تخمین و پهنه بندی میزان تبخیر و تعرق واقعی با استفاده از داده های سنجش از دور در دشت شهرکرد

تبخیر و تعرق یکی از مولفه های مهم در چرخه هیدرولوژی و از عوامل تعیین کننده معادلات انرژی در سطح زمین و توازن آب می باشد و برآورد آن در زمینه های مختلف علوم مانند هیدرولوژی، کشاورزی، جنگل و مرتع و مدیریت منابع آب مورد نیاز است. روش های متداول بر آورد تبخیر و تعرق از اندازه گیری های نقطه ای استفاده کرده و لذا فقط برای مناطق و محدوده های محلی مناسب بوده و به مناطق بزرگ تر و حوضه های آبخیز قابل تعمیم نمی باشند. تکنیک سنجش از دور این قابلیت را دارد تا با استفاده از مولفه هائی مانند دمای سطح و ضریب آلبیدوی سطح و شاخص های گیاهی مقدار تبخیر و تعرق را محاسبه و برآورد نماید. مدل های الگوریتم توازن انرژی برای سطح (sebal) و پهنه بندی تبخیر و تعرق با دقت زیاد بوسیله واسنجی داخلی (metric) مقدار شار تبخیر و تعرق لحظه ای را در زمان گذر ماهواره به عنوان باقیمانده معادله توازن انرژی برای هر پیکسل محاسبه می نماید. بدین منظور رساله حاضر به منظور اندازه گیری تبخیر و تعرق با استفاده از لایسیمتر، بر آورد تبخیر و تعرق با استفاده از داده های هواشناسی، بر آورد تبخیر و تعرق با استفاده از مدل sebal، بر آورد تبخیر و تعرق با استفاده از مدل metric استاندارد، بر آورد تبخیر و تعرق با استفاده از مدل metric اصلاح شده به کمک مدل هارگریوز-سامانی یا hs-metric بر اساس داده های سنجنده etm+ از ماهواره landsat 7 در هفت تاریخ گذر مربوط به ردیف 164 و مسیر 38 در سیستم مرجع جهانی در محدوده دشت شهرکرد واقع در حوزه آبخیز کارون به ارتفاع متوسط 2012 متر از سطح دریا و به وسعت 1262کیلومتر مربع انجام شد. تاریخ شروع آماربرداری اول اردیبهشت 1390 و پایان آن در سی ام مهر1390 بود. در مطالعه اول از داده های یک لایسیمتر زهکش دار کشت شده با یونجه در ایستگاه تحقیقات کشاورزی چهارتخته (شهرکرد) برای اندازه گیری و تعیین تبخیر و تعرق مرجع یونجه استفاده شد. داده های هواشناسی مورد نیاز در یک دوره 185 روزه (منطبق با داده های لایسیمتر) شامل رطوبت نسبی حداقل و حداکثر(rhmax و rhmin)، دمای حداکثر و حداقل هوا (tmax و tmin)، سرعت باد (u2)، مقدار بارش، مقدار تبخیر، ساعات آفتابی، فشار هوا و نقطه شبنم از یک ایستگاه هواشناسی کشاورزی مجاور لایسیمتر تهیه شد. به منظور ارزیابی و بررسی روشهای مورد استفاده در برآورد etr، از معیارهای متداول آماری شامل ضریب تعیین (r2)، خطای مطلق میانگین (mae)، خطای اریب میانگین (mbe) و جذر میانگین مربعات خطای نرمال شده (nrmse) و شاخص توافق (d) استفاده شد. نتایج داده های لایسیمتر در طول دوره رشد یونجه نشان داد که در بازه زمانی روزانه مقادیر حداقل و حداکثر etr به ترتیب برابر با 93/0 و 12/9 میلی متر بر روز به ترتیب در مهر ماه و خرداد ماه بوده است. در بازه زمانی ماهانه حداقل، میانگین و حداکثر etr به ترتیب برابر با 99/1، 23/6 و 31/8 میلی متر بر روز بدست آمده است. مقادیر تبخیر و تعرق اندازه گیری شده برای ماه های اردیبهشت، خرداد، تیر، مرداد، شهریور و مهر به ترتیب برابر با 46/162، 91/237، 64/239، 96/217، 07/189 و 58/110 میلی متر در ماه بدست آمده است. متوسط نسبت تبخیر و تعرق یونجه به چمن در طول فصل رشد برابر با 14/1 بدست آمد. مدل هارگریوز-سامانی (hs) بیشترین همبستگی را در بازه روزانه و ماهانه نسبت به مقادیر اندازه گیری شده etr از لایسیمتر نشان می دهد. مدل پنمن- مانتیث (asce-pm) از نظر برآورد مقدارکل etr نزدیک ترین مقدار نسبت به لایسیمتر را داشته و در رتبه های بعدی مدل های hs، پنمن-مانتیث (f56pm) و جنسن-هیز اصلاح شده (jh) قرار گرفته اند. نتایج برآوردهای تبخیر و تعرق در بازه های زمانی روزانه، ده روزه و ماهانه از مدل های سه گانه (sebal، metric و hs-metric) گواه بر کارآئی مدل sebal تحت شرایط موجود در دشت شهرکرد بوده است. به طور مثال مقدار nrmse در بازه زمانی روزانه 317/0، 420/0 و 595/0 و در بازه زمانی ماهانه 727/0، 954/0 و 833/0 به ترتیب برای مدل های sebal، metric و hs-metric نسبت به داده های لایسیمتری بدست آمده است. به هر حال مدل sebal دارای کمترین (بهترین) مقادیر برای شاخص های mae و mbe و بیشترین (بهترین) مقادیر برای شاخص d نسبت به دو مدل دیگر بوده است. به طور کلی در صورت فقدان آمار کامل هواشناسی از مدل sebal برای برآورد تبخیر و تعرق روزانه استفاده شود و به کمک مدل هارگریوز-سامانی برون یابی تبخیر و تعرق دراز مدت (ده روزه و یا ماهانه) بدست آید که برای مناطق و شرایط مشابه قابل توصیه می باشد.