ارزیابی دو روش بیلان انرژی در سطح خاک و استفاده از تصاویر ماهواره ای جهت برآورد میانگین شبانه روزی دمای سطح خاک

دمای سطح خاک نقشی کلیدی در تبادل جرم و انرژی بین سطح خاک و آتمسفر ایفاء می کند و پارامتر ورودی مهمی برای اجرای مدل های برآورد بیلان های گرما، رطوبت و کربن در سامانه خاک - گیاه - آتمسفر و مدل های شبیه سازی وضع هوا و اقلیم در مقیاس های منطقه ای و جهانی است و تمامی مولفه های بیلان انرژی در سطح خاک را تحت تاثیر قرار می دهد. علی رغم اهمیت زیاد و کاربرد قابل توجه دمای سطح خاک، اندازه گیری آن فقط در ایستگاه های سینوپتیک و بطور ناقص (فقط دمای حداقل شبانه روزی سطح خاک) انجام می شود و لذا لازم است این متغیر مهم توسط روش هایی مناسب مورد شبیه سازی قرار گیرد. در این پژوهش، از دو روش بیلان انرژی در سطح خاک و تصاویر ماهواره ای جهت برآورد میانگین شبانه روزی دمای سطح خاک در ایستگاه هواشناسی کشاورزی سرارود کرمانشاه، که در آن داده های دمای حداکثر و دمای حداقل شبانه روزی سطح خاک به ثبت رسیده اند، در بازه زمانی 2013 تا 2014 استفاده شد. برآورد میانگین دمای شبانه روزی سطح خاک بر اساس تصاویر ماهواره ای، با مد نظر قرار دادن تصاویر سنجنده MODIS تصویربرداری شده در چهار زمان مختلف شبانه روز شامل 22:30 شب، 1:30 شب، 10:30 صبح و 13:30 ظهر و با استفاده از نرم افزار MRT صورت گرفت و جهت اجرای مدل بیلان انرژی در سطح خاک، از داده های هواشناسی دمای هوا، بارش، سرعت باد، طول ساعات آفتابی و رطوبت نسبی در مقیاس روزانه همراه با برخی ویژگی های فیزیکی خاک بعنوان ورودی های مدل استفاده شد و در ادامه کارایی این دو روش با بکارگیری چند شاخص سنجش خطا مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج حاصل از بکارگیری تصاویر سنجنده MODIS نشان داد که از بین حالت های ترکیبی ممکن از دماهای سطح خاک در 4 زمان تصویربرداری مختلف توسط این سنجنده، محاسبه میانگین شبانه روزی دمای سطح خاک بر اساس میانگین گیری کردن از دمای سطح خاک در سه زمان 22:30 شب، 1:30 شب و 10:30 صبح بیشترین تطابق را با داده های مشاهداتی میانگین شبانه روزی دمای سطح خاک دارد و مقدار خطای مطلق و ضریب تعیین در این روش جهت برآورد میانگین شبانه روزی دمای سطح خاک به ترتیب 1/2 درجه سانتیگراد و 93/0 بدست آمد. با بکارگیری مدل بیلان انرژی در سطح خاک جهت برآورد میانگین شبانه روزی دمای سطح خاک نیز مقدار خطای مطلق، 8/1 درجه سانتیگراد و ضریب تعیین 96/0 بدست آمد. نتایج حاصل از تحلیل سری های فصلی نشان داد که با بکارگیری مدل بیلان انرژی در سطح خاک و تصاویر ماهواره ای، بیشترین تطابق بین مقادیر محاسباتی و مشاهداتی به ترتیب طی فصول تابستان و زمستان رخ می دهد. نتایج کلی این پژوهش بیان کننده دقت قابل قبول و مناسب هر دو روش بکار گرفته شده و توصیه روش بیلان انرژی در سطح خاک بدلیل دقت بالاتر آن است. بر این اساس این امکان وجود دارد که از روش کلی بکار گرفته شده در این پژوهش برای شبیه سازی دمای سطح خاک در مناطق مختلف استفاده کرد و و از میانگین شبانه روزی دمای سطح خاک برآوردشده برای کاربردهای مختلفی از جمله بعنوان یک متغیر ورودی در مدل های شبیه سازی دما و رطوبت در خاک استفاده کرد.