricultural water consumption. It is recommended that future studies employ satellite imagery with high-temporal-resolution satellites (e.g., Sentinel-2) for model calibration and validation, along with a greater integration of field observations. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Field measurements, meteorological data, pixels, remote sensing, soil water balance | ||
| مراجع | ||
|
Alazba AA, Shakir AS, Al-Ghobari HM. 2024. Evaluation of surface energy balance models for estimating actual evapotranspiration in an arid region. Earth Systems and Environment. 8(4): 563–576. https://doi.org/10.1007/s41748-023-00379-z Allen RG, Pereira LS, Raes D, Smith M. 1998. Crop evapotranspiration: Guidelines for computing crop water requirements (FAO Irrigation and Drainage Paper No. 56). FAO. https://www.fao.org/3/x0490e/x0490e00.htm Allen RG. 2013. REF-ET: Reference evapotranspiration calculation software for FAO and ASCE standardized equations. University of Idaho. Bastiaanssen WGM. 2000. SEBAL-based sensible and latent heat fluxes in the irrigated Gediz Basin, Turkey. Journal of Hydrology. 229(1–2):87–100. https://doi.org/10.1016/S0022-1694(99)00202-4 Emadzadeh M. 2007. Application of remote sensing in estimating water use efficiency at watershed scale (Case study: Qarasu Sub-Watershed). Master’s Thesis, Sharif University of Technology. (In Persian). Fakher MS, Kavyani A. 2024. Estimation of actual evapotranspiration using Py_SEBAL and METRIC algorithms in Moghan Plain, Ardabil Province. Journal of Water and Soil Conservation. 13(1): 105–120. Gholami Sefidkoohi MA, Mirlotfi M. 2009. Calculation of actual evapotranspiration of wheat using remote sensing (Case study: Gorganrud watershed). In 10th National Seminar on Irrigation and Evaporation Reduction. Shahid Bahonar University of Kerman. (In Persian). Liu Y, Wang C, Liu X, He HS. 2014. Response of actual evapotranspiration to climate and land cover changes in Northeastern China. Advances in Meteorology. pp. 1–11. https://doi.org/10.1155/2014/960890 Lu Y, Liu R, Xu W. 2013. Estimating actual evapotranspiration in an arid region using Landsat data and SEBAL model. Journal of Arid Land. 5(1):28–40. https://doi.org/10.1007/s40333-012-0140-2 Mandal N, Chanda K. 2023. Performance of machine learning algorithms for multi-step ahead prediction of reference evapotranspiration across various agro-climatic zones and cropping seasons. Journal of Hydrology. 13(3): 73–92. https://doi.org/10.52547/gisj.13.3.73 Mahour H, Asadi N, Soltani S, Rezaei H. 2015. Investigating the effect of climate and vegetation cover on actual evapotranspiration using METRIC algorithm. Journal of Water and Soil Science (Agricultural Science and Technology). 19(75): 101–114. (In Persian). McCabe MF, Wood EF. 2006. Scale influences on the remote estimation of evapotranspiration using multiple satellite sensors. Remote Sensing of Environment, 105(4):271–285. https://doi.org/10.1016/j.rse.2006.07.006 Pakparvar M, Delavar M, Khosravi H. 2014. Comparison of evapotranspiration estimation using SEBAL and METRIC algorithms (Case study: Qazvin Plain, Iran). Journal of Water and Soil Conservation. 21(5): 63–78. (In Persian). Parivash P, Davari K. 2015. Evaluation of the Surface Energy Balance System (SEBS) algorithm in estimating actual evapotranspiration using satellite images (Case study: Neyshabur watershed). Master’s thesis, Ferdowsi University of Mashhad. (In Persian). Raeesi M, Haghighizadeh A, Nozari H, Vazinivand H. 2025. Estimating actual evapotranspiration of irrigated crops and orchards in Nahavand city using the SEBAL algorithm. Modeling and Management of Water and Soil. 5(1): 213–230. https://doi.org/10.22098/mmws.2024.15091.1462 Rostamizad G, Pakparvar M, Abdi-Nezhad P, Abdollahi Z, & Khalafi J. 2024. Estimating the amount of evapotranspiration in the area affected by flood spreading using the METRIC algorithm. Watershed Engineering and Management, 16(1), 154–169. https://doi.org/10.22092/ijwmse.2023.361980.2016 Salari, H., Kashki, A., Karami, M., & Zandi, R. (2023). Evaluation of climate change impacts on water requirement of cotton crop in Razavi Khorasan Province. Journal of Climatology Research. 14(53): 163–172. (In Persian). Singh RK, & Senay GB. 2015. Comparison of satellite-based evapotranspiration models over South Florida. Remote Sensing. 7(5): 5667–5695. https://doi.org/10.3390/rs70505667 Su Z. 2002. The Surface Energy Balance System (SEBS) for estimation of turbulent heat fluxes. Hydrology and Earth System Sciences. 6(1): 85–99. https://doi.org/10.5194/hess-6-85-2002 Su Z, Schmugge T, Kustas W, & Massman W. 2005. Evaluation of two models for estimating the surface energy balance over the Tibetan Plateau. Remote Sensing of Environment. 94(3): 319–330. https://doi.org/10.1016/j.rse.2004.10.006 Tasumi M. 2019. Evapotranspiration and consumptive irrigation requirements. In Irrigation and Drainage. ASCE. pp. 239–266. https://doi.org/10.1061/9780784415445.ch11 https://www.unccd.int/resources/global-land-outlook Van Der Kwast J, Maathuis BHP, & De Jong SM. 2009. Comparison of empirical models and SEBAL using ASTER imagery to estimate evapotranspiration in Libya. International Journal of Remote Sensing. 30(10): 2615–2626. https://doi.org/10.1080/01431160802555891 Yang Y. 2022. Evaluation of SEBAL model for estimating actual evapotranspiration using remote sensing data in arid regions. Remote Sensing Applications: Society and Environment, 25: 100692. https://doi.org/10.1016/j.rsase.2022.100692 Zare Khurmiri A, Ghanbarpour MR, & Moftakhari HR. 2021 Evaluating SEBAL and METRIC models for estimating evapotranspiration in arid regions of Iran. Iranian Journal of Remote Sensing and GIS. 13(1): 99–112. (In Persian). Zoratipour E, Soltani ASM, & Zoratipour A. 2019. Spatial and temporal evaluation of different methods for prediction of reference evapotranspiration: Case study, Khuzestan Province. Iranian Journal of Eco Hydrology. 6(2): 465–478. https://doi.org/10.22059/ije.2019.272676.1017 | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 234 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 142 |
||