به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت
جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه

sebal

در نشریات گروه آب و خاک
تکرار جستجوی کلیدواژه sebal در نشریات گروه کشاورزی
  • محدثه السادات فخار، عباس کاویانی*
    کمی سازی مکانی ET واقعی برای مدیریت منابع آب و برنامه ریزی در مناطق خشک بسیار مهم است. در این پژوهش به بررسی و برآورد  تبخیر-تعرق براساس الگوریتم های Py_SEBAL و METRIC، مدل WaPOR و محصول MOD16  طی سال های 2021 و 2022 در دشت مغان واقع در استان اردبیل پرداخته شد. نتایج هر یک از مدل ها با روش FAO-56 که یک روش استاندارد برای برآورد تبخیر-تعرق در مناطق مختلف است، مقایسه شد. نتایج نشان می دهد که الگوریتم Py_SEBAL با مقدار 97/0=R و (mm/month)88/1=RMSE بیش ترین میزان همبستگی را با مقدار FAO-56 دارد. سپس، الگوریتم METRIC با مقدار 89/0=R و (mm/month) 5/1=RMSE بیش ترین میزان همبستگی را داشته است. به منظور اعتبارسنجی دقیق تر عملکرد مدل های برآوردی در مناطق مختلف، از پایگاه WaPOR نیز استفاده شد. خروجی های به دست آمده نشان می دهد که در بین اراضی تحت پوشش شبکه آبیاری الگوریتم Py_SEBAL با مقدار 77/0=R2 بیش ترین میزان همبستگی را با مقادیر حاصل از WaPOR دارد. بعد از Py_SEBAL، METRIC با مقدار 55/0=R2 همبستگی به نسبت مناسبی را دارد. با توجه به نقشه کاربری منطقه، بیش از 60 درصد اراضی این منطقه تحت پوشش شبکه آبیاری قرار دارند. ازآنجایی که Py_SEBAL در بررسی های انجام شده بهترین نتیجه را برای بررسی در این اراضی داشته است، لذا به برآورد حجم میزان  تبخیر-تعرق در سطح کل منطقه پرداخته شد که نتایج حاصله نشان می دهد حجم میزان تبخیر-تعرق از سطح برابر از اراضی تحت پوشش شبکه آبیاری و اراضی دیم حدود 5/4 برابر در هر هکتار بیش تر است.
    کلید واژگان: دشت مغان، Metric، MOD16، Py، SEBAL، Wapor
    Mohadese Sadat Fakhar, Abbas Kaviani *
    Spatial quantification of actual evapotranspiration (ET) is crucial for water resource management and planning in arid regions. This research focuses on the investigation and estimation of evapotranspiration using Py_SEBAL and METRIC algorithms, as well as the WaPOR model and MOD16 product, during the years 2021 and 2022 in the Moghan Plain located in Ardabil Province. The results of each model are compared with the FAO-56 method, which is a standard approach for estimating evapotranspiration in different areas. The results indicate that the Py_SEBAL algorithm shows the highest correlation with the FAO-56 method, with an R value of 0.97 and an RMSE (mm/month) of 1.88. Next, the METRIC algorithm demonstrates the highest correlation with an R value of 0.89 and an RMSE (mm/month) of 1.5. To further validate the performance of the estimation models in different areas, the WaPOR database is also utilized. The obtained outputs indicate that among the irrigated lands covered by the water network, the Py_SEBAL algorithm exhibits the highest correlation with the values derived from WaPOR, with an R2 value of 0.77. After Py_SEBAL, METRIC demonstrates a relatively suitable correlation with an R2 value of 0.55. Considering the land use map of the region, more than 60% of the area is covered by the irrigation network. Since Py_SEBAL yields the best results in the conducted investigations for these lands, the estimation of evapotranspiration volume is focused on the entire region. The results indicate that the volume of evapotranspiration is approximately 4/5 times higher per hectare in irrigated lands compared to drylands.
    Keywords: Moghan Plain, Metric, MOD16, Py, SEBAL, Wapor
  • ذکریا ابراهیمی، جواد بهمنش*، وحیدرضا وردی نژاد
    این مطالعه با هدف اندازه گیری مقادیر واقعی تبخیر-تعرق و وضعیت تامین آب اراضی کشاورزی روستاهای دریاس و توت آغاج در محدوده شهرستان مهاباد، استان آذربایجان غربی در الگوهای کشت مختلف، در 341 هکتار از اراضی مورد مطالعه با سیستم آبیاری تحت فشار با استفاده از ابزارهای سنجش از دور و الگوریتم سبال انجام شد. برای انجام این تحقیق 7 تصویر مختلف ماهواره لندست 8، در بازه زمانی اردیبهشت تا شهریور ماه (فصل رشد) سال 1401 مورد بررسی قرار گرفت و حجم آب موردنیاز گیاهان بر اساس الگوی کشت منطقه در طول فصل رشد برآورد و نیاز خالص آبیاری با مقادیر مصرف آب در شبکه آبیاری محدوده موردمطالعه، مقایسه شد. بر اساس نتایج حاصل از این بررسی بیشترین مقادیر تبخیر-تعرق در فصل رشد به ترتیب مربوط به محصول سیب، هلو، یونجه، گیلاس، آلبالو، زردآلو، شابلون، انگور و گندم است. همچنین در سطح محدوده موردبررسی با توجه به الگوی کشت، مقدار مصرف آب در فصل رشد در سطح 341 هکتار موردمطالعه، برابر با 2060000 مترمکعب برآورد شد که با توجه به اطلاعات موجود مقدار آب واردشده به شبکه در سال زراعی گذشته بیش از 2500000 مترمکعب بوده است که نمایانگر راندمان 82 درصدی شبکه آبیاری تحت فشار دریاس و توت آغاج است. البته  شایان ذکر است که در اکثر اراضی محدوده موردمطالعه، از چاه های غیر مجاز نیز برای آبیاری اراضی استفاده به عمل می آید بر همین اساس بررسی دقیق وضعیت شبکه و اصلاح و بازنگری مقدار و نحوه توزیع آب اجتناب ناپذیر است.
    کلید واژگان: تبخیر-تعرق، سبال، سنجش از دور، نیاز آبی
    Zakarya Ebrahimi, Javad Behmanesh *, Vahid Rezaverdinejad
    This study was conducted to determine the actual evapotranspiration values and water supply status of different cultivation pattern in 341 hectares of agricultural lands of Deryas and Tut-Aghaj of Mahabad plain in West Azarbaijan, with pressurized irrigation systems using remote sensing tools and SEBAL algorithms. To carry out this research, 7 different images of Landsat 8 satellite were downloaded in the period from May to September of 2022 (plant growth season) and the amount of crop water requirement on the basis of the cultivation pattern was estimated in the study area and compared to the amount of water consumed in the irrigation network. On the basis of obtained results, the highest amounts of evapotranspiration in the growth season relates to apple, Peach, alfalfa, cherry, sour cherry, apricot, plum stencil, grape and wheat, respectively. Also, the amount of water consumption during the growing season on the 341 hectares of the study area was estimated to be 2060000 m3, while the water input into the network in the previous agricultural year was more than 2500000 m3, representing an 82% efficiency of the pressurized irrigation network in Daryas. It is mentioned that in most of the study area, unauthorized wells are also used for land irrigation. Based on the obtained results in this study, it is inevitable to control the condition of the irrigation network and the amount and method of water distribution.
    Keywords: Evapotranspiration, Remote Sensing, SEBAL, Water Requirement
  • امیر نورجو*، فرید فیض الله پور

    با توجه به محدودیت کمی و کیفی آب، مدیریت و تحویل حجمی آب در شبکه های آبیاری و زهکشی امری مهم محسوب می شود. برای دستیابی به این هدف، الگوی کشت شبکه آبیاری و زهکشی مهاباد با استفاده از تصاویر ماهواره ای سنتینل 2 و روش طبقه بندی ماشین بردار پشتیبان برای سال زراعی 98-97 استخراج گردید. همچنین، با استفاده از داده های هواشناسی ایستگاه مهاباد و معادله پنمن مانتیث، حجم خالص آب مورد نیاز گیاهان غالب در محل نقاط تحویل حجمی محاسبه گردید. برای تعیین میزان تبخیر-تعرق واقعی، از تصاویر ماهواره ای لندست 8 و الگوریتم سبال استفاده شد و در نهایت نقشه های مکانی تبخیر-تعرق واقعی و نیاز خالص آبیاری برای شبکه استخراج گردید. بر اساس نتایج حاصل، 64 درصد از اراضی کشت شده (6786 هکتار) شبکه مهاباد به صورت باغی و 36 درصد از اراضی (3808 هکتار) به صورت زراعی به دست آمد. بدین ترتیب، نیاز خالص آبیاری (تبخیر و تعرق محاسباتی با کسر بارش موثر)برابر با 71 میلیون مترمکعب و نیاز ناخالص آبیاری با لحاظ راندمان آبیاری 44 درصد، برابر با 36/161 میلیون مترمکعب محاسبه گردید. همچنین، کل میزان تبخیر-تعرق حاصل از الگوریتم سبال برابر با 78/79 میلیون متر محاسبه گردید. بر اساس نقشه های کاربری اراضی، نیاز خالص آبیاری و تبخیر-تعرق واقعی، نحوه برداشت آب در شبکه مورد بررسی قرار گرفته و مشاهده شد که در اراضی بالادست شبکه و مجاور رودخانه مهاباد، نیاز آبی گیاهان برطرف شده ولی مناطق پایین دست شبکه، به علت عدم دسترسی به آب کافی، دچار تنش آبیاری شده اند.

