تبخیر- تعرق گیاهان یکی از متغیرهای اصلی در محاسبه بیلان آب و انرژی سطح زمین محسوب می گردد. پارامترهای ورودی مورد نیاز برای محاسبه تبخیر-تعرق تابع تغییرات مکانی و زمانی می باشند. از طرفی بیشتر مدل های موجود جهت محاسبه این مولفه، غیر مکانی بوده و غالبا با استفاده از داده های نقطه ای و مقادیر توصیه شده برای پارامترهایی مانند ضریب گیاهی (kc)، اقدام به برآورد تبخیر- تعرق گیاه اقدام می نمایند. هدف از این تحقیق بررسی کاربرد سری زمانی 16 روزه شاخص گیاهی ndvi از تصاویر سنجنده modis جهت محاسبه مقادیر تبخیر-تعرق واقعی گیاهان در طول دوره رشد در یک سطح وسیع (حوضه گرگانرود) با استفاده ترکیبی از اطلاعات ماهواره ای و زمینی بود تا بتوان نسبت به ارزیابی شرایط موجود و ارائه الگوی کشت مناسب جهت دستیابی به حداکثر سود، اقدام کرد. نتایج نشان می دهد که 85 تا 97، 82 تا 97، 81 تا 94، 84 تا 92 و 85 تا 92 درصد تغییرات ضریب گیاهی به ترتیب برای گندم، جو، برنج، پنبه و سویا ناشی از تغییرات شاخص گیاهی ndvi است و اثر سایر عوامل بر تغییر ضریب گیاهی، بطور متوسط حدود 6 الی 18 درصد می باشد. نتایج نشان می دهد که تبخیر- تعرق واقعی برآورد شده (آب مصرفی) با روش سنجش از دور گیاه گندم، جو، برنج، پنبه و سویا به ترتیب دارای خطای 1/9، 0/6، 1/2، 3/7 و 1/1 درصد نسبت به تبخیر-تعرق مورد نیاز برآورد شده به روش پنمن – مانتیث – فائو می باشد. بعبارتی دیگر گیاهان منتخب آب کافی مطابق با نیاز آبی در اختیار داشته اند. همچنین نتایج موئد این مطلب است که متوسط راندمان آبیاری، شاخص عرضه نسبی، شاخص سودمندی اقتصادی آب ورودی و شاخص سودمندی اقتصادی آب فرآیندی حوضه مورد تحقیق در سال مبنا (1382) به ترتیب معادل53 درصد، 9/1، 706 ریال به ازاء مصرف یک متر مکعب و 1339 ریال به ازاء مصرف یک مترمکعب می باشد. نتایج حاصل از بهینه سازی در سال مبنا نشان می دهد که بدلیل پایین بودن درآمد خالص در واحد هکتار هر یک از محصولات منتخب، میزان شاخص سودمندی اقتصادی آب ورودی به اراضی در حالت الگوی کشت بهینه تفاوت چندانی با سال مبنا نداشته و همچنان اختلاف فاحشی نسبت به متوسط جهانی این شاخص وجود دارد.

