تحقیقات آب و خاک ایران

تحقیقات آب و خاک ایران

برآورد زمانی-مکانی تبخیر و تعرق واقعی حوزه آبریز هیرمند با استفاده از الگوریتم سبال (SEBAL) و داده‌های سنجش از دور

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه پژوهشی منابع آب، پژوهشکده تالاب بین‌المللی هامون، پژوهشگاه زابل، زابل.
2 اﺳﺘﺎدﯾﺎر گروه ﻋﻠﻮم آﺑﺰﯾﺎن، پژوهشکده ﺗﺎﻟﺎب ﺑﯿﻦاﻟمللی هامون، پژوهشگاه زاﺑﻞ. ایران.
3 گروه زراعت و اصلاح نباتات، پژوهشکده کشاورزی، پژوهشگاه زابل، زابل.
چکیده
تبخیروتعرق واقعی (ETa) مهم‌ترین جزء بیلان آب در حوزه‌های خشک و نیمه‌خشک است که تعیین کمّی آن برای مدیریت پایدار منابع آب ضروری است. در این پژوهش، توزیع زمانی-مکانی ETa حوزه آبریز هیرمند (مساحت حدود ۲۸۰ هزار کیلومتر مربع) در سال ۲۰۲۳ با اجرای الگوریتم بیلان انرژی سطحی (SEBAL) در بستر پلتفرم گوگل ارث انجین (GEE) برآورد شد. داده‌های ورودی شامل بازتاب سطحی (MOD09GA)، دمای سطح زمین (MOD11A1) و پارامترهای جوی ERA5-Land بودند. میانگین ETa سالانه حوزه ۶۷۰ میلی‌متر در سال برآورد شد که از الگوی کاهشی مشخص از بالادست کوهستانی (بیش از ۱۱۰۰ میلی‌متر در سال) به پایین‌دست بیابانی (کمتر از ۱۰۰ میلی‌متر در سال) پیروی می‌کند. بیشینه فصلی در بهار (۷۴۵ میلی‌متر بر فصل) و کمینه در زمستان (نزدیک به صفر) مشاهده شد. تحلیل همبستگی نشان داد که تابش خالص (R = +0.703) و دمای سطح زمین (R = −0.933) به‌ترتیب قوی‌ترین همبستگی مثبت و منفی را با ETa دارند، در حالی که NDVI (R = +0.372) و آلبدو (R = −0.053) همبستگی ضعیف‌تری نشان دادند. اعتبارسنجی در مقایسه با محصول MOD16 ضریب همبستگی R = 0.858 و ضریب تعیین R² = 0.736 را نشان داد که الگوی مکانی مناسبی را تأیید می‌کند. بیش‌برآورد سیستماتیک SEBAL نسبت به MOD16 (PBIAS = +283.9%) به تفاوت رویکرد محاسباتی دو مدل و کم‌برآورد شناخته‌شده MOD16 در مناطق خشک نسبت داده می‌شود. یافته‌های این پژوهش می‌تواند چارچوب کمّی مناسبی برای مدیریت منابع آب حوزه فرامرزی هیرمند فراهم کند.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Spatio-temporal Estimation of Actual Evapotranspiration in the Hirmand River Basin Using the SEBAL Algorithm and Remote Sensing Data

نویسندگان English

Mahboubeh Ebrahimian 1
Ali Khosravanizadeh 2
Somayeh Mirshekari 3
1 Department of Water Resources, Hamoon International Wetland Research Institute, Zabol Research Institute, Zabol, Iran.
2 Department of Aquatic science, Hamoun International Wetland Institute, Research Institute of Zabol, Zabol, Iran
3 Department of Agronomy and Plant Breeding, Agriculture Institute, Research Institute of Zabol, Zabol, Iran
چکیده English

Actual evapotranspiration (ETa) is the important component of the water balance in arid and semi-arid basins, and its quantitative estimation is essential for sustainable water resources management. In this study, the spatiotemporal distribution of ETa across the Hirmand (Helmand) River Basin (~280,000 km²) was estimated for 2023 using the Surface Energy Balance Algorithm for Land (SEBAL) implemented within the Google Earth Engine (GEE) cloud computing platform. Input datasets comprised MODIS surface reflectance (MOD09GA), land surface temperature (MOD11A1), and ERA5-Land atmospheric reanalysis products. Mean annual ETa across the basin was estimated at 670 mm/year, following a clear decreasing gradient from the mountainous headwaters (>1,100 mm/year) to the arid lowland plains (<100 mm/year). Seasonal ETa peaked in spring (745 mm/season) and approached zero in winter. Correlation analysis revealed that net radiation (R = +0.703) and land surface temperature (R = −0.933) exhibited the strongest positive and negative associations with ETa, respectively, while NDVI (R = +0.372) and surface albedo (R = −0.053) showed comparatively weaker relationships. Validation against the MOD16A2GF product yielded a correlation of r = 0.858 and a coefficient of determination of R² = 0.736, confirming the reliability of the spatial distribution pattern. The systematic overestimation of SEBAL relative to MOD16 (PBIAS = +283.9%) is attributed to differences in the computational approaches of the two models and to the well-documented tendency of MOD16 to underestimate ETa in arid environments. The findings of study provide a robust quantitative framework for water resources management and transboundary water diplomacy in the Hirmand Basin.

کلیدواژه‌ها English

Actual evapotranspiration
SEBAL algorithm
MODIS
Google Earth Engine
surface energy balance