ارزیابی و واسنجی مدل بیلان انرژی سطحی سبس در تعیین تبخیر-تعرق دشت‌های متاثر از پخش سیلاب (قره چریان- استان زنجان)

مقدمه و هدف تبخیر و تعرق، تعادل آب و انرژی خاک را که عمدتاً در مدل‌های گردش عمومی و مدل‌سازی آب و هوا استفاده می‌شود، هدایت می‌کند. در نتیجه، پیش‌بینی جریان آب رود، پیش‌بینی عملکرد محصول، سامانه‌های مدیریت آبیاری، کیفیت آب رود یا دریاچه همگی به سطوح تبخیر و تعرق بستگی دارند. به این دلیل، برآورد دقیق بیلان آب ضروری است. برآوردهای بهتر و دقیق تبخیر-تعرق امکان برنامه‌ریزی موثر آبیاری و استفاده بهینه از آب را برای سایر اهداف کشاورزی فراهم می کند. هدف این پژوهش ارزیابی و واسنجی مدل بیلان انرژی سطحی سبس در تعیین تبخیر-تعرق در دشت‌ سهرین - قره چریان در فاصله‌ی 30 کیلومتر و در شمال‌غرب شهر زنجان می باشد. مواد و روش ها در این پژوهش به‌منظور تعیین تبخیر و تعرق واقعی با استفاده از مدل بیلان انرژی و سنجش‌ازدور سبس در دشت سهرن-قره چریان، تعداد 17 تصویر لندست هشت، ‌همراه با داده‌های هواشناسی ایستگاه همدید فرودگاه زنجان بررسی شد. همچنین با کمک مدل سبس، تبخیر-تعرق مزرعه‌ی کشت گندم با مساحت پنج هکتار در دوره‌ی زمانی 1399/7/1 تا 1400/06/31 محاسبه و اعتبار‌سنجی شد. برای این منظور ورودی‌های مورد نیاز مدل سبس شامل آلبیدو، دمای سطح زمین، گسیلمندی، ndvi، شاخص پوشش ‌گیاهی، شاخص سطح برگ، بلندی پوشش‌گیاهی، تراکم تاج پوشش ‌گیاهی که در محیط نرم افزار ایلویس تهیه شد. داده ‎های بده و حجم آب مصرفی با استفاده از مدل بیلان آب خاک نیز تعیین شد. نتایج وبحث براساس نتایج این پژوهش تبخیر و تعرق به‌دست آمده از مدل بیلان آب خاک 24115 مترمکعب و تبخیر و تعرق به‌دست آمده از مدل سبس 28750 مترمکعب با خطای 16/12 % برآورد شد. همچنین نتایج به‌دست آمده از مدل سبس با تبخیر و تعرق مرجع با استفاده از چهار ﺷﺎﺧﺺ ضریب تبیین (r2)، رﯾﺸﻪ‌ی ﻣﯿﺎﻧﮕﯿﻦ ﻣﺮﺑﻌﺎت ﺧﻄﺎ (rmse)، ﻣﯿﺎﻧﮕﯿﻦ ﻗﺪرﻣﻄﻠﻖ ﺧﻄﺎ (mae) و ﻣﯿﺎﻧﮕﯿﻦ ارﯾﺒﯽ ﺧﻄﺎ (mbe) واسنجی شد که اندازه‌های این چهار شاخص به‌ترتیب 0/844، 1/06، 1/12 و 0/25 محاسبه شد، که این نتایج نشان دادند دستورالعمل سبس برای برآورد eta در منطقه‌ی مطالعه‌شده دقت کافی داشت. نتیجه گیری و پیشنهادهابنابراین براساس نتایج این پژوهش می‌توان گفت که استفاده از تصویرهای ماهواره‌ای در برآورد تبخیر-تعرق واقعی، در مقایسه با روش برداشت میدانی قابل اتکا است و با توجه ‌به مشکلات روش‌های بیلان رطوبتی (مانند نقطه‌ای بودن، زمان‌بر بودن، هزینه زیاد، نیاز به ابزار دقیق و تقریباً نبود امکان استفاده از لایسیمتر) و مزایای استفاده از تصویرهای ماهواره (تحت پوشش دادن سطح گسترده‌ای از مزارع یا باغ‌ها، ارزان و سریع بودن) در برآورد تبخیر-تعرق می‌توان با پذیرفتن خطای کم نتایج قابل‌قبولی به‌دست آورد.

evaluation and calibration of sebs surface energy balance model in determining evapotranspiration of plains affected by flood spreading (qaracherian-zanjan province)

introduction and objective: evapotranspiration govern the water and energy balance of the soil, primarily used in general circulation models and hydrological modeling of weather conditions. consequently, predicting river flow, forecasting crop performance, water management systems, and the quality of rivers or lakes all depend on evapotranspiration levels. therefore, accurate estimation of water bilan is essential. improved and precise estimations of evapotranspiration enable effective irrigation planning and optimal water usage for other agricultural purposes. the goal of this research is to evaluate and validate the surface energy balance model, sebs, in determining evaporation-transpiration in the sohrin-qareh chiran plain, located 30 kilometers northwest of zanjan city.materials and methods:in this study, the actual evapotranspiration were determined using the sebs energy balance model and landsat imagery in the sohrin-qareh chiran plain. a total of 17 landsat-8 images, along with weather data from the zanjan airport station, were examined. additionally, with the help of the sebs model, the evapotranspiration of a five-hectare wheat field was calculated and validated for the time period from september 22, 2020, to september 22, 2021. the required inputs for the sebs model, including albedo, land surface temperature, emissivity, ndvi, vegetation cover index, leaf area index, vegetation height, and canopy density, were prepared in the envi software environment. the data on precipitation and water consumption volume were also determined using the soil water balance model.results and discussion:the study found that the evapotranspiration estimated by the soil water balance model was 24115 m3, while the evapotranspiration estimated by the sebs model was 28750 m3, with a 16.12% error. additionally, the sebs model was calibrated using four indices - r2, rmse, mae, and mbe - with values of 0.844, 1.06, 1.12, and 0.25, respectively. these results indicate that the sebs algorithm is accurate enough to estimate eta in the study area.conclusion and suggestions:therefore, based on the results of this research, it can be said that the use of satellite images in estimating actual evapotranspiration (et) is reliable compared to field measurement methods. considering the limitations of traditional moisture balance methods (such as being point-specific, time-consuming, costly, requiring precise instruments, and almost impractical with the use of lysimeters) and the advantages of utilizing satellite images (covering a wide area of farms or orchards, being cost-effective and fast), acceptable results can be achieved in estimating evapotranspiration while accepting a low margin of error.