ارزيابي و واسنجي روش‌هاي‌ مختلف برآورد تبخير- تعرق گياه مرجع در شرايط محدوديت داده‌هاي اقليمي (مطالعه موردي: استان خراسان رضوي)

Evaluation and Calibration of Different Methods to Estimate Reference Crop Evapotranspiration under Climatic Data Limitations(Case Study: Khorasan Razavi province)

تبخير- تعرق گياه مرجع (ETo)، يكي از پارامترهاي كليدي در مطالعات هيدرولوژي، منابع آب و همچنين مديريت و برنامه‌ريزي آبياري مي‌باشد. روش‌هاي مختلفي براي تخمين ETo وجود دارد؛ اما عملكرد اين معادلات در شرايط اقليمي مختلف، متفاوت مي‌باشد. بيش از يك دهه است كه روش فايو- پنمن- مانتيث (FAO PM) به عنوان يك روش استاندارد جهاني براي تخمين ETo توسعه داده شده است. در بعضي شرايط، استفاده از روش FAO PM به دليل عدم وجود متغيرهاي ورودي، داراي محدوديت مي‌باشد. در اين موارد، گزينه محاسبه تبخير- تعرق با روش FAO PM با متغيرهاي ورودي برآورد شده مطرح مي‌باشد و توسط نشريه شماره 56 فايو نيز توصيه شده است. بر اين اساس، هدف از اين تحقيق ارزيابي عملكرد روش FAO PM به منظور تخمين ETo با داده‌هاي مفقود سرعت باد، تابش خالص و كمبود فشار بخار اشباع، در استان خراسان رضوي مي‌باشد. روش‌هاي تجربي پريستلي- تايلور، هارگريوز و ترنت وايت نيز به دليل نياز به داده هاي ورودي كمتر، براي منطقه واسنجي شدند. داده هاي هواشناسي مورد نياز 10 ايستگاه سينوپتيك استان خراسان رضوي، براي مقايسه تبخير- تعرق برآورد شده با روش FAO PM در شرايط داده‌هاي كامل و داده‌هاي مفقود، جمع‌آوري گرديد. نتايج اين مطالعه نشان داد وقتي كه داده‌هاي تابش خالص و سرعت باد مفقود باشند، روش FAO PM گزينه خوبي براي برآورد تبخير- تعرق در استان خراسان رضوي مي‌باشد؛ به طوري كه مقدار RMSE كمتر از 71/0 ميلي‌متر در روز مي‌باشد. همچنين روش پريستلي- تايلور، زماني كه داده‌هاي سرعت باد و كمبود فشار بخار مفقود مي‌باشند، گزينه خوبي براي تخمين ETo مي‌باشد؛ خصوصاً وقتي كه اين روش به صورت محلي واسنجي گرديد (RMSE= 0.56 mm/day). وقتي كه تنها داده‌هاي درجه حرارت موجود باشد، روش‌هاي هارگريوز و ترنت وايت اصلاح شده گزينه مناسبي براي تخمين ETo نسبت به روش FAO PM مي‌باشند؛ به طوري كه مقدار RMSE (به ترتيب 57/0 و 63/0 ميلي‌متر در روز) كمتر از روش FAO PM (RMSE= 0.88 mm/day) محاسبه گرديد.

Crop reference evapotranspiration (ETo) is an important agrometeorological parameter for water resources and hydrological studies, as well as for irrigation planning and management. There are several methods to estimate ETo, but their performance in different environments are not the same. The FAO Penman–Monteith (FAO PM) method has been considered as a universal standard method to estimate ETo for more than a decade. In some situations, using FAO PM is limited due to lack of input variables. In these cases, calculating ETo using FAO PM method with estimated variables is introduced, that has recommended by the FAO paper No. 56. So, the purpose of this study is evaluating FAO PM performance to estimate ETo with missing data on wind speed, net radiation and saturation vapor pressure deficit, in Khorasan Razavi province. Empirical methods of ETo estimation including Priestley-Taylor, Hargreaves and Thornthwaite that require less input data, were calibrated for the region. Meteorological data from 10 synoptic stations in Khorasan Razavi province were collected to compare estimates of ETo using FAO PM method, by means of full and missing data. The results showed that when the net radiation and wind speed data are missing, again FAO PM Method is a good option for estimating evapotranspiration in Khorasan Razavi province, so that the RMSE value is less than 0.71 mm day-1. Also, Priestley–Taylor method is a good option to estimate ETo, when wind speed and vapor pressure deficit are missing, especially when this method was calibrated according to local conditions (RMSE = 0.56 mm day-1). When only temperature data are available, adjusted Hargreaves and modified Thornthwaite methods were better options to estimate ETo than the FAO PM method, since RMSEs from these methods (0.57 and 0.63 mm day-1, respectively) were smaller than FAO PM (RMSE = 0.88 mm day-1).