مقايسه مدل‌هاي سنجش از دور تك‌منبعي و دومنبعي شار انرژي در برآورد تبخير و تعرق واقعي در دشت تبريز

A Comparison of Single-source and Two-source Energy Fluxes Models to Estimate Actual Evapotranspiration in Tabriz Plain

تبخير و تعرق واقعي از مهم‌ترين اجزاي بيلان آب است كه برآورد آن پيچيدگي‌هاي خاصي دارد. امروزه استفاده از فناوري سنجش از دور، با توجه به امكان برآورد مكاني اطلاعات و حداقل ساختن داده‌هاي هواشناسي، كاربرد وسيعي در اين زمينه يافته است. بدين‌منظور مدل‌ها و روش‌هاي متفاوتي براي برآورد تبخير و تعرق واقعي با اين فناوري شرح و بسط يافته كه در ميان آنها مطالعات محدودي در خصوص مقايسه و ارزيابي آنها گزارش گرديده است. در پژوهش حاضر، سه دسته كلي اين روش‌ها مورد ارزيابي قرار گرفته‌اند، كه عبارت‌اند از: 1) مدل‌هاي تك‌منبعي SEBAL و METRIC كه در آنها خاك و پوشش گياهي به عنوان منبع واحدي در نظر گرفته مي‌شوند كه استفاده‌شان نيز رو به گسترش است؛ 2) مدل‌هاي دومنبعي TSEB و STSEB كه خاك و پوشش گياهي را به صورت دو جز جداگانه در توازن انرژي سطحي به‌كار مي‌گيرند؛ و 3) مدل تك‌منبعي ـ دومنبعي SETEB كه تركيبي از مدل‌هاي SEBAL و TSEB است. به‌منظور پياده‌سازي اين پنج مدل، داده‌هاي سنجش از دور سنجنده MODIS در 6 روز از ژوييه 2011 تهيه شد و براي ارزيابي و مقايسه آنها، مقادير تبخير و تعرق لايسيمتر واقع در مزرعه تحقيقاتي دانشگاه تبريز نيز براي روزهاي گذر ماهواره اندازه‌گيري گرديد. نتايج تحقيق حاكي از عملكرد منطقي و مورد قبول كلي مدل‌ها دارد. ولي در مقام مقايسه، SETEB با خطاي مطلق 73/8 و TSEB با خطاي مطلق 94/27 به ترتيب بهترين و بدترين عملكرد را داشتند. مدل‌هاي تك‌منبعي SEBAL و METRIC با اينكه از فرضيات پيچيده مدل‌‌هاي دومنبعي بهره‌اي نگرفته بودند، نتايج مناسبي ارايه كردند و براي كار در سطوح بالا نيز توجيه دارند. همچنين مدل تركيبي SETEB با وضعيتي پذيرفتني روبه‌رو بود كه براي استفاده از مدل‌هاي دومنبعي در مقياس‌هاي وسيع‌ مناسب‌تر به نظر مي‌رسد. كليد‌واژه‌ها: تبخير و تعرق واقعي، سنجش از دور، مدل‌هاي شار انرژي، MODIS.

Actual evapotranspiration is one of the most important components of the water balance equation that is hard to estimate due to need of huge data. The use of remote sensing technology allows retrieving spatial data and minimizing meteorological data and is an efficient approach to overcome this problem. Different methods have been suggested for this task, so far. However, rare studies are available to compare their performances. This issue constructs objective of the present study. To end this three different schemes have been tested including 1) the widely used one-source SEBAL and METRIC models, where soil and vegetation are considered as a sole source, 2) the two-sources TSEB and STSEB models, where soil and vegetation components of the surface energy balance are treated separately and 3) one-two source SETEB model, which is a combination of the SEBAL and TSEB algorithms. In order to implement and evaluate the models, MODIS remote sensing data were acquired on 6 days of July 2011 and simultaneously Lysimeter observations of Tabriz University experimental farm on the similar days were recorded while the Tera satellite was passing the region. The results revealed acceptable and close estimations of ETA by the methods. Nevertheless, the highest and lowest performances were belonged to SETEB and TSEB with absolute error (MAPD) of 8.73 and 27.94, respectively. Despite the complexity of the two sources models, SEBAL and METRIC with simpler methodology resulted proper estimation of ETA that makes them suitable for large-scale studies. The SETEB also gains this simplicity aspect and recommendable for basin scale application. Keywords: Actual evapotranspiration, Remote Sensing, Fluxes Energy Models, MODIS.