    کلید واژگان: الگوی کشت، چرخه فنولوژی گیاهی، سبال، کم آبیاری، ماشین بردار پشتیبان
    Amir Nourjou *, Farid Feizolahpour

    Due to the location of Iran in arid and semi-arid regions and according to the quantitative and qualitative limitations of water resources, optimal management and volumetric delivery of water is important in irrigation and drainage networks. In this regard, it is necessary to estimate the water requirement of crops accurately and provide adequate water to farmers. Remote sensing technology provides facilities that can be used to obtain different layers of information at the lowest cost in the fastest time. Accordingly, many researchers have used remote sensing data to monitor vegetation cover, provide land use maps, estimate crop evapotranspiration and have declared this technology as appropriate tool for such studies. Based on the previous studies, it is observed that low researches has been conducted to investigate the crop evapotranspiration considering the crop water requirement. Therefore, the most important objectives of this study are: provide the cropping pattern and land use maps using Sentinel 2 satellite images, determination of the water requirement for the delivery points of irrigation network, determination of the actual evapotranspiration of the crop cover using SEBAL algorithm and Landsat 8’s images and finally evaluation of the water supply and management in the Mahabad irrigation and drainage network. In order to determine the cropping pattern of the Mahabad irrigation and drainage network, Sentinel 2 images have been used related to the 2018-2019 crop year. The images were examined in terms of the region of syudy and the percentage of cloudiness and after selecting the appropriate images, pre-processing operations including radiometric and atmospheric corrections were applied on them. Then, the NDVI index was calculated based on selected images. On the other hand, after determination of the classification classes, the phenological cycle of crops were examined for each class and spectral pattern of crops was determined during the growing season. Training samples were selected for supervised classification using the existing maps, Google Earth images, creating images with false color composites and considering the growth pattern and some of them were also considered for validation of the classified map. Then, the cropping pattern map was obtained by using the SVM classification algorithm. After generating the crop classification map, the water requirement of the different classes was determined based on the Penman-Montith evapotranspiration method, applying plant coefficients and irrigation application efficiency at the volumetric water delivery points. Finally, the actual evapotranspiration rate of the study area calculated based on the SEBAL algorithm and compared with the net water requirement map. Based on the results, kappa coefficient and overall accuracy of the classified map were determined to be 0.953 and 91%, respectively. The area of the planted agricultural farms was equal to 10594 hectares and 1576 hectares of farms were without planting. The area of orchard farms was equal to 6786 hectares and the area of sugar beet, wheat, alfalfa and corn lands were obtained to 998, 1839, 693 and 278 hectares, respectively. Thus, the net irrigation water requirement was equal to 71 million cubic meters and the gross irrigation water requirement was calculated equal to 161.36 million cubic meters, considering the irrigation efficiency of 44%. On the other hand, the evaluation of the SEBAL evapotranspiration maps during the growing season indicated that the total amount of evapotranspiration was equal to 79.78 million cubic meters, and this amount was 14% higher than the net irrigation water requirement. Finally, according to the crop classification map and based on the comparison of the net irrigation water requirement and evapotranspiration maps, the water consumption in the Mahabad irrigation and drainage network was evaluated. It turned out that in the upstream farms of the network or close to the Mahabad River, the Water consumption was more than net water requirement and downstream areas were faced to deficit irrigation due to lack of sufficient water.Finally, based on the results of this study, it was observed that by using the capabilities of satellite images and remote sensing, it is possible to monitor and evaluate the condition of agricultural farms on a large scale with acceptable accuracy. Also it is possible to improve the management of water supply and water use efficiency in irrigation and drainage networks by creating up-to-date land use maps, determining net and gross irrigation water requirment and comparing with actual evapotranspiration maps.

    Keywords: Crop Pattern, Plant Phenology Cycle, SEBAL, Deficit Irrigation, Support Vector Machine
  • حجت الله قاسمی، امیرپویا صراف*، بابک امین نژاد
    در این پژوهش، در گام اول مقادیر تبخیر و تعرق حوضه آبریز کارون، در سه سال خشک، نرمال و تر به ترتیب 2015، 2019، 2022، با استفاده از مدل SWAT واسنجی شده بر اساس رواناب و عملکرد محصول و الگوریتم SEBAL به دست آمده است. مدل SWAT با استفاده از 6 ایستگاه هیدرومتری برای دوره های 2016-2000 و 2020-2017، به ترتیب واسنجی و اعتبارسنجی شد که برای دوره واسنجی، مقادیر ضریب تبیین (R2) بین 54/0 تا 71/0، ضریب نش - ساتکلیف (NS) بین 52/0 تا 68/0 و ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE) بین 50/12 تا (m3/s) 00/32 و برای دوره اعتبارسنجی، مقادیر R2 بین 51/0 تا 65/0، NS بین 50/0 تا 65/0 و RMSE بین 03/12تا (m3/s) 23/23 بوده است. همچنین متوسط عملکرد مشاهداتی و شبیه سازی شده محصول استراتژیک حوضه آبریز، به ترتیب برابر با 68/4 و 98/4 تن در هکتار بوده است. در ادامه، نتایج الگوریتم SEBAL و مدل SWAT براساس وضعیت سال آبی، با یکدیگر تحت مقایسه قرار گرفتند که همگرایی میان نتایج این دو روش، برای سه سال نرمال، خشک و تر به ترتیب برابر با 72/0، 58/0 و 49/0 بوده است. در مرحله دوم از این تحقیق، با توجه به داده های زمینی و با استفاده از تصاویر سنجنده MODIS از ماهواره Terra که دارای قدرت تفکیک زمانی مناسب است و سنجنده OLI از ماهواره Landsat8 که دارای قدرت تفکیک مکانی مناسب است، نتایج الگوریتم SEBAL و محدوده تغییرات پارامترهای اصلی این الگوریتم در دشت های حوضه های اهوازملاثانی و الباجی، ارائه شد. دشت اهوازملاثانی دارای سطح زیرکشت بالاتر و تغییرات توپوگرافی کمتر است. شبیه سازی عملکرد محصول توسط نرم افزار SWAT، در دشت الباجی نتیجه بهتری به دست داده است. با توجه به نتایج این تحقیق، مقادیر تبخیر و تعرق استخراجی از الگوریتم SEBAL و مدل SWAT می توانند نزدیک به مقادیر واقعی تبخیر و تعرق در حوضه باشند.
    کلید واژگان: تبخیر و تعرق، SEBAL، رواناب، عملکرد محصول، MODIS
    Hojjatollah Ghasemi, Amirpouya Sarraf *, Babak Aminnejad
    Evaporation and Transpiration (including soil water evaporation and transpiration in plants) account for about 60% of the annual atmospheric precipitation on the earth. This process is the backbone of the hydrological cycle and a key element in Water Resources Management and the agricultural sector. The Soil and Water Assessment Tool (SWAT) and the Surface Energy Balance Algorithm for Land (SEBAL) are specialized models that address this problem. A SEBAL model is a tool for estimating the spatial distribution of actual evaporation and transpiration using satellite images such as MODIS, and Landsat 8. Although Landsat 8 images have a higher Spatioal resolution than MODIS images (30 m vs. 1000 m), their Tempoural resolution is lower than that of MODIS images (every 16 days vs. every day). On the other hand, daily MODIS images may not always be usable because of problems such as cloudiness. In addition, the interpretation of numerous satellite images is very time-consuming. In the current study, the evaporation and transpiration values in the catchment area of Karun River were obtained in three dry, normal and wet years (2019, 2020, 2021) using the recalibrated SWAT model based on runoff and crop yield and the SEBAL algorithm. Then the results of the SEBAL algorithm and SWAT model were compared with each other based on the water year conditions. In the second stage of the research, the results of the SEBAL algorithm and the range of changes of the main parameters of this algorithm in the plains of Ahvaz-Mlathani and Al-Baji basins were presented according to the ground data and using the MODIS images from the Terra satellite with a suitable time resolution and OLI sensor from Landsat8 satellite, which has a good spatial resolution.
    Keywords: SEBAL, evapotranspiration, runoff, crop yield, MODIS
  • سهیلا محتشمی، زهرا آقاشریعتمداری*
    بارش یکی از مهم ترین اجزای جریان های هیدرولوژیکی به حساب می آید که میزان موثر و قابل استفاده آن برای گیاه در بخش کشاورزی و به ویژه کشت دیم از اهمیت بالایی برخوردار است. در این پژوهش، باران موثر در اراضی تحت کشت گندم دیم شهرستان خمین با به کارگیری سنجش از دور و اجرای الگوریتم سبال بر روی 28 تصویر موجود از لندست 8 در سال های زراعی 1394-1393 تا 1401-1400 برآورد گردید. برای ارزیابی دقت الگوریتم سبال از روش پنمن مانتیث استفاده شد. سپس، به منظور توسعه یک مدل از تخمین بارش موثر به کمک شبکه عصبی و داده های هوشناسی ابتدا، میزان هم بستگی میان متغیرهای هواشناسی و درجه حرارت رشد روزانه (GDD) با بارش موثر به روش هم بستگی پیرسون بررسی و با توجه به نتایج هم بستگی ها، متغیرها از نظر میزان هم بستگی اولویت بندی شدند. از داده های هواشناسی سه ایستگاه از نزدیک ترین ایستگاه های همدید به منطقه مورد مطالعه برای درونیابی متغیرهای هواشناسی با روش عکس فاصله استفاده شد. با توجه به نتایج هم بستگی ها، متغیر دمای متوسط با هم بستگی 92/0 و متغیرهای GDD و حداکثر رطوبت نسبی به ترتیب با هم بستگی 86/0 و 77/0- به عنوان متغیرهای موثر در برآورد بارش موثر شناخته شدند. در مرحله بعد متغیرهای موثر تحت سناریوهای مختلف برای آموزش شبکه ها به کار گرفته شدند و عملکرد شبکه ها با استفاده از معیار خطای RMSE و MBE ارزیابی شد. نتایج نشان داد که می توان با به کارگیری الگوریتم یادگیری Bayesian regularization و با داشتن متغیرهای دمای روزانه و GDD با دقت بسیار خوبی میزان بارش موثر را برای منطقه مورد نظر پیش بینی نمود. مقدارRMSE این مدل 1899/0 میلی متر و MBE آن 0115/0- میلی متر برآورد شد. با استفاده از مدل ارائه شده می توان تنها با داشتن متغیرهای ساده ی هواشناسی، تبخیر تعرق واقعی و در نهایت بارش موثر منطقه دیم مورد نظر را بدون نیاز به حل الگوریتم های پیچیده (نظیر سبال) با دقت مناسبی تخمین زد.
    کلید واژگان: الگوریتم سبال، الگوریتم های یادگیری، بارش موثر، تبخیر تعرق، شبکه عصبی
    Soheila Mohtashami, Zahra Aghashariatmadari *
    Precipitation is considered one of the most important components of hydrological cycle, and its effective and usable amount for plants is of great importance in the agricultural sector, especially rainfed cultivation. In this research, the effective precipitation (EP) in dry wheat fields of Khomein city was estimated by using RS and SEBAL on 28 available images from Landsat8 in the crop years 2014 to 2022. Penman-Monteith-Fao method was used to evaluate the accuracy of SEBAL. Then, a model of EP estimation was developed with ANN and meteorological data. For this purpose, the correlation between meteorological data and Growin Degree Days (GDD) with EP was investigated by Pearson's correlation method. the meteorological data of three stations from the closest synoptic stations to the study area were used and The meteorological data of the study area were interpolated using the Inverse Distance Weighting method (IDW). According to the results of the correlations, the average temperature parameter with a correlation of 0.92 and the GDD and the maximum relative humidity respectively with a correlation of 0.86 and -0.77 as effective variables in estimating EP. In the next step, the most effective parameters were used for modeling. the networks were trained under different scenarios, and the performance of the networks was evaluated using the RMSE and MBE error criteria. The results showed that by using the BR learning algorithm and having the variables of daily temperature and GDD, it is possible to predict the amount of EP for the target area with very good accuracy. The RMSE value of this model was 0.1899 mm and MBE was estimated as -0.0115 mm. By using the presented model, with simple meteorological variables, the actual evapotranspiration and finally the EP of the desired area can be determined with appropriate accuracy without the need to solve complex algorithms.
    Keywords: SEBAL, Effective Precipitation, evapotranspiration, Learning Algorithm, Feedforward Neural Network
  • سید حسن طباطبایی، سید مجید میرلطیفی*، حسین دهقانی سانیج، اشکان شکری
    اثر استفاده از داده گواری بر افزایش دقت تخمین تبخیر-تعرق (ET) با استفاده از دو روش فیلتر کالمن جمعیتی(EnKF) و فیلتر ذره(PF) بررسی شد. مشاهدات و مدل مورد استفاده به ترتیب عبارت بودند از تبخیر-تعرق محاسبه شده با استفاده از روش سبال (روش مبتنی بر سنجش از دور) و مقادیر ET که به روش پیشنهادی نشریه فائو 56 برای شرایط غیر استاندارد محاسبه شدند. به منظور ارزیابی کارایی روش های مذکور، نتایج بدست آمده از سه رویکرد شامل الف) داده گواری به کمک PF، ب) داده گواری به کمک EnKF و ج) شبیه سازی بدون استفاده از داده گواری (OL)، با نتایج یک سامانه داده گواری دیگر که در آن رطوبت خاک با استفاده از مقادیر اندازه گیری شده رطوبت خاک به وسیله دستگاه TDR و حل عددی معادله ریچاردز محاسبه شده بود (BL)، مقایسه گردید. نتایج بدست آمده دلالت بر آن دارد که داده گواری با استفاده از روش های PF و EnKF توانستند متوسط خطای سوگیری در برآورد رطوبت خاک در لایه توسعه ریشه را به ترتیب 7 و 9 درصد حجمی نسبت به OL کاهش دهند. همچنین داده گواری با PF و EnKF توانست nRMSE رطوبت خاک را نسبت به OL، 8 درصد کاهش دهد. بنابراین به کمک داده گواری می توان به بهبود تخمین آب مصرفی و ارتقای مدیریت آبیاری دست یافت.
    کلید واژگان: سبال، فیلتر ذره، فیلتر کالمن جمعیتی، مدلسازی آب و خاک و گیاه
    Seyed Hasan Tabatabaii, Seyed Majid Mirlatifi *, Hosein Dehghanisanij, Ashkan Shokri
    Introduction
    Data assimilation is a scientific method which integrates information from the actual measurements and the model predictions within a defined framework to enhance the accuracy of the estimations of variables or parameters under investigation. This process comprises of two phases called prediction and update. In the prediction phase, the model estimations are computed using the Monte Carlo simulation method. This process continues until observation data (measurements) becomes available. In the update phase, model estimations and observations are combined, taking into account the confidence level associated with each one of the data sources (observations, and model estimations), resulting in posteriori estimates (updated outcomes). This study focuses on improving the accuracy of the estimates of the soil moisture contents at root zone depth using the ET estimation model suggested for non-standard conditions by FAO 56 (Allen et al., 1998) through the utilization of two data assimilation methods namely the Ensemble Kalman Filter (EnKF) and the Particle Filter (PF). ET was calculated according to the Surface Energy Balance (SEBAL) algorithm using Landsat 8 satellite imagery as observation data for the data assimilation system.
    Materials and Methods
    In order to ascertain the effectiveness of the data assimilation methods applied, results obtained from a data assimilation system (referred to as BL) which was implemented in two sugar beet fields and two corn fields in the Jovein region were utilized. In the BL system, simulated soil moisture contents of the root zone layer obtained by numerically solving the Richards equation were combined with the soil moisture measurements taken at specific points in the fields using soil moisture sensors (TDR). 51 TDR access tubes were installed in the fields to measure soil moisture contents at various depths using Time Domain Reflectometry (TDR) sensors. Soil moisture measurements were recorded from Khordad to Aban 1399 (write in English calendar).The essence of data assimilation methods lies in the amalgamation of homogeneous information about the studied phenomenon obtained through different mechanisms. In this study, the observations utilized included ET calculated based on the SEBAL algorithm. In the FAO-56 model, evapotranspiration and soil moisture content of the surface and root zone layers were computed. Since soil moisture contents of the surface and the root zone layers serve as the initial conditions for subsequent simulation steps, data assimilation was applied to the soil moisture content instead of the ET. To achieve this, ET obtained from the SEBAL algorithm was converted into soil moisture content and subsequently used in the data assimilation process.
    Conclusion
    The average standard deviation of the simulated soil moisture contents (σ) in the PF and EnKF approaches was 36% and 32% lower, respectively, compared to the open-loop (OL) approach. Throughout the growth period, PF and EnKF consistently resulted in lower σ compared to OL in the three fields which were irrigated by center-pivot irrigation systems. However, following each irrigation event in the field M, which was irrigated by a drip irrigation system, σ suddenly increased and became nearly equivalent to OL. This was attributed to the greater depth of irrigation water in this field as compared with the other three fields. On the average, the magnitude of σ change (σΔ), representing the reduction in σ before and after the update, was 0.032 and 0.037 for PF and EnKF, respectively. Consequently, the results suggested that data assimilation reduces the uncertainty of simulation results.The research findings indicate that data assimilation significantly reduced the BIAS and nRMSE indices compared with the OL approach. The average BIAS for EnKF, PF, and OL was 0.018, 0.020, and 0.028, respectively, while the average nRMSE for the three methods was 17.3%, 17.5%, and 18.9%, respectively. In other words, the use of ET observations obtained from Landsat 8 satellite imagery and the SEBAL algorithm significantly improved the accuracy of the estimation of ET with the FAO-56 model. Therefore, the obtained results suggest that data assimilation can be employed to enhance the accuracy water consumption estimates and to improve irrigation management.
    Keywords: : Ensemble Kalman Filter, Particle Filter, SEBAL, Soil-Water-Plant Modeling
  • علی مرشدی*، نیازعلی ابراهیمی پاک، بهروز حسینی بروجنی

