مقایسه روش‌های مختلف برآورد تبخیر-تعرق پتانسیل با روش فائو پنمن مانتیث (مطالعه موردی: منطقه سپیدان)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه تهران

2 استادیار گروه آبیاری و زهکشی پردیس ابوریحان دانشگاه تهران

3 دانش آموخته دانشگاه تهران

چکیده

تبخیر-تعرق ‌‌پتانسیل ‌‌یکی ‌‌از ‌‌عوامل ‌‌مهم ‌‌چرخه ‌‌هیدرولوژی ‌‌است ‌‌که ‌‌باید ‌‌در ‌‌طرح‌های ‌‌آبیاری ‌‌و ‌‌زهکشی ‌‌برآورد ‌‌شود. ‌‌نتایج ‌‌مطالعات ‌‌مختلف ‌‌نشان ‌‌داده ‌‌است ‌‌که ‌‌در ‌‌فقدان ‌‌لایسیمتر، ‌‌روش ‌‌فائو- ‌‌پنمن- ‌‌مانتیث ‌‌تخمین ‌‌قابل ‌‌قبولی ‌‌از ‌‌مقادیر ‌‌تبخیر ‌‌و ‌‌تعرق ‌‌ارائه ‌‌می‌نماید، ‌‌ولی ‌‌به ‌‌دلیل ‌‌نیاز ‌‌به ‌‌وجود ‌‌پارامترهای ‌‌زیاد ‌‌هواشناسی ‌‌دارای ‌‌محدودیت ‌‌می‌باشد. ‌‌از ‌‌این ‌‌رو ‌‌روش‌های ‌‌غیرمستقیم ‌‌برآورد ‌‌تبخیر-تعرق ‌‌گیاه ‌‌مرجع ‌‌که ‌‌به ‌‌داده‌های ‌‌کمی ‌‌احتیاج ‌‌دارند ‌‌بایستی ‌‌برای ‌‌شرایط ‌‌اقلیمی ‌‌هر ‌‌منطقه ‌‌مورد ‌‌ارزیابی ‌‌قرار ‌‌گیرند. ‌‌در ‌‌این ‌‌پژوهش ‌‌تبخیر-تعرق ‌‌گیاه ‌‌مرجع ‌‌به ‌‌وسیله‌ی ‌‌نرم‌افزار ‌‌Ref-ET ‌‌و ‌‌با ‌‌بکارگیری ‌‌داده‌های ‌‌هواشناسی ‌‌ایستگاه ‌‌سینوپتیک ‌‌سپیدان ‌‌در ‌‌طی ‌‌سال‌های ‌‌آماری ‌‌1383 ‌‌تا ‌‌1394 ‌‌محاسبه ‌‌شد. ‌‌ارزیابی ‌‌نتایج ‌‌روش‌های ‌‌مختلف ‌‌با ‌‌روش ‌‌استاندارد ‌‌فائو-پنمن-مانتیث ‌‌صورت ‌‌گرفت. ‌‌کارایی ‌‌روش‌های ‌‌مورد ‌‌مقایسه ‌‌با ‌‌استفاده ‌‌از ‌‌آماره‌های ‌‌ریشه ‌‌میانگین ‌‌مربع ‌‌خطا ‌‌(RMSE) ‌‌و ‌‌میانگین ‌‌خطای ‌‌مطلق ‌‌(MAE) ‌‌مورد ‌‌ارزیابی ‌‌قرار ‌‌گرفت. ‌‌نتایج ‌‌نشان ‌‌داد ‌‌که ‌‌روش‌های ‌‌با ‌‌پایه ‌‌پنمن ‌‌مانتیث ‌‌(ASCE ‌‌st ‌‌PM، ‌‌ASCE ‌‌PM ‌‌rs، ‌‌ASCE ‌‌PM) ‌‌به ‌‌ترتیب ‌‌با ‌‌RMSE ‌‌حدود ‌‌03/0، ‌‌079/0، ‌‌079/0 ‌‌و ‌‌MAE ‌‌حدود ‌‌021/0، ‌‌068/0، ‌‌069/0 ‌‌مناسب‌ترین ‌‌روش‌ها ‌‌برای ‌‌برآورد ‌‌تبخیر-تعرق ‌‌گیاه ‌‌مرجع ‌‌به ‌‌شمار ‌‌می‌آیند ‌‌و ‌‌روش‌های ‌‌FAO ‌‌24Rd ‌‌و ‌‌FAO ‌‌Pan ‌‌به ‌‌ترتیب ‌‌با ‌‌RMSE ‌‌حدود ‌‌426/1، ‌‌338/2 ‌‌و ‌‌MAE ‌‌حدود ‌‌186/1، ‌‌072/2 ‌‌دارای ‌‌کمترین ‌‌تطابق ‌‌با ‌‌روش ‌‌فائو ‌‌پنمن ‌‌مانتیث ‌‌هستند. ‌‌بنابر ‌‌این ‌‌در ‌‌صورت ‌‌کمبود ‌‌آمار ‌‌مورد ‌‌نیاز ‌‌برای ‌‌بکارگیری ‌‌روش ‌‌فائو–پنمن-مانتیث ‌‌در ‌‌منطقه ‌‌سپیدان ‌‌می‌توان ‌‌روش‌های ‌‌دارای ‌‌بیشترین ‌‌تطابق ‌‌با ‌‌روش ‌‌مرجع ‌‌را ‌‌به ‌‌عنوان ‌‌بهترین ‌‌شاخص ‌‌برای ‌‌اندازه‌گیری ‌‌و ‌‌بررسی ‌‌تبخیر-تعرق ‌‌پتانسیل ‌‌و ‌‌نیاز ‌‌آبی ‌‌گیاهان ‌‌در ‌‌نظر ‌‌گرفت.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Comparison of different methods of estimating potential evapotranspiration by FAO Penman Monteith (Case Study: Sepidan Region)

