تحليل حساسيت الگوريتم SEBAL در برآورد نياز آبي محصولات زراعي

Sensitivity Analysis of SEBAL Algorithm for Estimating Agricultural Irrigation Requiremants

مقدمه و هدف: تخمين دقيق تبخير و تعرق واقعي (ETA) يا به عبارتي نياز آبي يك محصول طي دوره رشد، از جمله موضوعات مهم در مديريت تخصيص آب در مزرعه و بهبود راندمان آب مصرفي در هر منطقه مي ­باشد. در تحقيق حاضر ETA براي محصول سورگوم با استفاده از الگوريتم بيلان انرژي در سطح زمين (SEBAL) و به كارگيري تصاوير ماهواره ­اي Landsat8، آمار هواشناسي و نقشه DEM منطقه محاسبه و با مقادير اندازه ­گيري شده از لايسيمتر مقايسه گرديده است. مواد و روش­ها: به منظور آناليز حساسيت، پارامترهاي ورودي كليدي الگوريتم SEBAL در دامنه ±10 ، ±20 ، ±30، ±40 و ±50 تغيير يافته و ميزان تغييرات ETA با توجه به كاهش و افزايش هر كدام از اين پارامترها بررسي گرديد. اين تغييرات براي روزهاي 206، 238 و 254 جولايي در هشت نقطه با تراكم­ هاي مختلف پوشش ­گياهي مورد ارزيابي قرار گرفت. يافته­ها: نتايج نشان داد كه مقادير ETA محاسبه شده با الگوريتم SEBAL در قياس با اندازه ­گيري­ هاي لايسيمتري، در سطح اطمينان 95% قابل قبول مي­ باشند. همچنين نتايج آناليز حساسيت حاكمي از آن بود كه در الگوريتم SEBAL پارامترهاي دماي سطحي و تابش طول موج كوتاه ورودي داراي حساسيت بالا به خصوص در مناطق با ET پايين مي­ باشد. همچنين پارامترهاي آلبيدو و سرعت باد داراي حساسيت متوسط تا زياد بوده به نحوي كه پارامتر آلبيدو در ET>10 حساسيت متوسط و در ET<10 حساسيت زيادي از خود نشان مي­ دهد. نتيجه­گيري: در مجموع آلگوريتم SEBAL علاوه بر صرفه اقتصادي بالا نسبت به ساير روش هاي متداول، كارآيي خوبي در برآورد ET داشته است. همچنين انجام آناليز حساسيت و تعيين پارامترهاي كليدي، ضمن افزايش دقت در اندازه­ گيري آن پارامترها، مي­ تواند نتايج مدل سازي را تا حد زيادي بهبود دهد.

Introduction and Objective: The accurate estimation of actual evapotranspiration (ETA), i.e. crop water requirements, is an important issue for irrigation water allocation at fields and improving water efficiency. In the present study, ETA for Sorghum crop was estimated using surface energy balance algorithm for land (SEBAL) and by employing Landsat8 satellite images; meteorological data and DEM map and then compared with the measured values of lysimeter. Material and Methods: For carrying out the sensitivity analysis, the key parameters of SEBAL algorithm was altered at the range of , , , and resultantly the variation of ETA corresponding to decrease and increase of these parameters was investigated. The changes of key parameters on the days of 206, 238 and 254, based on Julian days calendar, were evaluated at eight points with different vegetation densities. Albedo parameters have moderate to high sensitivity, so that the albedo parameter has medium and high sensitivity in the areas with ET> 10 and ET <10, respectively. Results: The results of SEBAL showed the value of accuracy indices were acceptable at a significant level of 95%, while compared with those of lysimeter measurements. The results of the sensitivity analysis also showed the surface temperature and input shortwave radiation are more sensitive especially at the areas having low ETA values. The wind speed and Conclusion: In general, in addition to high economic efficiency compared to other conventional methods, the SEBAL algorithm has a good efficiency in estimating ET. Also, performing sensitivity analysis and determining the key input parameters, while increasing the accuracy of measuring those parameters, can greatly improve the modeling results.