    به منظور استفاده بهینه از منابع آب، دانستن مقدار آب لازم برای تولید اقتصادی محصول از اهمیت خاصی برخوردار است. تعیین نیاز آبی گیاهان مخصوصا تبخیر و تعرق پتانسیل گیاه به روش های مستقیم و در اقلیم های متفاوت برای گیاهان زراعی و باغی از راهبردهای اساسی هر منطقه بوده و مبنای برنامه ریزی برای استفاده از منابع آب و آبیاری گیاهان است. تبخیر و تعرق فرآیندی است شامل دو بخش تبخیر (بخارشدن آب از سطح خاک و پوشش گیاهی و آب های سطحی) و تعرق (بخارشدن آب از اندام گیاهان در اثر فعالیت های فیزیولوژی گیاه). هدف از برآورد تبخیر و تعرق، تعیین نیاز آبی گیاه، برنامه ریزی آبیاری و ارزیابی حساسیت عملکرد گیاهان نسبت به کمبود آب در مراحل مختلف رشد گیاه است که یکی از عوامل مهم در چرخه ی هیدرولوژی و از جمله عوامل تعیین کننده معادلات انرژی در سطح زمین و توازن آب می باشد. اغلب روش های زمینی از اندازه گیری نقطه ای برای تخمین تبخیر و تعرق استفاده می کنند. سنجش از دور این قابلیت را دارد تا مقدار تبخیر و تعرق را تخمین زده و توزیع مکانی آن را مورد بررسی قرار دهد. در این پژوهش، از تصاویر ماهواره ی لندست 5  برای برآورد تبخیر و تعرق روزانه گیاه چغندرقند، در شهرکرد، واقع در استان  چهارمحال و بختیاری، با استفاده از مدل سبال، در 25 تاریخ گذر ماهواره لندست 5 استفاده گردید. اعتبارسنجی کارایی مدل سبال با استفاده از تصاویر لندست 5 نسبت به نتایج لایسیمتری انجام شد و نتایج حاکی از آن بود که الگوریتم سبال با ضریب تبیینR2=0.9889  در بازه زمانی روزانه و ضریب تبیین R2=0.9318 در بازه زمانی ماهانه بود و در مجموع همبستگی و تطابق خوب و مناسبی را با نتایج آزمایش لایسیمتری داشته و نتایجی مشابه این روش را تخمین زده است. بطور کلی، نتایج پژوهش نشان داد که الگوریتم توازن انرژی برای سطح یا سبال به عنوان یکی از الگوریتم های پرکاربرد سنجش از دور در برآورد تبخیر و تعرق گیاه، از قابلیت ویژه ای برخوردار است.

    کلید واژگان: تبخیر-تعرق، چغندرقند، سبال، لایسیمتر، لندست
    Ali Morshedi *, Niaz Ali Ebrahimipak, Behrooz Hoseini Boroujeni
    Introduction

    In recent years, we have witnessed the unsustainable use of water resources, which has led to short-term and long-term water crises. The diversity of water and soil resources, along with climate change, has made the scientific management of agricultural water inevitable. In a such scenario, managing scarce water resources to meet ever-increasing needs is challenging. To make the best use of water resources, it is important to know the amount of water needed for economic production.Determining the water requirement of crops, especially the evapotranspiration potential, indirect ways and in different climates for agricultural and orchard plants is one of the basic strategies of each region. Evapotranspiration (ET) is a process that includes two parts: evaporation (evaporation of water from the surface of soil and vegetation and surface water) and transpiration (evaporation of water from plant organs due to plant physiological activities). The purpose of estimating evapotranspiration is to determine the crop’s water requirement, and irrigation planning, and to evaluate the sensitivity of crops’ performance to water deficiency in different stages of plant growth. Sugar beet is one of agricultural crops that is placed in the cultivation pattern and is cultivated in a wide area of the world due to the need for sugar consumption. Determining the evapotranspiration of this crop and planning its irrigation is of particular importance. Numerous studies showed that the water requirement of sugar beet, based on the variety and climate, differs. Various techniques have been proposed to measure ETc, and each method has advantages and limitations. Some of the widely used methods are lysimetric experiments, eddy covariance, Bowen ratio, energy balance method, and soil water balance method. In recent years, new technologies are also used to estimate evapotranspiration, among them, the Surface Energy Balance Algorithms for Land (SEBAL) can be mentioned. This research aims to compare ET, water requirement, and water productivity of sugar beet in lysimetric data to SEBAL algorithm using Landsat 5 satellite images, from 1996 to 1998.