نویسندگان [English]

  • Hedieh Ahmadpari 1
  • Seyyed Ebrahim Hashemi Garmdareh 2
  • Kobra ghalehkohneh 3
چکیده [English]

Evapotranspiration is an important factor of hydrological cycle that must be estimated in irrigation and drainage projects. Studies have shown that in the absence of lysimeter, FAO Penman-Monteith method provide acceptable estimate of evapotranspiration values, but this method requires a lot of meteorological parameters. Therefore other hydrological evapotranspiration methods that needs few parameters should be evaluate for each region. In this study reference crop evapotranspiration calculated by Ref-ET software for Sepidan, Fars, by using Sepidan synoptic stations meteorological data during years 2004 to 2015. The results of methods compared with FAO Penman-Monteith standard method. The efficiency of all methods was evaluated using Root Mean Square Error (RMSE) and Mean Absolute Error (MAE) statistic parameters. The results showed that Methods based on Penman-Monteith (ASCE st PM, ASCE PM rs, ASCE PM), respectively, with the RMSE of about 0.03, 0.079, 0.079 and with the MAE of about, 0.021, 0.068, 0.069 appropriate methods for estimating reference evapotranspiration are considered. FAO 24Rd Pan and FAO Pan Methods, respectively, with the RMSE of about 1.426, 2.338 and with the MAE of about 1.186, 2.072 has the least compliance with the Penman-Monteith FAO method. So in situation of less data for FAO Penman-Monteith method in Sepidan, it is possible to use of other methods that needs few hydrological parameters.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Potential Evapotranspiration
  • Sepidan region
  • Ref-ET Software
  • FAO-Penman-Monteith

 

1- ‌‌ایزدپناه، ‌‌ز. ‌‌و ‌‌کرمی، ‌‌ا. ‌‌(‌‌1392)، ‌‌ارزیابی ‌‌روش‌های ‌‌مختلف ‌‌برآورد ‌‌تبخیر ‌‌و ‌‌تعرق ‌‌پتانسیل ‌‌در ‌‌ایستگاه ‌‌سینوپتیک ‌‌اهواز، ‌‌چهارمین ‌‌همایش ‌‌ملی ‌‌مدیریت ‌‌شبکه‌های ‌‌آبیاری ‌‌و ‌‌زهکشی، ‌‌اهواز، ‌‌دانشگاه ‌‌شهید ‌‌چمران ‌‌اهواز.

2- ‌‌برون، ‌‌م. ‌‌اسفندیاری ‌‌بیات، ‌‌م. ‌‌و ‌‌کیهان ‌‌فرد، ‌‌م. ‌‌(1391)، ‌‌ارزیابی ‌‌روش‌های ‌‌مختلف ‌‌برآورد ‌‌تبخیر ‌‌و ‌‌تعرق ‌‌پتانسیل ‌‌در ‌‌ایستگاه ‌‌سینوپتیک ‌‌نائین، ‌‌اولین ‌‌همایش ‌‌ملی ‌‌بیابان، ‌‌تهران، ‌‌مرکز ‌‌تحقیقات ‌‌بین ‌‌المللی ‌‌بیابان ‌‌دانشگاه ‌‌تهران.

3- ‌‌بزرگی، ‌‌ا. ‌‌احمد ‌‌پور، ‌‌ع. ‌‌افراسیاب، ‌‌پ. ‌‌و ‌‌شیبانیان، ‌‌ع.(1394)، ‌‌ارزیابی ‌‌روش‌های ‌‌تجربی ‌‌برآورد ‌‌تبخیر ‌‌و ‌‌تعرق ‌‌پتانسیل ‌‌ایستگاه ‌‌سینوپتیک ‌‌فسا ‌‌توسط ‌‌مدل ‌‌REF-ET‌‌، ‌‌دومین ‌‌کنگره ‌‌ملی ‌‌زیست ‌‌شناسی ‌‌و ‌‌علوم ‌‌طبیعی ‌‌ایران، ‌‌تهران، ‌‌مرکز ‌‌راهکارهای ‌‌دستیابی ‌‌به ‌‌توسعه ‌‌پایدار ‌‌و ‌‌موسسه ‌‌آموزش ‌‌عالی ‌‌مهر ‌‌اروند.

