بخشی از مقاله
چکیده
هدف از انجام این پژوهش ریزمقیاس نمایی زمانی تبخیر و تعرق واقعی تصاویر لندست هفبه کمک تصاویر مودیس بودچف براي این منظور از دو روش تفریق و رگرسیون بین پارامترهاي همسان استفاده گردیدچفمنطقه مورد مطالعه بخشی از اراضی دشت مشهد با وسعتی بالغ بر حمذلفکیلومترمربع بودچفبه منظور ارزیابی عملکرد روشهاي مختلف از معیارهاي ریشه میانگین مربعات خطا پRMSEژ، میانگین قدر مطلق خطا پMAEژ، شاخص سازگاري پdژ،فضریب تعیین پR2ژفو درصد خطا پPEژفاستفاده شدچفنتایج نشان داد که استفاده از روشهاي رگرسیون ورودي و رگرسیون خروجی عملکرد بسیار مناسبی در ریز مقیاس کردن زمانی تبخیرنفتعرق واقعی به دست آمده از تصاویر سنجنده لندست در دشت مشهد داشتچفعملکرد روشهاي تفریق ورودي و تفریق خروجی، در ریز مقیاس کردن زمانی تبخیرنففتعرق واقعی به دست آمده از تصاویر سنجنده لندست در دشت مشهد، مطلوب نبودچفبنابراین با توجه به نتایج به دست آمده در این پژوهش میتوان گفت که استفاده از روشهاي رگرسیون ورودي و رگرسیون خروجی براي ریز مقیاس کردن زمانی تبخیرنفتعرق واقعی در دشت مشهد بسیار مناسب هستند.
واژههاي کلیدي:فتبخیر و تعرق واقعی، تفریق، رگرسیون،فلندست، مودیس
-1 مقدمه
تبخیرنتعرق پETژفمولفهاي اصلی براي چرخه انرژي، هیدرولوژي، کربن و تغذیه و همچنین عاملی اصلی براي معادله بیلان آب در سیستم پیوسته خاك، گیاه و اتمسفر میباشد پیانگ و همکاران، ذححهژچفتبخیرنتعرق شامل تبخیر از سطح خاك و آب و تعرق از سطح نسوج گیاهی است پگودا و همکاران، هححهژچفدر مطالعات مربوط به کشاورزي تبخیرنتعرق از اهمیت ویژهاي برخوردار است زیرا بخش مهمی از نیاز آبیاري گیاهان و همچنین بارشهایی که بر روي سطح زمین اتفاق میافتد، در اثر تبخیرنتعرق وارد اتمسفر میشودچفدر مزارع کشاورزي تبخیرنتعرق با روشهاي معمولی، در یک سطح همگن قابل اندازهگیري استچفاین روشها شامل روشهاي مبتنی بر معادله بیلان انرژي شامل توده کوچک هوا و نسبت بوون، و روش-هاي مبتنی بر معادله بیلان آب در خاك شامل روش لایسیمتري به ویژه لایسیمتر وزنی میباشندچفاما این روشها نمی-توانند توزیع مکانی تبخیرنتعرق در مقیاس منطقهاي را به ویژه براي مناطقی که شرایط همرفت وجود دارد، فراهم کنندچف استفاده از روش سنجش از دور به همراه مدلهاي تبخیرنتعرق براي اندازهگیري تبخیرنتعرق در مقیاس وسیع، نسبت به روشهاي ذکر شده در بالا مناسبتر هستند پآلن و همکاران، aغححه؛ گودا و همکاران، هححهژ