    Materials and Methods

    This experiment was carried out at the Chahar-Takhteh research station (Shahrekord, Iran) at latitude 50 ̊56ʹ and longitude 31̊ 11ʹ, 2066 m above sea level.In the spring of 1996, 1997, and 1998, before planting the crop, the soil inside the lysimeter was irrigated to reach the saturation level. Two days after irrigation and at field capacity, monogram seeds of sugar beet, at the rate of 120,000 crops per hectare, were cropped. The row spacing in the field around the lysimeter was similar. Irrigation was based on the discharge of about 35 to 45 % of the moisture content at field capacity. The required amount of water was calculated by the neutron probe and added to the lysimeter. simultaneously, the surrounding area was also irrigated.Remote sensing data included Landsat 5 satellite images for the years of experiment, path 164, and row 38. The temporal resolution of the satellite was 16 days. Spatial resolution for visible, near, and mid-infrared bands was 30 and 120 m for thermal infrared. The 25 cloud-free images were downloaded (6, 9, and 10 images) for research years. These images were retrieved from the website (https://earthexplorer.usgs.gov) as geometrically and radiometrically corrected and processed in ERDAS Imagine 2022 software. To estimate actual evapotranspiration, the energy balance equation is used, λET=Rn-G0-H. In this equation, Rn is the net incoming radiation flux, H is the sensible heat flux, G0 is the soil heat flux, and λET is the latent heat flux of evaporation (W/m2 ). The statistical indicators include mean absolute error (MAE) which is unsigned, mean bias error (MBE), root mean square error (RMSE), normalized root mean square error (NRMSE), and Coefficient of Determination (R2 ).

    Results and Discussion

    Evapotranspiration of sugar beet in lysimeter and in SEBAL on the days of satellite passage in 1996 to 1998 (25 overpasses without clouds) showed that the difference of evapotranspiration in the two methods was -1.20 % and -0.13 mm d -1 which showed high accuracy. The negative sign means that the SEBAL estimates were lower than the corresponding values in the lysimeter. The statistical indices values of RMSE, NRMSE, MAE, and MBE for 25 pairs of evapotranspiration values were 0.7031 mm d -1 , 0.1102, 0.5552, and -0.1312, respectively. The RMSE, NRMSE, MAE and MBE statistical indices for 18 pairs of monthly evapotranspiration were 54.1155 mm month-1 , 0.3225, 40.9462, and - 28.7955, respectively. The total values of evapotranspiration in lysimeter were equal to 1096.6, 1022.6, and 906.3 mm during the growth period (total mean equal to 1040.6 mm) from 1996 to 1998, respectively. The total values of evapotranspiration in the SEBAL were equal to 1004.6, 831.6, and 666.4 mm during the growth period, total mean of 834.2 mm. The mean difference was around 19.8%. The results of mean water productivity were 5.02 kg m-3 in lysimeter and 6.26 kg m-3 in SEBAL. Because of lower evapotranspiration values in SEBAL compared to the lysimeter, the water productivity values were higher.

    Conclusion

    Determining the water requirement of crops is the basis of planning for the sustainable use of water resources and irrigation of crops. The sugar beet has a great amount of evapotranspiration due to its large green cover. Accurate quantification of crop evapotranspiration (ETc) at local and regional scales can help water policy and decision-making in water resources and their management. The results indicated that the SEBAL algorithm using Landsat 5 satellite images with a coefficient of determination (R2=0.9889) in the daily time period and a coefficient of determination (R2=0.9318) in the monthly time period had a good correlation with lysimetric data. In general, results showed that SEBAL has a special capability as one of the widely used remote sensing algorithms to estimate crop evapotranspiration.

    Keywords: Evapotranspiration, lysimeter, Landsat, SEBAL, sugar beet
  • سهیلا محتشمی، زهرا آقاشریعتمداری*

    مدیریت موثر و کارآمد منابع آب در مناطق کم برخوردار آبی، نیازمند شناخت دقیق جریان های هیدرولوژیکی است. آگاهی از میزان دقیق کل باران به عنوان یکی از اجزای جریان های هیدرولوژیکی و هم چنین میزان قابل استفاده یا موثر آن به منظور برنامه ریزی های دقیق تر در بخش کشاورزی ضروری است. در راستای این دیدگاه، در این پژوهش، باران موثر در اراضی تحت کشت گندم دیم شهرستان خمین با بکارگیری سنجش از دور و اجرای الگوریتم سبال برآورد شده است.داده های هواشناسی مورد نیاز از سه ایستگاه از نزدیک ترین ایستگاه های سینوپتیک به منطقه مورد مطالعه شامل ایستگاه های سینوپتیک خمین، محلات و گلپایگان دریافت شده و به روش IDW برای منطقه مورد نظر درونیابی شدند. به منظور برآورد بارش موثر، تبخیر تعرق محصول گندم دیم با اجرای الگوریتم سبال بر روی 28 تصویر موجود از لندست 8 در طول دوره رشد گندم دیم برای سال های زراعی 1394-1393 تا 1401-1400 در منطقه مطالعاتی مورد نظر محاسبه می شود. دقت سبال با روش های پنمن مانتیث و تشت تبخیر ارزیابی شده و سپس نتایج به دست آمده با روش های تجربی برآورد باران موثر (USDA، FAO، درصدی و تجربی) مقایسه و خطای نسبی آن ها برآورد شده است.نتایج مقایسات نشان داد که روش USDA با میانگین خطای نسبی 2/12% کمترین خطا و روش FAO با میانگین خطای نسبی 60 %  بیشترین خطا را نسبت به روش سبال داشتند. یافته های پژوهش نشان داد که روش های تجربی برآورد بارش موثر جهان شمول نمی باشند. بنابراین، بایستی این روش ها با در نظر گرفتن عواملی محیطی تاثیرگذار بر مقدار بارش موثر و نوع محصولات کالیبره شوند.

    کلید واژگان: الگوریتم بیلان انرژی، بارش موثر، تبخیر تعرق، لندست
    Soheila Mohtashami, Zahra Aghashariatmadari *

    Considering the importance of water in the agricultural sector, it is necessary to know the usable or effective amount. Therefore, in this research, using remote sensing and implementing the Surface Energy Balance Algorithm (SEBAL) on 28 images from Landsat 8 for the crop years 2014 to 2022 in During the growth period of dry wheat in fields of Khomein city, the rate of evapotranspiration and effective rainfall were estimated. The accuracy of SEBAL has been evaluated with Penman-Monteith and pan evaporation methods, and then the results obtained with experimental methods of effective rainfall estimation have been compared and their relative error (RE) has been estimated. The results showed that the USDA method with a RE of 12.2% had the lowest error and the FAO with a RE of 60% had the highest error compared to the SEBAL.

    Keywords: Effective Rainfall, Evapotranspiration, Landsat, SEBAL
  • نسیم کمالی، بهمن فرهادی بانسوله*

    تبخیروتعرق یکی از مهمترین پارامترها برای برنامه ریزی منابع آب در بخش کشاورزی می باشد که دارای تغییرات زمانی و مکانی می باشد. الگوریتم های برآورد تبخیر و تعرق مبتنی بر سنجش از دور در مطالعات متعددی استفاده شده-است. با استفاده از تصاویر ماهواره ای مودیس می توان تبخیر و تعرق را به صورت روزانه و در پیکسل های 1000 متری برآورد نمود حال آنکه می توان با استفاده از تصاویر لندست 8 مقدار این پارامتر را هر 16 روز یکبار در پیکسل های 100 متری برآورد نمود. روش های متعددی جهت تلفیق تصاویر با تفکیک پذیری مکانی پایین (مثل مودیس) و متوسط (مثل لندست 8) به منظور برآورد تبخیر و تعرق به صورت روزانه و در پیکسل های کوچکتر ارایه شده است. ریز مقیاس-سازی تصاویر یکی از این روش ها می باشد که در این مطالعه در سطح یکی از دشت های استان کرمانشاه مورد ارزیابی قرار گرفته است. برای این منظور تبخیر و تعرق واقعی در سطح منطقه مورد مطالعه در تابستان 1393 با استفاده از الگوریتم سبال و بر اساس 6 تصویر ماهواره ای لندست 8 و مودیس برآورد گردید. هر چند روش های متعددی برای ریزمقیاس سازی تبخیر و تعرق برآورد شده بر اساس تصاویر مودیس وجود دارد، در این مطالعه از دو روش ریز مقیاس-سازی ساده (نسبت و تفریق) برای تبدیل به مقیاس تصاویر لندست 8 استفاده شد. نتایج به صورت گرافیکی و آماری مورد مقایسه قرار گرفت. با توجه به اینکه در منطقه مورد مطالعه کاربری های متعدد با سطح کوچک و به صورت مختلط وجود دارد نتایج به دست آمده با روش های ریزمقیاس سازی از دقت قابل قبولی برخوردار نبودند.

    کلید واژگان: دمای سطحی، سبال، سنجش از دور، ماهیدشت
    Nasim Kamali, Bahman Farhadi Bansouleh *

    Evapotranspiration (ET) is one of the most important parameters in agricultural water management which has spatial and temporal variations. Remote sensing-based algorithms of ET estimation have been applied in several studies. Using MODIS satellite images ET can be estimated on a daily basis at the pixel size of 1000 meters while using Landsat 8 images can be estimated every 16 days in the pixel size of 100 meters. Various methods are available for combining satellite images with low (such as MODIS) and medium (such as Landsat 8) spatial resolution to estimate evapotranspiration on a daily basis in the lower pixel size. Downscaling is one of these methods which was evaluated in this study is one of the plains in Kermanshah province. For this purpose, the actual ET over the study area was calculated during the summer of 2014 using the SEBAL algorithm based on six satellite images of Landsat 8 and MODIS. Although there are several methods for downscaling the estimated evapotranspiration based on MODIS images, in this study two simple downscaling methods (ratio and subtraction). were used to convert the Landsat 8 image scale. Results of downscaled images of MODIS were compared with the results of Landsat 8 images graphically and statistically. Given the fact of small size and mixed land use types in the study area results of downscaling methods were not acceptable.