هدایت هیدرولیکی اشباع (ks) پارامتری مهم در مسائل مرتبط با آب و خاک می باشد. کاهش زمان و هزینه مورد نیاز در رسیدن به نتایج ks برای مطالعات بزرگ مقیاس، این ضرورت را ایجاد می کند تا از روش های نوین در تخمین این پارامتر استفاده شود؛ لذا پژوهش حاضر با هدف تخمین ks، برای مساحتی در حدود 280 هزار هکتار از اراضی شمالی رودخانه های قره سو- گرگانرود انجام شد. پارامترهای زودیافت مورد استفاده در این پژوهش شامل تعدادی از خصوصیات فیزیکی خاک منطقه (تا عمق 6 متر)، خصوصیات شیمیایی خاک (تا عمق 5/1 متر) و برخی از خصوصیات شیمیایی آب موجود در چاهک ها بود. این اطلاعات مربوط به 188 پروفیل خاک در سطح منطقه مورد مطالعه بودند. روش های مورد استفاده برای تخمین ks، شامل توابع انتقالی رگرسیونی چندگانه (mlr) و شبکه ی عصبی مصنوعی (ann) بود. در پژوهش حاضر تأثیر ترکیب پارامترهای زودیافت فیزیکی و شیمیایی برداشت شده از اعماق مختلف خاک در دقت مدل های برازش داده شده، مورد بررسی واقع شد. برای این منظور، سه مدل با ورودی های متفاوت پیشنهاد شد. در ایجاد مدل اول از خصوصیات شیمیایی آب و خاک، در مدل دوم از پارامتر های فیزیکی خاک و در مدل سوم از ترکیب پارامتر های مربوط به دو مدل قبل استفاده شد. برای ایجاد مدل های ann و mlr به ترتیب از نرم افزارهای matlab 2012a و sas بهره گرفته شد. نتایج نشان داد که استفاده هم زمان از خصوصیات فیزیکی و شیمیایی منطقه، سبب می شود تا مدل های با دقت بالاتری برازش داده شود؛ از سوی دیگر، وارد کردن ویژگی های لایه های زیرسطحی خاک، باعث بهبود کارایی توابع پی ریزی شده می شود. با توجه به نتایج آنالیز حساسیت هر دو روش mlr و ann، پارامتر سولفات مربوط به عمق 50- 0 سانتی متری خاک، تأثیرگذار ترین و حساس ترین پارامتر در پیش بینی ks تشخیص داده شد. همچنین یافته ها نشان داد که ann در تخمین پارامتر دیریافت، دقیق تر از مدل های mlr بوده است. مقدار ضریب تعیین (r2)، مجذور میانگین مربعات خطا (rmse) و میانگین خطا (me) برای بهترین مدل mlr به ترتیب برابر با 61/0، 34/0 و 06/0 و برای بهترین مدل ann به ترتیب برابر با 90/0، 03/0 و 0004/0- محاسبه شد. مقایسه میانگین های نتایج حاصل از دو روش ann و mlr در پیش بینی ks به وجود اختلاف معنی دار (سطح 5%) منتج شد. بین مقادیر پیش بینی شده ks به روش ann و مقادیر اندازه گیری شده این پارامتر به روش صحرایی اختلاف معنی دار وجود نداشت.

معادلات سنت- ونانت از جمله معادلات پایه¬ی بوده که در رشته¬های مختلف هیدرولیک از جمله مسائل آبیاری سطحی نقش مهمی را ایفا می¬کند. از این رو محققان مختلف با به کارگیری شیوه¬های متفاوت سعی در حل این معادلات نموده و با ابداع مدل¬های معروفی همچون مدل هیدرودینامیک کامل به تجزیه، تحلیل و طراحی آبیاری سطحی اقدام نمودند. با توجه به عدم وجود راه حل تحلیلی جهت حل این نوع معادلات، از این رو محققین در حالت کلی روش¬های عددی را جهت حل پیشنهاد می¬کنند. بکارگیری یک روش عددی جهت شبیه¬سازی هیدرولیکی آبیاری سطحی تحت شرایط نواری و جویچه¬ای، از هدف اساسی این تحقیق می¬باشد. از این رو در این تحقیق از بین مدل¬های هیدرولیکی آبیاری سطحی مدل هیدرودینامیک کامل و از بین روش¬های عددی سه الگوی عددی شامل خطوط مشخصه (hd-ch)، روش صریح لکس انتشاری (hd-lax) و مک کورمک (hd-mac) انتخاب شد. همچنین در این مطالعه به منظور افزایش دقت شبیه¬سازی آبیاری نواری، جزء تبخیر به عنوان یک متغیر زمانی به معادلات سنت- ونانت اضافه شد. پس از منفصل¬سازی معادلات حاکم و کدنویسی در محیط برنامه¬نویسی matlab، نتایج حاصل ارزیابی و صحت سنجی شد. به منظور ارزیابی از شش سری داده¬های نوار و چهار سری داده¬های جویچه¬ای استفاده شد. که این تعداد از داده¬ها از طریق آزمایش در مزرعه تحقیقاتی دانشگاه علوم کشاورزی ساری مورد اندازه¬گیری قرار گرفت، برای صحت سنجی از داده¬های محققین مختلف تحت شرایط یکسان استفاده شد. همچنین در این بخش نتایج حاصل از مدل پیشنهادی با مدل هیدرودینامیک نرم¬افزارهای sirmod و srfr مورد مقایسه قرار گرفت. یافته¬ها نشان می¬دهد که هر سه الگوی عددی در هر دو شرایط نواری و جویچه¬ای با دقت مناسبی فرآیندهای مختلف جریان را شبیه¬سازی می¬کنند. با این حال مدل hd-laxبه واسطه روش حل به کارگرفته شده از دقت بالاتر و زمان محاسباتی کمتری نسبت به سایر روش¬های مشابه جهت شبیه¬سازی فرآیندهای مختلف جریان برخوردار است. نتایج نشان داد که استفاده از جزء تبخیر در شبیه¬سازی نوارها باعث افزایش دقت شده ولی این افزایش دقت چندان معنی¬دار نمی¬باشد. همچنین مقایسه آماری نتایج نشان داد که مدل hd-lax وhd-sirmod در اکثر نوارها و جویچه¬های آزمایشی از دقت مناسبی برخوردار بوده و اختلاف معنی¬داری ندارد.

