تبخیر-تعرق

تبخیر از دریاچه پشت سدها و دریاچه های آب شیرین از جمله روش های هدررفت منابع آب است. به همین دلیل اندازه گیری مقدار تبخیر از سطح پهنه های آب شیرین اهمیت بسیاری در مدیریت منابع آب دارد. روش های گوناگونی برای اندازه گیری تبخیر-تعرق ارائه شده که از جمله آن ها الگوریتم توازن انرژی در سطح ( SEBAL ) است که می تواند با استفاده از تصاویر ماهواره ای نقشه های پهنه بندی تبخیر-تعرق تولید نماید. تا به حال، الگوریتم SEBAL بیشتر در برآورد تبخیر-تعرق از سطح خشکی ها و پوشش های گیاهی پیاده سازی شده و تحقیقات کمی در زمینه کاربرد آن در سطح پهنه های آبی شیرین انجام شده است. هدف این تحقیق، بکارگیری الگوریتم SEBAL جهت پهنه بندی تبخیر از سطح دریاچه های پشت سدها است. به همین منظور سه تصویر Landsat TM از دریاچه سد امیرکبیر (کرج) و زمین های کشاورزی پایین دست آن مربوط به ماه های خرداد، تیر و مرداد سال 0931 تهیه گردید و تصحیحات رادیومتریک و هندسی بر روی آن انجام شد. برای انجام پیاده سازی های الگوریتم SEBAL ، از داده های ایستگاه هواشناسی کرج استفاده شد. همچنین مقدار تبخیر اندازه گیری شده از روش تشت تبخیر توسط شرکت آب منطقه ای استان تهران در نزدیکی دریاچه سد امیرکبیر به عنوان داده های واقعیت زمینی استفاده گردید. RMSE نتایج به دست آمده از SEBAL برای سد امیرکبیر با داده های زمینی، 72/0 میلیمتر بود که مقدار قابل قبولی محسوب می شد . مقدار تبخیر روزانه نیز از کل سطح دریاچه در تاریخ های منتخب به ترتیب 730/8، 346/01 و 534/5 متر در روز به دست آمد. علاوه بر این، نتایج نشان دهنده افزایش تبخیر از سطح مخزن سد در مناطق کم عمق به سمت مناطق عمیق تر بود که این مورد می تواند نشان دهنده کارایی نامناسب روش های نقطه ای اندازه گیری تبخیر باشد. در مجموع، نتایج بیانگر کارایی الگوریتم SEBAL برای برآورد تبخیر از سطح دریاچه های سدها بود و می توان با توجه به شرایط مکانی و زمانی هر منطقه، از آن برای تعیین تبخیر پهنه های آبی شیرین استفاده نمود.

در بسیاری از کاربردهای سنجش ازدور در علوم زمین، تجزیه و تحلیل با صحت بالا تنها با استفاده از تصاویری با قدرت تفکیک مکانی و زمانی بالا امکانپذیر است. سنجنده ی مادیس برخلاف قدرت تفکیک زمانی بسیار بالا، قدرت تفکیک مکانی بسیار پایینی دارد. هدف ازین مطالعه، استفاده از الگوریتم های ریزمقیاس نمایی به منظور ریزمقیاس کردن تصاویر مادیس به تصاویر لندست 8 است. سپس تصاویر ریزمقیاس شده در برآورد تبخیر-تعرق واقعی با استفاده از الگوریتم سبال در منطقه کشت و صنعت امیرکبیر مورد مقایسه قرار گرفتند. در این مطالعه از الگوریتم هایSTARFM ، ESTARFM و Regression جهت ریزمقیاس نمایی باندهای بازتابندگی و از الگوریتم های SADFAT ، Regression و Cokriging جهت ریزمقیاس نمایی باندهای حرارتی استفاده شده است. سپس، تصاویر ریزمقیاس شده بازتابندگی و حرارتی به منظور استفاده در مدل سبال، پردازش گردیدند و تبخیر-تعرق واقعی محاسبه گردید. نتایج نشان داد که در میان روش های ریزمقیاس نمایی اعمال شده بر باندهای بازتابندگی، STARFM با مجذور میانگین مربعات خطای0.0180 دارای عملکرد بهتری نسبت به سایر روشها بود. در میان روش های اعمال شده بر باندهای حرارتی، الگوریتم SADFAT با مجذور میانگین مربعات خطای 0.0224 عملکرد بهتری را نسبت به سایر روشها از خود نشان داد. همچنین تبخیر-تعرق واقعی لحظه ای برآورد شده از خروجی روش های ریزمقیاس نمایی به ترتیب ESTARFM /Regression، ESTARFM/ SADFAT، STARFM/Regression و STARFM/ SADFAT با اختلاف کم و مجذور میانگین مربعات خطای 0.218 میلیمتر در ساعت بهترین عملکرد و روش Regression/Cokriging با میانگین مربعات خطای 0.388 میلیمتر در ساعت ضعیف ترین عملکرد را داشتند.

کاهش اثرات خشک سالی و مدیریت بهینه منابع آب، متاثر از پیش آگاهی برنامه ریزان منطقه ای از مناطق تحت تاثیر خطر ناشی از وقوع خشکسالی است. به همین دلیل ارزیابی و بررسی این پدیده می تواند بسیار حائز اهمیت باشد. این پژوهش باهدف پایش تغییرات زمانی- مکانی خشک سالی هواشناسی و تحلیل روند متغیرهای اقلیمی در استان خوزستان در طول دوره آماری 2000 تا 2020 با استفاده از شاخص بارش- تبخیر و تعرق استاندارد (SPEI) و نرم افزارهای ArcMap، XLSTAT و RStudio انجام شد. همچنین برای بررسی روند تغییرات در بازه مورد مطالعه آزمون های من-کندال و شیب سن نیز به کار گرفته شد. پس از محاسبه خشکسالی، تاثیر این پدیده بر روی پهنه آبی دو تالاب هورالعظیم و شادگان برای سال های 2000، 2006، 2015 و 2020 بررسی شد. نتایج بررسی خشک سالی با شاخص SPEI نشان می دهد که خشک سالی و ترسالی شدید درسطح خوزستان به ترتیب در سال های 2017 و 2004 رخ داده است. بررسی نتایج نشان داد بین تغییرات سطح تالاب های بیان شده با مسئله خشکسالی رابطه مستقیمی وجود دارد و با افزایش شدت خشکسالی مساحت پوشش آبی تالا ب ها کاهش می یابد و با افزایش ترسالی مساحت آب در تالاب ها افزایش می یابد. همچنین نتایج نشان داد که بررسی شیب روند تغییرات حاصل از آزمون سن برای بارش و دما در ایستگاه ها به ترتیب بین 87/1- تا 38/3 و 016/0 تا 25/2 متغیر بود. بیشترین شیب تغییرات با روند افزایشی بارش در مناطق غرب و مرکز استان مشاهده گردید و شیب تغییرات منفی بارش بیشتر در مناطق جنوبی رخ داده است. همچنین، تحلیل دما با این آزمون نشان داد دما در تمام ایستگاه ها با شیب نسبتاً ملایم در بازه مورد بررسی روند مثبت و رو به افزایش داشته است. شایان ذکر است وجود روند افزایشی و کاهشی نشان دهنده ی وجود تغییر و نوسانات اقلیمی است. بنابراین، بررسی این موضوع و ارائه راه کارهایی به منظور مدیریت منابع آب در زمان بحران امری ضروری به نظر می رسد.