    Keywords: Land Surface Temperature, Mahidasht, Remote Sensing, SEBAL
  • نسیم کمالی، بهمن فرهادی بانسوله*
    میزان تبخیر و تعرق گیاهان درون یک منطقه با توجه به پارامترهای هواشناسی، مرحله رشد گیاه و شرایط مدیریتی مزارع دارای تغییرات زمانی و مکانی می باشد. هدف از مطالعه کنونی مقایسه روند تغییرات مکانی و زمانی تبخیر و تعرق ذرت در منطقه ماهیدشت با استفاده از تصاویر ماهواره ای با منابع علمی موجود (به علت نبودن داده های لایسیمتری) بوده است. در این مطالعه تبخیر و تعرق روزانه برای چهار مزرعه ذرت واقع در مناطق مختلف دشت با استفاده از الگوریتم سبال و تصاویر ماهواره ای لندست8 در 6 تاریخ در طول دوره رشد گیاه ذرت در سال 1393 تخمین زده شد. از آنجایی که اندازه گیری مزرعه ای تبخیر و تعرق واقعی جهت اعتبار سنجی نتایج حاصل از برآورد تبخیر و تعرق براساس الگوریتم سبال وجود نداشت، نتایج نهایی (تبخیر و تعرق) و همچنین نتایج میانی الگوریتم سبال (شاخص دمای سطحی، NDVI و آلبیدو) با نتایج قابل قبول در دسترس مقایسه شد. نتایج نشان داد تبخیر و تعرق به دست آمده با الگوریتم سبال و نرم افزار AGWAT روند مشابهی داشتند. روند افزایشی و کاهشی دمای سطحی در گذر زمان منطقی بود. متوسط شاخص NDVI در طول دوره رشد در مزارع مورد مطالعه بین 47/0 تا 53/0 بوده که با توجه به منابع در محدوده قابل قبولی قرار دارد. ضریب بازتاب نور (آلبیدو) با متوسط 18/0-17/0 تغییرات اندکی در بین مزارع منتخب داشت. تغییرات زمانی نتایج نشان دهنده روند افزایشی دمای سطحی، تبخیر و تعرق و شاخص گیاهی NDVI تا اواسط دوره رشد و سپس کاهش این پارامترها می باشد.
    کلید واژگان: آلبیدو، سبال، دمای سطحی، شاخص گیاهی
    Nasim Kamali, Bahman Farhadi Bansouleh *
    The crop evapotranspiration (ET) has spatial and temporal variations within the region due to changes in meteorological parameters, phenological stage, and farm management conditions. The main objective of the present study was to compare the trend of temporal and spatial variations of grain maize evapotranspiration in Mahidasht using satellite images with available resources (due to lack of Lysimeteric data). In this study, the daily evapotranspiration for the four maize farms in the different parts of the plain was calculated using Landsat 8 satellite images and the SEBAL algorithm on six dates during the growing period of maize in the year 2014. Since there was no field measurement of ET to verify the results of estimated ET based on the SEBAL algorithm, the final results (evapotranspiration) and intermediate results (Land surface temperature, Albedo, and NDVI) calculated by the SEBAL algorithm were compared with acceptable values in the literature. Results showed a similar trend of estimated evapotranspiration by the SEBAL algorithm and AGWAT software. The trend of increasing and decreasing land surface temperature was rational. The average of NDVI during the growth period in the studied farms was between 0.47 and 0.53 which was acceptable. Albedo with an average of 0.17-0.18 had slight variations between the selected farms. Results showed rising in land surface temperature, evapotranspiration, and NDVI to the middle of the growth period and then reducing of these parameters. The average estimated maize evapotranspiration based on the SEBAL algorithm was between 3.35 to 8.53 mm/day for the six imagery dates.
    Keywords: Albedo, SEBAL, surface temperature, Vegetation Index
  • علی سرداری هارونیه، مهدی همایی، علی اکبر نوروزی*

    ایران دارای پهنه های گسترده تحت کشت است که برآورد دقیق و به موقع عملکرد در چنین پهنه هایی برای هرگونه مدیریت کشاورزی از اهمیت بالایی برخوردار است. در سال های اخیر، روش های مختلفی برای برآورد عملکرد محصولات زراعی بر پایه مشاهدات سنجش از دور ارایه شده است. هدف اصلی این مقاله ارزیابی مدل AquaCrop برای برآورد عملکرد گندم با استفاده از اطلاعات تصاویر ماهواره ای است. در این پژوهش یکی از مراحل اولیه و مهم، برآورد میزان تبخیر-تعرق واقعی با استفاده از الگوریتم توازن انرژی سطح زمین (SEBAL) و تصاویر ماهواره Landsat8 است. تبخیر-تعرق حاصل از تصاویر ماهواره ای با داده های تبخیر-تعرق تشت تبخیر ایستگاه هواشناسی سینوپتیک زنجان مقایسه شده و نتایج قابل قبولی در شاخص های آماری (36/0MAE =،45/0RMSE = و 94/0R2=) به دست آمد. در ادامه از مدل رشد گیاهی AquaCrop در جهت شبیه سازی رشد گندم استفاده شد. مقدار شاخص های آماری RMSE، MAE و R2 برای داده های (CC) ، تعرق، تصاویر ماهواره ای و مدل AquaCrop به ترتیب برابر (06/11، 2/9 درصد و 94/0) و (633/0، 359/0 میلی متر در روز و 95/0) به دست آمد. نتایج حاصل از میانگین عملکرد محصول پیکسل های مزرعه ای برابر 189/1 تن در هکتار به دست آمد و در مقایسه با آمارنامه کشاورزی وزارت جهاد کشاورزی با استفاده از شاخص آماری RMSE، MAE و مطالعات میدانی انجام شده (1-2/1 تن در هکتار) در این پژوهش نشان می دهد که میزان برآورد عملکرد گندم در منطقه مورد مطالعه قابل قبول است.

    کلید واژگان: AquaCrop، SEBAL، تبخیر-تعرق
    Ali Sardari, Mehdi Homaee, Aliakbar Noroozi *

    Iran has a large area under cultivation, and reliable and timely crop yield forecasts are critical for making timely food supply decisions. As a result, several methods for estimating crop yield based on remote sensing observations have been published in recent years. One of the first and most critical steps in this study is to estimate real evapotranspiration using the SEBAL algorithm and high spatial and temporal resolution Landsat8 satellite images. The evapotranspiration obtained from satellite images was compared to evaporation data from the Zanjan synoptic meteorological station's evaporation pan, with statistical indicators (MAE=0/36, RMSE=0/45, R2 =0/94) indicating satisfactory results. The AquaCrop model and its four execution steps were used to simulate the product yield, and the necessary coefficients and data from the model were applied in satellite imagery calculations for each of these steps. For comparing CC data determined by satellite imagery and AquaCrop model, the RMSE, MAE, and R2 indices were respectively 11/06, 9/2 percent, and 0/94, and 0.633 and 0/359 mm/day and 0/95 for transpiration. The average yield was calculated to be 1/189 ton/ha in field pixels and its comparison with agricultural statistics and field studies (1-1/2 ton/ha) showed acceptable estimates for wheat yield in the area of this study.

    Keywords: AquaCrop, SEBAL, evapotranspiration
  • ابوالفضل دلاوری کامیاب، شهرو مختاری*، رضا جعفری نیا

    تبخیر و تعرق به عنوان یکی از مولفه های کلیدی چرخه هیدرولوژیکی کره زمین می باشد و برآورد دقیق آن به عنوان یک عامل مهم در برنامه ریزی و مدیریت منابع آب در کشاورزی از اهمیت بسیار زیادی برخوردار می باشد. طی چند دهه گذشته، روش های مبتنی بر استفاده از تصاویر ماهواره ای مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است به طوریکه محققان انواع روش های سنجش از دور را برای برآورد تبخیر و تعرق توسعه داده اند. در پژوهش حاضر، امکان استفاده از دو مدل مبتنی بر سنجش از دور سبال (SEBAL) و متریک (EEFlux) و نیز مقایسه آنها در برآورد تبخیر و تعرق روزانه در مزرعه اوقاف اراک مورد بررسی قرار گرفت. با استفاده از مدل های SEBAL و EEFlux شارهای سطحی برای هر پیکسل تصویر ماهواره لندست 8 (برای هست تصویر در دوره فصل رویشی در مزرعه اوقاف اراک) محاسبه و مقدار تبخیر و تعرق واقعی به صورت باقی مانده معادله توازن انرژی در سطح برآورد شد. دقت نتایج الگوریتم های SEBAL و EEFlux با استفاده از داده های لایسیمتر (برداشت شده در 8 تاریخ منطبق با تاریخ تصاویر ماهواره لندست 8) با استفاده از معیارهای PBAIS، NSE، RMSE و R2 انجام شد. نتایج برآورد تبخیر و تعرق روزانه حاصل از الگوریتم های SEBAL و EEFLux به این صورت بود که با شروع فصل زراعی مقادیر تبخیر و تعرق روزانه کم بود و سپس با گذر زمان و رسیدن به میانه های فصل زراعی مقدار تبخیر و تعرق به اوج خود رسید و سپس بعد از آن مقادیر تبخیر و تعرق به علت کاهش دما و همچنین تغییرات پوشش ذرت در منطقه مورد مطالعه سیر نزولی به خود گرفت. مقایسه الگوریتم های SEBAL و EEFLux حاکی از آن بود که الگوریتم SEBAL حدود 7.71 درصد تبخیر و تعرق واقعی روزانه در محدوده مزرعه اوقاف اراک را بیشتر برآورد کرده است. نتایج ارزیابی عملکرد بیانگر این بود که RMSE، NSE، PBIAS و R2 بر اساس الگوریتم SEBAL به ترتیب برابر با 0.711، 0.807، 7.398 و 0.885 و برای الگوریتم EEFLux به ترتیب برابر با 1.046، 0.582، 15.080 و 0.793 بود. از این رو ارزیابی عملکرد الگوریتم های SEBAL و EEFLux با توجه به داده های لایسیمتر نشان داد که الگوریتم SEBAL دارای همبستگی بالاتر و و انحراف معیار کمتر نسبت به الگوریتم EEFLux می باشد. براین اساس، الگوریتم SEBAL نسبت به الگوریتم EEFLux نتایج بهتری را ارایه داده است و الگوریتم SEBAL دقت بالای تصاویر در برآورد تبخیر و تعرق را نشان داد

    کلید واژگان: تبخیر و تعرق روزانه، سنجش از دور، لندست 8، SEBAL و EEFLux
    Abolfazl Delavari Kamyab, Shahroo Mokhtari *, Reza Jafarinia
    Introduction

    Evapotranspiration (ET) is one of the key components of the Earth's hydrological cycle and its accurate estimation is very important in the water resources management and planning in agricultural usages. ET as a main hydrological flux, links energy, carbon and water cycles, and has an important role in meteorology, hydrology and water resource management, especially in Agricultural Water Management (AWM). Precise and accurate estimation of ET is an essential for the Integrated Water Resources Management (IWRM). Since ET is considered as water consumption over the agricultural areas, knowledge about ET (water consumption), as one of the most important features of the hydrologic cycle, plays an important role in irrigation planning and agricultural management. Quantification of water consumption in agricultural areas can be carried out using climatic and environmental variables, e.g. reference evapotranspiration (ETo), crop coefficient (Kc) and crop evapotranspiration (ETc).

    Methods

    Over the past few decades, satellite imagery based methods have come to the attention of researchers, which they have developed varieties of remote sensing methods to estimate evapotranspiration. In the present study, the Surface Energy Balance algorithm for Land (SEBAL) and Mapping Evapotranspiration with Internalized Calibration (METRIC)/Earth Engine Evapotranspiration Flux (EEFLux) algorithms were used to estimate ET for every pixel of the Landsat 8 at the Arak maize farm, Iran. Various observed data was used in this study. The meteorological data were first obtained from Markazi Regional Water Authority (sunny hours and solar radiation at selected dates) and Arak synoptic station to calculate actual ET and the selected satellite data and ET models were then evaluated. Moreover, wind speed, dew point temperature and daily temperature at the corresponding dates of the Landsat 8 satellite overpass time were gathered from Iran Meteorological Organization. In order to obtain the Leaf Area Index (LAI) at the overpass time of the Landsat 8 satellite over the study area, field measurements were performed. For this purpose, at each date of field operation (which was at the same date as the overpass time of the Landsat 8 satellite) and based on the Landsat pixel size, a 30*30 m plot was designed for field sampling in the selected maize farmland, and a 1*1 m square sub-plot was then designed in the center of each plot. In order to compare the used models, some quantitative criteria are required to measure model performance. In this study, daily ET from SEBAL and EEFlux were used to compare the relative performance of the algorithms for the eight Landsat images during the growth period. Based on commonly used statistical metrics, percent bias error (PBIAS), root mean squared error (RMSE), Nash-Sutcliffe coefficient of efficiency (NSE) and coefficient of determination (R2) criteria were used to evaluate the models. Taylor diagram was used to provide a visual framework and graphically summarizes how closely a set of patterns matches the observed data. In this study, Taylor diagram was used for visual comparing Evapotranspiration derived from SEBAL and EEFLux algorithms, based on the ET obtained from Lysimeter (as reference data).

