بررسی پتانسیل داده های ماهواره ای به منظور برآورد تبخیر و تعرق در مناطق نیمه خشک

با توجه به این که کمبود منابع آب در سالهای اخیر در کشور به چالش عمده ای تبدیل شده است و در این بین تلفات اصلی در کاربری کشاورزی مر بوط به پدیده تبخیر و تعرق می باشد. بنابراین تعیین نیاز آبی گیاهان برای مدیریت بهتر و بهینه و پایدار منابع آب مستلزم شناخت و برآورد صحیح تبخیر و تعرق می باشد. در روش های برآورد تبخیر و تعرق استفاده از داده های سنجش از دور به دلیل پوشش مکانی و زمانی و هم چنین استفاده بهینه از زمان و هزینه، گزینه مناسبی برای اندازه گیری های گسترده تبخیر و تعرق می باشد و در بین روش های متداول در این زمینه الگوریتم توازن انرژی سطح (سبال) الگوریتم مناسب تری می باشد. این الگوریتم با استفاده از دمای سطحی، بازتابندگی سطحی، شاخص های گیاهی و روابط درونی بین آنها شار های سطحی را برای انواع پوشش های زمین محاسبه می نماید. بنابراین هدف از این مطالعه برآورد تبخیر و تعرق واقعی با الگوریتم مذکور در منطقه دامنه- فریدن استان اصفهان با استفاده از تصویر ماهواره ای سنجنده tm ماهواره لندست مورخ 1 ژوئن 2009 بود. ابتدا بر روی تصاویر پردازش های اولیه انجام گرفت و تصحیحات هندسی و رادیومتریک اعمال شد. از آنجا که در الگوریتم سبال اطلاع از بودجه حرارتی و میزان دمای سطح زمین فاکتور بسیار مهمی می باشد، در این مطالعه با 2 روش دمای سطح منطقه پهنه بندی گردید. روش اول ابتدا با محاسبه رادیانس طیفی باند 6 سنجنده tm و محاسبه گسیل مندی سطح از شاخص گیاهی ndvi سپس با استفاده از قانون پلانک دمای سنجنده به دمای واقعی سطح زمین تبدیل شد و نقشه پهنه بندی دمایی تهیه گردید. بیشترین دمای به دست آمده در خاک های لخت و کمترین دما مربوط به اراضی زراعی به ترتیب برابر با 328 و 291 درجه کلوین بود. روش دوم علاوه بر پارامتر های روش قبلی فاکتور محتوای بخار آب اتمسفر را نیز در اندازه گیری دمای سطح در نظر گرفته می شود. میزان بخار آب اتمسفر از باند های2، 17، 18 و 19 تصویر modis که همزمان با تاریخ تصویر tm بود، با روش نسبت بین باندها استخراج گردید. در این روش نیز دمای حداقل 8/291 درجه کلوین مربوط به پیکسل های اراضی کشاورزی بود و حداکثر دما 330 درجه کلوین در پیکسل های خاک بدون پوشش منطقه مشاهده شد. نتایج به دست آمده از هر دو روش با داده های زمینی مقایسه گردید. هر دو روش از دقت قابل قبولی برخوردار بودند ولی روش اول از صحت بالاتری برخوردار بود. برای برآورد تبخیر و تعرق با استفاده از الگوریتم سبال ابتدا تمامی پارامتر های دمای سطح زمین (نقشه دمای به دست آمده از روش اول)، آلبیدوی سطحی، شاخص های گیاهی، گسیل مندی سطح، ،تابش های موج کوتاه و بلند ورودی و خروجی، شار گرمای خاک، شار گرمای محسوس هوا، جزء تبخیری با استفاده از روابط و معادلات موجود محاسبه گردید و سپس نقشه تبخیر و تعرق روزانه بر حسب میلی متر در روز تهیه شد. مقدار تبخیر و تعرق روزانه برای منطقه مورد مطالعه از 0002/0 تا 2/7 میلیمتر برآورد گردید.در نهایت برای ارزیابی صحت نقشه پهنه بندی تبخیر و تعرق، با استفاده از روش فائو – پنمن- مانتیث تبخیر و تعرق پتانسیل منطقه مورد مطالعه محاسبه شد و با به کاربردن ضریب گیاهی حاصل از شاخص ndvi که از باند های انعکاسی تصویر tm استخراج گردید، نقشه تبخیر و تعرق واقعی منطقه به دست آمد. نتایج مقایسه بین دو نقشه تبخیر و تعرق واقعی سبال و روش فائو نشان دهنده همبستگی بالا با ضریب 97/0 در سطح خطا 1 % بود. نتایج مطالعه حاکی از آن بود که الگوریتم سبال می تواند به عنوان یک روش کارا در تعیین et و محاسبه نیاز آبی گیاهان و به عنوان یک ابزارکلیدی برای مدیریت منابع آب در اراضی زراعی به کار برده شود