بررسی قابلیت مدل توازن انرژی سطح (سبال) و متغیرهای بیوفیزیک حاصل از داده‌های ماهواره‌ای در تخمین رطوبت خاک در مناطق خشک

نوع مقاله: مقالات علمی و پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد مدیریت مناطق بیابانی، دانشگاه یزد

2 استادیار، گروه مدیریت مناطق بیابانی، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه یزد

3 استادیار، گروه علوم خاک، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه یزد

چکیده

یکی از مولفه‌های کلیدی در مطالعه انرژی و فرآیندهای هیدرولوژیکی رطوبت خاک است که به‌دلیل سختی اندازه‌گیری مستقیم آن، به روش غیر مستقیم اندازه‌گیری می‌شود. بسیاری از روش‌های موجود مانند اینرسی حرارتی، شاخص‌های پوشش گیاهی، دما و شاخص طیفی نرمال شده آب (NDWI) دارای محدودیت‌های ویژه ای از قبیل عدم تصویربرداری در شب و روز و تفاوت در روش محاسبه برای ساعات مختلف شبانه روزی هستند. بنابراین، پیدا کردن روشی جدید برای محاسبه رطوبت خاک که مبتنی بردمای خاک یا تغییرات طیفی آب و خاک باشد، بسیار ضروری است. اگرچه رطوبت خاک به‌طور مستقیم در خوارزمیک (الگوریتم) توازن انرژی محاسبه نمی‌شود، ولی به‌دلیل این‌که از تمامی متغیرهای اثر گذار بر تغییرات رطوبت خاک برای محاسبه تبخیر تعرق در مدل توازن انرژی استفاده می‌شود، می‌توان از این مدل برای محاسبه رطوبت خاک استفاده کرد. منطقه خشک جرقویه سفلی به‌عنوان منطقه مورد مطالعه در مجاورت پلایای گاوخونی در استان اصفهان قرار دارد. این منطقه با نوسانات اقلیمی و همچنین خشک شدن تالاب درسال‌های اخیر با کاهش رطوبت خاک روبرو بوده است. هدف از این پژوهش بررسی قابلیت مدل‌های توازن انرژی مبتنی بر تصاویر ماهواره‌ای و ارزیابی متغیرهای بیوفیزیک حاصل از تصاویر ماهواره‌ای در تخمین رطوبت خاک است. داده‌های مورد استفاده در این پژوهش شامل تصاویر سنجنده مودیس در روزهای تقویم میلادی 320 و 321 سال 2014 و نتایج اندازه‌گیری زمینی 33 نمونه خاک برداشت شده از عمق 30-0 سانتیمتر است. با اندازه‌گیری رطوبت خاک به‌صورت نقطه‌ای و محاسبه آن به روش رطوبت حجمی، تبخیر و تعرق با استفاده از خوارزمیک توازن انرژی (سبال) برآورد شد. بر اساس نتایج این پژوهش، همبستگی بین متغیرهای بهره گیری شده در خوارزمیک سبال و اندازه‌گیری زمینی رطوبت خاک بالا است. از میان متغیرهای سبال؛ بیشترین همبستگی بین رطوبت خاک و تبخیر تعرق روازنه خوارزمیک سبال به مقدار 51/0 و 68/0 برای روزهای 16و 17/11/2014 مشاهده شد. با وجود همبستگی معنی‌دار به‌دست آمده بین متغیرهای مختلف الگوریتم سبال شامل آلبیدوی سطح، شار گرمایی خاک، شار گرمایی محسوس تابش خالص و دمای سطحی با رطوبت خاک، تبخیر و تعرق حاصل از خوارزمیک سبال متغیر مناسب تری در برآورد رطوبت سطح خاک تشخیص داده شد.

کلیدواژه‌ها