    Results

    The results of estimating daily Evapotranspiration from Surface Energy Balance algorithm for Land (SEBAL) and Earth Engine Evapotranspiration Flux (EEFLux) algorithms indicated that daily ET were low at the beginning of the growing season and then came up until middle of the growing season, and then ET values have been decreased due to decreasing temperature as well as changes in maize cover in the study area. Comparison of SEBAL and EEFLux algorithms showed that SEBAL algorithm has estimated about 7.71% of daily ET more that EEFLux algorithm at Arak maize farm. The results of performance evaluation showed that RMSE, NSE, PBIAS and R2 were obtained 0.711, 0.807, 7.398 and 0.885, respectively based on SEBAL algorithm, and for EEFLux algorithm were equal to 1.046, 0.582, 15.080 and 0.793, respectively. The Taylor diagrams showed that the SEBAL model had a lower RMSE and higher correlation than the EEFLux model. Comparing the standard deviation of both models, it was found that the SEBAL model was more in agreement and closer to measured daily ET values than the EEFLux model. This can also be seen in Fig. 6, where SEBAL has a close standard deviation to the measured data, but EEFLux model has a lower standard deviation than the measured data. This indicates that the EEFLux model cannot predict the daily ET the same as SEBAL model. According to observed data (lysimeter data), evaluating the performance of SEBAL and EEFLux algorithms showed that SEBAL algorithm had higher correlation and less standard deviation than EEFLux algorithm. Therefore, SEBAL algorithm had better estimation than the EEFLux algorithm.

    Keywords: Daily evapotranspiration, Remote sensing, Landsat images, SEBAL, EEFLux
  • جمیل جلالی، فریدون رادمنش*، عبدعلی ناصری، محمدعلی آخوندعلی، حیدرعلی زارعی

    تبخیر یکی از پارامترهای مهم در مدیریت پیکره های آبی، تغییرات تراز آب در آنها و محاسبه بیلان آب است که برآورد دقیق آن با مشکلات و پیچیدگی های خاصی روبه رو است. توجه به محدودیت روش های فیزیکی و تجربی برآورد تبخیر، استفاده از فناوری سنجش از دور به دلیل امکان برآورد مکانی اطلاعات و همچنین حداقل کردن استفاده از داده های هواشناسی می تواند کاربرد وسیعی در محاسبه تبخیر داشته باشد. الگوریتم های زیادی برای برآورد تبخیر و تعرق با استفاده از فناوری سنجش از دور توسعه داده شده اند. از جمله این الگوریتم ها، SEBAL و SEBS هستند. در این پژوهش با استفاده از این الگوریتم ها برای محاسبه آلبیدوی سطح، دمای سطحی و شاخص وضعیت پوشش گیاهی از داده های ماهواره ای چندطیفی و اطلاعات هواشناسی مانند درجه حرارات، ساعت های آفتابی، باد، فشار بخار اشباع، رطوبت خاک و غیره استفاده و درنهایت تبخیر- تعرق در کشت و صنعت نیشکر واحد امیرکبیر واقع در جنوب غربی خوزستان، محاسبه و نقشه های تبخیر- تعرق برای سال 1397 تهیه شد. همچنین تبخیر- تعرق واقعی با استفاده از روش Priestly- Taylor محاسبه شد و با روش SEBAL و SEBS مورد مقایسه قرار گرفت. تفاضل مطلق برای الگوریتم SEBAL در دوره مورد تحقیق بین 0/1 تا 0/27 متغیر بود و برای الگوریتم SEBS این مقدار از 0/09 تا 19/2 به دست آمد که برای هر دو الگوریتم قابل قبول است اما نتایج نشان می دهد الگوریتم SEBAL کارایی قابل قبول تری نسبت به الگوریتم SEBS دارد.

    کلید واژگان: تبخیر- تعرق، سنجش از دور، SEBS، Priestly- Taylor، SEBAL
    J. Jalili, F. Radmanesh*, A. A. Naseri, M. A. Akhond Ali, H. A. Zarei

    Agricultural water management studies require accurate information on actual evapotranspiration. This information must have sufficient spatial detail to allow analysis on the farm or basin level. The methods used to estimate evapotranspiration are grouped into two main groups, which include direct methods and indirect or computational methods. Basics of the indirect methods are based on the relationship between meteorological parameters, which impedes the use of these data with a lack or impairment. On the other hand, this information is a point specific to meteorological stations, and their regional estimates are another problem of uncertainty of their own. To this end, the use of remote sensing technology can be a suitable approach to address these constraints. Real evapotranspiration can be estimated by satellite imagery that has short and long wavelengths and is estimated using surface energy equations. Examples of such algorithms include SEBAL, METRIC, SEBS. Among the above mentioned algorithms, SEBAL and SEBS have been used. Among the factors of superiority of the SEBAL and SEBS algorithms, in comparison with other remote sensing algorithms, is a satellite imagery analysis algorithm based on physical principles and uses satellite simulation and requires minimum meteorological information from ground measurements or air models.

    Keywords: Evapotranspiration, Remote sensing, Sebal, Presly Taylor, Sentinel
  • بهاره بهمن آبادی، عباس کاویانی*

    شناخت و ارزیابی تبخیر و تعرق از سطوح گیاهی یک ابزار اساسی در محاسبه بیلان آب و تخمین نیاز آبی و دسترسی به آن است. در این تحقیق به منظور بررسی توزیع مکانی تبخیروتعرق و رابطه آن با سنجش از دور در مقابل داده های لایسیمتری به عنوان شاهد در منطقه برازجان واقع در استان بوشهر، ایران انجام شد. در این پژوهش از 46 تصویر بدون ابر و روزانه از سنجنده MODIS، 7 تصویر از سنجنده ETM+ و 7 تصویر از سنجنده TM در طول فصل رشد از ماه فروردین تا  شهریور در خلال سال های 80 تا 82 استفاده شده است. براساس نتایج بدست آمده از اجرای سه مدل SEBAL، SSEB و TSEB در هر سه ماهواره، سنجنده MODIS دارای کمترین میزان خطا بوده (به ترتیب برای هر سه الگوریتم RMSE=0.856,1.385,2.7mm/day) و پس از آن ماهواره لندست 7 با قدرت تفکیک مکانی بالاتر در رده دوم قرار می گیرد (به ترتیب برای هر سه الگوریتم RMSE=1.042,1.56,2.76 mm/day) و در نهایت ماهواره لندست 5 بیشترین میزان خطا را به خود اختصاص می دهد (به ترتیب برای هر سه الگوریتم RMSE=1.14, 1.97, 3.06 mm/day). در بررسی وضعیت پوشش گیاهی براساس شاخص نرمال شده تفاوت پوشش گیاهی، در ابتدای دوره کشت به دلیل جوانه زنی و تنک بودن پوشش گیاهی، این شاخص در پایین ترین حد خود قرار دارد و به ترتیب با افزایش دمای هوا و میزان پوشش گیاهی، این شاخص رو به افزایش است. فاکتور L اهمیت به سزایی در برآورد شاخص پوشش گیاهی تعدیل شده برحسب خاک و در نهایت، صحت سنجی برآوردهای بدست آمده تبخیروتعرق برای منطقه مورد مطالعه دارد که به پوشش منطقه وابسته است. در این تحقیق برای منطقه مورد مطالعه مقدار L=0.6 تخمین زده شد که در مقایسه با دیگر مقادیر مورد بررسی، دارای کمترین مقدار خطا بود ((RMSE=0.6. الگوریتم SEBAL نسبت به سه الگوریتم دیگر به داده های لایسیمتری نزدیکتر بوده و از دقت بالاتری برخوردار است. عملکرد مناسب الگوریتم SEBAL به دلیل جزیی نگری در فرمولاسیون و اجرای این الگوریتم بوده است. الگوریتم SSEB براساس تیوری ساده تر و برمبنای انرژی حرارتی سطح زمین بوده که نسبت به الگوریتم SEBAL در رده دوم قرار می گیرد. الگوریتم دومنبعی ضعیف ترین نتایج را در میان الگوریتم ها از خود نشان داد. در مقایسه عملکرد تصاویر ماهواره ای بطورکلی سنجنده MODIS به دلیل قدرت تفکیک زمانی مناسب و تعدد تصاویر نسبت به دو سنجنده ETM+ و TM و ارایه سری زمانی بیشتر، برای برآورد تبخیروتعرق در مقیاس منطقه ای مناسب می باشد.

    کلید واژگان: NDVI، SAVI، SEBS، SEBAL، TSEB
    B. Bahmanabadi, A. Kaviani*
    Introduction

    The exact estimation of evapotranspiration has significant importance in the programming of irrigation development and other distribution systems and water usage. Since the main user of water in the country is the agriculture sector, therefore, the exact estimation of plants’ water demand has been adverted extensively. The assessment methods of reference evapotranspiration are classified in two types of direct and indirect. The calculation of reference evapotranspiration in scientific and in vitro form and with high accuracy is possible by using lysimeter but in comparison to the indirect methods that are based on the climatic data of weather stations, the use of lysimeter is unfortunately inefficient. This is not just for the time consuming and high cost of lysimeter but it is for the limitation of weather stations and spottiness of the estimated values; in this way it is not possible to expand the obtained results to the large scale. Remote sensing is an authentic technique for the assessment of evapotranspiration in large scale which do not consume much time and money. The existence of different satellites by having different spatial and temporal resolution, redouble the importance and usability of this technique

    Material and Methods

    Actual evapotranspiration assessment in the region were done based on SEBAL, SSEB and TSEB algorithms on 46 imageries of MODIS, seven imageries of Landsat7 (ETM+) and seven imageries of Landsat5 (TM) in years of 2001-2003. Multiplicity of imageries of MODIS show the proper time resolution of this sensor and is a reason for less errors in the assessment of reference evapotranspiration. In the evaluation of the three algorithms of SEBAL, SSEB and TSEB in the three satellites.

