استفاده از مدل سبال كوهستاني در تخمين تبخير و تعرق واقعي حوزه‌هاي آبخيز (مطالعه موردي: حوزه آبخيز تويسركان، همدان)

Application of SEBAL-mountain and MODIS imagery for estimation of actual evapotranspiration in mountainous catchments (Case study: Tuyserkan, Iran)

سابقه و هدف: كاهش منابع آب نه تنها بر بخش كشاورزي و منابع طبيعي تاثيرات منفي نهاده است بلكه اثرات اقتصادي و اجتماعي زيادي را در حوزه‌هاي آبخيز ايجاد نموده است. در اين ميان مديريت مناسب منابع آب حوزه‌هاي آبخيز امري حياتي و مهم مي‌باشد. از آن‌جايي‌كه مهم‌ترين و بيش‌ترين هدررفت آب در حوزه‌هاي آبخيز تبخير و تعرق واقعي مي‌باشد بنابراين در پژوهش حاضر به بررسي تبخير و تعرق واقعي حوزه نيمه‌خشك تويسركان پرداخته شده است. مواد و روش‌ها: به اين منظور از 27 تصوير ماهواره‌اي موديس و 3 تصوير ماهواره‌اي لندست و تكنيك سنجش از دور جهت برآورد تبخير و تعرق واقعي حوزه آبخيز تويسركان استفاده شد. نتايج تبخير و تعرق واقعي ارايه شده توسط مدل سبال كوهستاني با نياز آبي ارايه شده توسط سند ملي آبياري مقايسه و ارزيابي گرديد. سپس نقشه‌هاي تهيه شده توسط تصاوير ماهوراه‌اي سنجنده موديس به كمك تصاوير لندست ريزمقياس نمايي شد. يافته‌ها: نتايج اين پژوهش نشان داد كه نسخه كوهستاني الگوريتم توزان انرژي سبال با دقت بسيار بالاتر و صحت بيش‌تري نسبت به نسخه سبال مناطق مسطح مي‌تواند تبخير و تعرق واقعي حوزه‌هاي آبخيز را نشان دهد، همچنين در صورت در دسترس نبودن داده‌هاي لايسيمتري يا نمونه‌گيري‌هاي صحرايي مي‌توان از نياز آبي ارايه شده در سند ملي آبياري براي گياهان دشت‌هاي مختلف جهت ارزيابي نتايج الگوريتم سبال جهت تخمين تبخير و تعرق واقعي استفاده نمود. نتايج اين پژوهش نشان داد كه تبخير و تعرق برآورد شده براي گياه گردو كه گياه باغي غالب منطقه 752 ميلي‌متر در سال برآرود شد، براي گياه جو كه گياه زراعي غالب منطقه مي‌باشد 410 ميلي‌متر در سال برآورد شد در نهايت در اين پژوهش الگوريتم توزان انرژي سبال كوهستاني تبخير و تعرق واقعي حوزه آبخيز تويسركان را با دقت 82% برآورد نمود. نتيجه‌گيري: نتايج اين پژوهش نشان داد كه الگوريتم توزان انرژي سبال مي‌تواند كارايي مناسبي در تخمين تبخير و تعرق واقعي حوزه‌هاي آبخيز به‌عنوان مهم‌ترين عامل هدررفت آب در حوزه داشته باشد بنابراين جهت مديريت منابع آب حوزه‌هاي آبخيز و تخمين بيلان آبي حوزه استفاده از اين الگوريتم پيشنهاد مي‌شود.

Background and Objectives: Shortage of surface and ground water resources in different parts of Iran has caused environmental and ecological hazards in the catchments. It has affected not only agricultural and natural resource sectors, but also society and economic of the catchments. In such a condition appropriate water resources management programs seems vital and important. These programs would include proper spatial distribution of water in the catchment. Actual evapotranspiration (ETa) is the main cause of water loss in the catchment. Materials and Methods: This research has focused on evaluation and estimation of actual evapotranspiration in Tuyserkan mountainous catchment, with the aid of satellite remote sensing data and SEBAL-mountain approach. For this purpose 27 MODIS cloud free images were used to estimate daily ETa. The maps then were downscaled by correlating their values with contemporary ETa maps of Landsat images. The downscaled daily ETa maps were then extrapolated to the whole cropping season by their Penman-Monteith ETo ratios, to yield cumulative annual ETa, then compared with recommended values of Iranian national document on crop water requirement. Results: Results show that the mountain version of SEBAL algorithm is able to estimate actual evapotranspiration of Tuyserkan catchment with accuracy of 82% and seems to be more accurate for such a mountainous upland catchment, compared with its original version. Conclusion: The results showed that the SEBAl algorithm can be efficiently used in evapotranspiration estimation in watersheds that it is the most important factor in water loss. Therefore, this algorithm is recommended to water resource management and water balance estimates in watershed.