ارزيابي رطوبت خاك مدلGLDAS با استفاده از داده هاي مشاهداتي، شاخص VHI و بارش

زمينه و هدف: داده‌هاي رطوبت خاك به دست آمده از ماهواره‌ها نقش مهمي در مديريت موثر منابع آب، به ويژه در مناطق مستعد كم آبي و خشكسالي ايفا مي‌كند. با نظارت بر پويايي رطوبت خاك در طول زمان، سياست‌گذاران آب مي‌توانند استراتژي‌هاي تخصيص پايدار آب را توسعه دهند، اقدامات حفاظت از آب را اجرا كنند و اثرات نامطلوب خشكسالي بر كشاورزي را كاهش دهند. داده‌هاي ماهواره‌اي شناسايي نقاط بالقوه تنش آبي را تسهيل مي‌كند. داده‌هاي ماهواره‌اي شناسايي نقاط تنش آبي بالقوه را تسهيل مي‌كند هدف از اين پژوهش ارزيابي دقت رطوبت خاك مدل GLDAS با داده‌هاي مشاهداتي در مناطق با آب و هواي مرطوب، نيمه مرطوب، خشك و پايش خشكسالي كشاورزي با استفاده از مدل GLDAS، شاخص خشكسالي VHI و بارش ساليانه است. روش پژوهش: در اين پژوهش رطوبت خاك مدل GLDAS از سال 2003 تا سال 2020 در 6 منطقه كشاورزي اكلاهما به صورت روزانه استخراج و با داده‌هاي مشاهداتي ثبت شده در6 منطقه كشاورزي واقع در اكلاهما مقايسه شد. براي درك بهتر از ميزان اختلاف ميان داده‌ هاي رطوبت خاك مدل GLDAS با داده‌هاي مشاهداتي، مناطق كشاورزي به سه منطقه مرطوب، نيمه مرطوب، خشك تقسيم شدند و نهايتا به كمك دو شاخص ضريب همبستگي CC و خطاي جذر ميانگين مربعاتRMSE، به صورت روزانه، فصلي و سالانه مورد ارزيابي قرار گرفتند. يافته‌ها: نتايج نشان داد بيشترين متوسط همبستگي رطوبت خاك فصلي مربوط به فصل زمستان و پاييز است و يكي از دلايل آن بارندگي بيشتر در اين فصول است. بيشترين همبستگي متوسط مناطق با 0.64متعلق به مناطق مرطوب و كمترين متوسط همبستگي 0.47 مربوط به مناطق خشك بود. مناطق مرطوب معمولاً پوشش گياهي بيشتري نسبت به مناطق خشك دارند. پوشش گياهي به دليل تأثير بر سيگنال‌هاي مايكروويو دريافتي توسط سنسورهاي ماهواره‌اي بر دقت تخمين‌هاي رطوبت خاك ماهواره تأثير مي گذارد. همچنين وجود پوشش گياهي متراكم، بازيابي رطوبت خاك داده‌هاي ماهواره‌اي را بهبود مي‌بخشد، به ويژه مناطقي كه پوشش گياهي فراوان دارند. نتايج بررسي RMSE (cm3/cm3) مدل GLDAS و داده‌هاي مشاهداتي در 6 منطقه كشاورزي اكلاهما نشان دهنده عملكرد خوب مدل GLDAS بود. در ادامه همبستگي داده‌هاي مدل GLDAS با شاخص خشكسالي VHI و بارش مورد بررسي قرار گرفت كه همبستگي رطوبت خاك مدل GLDAS با داده‌هاي بارش 17 ساله برابر با 0.68 و همبستگي مدل GLDAS و VHI برابر با 0.2 بود. يكي از دلايل تغييرات همبستگي بين بارش، VHI و رطوبت خاك مدل GLDAS، تغييرات پارامترهاي هيدرولوژيكي مانند تغذيه آب زيرزميني، نرخ تبخير و تعرق، و رواناب سطحي، در سال‌هاي مختلف است. نتايج : با توجه به نتايج به دست آمده رطوبت خاك به عنوان يك واسطه حياتي بين بارش و VHI عمل مي‌كند. در حالي كه بارش به طور مستقيم بر ديناميك‌هاي رطوبت خاك تأثير مي‌گذارد، رطوبت خاك، به نوبه خود، جذب آب گياه، تعرق و فرآيندهاي فيزيولوژيكي را كنترل مي‌كند كه به VHI منجر مي‌شود. داده‌هاي رطوبت خاك مدل GLDAS را مي‌توان براي پايش و ارزيابي خشكسالي استفاده كرد. داده‌هاي GLDAS در فواصل زماني منظم (به عنوان مثال، روزانه، ماهانه) در دسترس هستند، كه امكان نظارت بر پويايي رطوبت خاك را در طول زمان فراهم مي‌كند. اين وضوح زماني براي رديابي شروع، مدت و شدت رويدادهاي خشكسالي بسيار مهم است. نتايج اين تحقيق نشان مي‌دهد كه مي‌توان از داده‌هاي رطوبت خاك مدل GLDAS با اطمينان خاطر در پايش خشكسالي كشاورزي استفاده كرد.