سنجش از دور این قابلیت را دارد که ضمن تخمین مقدار تبخیرنفتعرق واقعی، توزیع مکانی آن را نیز مورد بررسی قرار دهد، زیرا میتواند پارامترهاي مهمی مانند دماي سطح زمین، آلبیدوي سطح و شاخص پوشش گیاهی را به صورت منطبق یا سازگار با محیط استخراج کرده و همچنین از لحاظ اقتصادي مقرون به صرفه میباشدچفبراي تخمین تبخیرنفتعرق واقعی در یک منطقه میتوان از تصاویربه دست آمده از سنجندههاي مختلف از جمله مودیس و لندست استفاده نمودهر تلاشی براي بالا بردن کارایی مصرف آب توسط گیاهان میتواند بر اساس نقشههاي تبخیرنفتعرق واقعی روزانه با دقت تفکیک مکانی و زمانی بالا جهت برنامهریزي درست و به موقع آبیاري انجام شودچفنقشههاي روزانه تبخیرنتعرق واقعی می-توانند با استفاده از الگوریتمهاي بیلان انرژي و اطلاعات به دست آمده از سنجش از دور، تهیه شوندچفبرخی از این الگوریتم-ها عبارتند از تهیه نقشهفتبخیرنتعرق واقعی با استفاده از واسنجی داخلی پآلن و همکاران، a, bفغححهژ، الگوریتم بیلان انرژي سطح براي اراضی پسبالژفپباستیانسن و همکاران، هششل؛ باستیانسن، حححه؛ تیمرمن و همکاران، غححهژفو بیلان انرژي سطحی ساده شده پسینی و همکاران، غححهژچففف
الگوریتمهاي بیلان انرژي سطح بر اساس اطلاعات سنجش از دور، نیازمند دادههایی از باند حرارتی براي برآورد تبخیرنتعرق واقعی میباشندچفاما ماهوارههایی که داراي سنجندههاي با باند حرارتی هستند از دقت تفکیک مکانی پایینتري نسبت به ماهوارههایی که سنجنده با باند حرارتی ندارند، برخوردار میباشند پگودا و همکاران، هححهژچفبراي مثال نقشههاي تبخیرن تعرق واقعیفبه دست آمده از سنجنده مودیس داراي دقت تفکیک مکانی پایینی هستند پحححل فمترژ فو براي مناطق کشاورزي خیلی مفید نیستندچفزیرا اندازه پیکسلهاي تصویر سنجنده مودیس از اندازه اغلب اراضی کشاورزي بزرگتر است که این باعث بوجود آمدن خطاي عمدهاي در برآورد تبخیرنتعرق میشود پبراسول و همکاران، مححه؛ تاسومی و همکاران، ذححهژچفخطاهایی که در برآورد تبخیرنتعرق واقعی بوجود میآیند تا حدودي مربوط به پیکسلهایی میشوند که داراي پوششهاي گیاهی مختلف هستند و کاربري آنها متفاوت است.
تنوع پوشش گیاهی و کاربري اراضی باعث تفاوت عمدهاي در زبري سطح و مقدار رطوبت خاك میشود که به تبع آن مقدار تبخیرنتعرق واقعی تغییر میکند پکاستاس و همکاران، تححهژچفاین شرایط در مناطق خشک و نیمه خشک که در آنها اراضی کشاورزي به طور کامل آبیاري میشوند و معمولاً در اطراف آنها اراضی کشاورزي بدون پوشش گیاهی وجود دارد، بیشتر اتفاق میافتدچفاز طرفی سنجندهاي مانند لندست داراي دقت تفکیک مکانی بالاست پحمفمترژفو نقشههاي تبخیرنفتعرق واقعی به دست آمده با استفاده از این سنجنده، دارايفدقت بالاتري نسبت به سنجنده مودیس میبا شند اما مشکلی که در استفاده از تصاویر این سنجنده براي محاسبه تبخیر نفتعرق واقعی وجود دارد این است که تصاویر این سنجنده به صورت روزانه قابل دسترس نبوده و تنها هر ذلفروز یک بار از تصاویر این سنجنده براي یک منطقه میتوان فاستفاده کردچفاین نشان میدهد که دقت تفکیک زمانی سنجنده لندست پذلفروزژف نسبت به دقت تفکیک زمانی سنجنده مودیس پروزانهژفکمتر است.
