توسعه و معرفي جعبه ابزار برآورد نرخ تبخير-تعرق واقعي با استفاده از الگوريتم METRIC و تصاوير ماهواره Landsat 8 (مطالعه موردي دشت اروميه)

(Development of a Toolbox for Actual Evapotranspiration Estimation using the METRIC Algorithm and Landsat 8 Imagery (The Case of Urmia Plain

تبخير- تعرق يكي از مؤلفه ­هاي مهم بيلان آب در يك حوضه ­­ي آبريز مي‌باشد. در دهه ­هاي اخير، روش­ها و مدل­هاي زيادي براي تخمين نرخ تبخير- تعرق واقعي بر اساس داده ­هاي حاصل از سنجش از دور توسعه داده شده است. در اين راستا، استفاده از معادله بيلان انرژي در سطح زمين منجر به توسعه­ ي مدل­هاي بيلان انرژي سطح (SEB) از قبيل SEBAL و METRIC شده است. با وجود استفاده گسترده از اين الگوريتم­ ها، كماكان در به كارگيري آن­ها چالش­هايي از قبيل پيچيدگي الگوريتم و فرآيند زمان­ بر انتخاب پيكسل گرم و سرد توسط كاربر با تجربه، وجود دارد. هدف از اين پژوهش، توسعه و معرفي جعبه ابزاري جديد در محيط MATLAB براي تخمين نرخ تبخير- تعرق واقعي با استفاده از الگوريتم METRIC و تصاوير Landsat 8 است كه بر خلاف مدل­هاي قبلي توسعه داده شده، انتخاب پيكسل گرم و سرد به صورت خودكار انجام مي­ پذيرد. همچنين به كمك اين جعبه ابزار، تبخير- تعرق ماهانه براي دشت اروميه در سال 2016 ميلادي تخمين زده شده و با نتايج مطالعات پيشين در اين دشت با استفاده از تصاوير سنجند­ه­ موديس مقايسه گرديده است تا كارايي استفاده از تصاوير با قدرت تفكيك مكاني بالا در مطالعات كاربردي مربوط به مديريت آب و كشاورزي تبيين گردد.

Evapotranspiration is one of the key components of water balance in a basin. In recent decades, several methods and models have been developed for estimating evapotranspiration using remotely sensed data. In this context, utilizing the surface energy balance equation has led to the development of Surface Energy Balance (SEB) models, such as SEBAL and METRIC. Despite the extensive usage of these models, their application is still challenging due to the underlying algorithm complexity and the time consuming process of selecting cold and hot pixels by an experienced user. The goal of this study is to develop and introduce a new toolbox within the MATLAB environment for estimating actual evapotranspiration using the METRIC algorithm and Landsat 8 imagery. Unlike the previously developed models based on the METRIC algorithm, the selection of hot and cold pixels has been made automatic in this new toolbox. The toolbox was also used to estimate actual monthly evapotranspiration of the Urmia plain in 2016, and the results were compared with those obtained from the MODIS images to highlight the applicability of high spatial resolution imagery in water and agricultural management studies.