    Result and Discussion

    In the evaluation of the three algorithms of SEBAL, SSEB and TSEB in the three satellites, MODIS shows the least errors (respectively, RMSE=0.856, 1.385 and 2.7 mm/day), then Landsat7 is placed in the second class by having higher spatial resolution (respectively, RMSE=1.042, 1.56 and 2.76 mm/day) and Landsat5 has the highest errors (respectively, RMSE = 1.14, 1.97 and 3.06 mm/day). NDVI was found at the lowest amount in the beginning of cultivation period because of germination and sparseness of vegetation, and increase respectively by increasing temperature and crop canopy. L factor has a significant importance in the assessment of SAVI which is related to the area crop coverage percentage. Amount of L has been estimated as L=0.6 that has the least errors in comparison to the others.

    Conclusion

    In this study, the proper amount for L factor in estimation of the SAVI amount was about 0.6 which was based on the investigations on soil correction factor, the results of statistical indexes and the type and dispersal of vegetation in the region. The accuracy estimation of evapotranspiration of two single-source algorithms of SEBAL and SSEB and one two-source algorithm of TSEB in Bushehr province were evaluated. SEBAL algorithm presented more exact results based on statistical indexes among two single-source algorithms and the obtained results in 95% level of this algorithm showed significant differences with lysimetric measurements. This algorithm was chosen as the premier algorithm in the region. Two-source algorithm of TSEB showed the highest amount of errors. Satellite imageries by having higher spatial resolution estimated evapotranspiration with higher accuracy, the reason of which is proper choosing of cold and hot pixels. Although, because of having proper time resolution and variation of image numbers and also presenting of more time series in comparison to ETM+ and TM, MODIS was more adverted. ETM+ which is located on Landsat satellite was lied in the second place because of its resolution and having higher spatial resolution.

    Keywords: NDVI, SAVI, SEBS, SEBAL, TSEB
  • بهاره بهمن آبادی، عباس کاویانی*

    در این تحقیق به بررسی توزیع مکانی تبخیرتعرق و رابطه آن با سنجش از دور در مقابل داده های لایسیمتری به عنوان شاهد در شهرستان اراک واقع در استان مرکزی در ایران پرداخته شده است. در برآورد مقدار تبخیرتعرق واقعی براساس مدل های SEBAL، SSEB و TSEB در منطقه از 28 تصویر از سنجنده های  MODIS و سنجنده + ETM در طی سال های 1380 تا 1383 استفاده شد. تعدد تصاویر MODIS وقدرت تفکیک زمانی مناسب آن، دلیلی بر میزان خطای کمتر در برآورد تبخیرتعرق مرجع است. طبق نتایج آماری از میان سه مدل مورد بررسی، مدلSEBAL با کمترین میزان RMSE در هر دو سنجنده MODIS وETM+ (97/0 و 38/1 میلی متر بر روز) به عنوان مدل برتر در منطقه معرفی شد و مدل TSEB ضعیف ترین عملکرد را در هر دو سنجنده MODIS و ETM + داشته است (mm/day 57/3 و 53/2=RMSE). در مقایسه عملکرد دو سنجنده، سنجنده ETM+ماهواره لندست7 به دلیل قدرت تفکیک مکانی بالاتر، برای برآورد تبخیرتعرق توصیه می شود. علاوه بر این در بررسی پوشش گیاهی، بر اساس شاخص گیاهی NDVI، در ابتدای دوره کشت به دلیل جوانه زنی و تنک بودن پوشش گیاهی، این شاخص در پایین ترین حد خود قرار دارد و به ترتیب با افزایش دمای هوا و پوشش گیاهی، شاخص NDVI رو به افزایش است. فاکتور L اهمیت به سزایی در برآورد SAVI و در نهایت، برآورد تبخیرتعرق برای منطقه مورد مطالعه دارد که به پوشش منطقه وابسته است. در این تحقیق برای منطقه مورد مطالعه در دوره رشد حداکثری گیاه، مقدار6/0= L تخمین زده شد که در برابر دیگر مقادیر مورد بررسی، دارای کمترین مقدار خطا بود.

    Bahareh Bahman Abadi, Abbas Kaviani *

    In this research, the spatial distribution of evapotranspiration and its relationship with remote sensing in contrast with lysimetric data as control was investigated in Arak, Markazi province in Iran. For estimation of actual evapotranspiration amount in the region based on SEBAL, SSEB and TSEB algorithms, 28 imageries of MODIS and Landsat7 (ETM+) were used for the years of 2000-2004. The multiplicity of MODIS images and its high temporal resolution is the reason of least error for ET estimation. According to the statistical results, the SEBAL model with the lowest RMSE in both TERRA and ETM + sensors (0.97 and 1.38 mm/day) was presented as the superior model in the region. Also, TSEB model showed the weakest results among the proposed models, in both MODIS and ETM + sensors (3.57 And 2.53 mm per day). Comparing the performance of two sensors, the ETM+ satellite images are recommended for ET estimation due to increased spatial resolution and improved resolution of images in the Landsat satellite. In addition, the NDVI vegetation index was at its lowest level at the beginning of the growing period due to germination and vegetation thinness, and it is increased by increasing air temperature and vegetation cover. L factor has a significant effect on SAVI and ET estimation and it is depended on the region vegetation. In this study, the L factor for the studied area was estimated to be 0.6 during the maximum growth period, which had the least amount of error in comparison with other values.

    Keywords: SEBAL, ETM+, MODIS, SAVI, NDVI
  • حسین کریمی طرقبه، پرویز کردوانی*، مسعود مهدوی
    عمده ترین مصرف کننده منابع آب کشور، بخش کشاورزی است،درنتیجه بیشترین حجم تلفات آب نیز مربوط به این بخش می باشد. لذا یکی از مهمترین فرایند های تلفات آب کشاورزی مربوط به تبخیر - تعرق واقعی است. در این تحقیق با استفاده از الگوریتم SEBAL و سنجنده MODIS میزان تبخیر - تعرق واقعی دهستان سودلانه شهرستان قوچان در سال 2011 مورد ارزیابی قرار گرفته است نتایج ماهانه نشان می دهد بیشترین مقدار تبخیر - تعرق مربوط به ماه های April, June, May بوده است که به ترتیب با میانگین 26 ، 21و17 میلی متر در صدر قرار گرفته است.بالا بودن مقادر تبخیر - تعرق در فصل بهار با توجه به نقشه کاربری اراضی این منطقه که کشت دیم را غالب می داند قابل توجیه است.میانگین تبخیر - تعرق واقعی سالانه دهستان سودلانه در این سال برابر با 260 میلی متر محاسبه شده است .که حداکثر آن معادل 644 میلی متر مربوط به مناطق شرقی دهستان (مانندروستاهای ددانلو و دیزادیز)بوده و حداقل آن که معادل 102میلی متربوده است، مربوط به مناطق مرکزی و غربی دهستان (مانند روستاهای داودلی و دولو)می باشد .نتایج این مطالعه با داده های زمینی دهستان سودلانه، از وجود همبستگی معنی داری دلالت دارد. بدین معنی که کمینه تبخیر -تعرق واقعی روستاهای مرکزی وغربی دهستان تا 102 میلیمتر بوده است که با میزان افزایش چاه های احداثی خشک شده ومیزان بالای مهاجرت این روستاها(بویژه روستای دولو)رابطه مستقیم داشته است. همچنین مطالعه همزمان نگارنده با موضوع، اولویت بندی مکانی الزام به مدیریت منابع آب روستاهای دهستان سودلانه، این همبستگی را تایید مینماید.
    کلید واژگان: تبخیر و تعرق، سنجش از دور، SEBAL، سودلانه
    hossein karimi torghabeh, parviz kardavani*, masoud mahdavi
    The main consumer of water resource in the country is agriculture sector – AS a result, the largest amount of water losses is related to this sector one of the most important processes of agricultural water losses related to real evapotranspiration because during the evapotranspiration process (ET) , a large volume of water of surface soil transferred transpiration ally and also sub soil water is transferred through the vegetation and real transpiration to the atmosphere. In this research using the algorithm SEBAL and MODIS indicator the real evapotranspiration rate was evaluated in Sodlaneh village of Quchan in 2011.Monthly results indicate the highest evapotranspiration was related to the months of April, June, May that with average of 17, 21, 26 mm was topped up respectively. High levels of evapotranspiration in spring due to land use map of the area which dominates annual evaporation and transpiration of the Sodlaneh village is calculation this year as 260mm that its Maximum equal with 644 mm is related to eastern part of the village (such as villages Dadanloo, Dizadiz) and and at least equivalent to 102mm is related to the central and western parts of the village (such as village of davoodli and dollo). The results of this study with the land data of Sodlaneh village shows that there is a significant correlation.
    Keywords: Evapotranspiration, remote sensing, SEBAL, Soudlaneh
  • فرهاد میرزایی*، محمدرضا کشاورز، مجید وظیفه دوست
    روش Sufrace Energy BALance (SEBAL) یکی از پر کاربردترین روش های تعیین تبخیر و تعرق واقعی به کمک سنجش از دور است. با این حال فرض خطی بودن رابطه اختلاف دما و دمای سطح زمین و نیز استفاده از دو پیکسل گرم و سرد که توسط کاربر شناسایی می شوند از نقاط ضعف این روش محسوب می شود. روش Modified SEBAL (M-SEBAL) علاوه بر اصلاح این مشکل، دو مفهوم جدید لبه سرد و گرم را جایگزین پیکسل های سرد و گرم می کند که تاثیر بسزایی در افزایش دقت و نیز خودکارسازی اجرای الگوریتم و عدم نیاز به کاربر ماهر دارد. با این حال تعیین لبه گرم نیاز به محاسبات زیاد و در نتیجه بالا رفتن زمان محاسبه و امکان خطای محاسباتی دارد. در این تحقیق، شکلی ساده شده از روش M-SEBAL با نام Simplified M-SEBAL (SM-SEBAL) توسعه یافته است و نتایج حاصل از اجرای سه روش بر روی بیش از 300 لایه تصویری MODIS با داده های لایسیمتری و نیز داده های زمینی بیلان انرژی مزرعه تحقیقاتی دانشگاه تهران واقع در کرج مقایسه شده است. نتایج حاصل از اجرای سه الگوریتم نشان می دهد که الگوریتم SEBAL تبخیر و تعرق را بیش برآورد و دو الگوریتم دیگر آنرا اندکی کم برآورد می کنند. بیشترین خطای محاسبه شار گرمای محسوس مربوط به روش M-SEBAL با 87/33 درصد و کمترین میزان خطا مربوط به نتایج روش SEBAL (23/11 درصد) می باشد. با این حال حداکثر خطا در مقادیر تبخیر تعرق روزانه در نتایج روش SEBAL (56/3 درصد) و کمترین میزان خطا در روش SM-SEBAL (18/1 درصد) مشاهده شد.
    کلید واژگان: سنجش از دور، تبخیر و تعرق، سبال، M-SEBAL، SM-SEBAL
    Farhad Mirzaee *, Mohammadreza Keshavarz, Majid Vazifedoust
    The algorithm of Sufrace Energy BALance (SEBAL) is one of the most widely used methods for determining actual evapotranspiration through remote sensing. However, assuming a linear relationship between temperature difference (dT) and land surface temperature (LST) and the visual identification of hot and cold pixels are the weak points of the method. Modified SEBAL (M-SEBAL) on the other hand, replaces two new concepts as hot and cold edges, with a significant impact on increasing the accuracy and automation of the execution of the algorithm and removing the need for skilled user. Although, determining the warm edge requires high computing and thus increase in computing time and possible errors. In this study, a simplified form of the M-SEBAL (SM-SEBAL) is developed and the results of executing of the three method on MODIS images and comparing the results with the observed data are shown. Results show that SEBAL overstimates the ET values and M-SEBAL and SM-SEBAL underestimate the same values. The highest sensible heat flux calculation error comes from M-SEBAL (33.87%) and SEBAL shows the lowest error rate (11.23%). The highest error in the calculation of the latent heat (LE) retrives from M-SEBAL (11.66%) and the lowest error rate retrives from SEBAL (5.05%). However, the maximum daily evapotranspiration observed error was for SEBAL (3.56%) and the lowest error was retrived from SM-SEBAL (1.81%) and then M-SEBAL (2.47%). In addition, the time required to perform SEBAL algorithm is up to four times more than the time needed to run other two algorithms.
    Keywords: Remote sensing, evapotranspiration, SEBAL, SM-SEBAL
  • بهاره بهمن آبادی*، عباس کاویانی، پیمان دانشکار آراسته، رستا نظری
    تبخیر-تعرق مرجع یک پدیده چند متغیره و پیچیده است که به عوامل متعددی وابسته است. دقیق ترین روش برآورد آن، استفاده از لایسیمتر است که مستلزم صرف وقت و هزینه زیادی است. از این رو هدف اصلی این تحقیق برآورد تبخیر-تعرق واقعی براساس الگوریتم های تک منبعی SEBALو SSEBو الگوریتم دو منبعی TSEBدر سه سنجنده MODIS ، ETM+وOLI & TIRSاست که در سه مرحله صورت گرفته است. در برآورد تبخیر-تعرق براساس الگوریتم SEBAL، شاخص تعدیل شده پوشش گیاهی(SAVI) و فاکتور تصحیح اثرات زمینه خاک (L)از اهمیت ویژه ای برخوردار است به همین منظور این شاخص به عنوان ضریب کالیبراسیون در نظر گرفته شد که با توجه به وضعیت درصد پوشش سبز روی سطح زمین انتخاب شد. نتایج حاصل از هر سه سنجنده نسبت به داده های لایسیمتری خطای کمتری نسبت به مقدار تبخیر-تعرق بدست آمده با فرض 5/0L= داشته است (mm/day 49/1، 84/0، 76/1=RMSE). برای صحت سنجی نتایج حاصل از کالیبراسیون از 30 % باقیمانده داده های لایسیمتری استفاده شد. نتایج شاخص های آماری تفاوت معنی دار(در سطح 95%) داده های پیش بینی شده را بیان می کند. نتیجه اینکه، با مقایسه سه الگوریتم در سه سنجنده MODIS،ETM+و OLI & TIRSالگوریتم SSEBدر سنجنده ETM+در سطح معنی دار( 95%) و مشاهده کمترین میزان خطا (mm/day 41/0=RMSE) به عنوان الگوریتم برتر برای تخمین تبخیر-تعرق در دشت قزوین معرفی شد.
    کلید واژگان: الگویتم SEBAL، الگوریتم SSEB، الگوریتم TSEB، شاخص تعدیل شده پوشش گیاهی
    Bahare Bahman Abadi *, Abbas Kaviani, Peyman Daneshkar, Rasta Nazari
    Reference Evapotranspiration is a complex and multivariate phenomenon that depends on several factors and the most accurate way to estimate is lysimeter, though it is costly and time-consuming. Therefore, the main objective of this study was to estimate actual evapotranspiration based on single-source energy balance, i.e. SEBAL and SSEB, and two-source energy balance algorithm, i.e. TSEB, in three sensors MODIS, ETM and OLI & TIRS in three steps. In evapotranspiration estimating by SEBAL, Soil Adjusted Vegetation Index and the correction factor for soil effects (L) are particularly important. For this purpose, this index was used as calibration coefficient that is selected based on percentage of vegetation coverage. According to the results, the actual evapotranspiration with L calibrated (L=0/5) had lower error in each of the three sensors (RMSE=1/76, 0/84, and 1/49 mm/day). For verification of calibration results, 30% of the remaining lysimeter data was used. The results of the statistical indices showed significant difference between the predicted data at the 95% level and also in the predictions. Finally, by comparing the three algorithms in the three sensors i.e. MODIS, ETM , and OLI & TIRS, SSEB algorithm in ETM sensor was introduced as the best algorithm in Qazvin plain area, at 95% significance level and RMSE of 0/41 mm/day.
    Keywords: SEBAL, SSEB, TSEB, SAVI, Soil Adjusted Vegetation Index
  • مهدی مکاری*، بیژن قهرمان، سید حسین ثنایی نژاد