بنابراین بین دقت تفکیک مکانی و زمانی سنجندههاي مختلف ناهماهنگی وجود داردچفبه عبارت دیگر سنجندههایی که دقت تفکیک مکانی بالا دارند داراي دقت تفکیک زمانی پایین هستند و بالعکس سنجندههایی که دقت تفکیک زمانی بالا دارند از دقت تفکیک مکانی پایینی برخوردارند پوو و لی، شححهژچفناهماهنگی بین دقت تفکیک مکانی و زمانی سنجندههاي مختلف در تحقق اهداف مدیریت آبیاري نقش مهمی دارد پکاستاس و همکاران، مححهژچفزیرا در تصاویر ماهوارهاي با دقت تفکیک زمانی بالا تغییرات پوشش گیاهی در سطح زمین کمتر مشخص میشود اما در تصاویر ماهوارهاي با دقت تفکیک مکانی بالا، تغییرپذیري سطح زمین و مرز بین اراضی به خوبیف قابل تشخیص استچفبنابراین با تلفیق اطلاعات به دست آمده از این دو نوع سنجنده پسنجنده با دقت تفکیک زمانی بالا و سنجنده با دقت تفکیک مکانی بالاژفمیتوان به تصاویري با دقت تفکیک زمانی و مکانی بالا دست پیدا کرد
ریز مقیاس کردن روشی قوي و قابل اعتماد براي رسیدنفبه دقت تفکیک زمانی و مکانی بالا استچفاما مطالعات انجام شده در مورد روشهاي ریز مقیاس کردن به خصوص براي ریز مقیاس کردن دماي سطح زمین پتLSTژفو تبخیرنتعرق محدود استچفدر اکثر این روشها از رابطه رگرسیونی بین دماي سطح زمین و پارامتري غیرهمسان مانند شاخص تفاضل نرمال شده گیاهی پNDVIژفبراي ریزمقیاس کردن دماي سطح زمین استفاده شده است پکاستاس و همکاران، مححه؛ بادك و همکاران، تححه؛ کارنیلی و همکاران، ذححه؛ آگام و همکاران، غححهژچفبنابراین در این پژوهش سعی شد تا با استفاده از روشهاي تفریق و رگرسیون بین پارامترهاي همسان پیعنی تبخیر و تعرق واقعی تصاویر ماهوارهاي مودیس و لندستژ، تبخیر و تعرق واقعی به دست آمده از تصاویر لندست به کمک تبخیر و تعرق به دست آمده از تصاویر ماهوارهاي مودیس ریزمقیاس زمانی گردد کاري که در پژوهشهاي قبلی کمتر به آن پرداخته شده است.
-2 مواد و روشها
-1-2فمنطقه مورد مطالعه و دادههاي هواشناسی
بخشی از دشت مشهد، محدوده مورد مطالعه تحقیق حاضر با وسعتی بالغ بر حمذلفکیلومتر مربع بین عرضهاي جغرافیایی ꞌلف◦ذمفتا ꞌههف◦ذمفشمالی و طولهاي جغرافیایی ꞌذهف◦شزفتا ꞌهتف◦شز فشرقی واقع شده است که طبق گزارش سازمان هواشناسیفخراسان رضوي و بر اساس روش دومارتن، داراي شرایط اقلیمی خشک و نیمه خشک میباشدچفدادههاي زمینی مورد استفاده در این پژوهش شامل سرعت باد، درجه حرارت خشک، رطوبت نسبی حداقل، رطوبت نسبی حداکثر، حداقل دماي هوا، حداکثر دماي هوا، ساعت آفتابی، دماي سطح زمین و تشعشع، فاز مجموعه دادههاي ایستگاه هواشناسی سینوپتیک مشهد واقع در ꞌذلف◦ذمفعرض شمالی و ꞌهمف◦شزفطول شرقی، در بازه زمانی سه ساعته براي شلروزهاي خرداد تا تفتیر و ذفتا ههفشهریورماه سال هشملفتهیه گردیدچفبا توجه به این که این دادهها در زمان گذر ماهواره از روي دشت مشهد موجود نبودند، با استفاده از روش درونیابی خطی پلانگ و همکاران، للحهژفمقدار این پارامترها در زمان گذر ماهواره محاسبه شدندچففف
-2-2ففتصاویر ماهوارهاي مورد استفاده
تصاویر ماهوارهاي استفاده شده در این مطالعه مربوط به تاریخهاي شلفخرداد، تفتیر، ذفو ههفشهریور ماه سال هشملفبراي سنجنده لندست هفو تاریخهاي شلفخرداد تا تفتیر و ذفتا ههفشهریور ماه سال هشملفبراي سنجنده مودیس بودند که به ترتیب از سایتهاي http://earthexplorer.usgs.gov/فو http://modis.gsfc.nasa.gov/فدانلود شدندچفانتخاب تصاویرفصاف و بدون پوشش ابر از یک سو و بررسی فرآیند ریز مقیاس کردن تبخیرنفتعرق واقعی در فصول بهار و تابستان از سوي دیگر، از جمله دلایل انتخاب تصاویر در تاریخهاي مذکور بودندچفف
