ارزیابی تبخیر-تعرق سنجنده مودیس با تبخیر-تعرق پنمن-مانتیث فائو 56 و پریستلی-تیلور در اقلیم-های متفاوت ایران

سابقه و هدف:

 تبخیر-تعرق از مهم ترین مولفه ها در بخش زمینی چرخه هیدرولوژی است که به عنوان رابط چرخه آب و انرژی، در برهم کنش جو و سطح نقش مهمی را بر عهده دارد. دسترسی به تصاویر سنجش ازدور امکان مطالعات مکانی و زمانی تبخیر-تعرق شامل: تبخیر-تعرق واقعی (AET) و پتانسیل (PET) را به خوبی فراهم کرده است. تبخیر-تعرق محصول MOD16A2 سنجنده مودیس در بین تصاویر سنجش ازدور، به دلیل توان تفکیک های بسیار مناسب مکانی (500 متر) و زمانی (8 روزه) در مطالعات منطقه ای در نواحی فاقد داده می تواند بسیار مفید باشد.

این پژوهش محصول تبخیر-تعرق پتانسیل زمینی جهانی سنجنده مودیس (MOD16A2) را با دو روش تبخیر-تعرق مرجع پنمن-مانتیث فایو 56 و پریستلی-تیلور در ایستگاه های هواشناسی در دوره زمانی 2001 تا 2018 مورد ارزیابی قرارداد. محدوده موردمطالعه واقع در استان های جنوب غرب ایران (خوزستان و بوشهر)، غرب ایران (استان های همدان و کرمانشاه) و شمال ایران (استان های گیلان و مازندران) است که بر اساس روش یونسکو از خشک تا خیلی مرطوب طبقه بندی شد. سپس تبخیر-تعرق مرجع پنمن- مانتیث فایو 56 و پریستلی-تیلور با استفاده از داده های هواشناسی با پکیج Evapotranspiration در نرم افزار R و داده های تبخیر-تعرق پتانسیل محصول MOD16A2 از سامانه Google Earth Engine آماده شدند. سپس این داده-ها بر اساس شاخص های ارزیابی در اقلیم های متفاوت با یکدیگر مقایسه شدند.

محصول MOD16A2 تبخیر-تعرق را نسبت به هر دو روش پنمن مانتیث فایو 56 و پریستلی-تیلور در تمام تیپ های اقلیمی بیش برآورد می کند و دارای واریانس بیش تری در داده ها است. ویژگی های آماری MOD16A2 شامل: چارک های اول و سوم در اقلیم های خشک و نیمه خشک با تبخیر-تعرق پنمن-مانتیث فایو 56 اختلاف کمتری نسبت به روش پریستلی-تیلور دارد، درحالی که چارک های اول و سوم MOD16A2 در اقلیم های نیمه مرطوب، مرطوب و خیلی مرطوب شباهت بیشتری به تبخیر-تعرق پریستلی-تیلور دارد. هم چنین MOD16A2 چرخه فصلی تبخیر-تعرق را به خوبی برآورد می کند، اما تاریخ وقوع بیشینه های MOD16A2 در تمام تیپ های اقلیمی، اکثرا با یک هفته تقدم رخ می دهد. تبخیر-تعرق محصول MOD16A2 در برآورد تبخیر-تعرق پنمن-مانتیث (پریستلی-تیلور) در اقلیم های خشک و نیمه خشک (نیمه مرطوب تا خیلی مرطوب)، به ویژه نیمه خشک با زمستان سرد و تابستان گرم (خیلی مرطوب)، به دلیل خطاهای کوچک مدل شامل PBIAS و RMSE به ترتیب در محدوده 5/46-3/40 درصد وmm/8d 6/19-4/14 (محدوده 97-5/72 درصد وmm/8d 5/24-6/18) و ضرایب بالای توافق اصلاح شده در محدوده 61/0-5/0 (5/0-37/0)، تبین وزنی در محدوده 63/0-55/0 (51/0-44/0) موفق است. هم چنین رابطه خطی قوی بین MOD16A2 تبخیر-تعرق پریستلی-تیلور و پنمن-مانتیث در اکثر تیپ های اقلیمی، به دلیل ضرایب همبستگی بالا (بیش تر از 85/0) وجود دارد.

نتایج این پژوهش بیانگر عدم قطعیت کمتر تبخیر-تعرق محصول MOD16A2 با تبخیر-تعرق پنمن مانتیث فایو 56 در اقلیم های خشک و نیمه خشک، به ویژه نیمه خشک است، درحالی که در اقلیم های نیمه مرطوب تا مرطوب MOD16A2 عدم قطعیت کمتری در تبخیر-تعرق پریستلی-تیلور دارد. هم چنین تبخیر-تعرق سنجنده مودیس با روش پنمن-مانتیث فایو 56 و در اقلیم های نیمه خشک کمترین عدم قطعیت را با توجه به کم ترین خطاها دارد؛ بنابراین با توجه به تغییرات اقلیمی اخیر در خصوص افزایش دما و درنتیجه افزایش تبخیر-تعرق، به ویژه در نواحی خشک و نیمه خشک جهان و پیشنهاد روش پنمن-مانتیث فایو 56 به عنوان روش استاندارد برآورد تبخیر-تعرق توسط فایو، تبخیر-تعرق MOD16A2 می تواند نقش کلیدی را در برنامه ریزی های آبیاری، مدیریت منابع آب و پایش خشک سالی در نواحی فاقد داده واقع در اقلیم های خشک و نیمه خشک (به ویژه نیمه خشک) ایفا کند.