    برآورد تبخیر-تعرق واقعی در مواردی از قبیل برنامه ریزی آبیاری، توازن هیدرولوژیکی، طراحی و مدیریت سیستم های آبیاری و پیش بینی میزان عملکرد محصول ضروری است. بنابراین پژوهش گران بسیاری تلاش کرده اند تا مقادیر تبخیر-تعرق واقعی را در مقیاس های مختلف زمانی و مکانی به دست آورند. سنجش از دور از جمله روش های جدیدی است که می تواند بدین منظور استفاده شود. از این رو در پژوهش حاضر با بهینه کردن شاخص تعدیل خاک پوشش گیاهی (SAVI)، توزیع مکانی تبخیر-تعرق واقعی روزانه در بخشی از دشت مشهد با استفاده از تصاویر ماهواره لندست 8 در روزهای 19 خرداد، 4 تیر، 6 و 22 شهریور سال 1392 و به کارگیری الگوریتم توازن انرژی سطح (سبال) محاسبه شد. نتایج نشان داد بین شاخص تفاضل نرمال شده گیاهی (NDVI) و تبخیر-تعرق واقعی در روزهای مورد مطالعه، همبستگی وجود داشت. از طرفی دیگر با توجه به اینکه انحراف معیار شاخصSAVI برای ضریبL=1 (فاکتور تصحیح اثرات زمینه خاک) کم ترین مقدار خود را داشت، بنابراین می توان گفت که مقدار بهینه L برای منطقه مورد مطالعه یک می باشد. هم چنین روند تغییرات تبخیر-تعرق مرجع مشابه تغییرات تبخیر-تعرق واقعی بود که این حاکی از آن است که پوشش گیاهی در اراضی کشاورزی منطقه مورد مطالعه از لحاظ دسترسی به آب مشکلی نداشته است.

    کلید واژگان: تبخیر-تعرق، سبال، سنجش از دور، لندست 8
    M.Mokari*, B.Ghahraman, S.H.Sanaei Nejad

    Actual evapotranspiration (ETa) estimation is a main factor for irrigation scheduling, hydrological balance, design and management of irrigation systems and crop yield prediction. Therefore many researchers have been tried to achieve ETa in different spatial and temporal scales. Remote sensing is one of the newest methods that can be used for this purpose. Therefore, In present study, spatial distribution of daily Eta at a part of Mashhad plain was estimated using Landsat 8 satellite images on 9 June, 25 June, 28 August and 13 September 2013. For this purpose, soil adjusted vegetation index (SAVI) was optimized for SEBAL algorithm. The results showed that there was a correlation between normalized difference vegetation index (NDVI) and ETa in study events. Also, standard deviation of SAVI was the least for L=1 (correction factor of soil background effects). Therefore it can be concluded that optimum amount of L for study region is one. Also the trend of ETr was similar to ETa. It can be concluded that plant cover in agriculture lands had no limitation for accessible of water in study region.

    Keywords: Evapotranspiration, SEBAL, Remote sensing, Landsat8
  • سعید دلگرم، مرتضی رحیم پور، بهرام بختیاری، نسرین سیاری
    در این مقاله، در ایستگاه مورد مطالعه ای واقع در مزرعه دانشگاه شهید باهنر کرمان، با عرض جغرافیایی 15°30 شمالی و طول جغرافیایی 58°56، که به لایسیمتر وزنی الکترونیکی و دستگاه های اندازه گیری پارامترهای هواشناسی مجهز بود، با استفاده از 15 تصویر منتخب سنجندهMODIS، که مربوط به بهار و تابستان 1386 است، مقدار تبخیر تعرق واقعی در منطقه مطالعاتی برآورد و نتایج حاصله با داده های زمینی حاصل از لایسیمترهای موجود در منطقه مقایسه شد. نتایج قابل قبول RMSE برابر با 62419/0، NOF برابر با 09079/0 و EF برابر با 87636/0 به دست آمد. همچنین، ضریب تبیین 71/0 بین داده های مشاهداتی و محاسباتی نشان داد که این الگوریتم در برآورد تبخیر تعرق واقعی دقت بالایی دارد. پس از برآورد پارامترهای دمای سطح زمین، آلبیدو، شاخص های پوشش گیاهی، گسیلندگی سطح و تابش خالص با توجه به تفکیک پیکسل لایسیمتر در منطقه، نقشه توزیع مکانی تبخیر تعرق روزانه در سطح منطقه ترسیم شد.
    کلید واژگان: تبخیر، تعرق واقعی، سنجش ازدور، لایسیمتر، MODIS، SEBAL
    Saeed Delgarm*, Morteza Rahimpour, Bahram Bakhtiari, Nasrin Sayari
    Determination of evapotranspiration in broad zones and within appropriate time intervals is an efficient tool for optimal management of water resources. SEBAL model is one of the algorithms, being paid much attention to in estimating evapotranspiration by use of satellite images. In this paper, we estimated the actual rate of evapotranspiration was estimated by use of fifteen elected images of MODIS sensor, belonging to year 1386, with the obtained results being compared with ground data recorded through region lysimeters. These studies were carried out in an area located on the Shahid Bahonar University farm (latitude and longitude of 30˚15˝N and 56̊58˝E) equipped with electronically weighing lysimeters and other meteorological parameter measuring devices. The acceptable results of RMSE, NOF and EF were obtained respectively about 0/62419, 0/09079 and 0/87636. Also, coefficient of determination (R2) of 0/71 between the observed and computational data was indicative of the fact that, this algorithm benefits from a high accuracy in estimating actual evapotranspiration. Following an estimation of the parameters of the Earth's surface temperature, albedo, vegetation cover indices, surface emissivity and net radiation (according to the separation of lysimeter pixel in the region), spatial distribution map of the daily evapotranspiration in the area was drawn.
    Keywords: Actual evapotranspiration, SEBAL, remote sensing, lysimeters, MODIS
نکته
  • نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شده‌اند.
  • کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شده‌است. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال