ارزيابي مدل‌هاي تجربي در برآورد تبخير و تعرق مرجع با داده‌هاي LST سنجنده موديس در خوزستان

Evaluation of empirical models in estimating reference evapotranspiration with MODIS LST data in Khuzestan

تبخير و تعرق يكي از مهمترين پارامترهايي است كه دانستن آن براي برآورد آب مصرفي گياه و طراحي سيستم‌هاي آبياري ضروري است. تركيب مدل هاي برآورد تبخير و تعرق مرجع و داده هاي حاصل از تصاوير ماهواره‌اي امكان بررسي تغييرات مكاني اين متغير را در سطوح گسترده و وسيع فراهم مي‌كند. در اين پژوهش، چهار مدل تجربي هارگريوز‌ساماني و بلاني-كريدل، تورك و لينياكر كه وابسته به داده‌هاي دماي هوا هستند، با ورودي داده‌هاي روزانه LST محصولات MOD11A1 و MYD11A1 سنجنده موديس به جاي دماي هوا، براي برآورد تبخير و تعرق مرجع مورد ارزيابي قرار گرفتند. براي اين منظور، داده‌هاي روزانه مقادير حداكثر و حداقل روزانه دماي هوا، رطوبت نسبي، ساعات آفتابي و سرعت باد در ايستگاه‌هاي هواشناسي پنج واحد از مزارع توسعه نيشكر (شعيبيه-SH، اميركبير-AM، فارابي-FA، خزاعي-KH و غزالي-GH) براي تخمين تبخير و تعرق مرجع به‌وسيله معادله فايو-پنمن-مانتيث به‌عنوان خروجي هدف، استفاده شد. اطلاعات ايستگاه‌هاي شعيبيه، اميركبير و فارابي براي واسنجي و ايستگاه‌هاي خزايي و غزالي براي اعتبارسنجي مدل‌ها مورد استفاده قرار گرفت. نتايج نشان داد كه تبخير و تعرق مرجع مدل‌هاي مورد بررسي با ورودي داده‌هاي LST سنجنده موديس (محصولات MOD11A1 و MYD11A1) بدون استفاده از داده‌هاي اندازه‌گيري زميني با دقت مناسب قابل برآورد است. در مقايسه، نتايج برآورد تبخير و تعرق مرجع بر اساس نوع محصول دمايي مورد استفاده به‌عنوان ورودي مدل، نشان داد كه واسنجي مدل‌ها با استفاده از داده‌هاي LST محصولات MOD11A1 نسبت به محصولات MYD11A1، از دقت بيشتري برخوردار است. مقايسه دقت برآورد مدل‌هاي مورد بررسي نشان داد كه مدل تورك مبتني بر داده‌هاي LST محصولات MOD11A1 با مقادير آماره‌هاي RMSE و R2 به‌ترتيب برابر 1.3 ميلي‌متر بر روز و 0.86 نسبت به ساير مدل‌ها از دقت بيشتري برخوردار است.

Evapotranspiration is one of the most important parameters for designing irrigation systems and estimating crop water use. Joining the models of reference evapotranspiration with the data derived from satellite images provides the opportunity for studying spatial variations of this parameter in extensive levels. In this study, four empirical models were evaluated including Hargreaves-Samani, Blaney–Criddle, Turc, and Linacre, which are dependent on temperature data for estimating reference evapotranspiration. Daily LST data obtained from MOD11A1 and MYD11A1 of MODIS were used rather than temperature data in these models. The minimum and maximum daily temperature, relative humidity, daylight hours, and wind speed were collected from weather stations located in five units of sugarcane farms (Shoaybie- SH, AmirKabir-AM, Farabi-FA, Khazaie-KH, and Ghazali-GH) in order to estimate reference evapotranspiration by Fao-Penman-Monteith equation as the target output. Calibration was done by the data of Shoaybie, Amir Kabir and, Farabi stations while the data of Khazaie and Ghazali stations were used for verification. This research showed that estimation of reference evapotranspiration can accurately be performed by LST data of Modis (MOD11A1 and MYD11A1) without direct measurements. Besides, the results revealed that use of LST data of MOD11A1 can lead to more accurate result for verification than MYD11A1. This outcome was resulted by comparing the precision measures of reference evapotranspiration based on the type of used thermal product as an input. Furthermore, comparing the precision measure of the models imply that operating the Turc model based on LST data of MOD11A1 can have more accurate results than other models (RSME and R2 are 1.3 mm.d-1 and 0.86, respectively).