کشور ایران از نظر اقلیمی در منطقه خشک و نیمه خشک واقع شده است. باتوجه به نیاز بالای کشور در امر تأمین موادغذایی برای جمعیت رو به افزایش و لزوم تلاش بیشتر برای رسیدن به مرحله خود کفایی در تولید محصولات کشاورزی و با توجه به اینکه آب به عنوان اولین و مهم ترین عامل محدود کننده در افزایش تولیدات کشاورزی است، مسأله آب و بهره برداری از آن دارای اهمیت خاصی است. پراکندگی باران و محدود بودن منابع آب باعث شد تا برای استقرار گیاه شرایط سختی ایجاد شود. از این رو در جهت صرفه جویی در مصرف آب در بخش کشاورزی از فن آوری های جدید و مواد مختلفی استفاده می شود. یکی از این مواد پلیمرهای سوپر جاذب بوده که قادرند مقادیر زیادی از آب حاصل از بارندگی و یا آب آبیاری را جذب کرده و در شرایط خشکی مجدداً آن را در دسترس گیاه قرار دهند. بر این اساس، پژوهش حاضر به منظور بررسی تأثیر پلیمر سوپر جاذب a200 در شرایط تنش خشکی بر برخی صفات فیتوشیمیایی و مورفولوژیکی و عملکرد و کارایی مصرف آب گیاه فلفل تند در قالب طرح کاملاً تصادفی و آزمایش فاکتوریل با سه سطح آبیاری (50، 75 و 100 درصد نیاز آبی) و چهار سطح پلیمر سوپر جاذب (0، 1/0، 2/0 و 3/0 درصد وزنی) در چهار تکرار انجام شد. نتایج نشان داد سطوح سوپر جاذب در شرایط تنش باعث افزایش سطح برگ، مواد جامد محلول میوه و کاهش نشت یونی برگ شد. کاهش آبیاری باعث افزایش کیفیت محصول و کاهش عملکرد شد. بخاطر تأثیر کم تنش خشکی بر روی پارامترهای رویشی بخصوص وزن خشک ریشه، اختلاف بین مقادیر عملکرد معنی دار نشد به بیان دیگر تنش خشکی نتوانست آنقدر اندازه اندام های رویشی گیاه را کاهش دهد که اثر قابل توجهی بر عملکرد داشته باشد. ولی روند تغییر عملکرد با افزایش تنش به صورت کاهشی بود. بخاطر رابطه معکوس بین کیفیت و کمیت محصول، برای بدست آوردن کیفیت و کمیت بالای محصول، مقدار میانه یعنی 75 درصد نیاز آبی مناسب است. تأثیر سوپر جاذب بر اکثر پارامترها معنی دار بود و باعث کاهش نشت یونی و افزایش کلروفیل، مواد جامد محلول، طول و وزن خشک ریشه، وزن خشک اندام هوایی، سطح و تعداد برگ شد. جهت حصول حداکثر کارایی مصرف آب و همچنین به منظور کاهش اثرات منفی از جمله نشت یونی، کاربرد 3/0 درصد سوپر جاذب را برای شرایط آزمایش می توان توصیه کرد.

خشکسالی یکی از مخاطرات اصلی مرتبط با هواشناسی است. این مخاطره طبیعی بر تمام جوانب زندگی بشر مؤثر است. این پدیده از عوامل متعددی همچون بارندگی، دما، تبخیر-تعرق، مقدار آب موجود درخاک و غیره تأثیر می-پذیرد. خشکسالی در هر وضعیت اقلیمی ممکن است رخ دهد. پیش¬بینی خشکسالی نقش مهمی در کاهش خسارات ناشی از آن در بخش¬های مختلف بر عهده دارد. برای این که بتوان خشکسالی را از نظر کمی تعریف کرد، روش¬های متعددی وجود دارد. از جمله این روش¬ها، استفاده از نمایه¬های خشکسالی است. نمایه¬های خشکسالی معمول، به پارامترهای آب و هوایی وابسته هستند و تنها برای یک مکان اعتبار دارند. همچنین به علت کمبود آمار اقلیمی این نمایه¬ها از دقت کافی برخوردار نیستند. علم سنجش از دور یکی از روش¬هایی است که از طریق آن می¬توان این مشکلات را برطرف کرده و شرایط خشکسالی را برای یک گستره برآورد کرد. از دیدگاه سنجش از دور، خشکسالی را می¬توان با تغییرات طیفی ایجاد شده در تصاویر ماهواره¬ای در سطح مورد مطالعه بررسی کرد. در این پژوهش، به بررسی وضعیت خشکسالی در محدوده استان مازندران با استفاده از آمار هواشناسی 21 ایستگاه داخل و خارج استان و تصاویر سنجنده modis پرداخته شد. بدین منظور از دو نمایه هواشناسی spi در مقیاس زمانی 1، 3، 6، 9، 12 ماهه و سالانه و edi روزانه، ماهانه و دوره¬ای و هفت نمایه طیفی ndvi، evi، vci، ndwi، ndii6، ndii7 و nmdi استفاده شد. یافته¬ها نشان داد که خشکسالی¬ها و ترسالی¬های رخ داده در استان تحت تأثیر پدیده تغییر اقلیم نبوده و مربوط به تغییرپذیری اقلیمی است. همچنین در اکثر ایستگاه¬های مورد مطالعه خشکسالی¬های شدیدی در سال 1990 و 2010 اتفاق افتاده است. در بخش بعد، مقدار نمایه¬های طیفی در ایستگاه¬های مورد نظر طی سال¬های 2002 تا 2012 استخراج شد. نتایج نشان داد که تغییرات این نمایه¬ها نیز از روند تغییرات نمایه¬های هواشناسی پیروی می¬کند. همچنین بالاترین همبستگی¬ها میان نمایه¬های طیفی و نمایه¬های هواشناسی edi دوره¬ای و ماهانه و spi با تأخیر زمانی سه و شش ماهه دیده شد. سپس به منظور ارزیابی منطقه¬ای وضعیت خشکسالی، اقلیم ایستگاه¬ها با استفاده از روش دومارتن تعیین شده و پهنه¬بندی اقلیمی صورت گرفت و در نهایت منطقه مورد نظر به پنج منطقه اقلیمی بسیارمرطوب، مرطوب، نیمه¬مرطوب، مدیترانه¬ای و نیمه خشک تقسیم¬بندی شد. نقشه نمایه¬های هواشناسی نیز با استفاده از روش درون¬یابی idw تهیه و این نقشه¬ها و تصاویر نمایه¬های طیفی به پنج منطقه اقلیمی مورد نظر تفکیک شدند. یافته¬ها نشان داد که در میان نمایه¬های سنجش از دوری، تغییرات نمایه nmdi با تغییرات نمایه spi سالانه هماهنگی بیشتری دارد. همچنین نمایه¬هایی که از باند جذب آب استفاده می¬کنند نسبت به نمایه¬های پوشش گیاهی از کارآیی بیشتری برخوردار هستند. در مقیاس منطقه¬ای، بالاترین ضرایب همبستگی با شاخص¬های spi3 و spi6 بوده و بجز اقلیم بسیار مرطوب، در سایر اقلیم¬ها بالاترین همبستگی در ترسالی و کمترین همبستگی در خشکسالی دیده شد. همچنین در اقلیم نیمه مرطوب نسبت به سایر مناطق همبستگی¬های بالاتری وجود داشت. در پایان برای صحت سنجی نتایج بدست آمده با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی مقادیر نمایه¬های هواشناسی برآورد شد. یافته¬ها نشان داد که مناسب¬ترین اقلیم، اقلیم نیمه مرطوب و بهترین نمایه، نمایه spi سه ماهه است.