4- ‌‌خرمی، ‌‌م. ‌‌شیاسی، ‌‌م. ‌‌انصاری، ‌‌ح ‌‌. ‌‌و ‌‌مرادی، ‌‌ح. ‌‌(1392)، ‌‌ارزیابی ‌‌تطابق ‌‌نتایج ‌‌روش‌های ‌‌مختلف ‌‌برآورد ‌‌تبخیر ‌‌و ‌‌تعرق ‌‌با ‌‌روش ‌‌فائو-پنمن-مانتیث، ‌‌دومین ‌‌کنفرانس ‌‌بین ‌‌المللی ‌‌مدل­سازی ‌‌گیاه، ‌‌آب، ‌‌خاک ‌‌و ‌‌هوا، ‌‌کرمان، ‌‌دانشگاه ‌‌تحصیلات ‌‌تکمیلی ‌‌صنعتی ‌‌و ‌‌فناوری ‌‌پیشرفته.

5- ‌‌سمیعی، ‌‌م. ‌‌و ‌‌کرمی، ‌‌م. ‌‌(1391)، ‌‌ارزیابی ‌‌روش‌های ‌‌مختلف ‌‌برآورد ‌‌تبخیر ‌‌و ‌‌تعرق ‌‌پتانسیل ‌‌در ‌‌ایستگاه ‌‌سینوپتیک ‌‌لار، ‌‌اولین ‌‌همایش ‌‌ملی ‌‌حفاظت ‌‌و ‌‌برنامه ‌‌ریزی ‌‌محیط ‌‌زیست، ‌‌همدان، ‌‌دانشگاه ‌‌آزاد ‌‌اسلامی ‌‌واحد ‌‌همدان، ‌‌شرکت ‌‌هم ‌‌اندیشان ‌‌محیط ‌‌زیست ‌‌فردا.

6- ‌‌سمیعی، ‌‌م. ‌‌و ‌‌برون، ‌‌م. ‌‌(1390)، ‌‌ارزیابی ‌‌روش‌های ‌‌مختلف ‌‌برآورد ‌‌تبخیر ‌‌و ‌‌تعرق ‌‌پتانسیل ‌‌در ‌‌ایستگاه ‌‌سینوپتیک ‌‌شهرضا، ‌‌یازدهمین ‌‌سمینار ‌‌سراسری ‌‌آبیاری ‌‌و ‌‌کاهش ‌‌تبخیر، ‌‌کرمان، ‌‌دانشگاه ‌‌شهید ‌‌باهنر.

7- ‌‌عزیزی ‌‌مبصر، ‌‌ج.(1393)، ‌‌ارزیابی ‌‌روش‌های ‌‌محاسبه ‌‌تبخیر ‌‌و ‌‌تعرق ‌‌مرجع ‌‌در ‌‌مقایسه ‌‌با ‌‌روش ‌‌استانداردFAO ‌‌56‌‌، ‌‌دومین ‌‌همایش ‌‌سراسری ‌‌کشاورزی ‌‌و ‌‌منابع ‌‌طبیعی ‌‌پایدار، ‌‌تهران، ‌‌موسسه ‌‌آموزش ‌‌عالی ‌‌مهر ‌‌اروند، ‌‌گروه ‌‌ترویجی ‌‌دوست‌داران ‌‌محیط ‌‌زیست ‌‌و ‌‌انجمن ‌‌حمایت ‌‌از ‌‌طبیعت ‌‌ایران.

8- ‌‌غلامی، ‌‌ز. ‌‌واحد ‌‌بردی، ‌‌ش. ‌‌و ‌‌سعدالدین، ‌‌ا. ‌‌(1394)، ‌‌ارزیابی ‌‌بهترین ‌‌روش ‌‌تجربی ‌‌جهت ‌‌تخمین ‌‌تبخیر ‌‌و ‌‌تعرق ‌‌پتانسیل ‌‌(مطالعه ‌‌موردی: ‌‌حوزه ‌‌آبخیز ‌‌کچیک ‌‌استان ‌‌گلستان)، ‌‌سومین ‌‌همایش ‌‌سراسری ‌‌کشاورزی ‌‌و ‌‌منابع ‌‌طبیعی ‌‌پایدار، ‌‌تهران، ‌‌موسسه ‌‌آموزش ‌‌عالی ‌‌مهر ‌‌اروند، ‌‌گروه ‌‌ترویجی ‌‌دوست­داران ‌‌محیط ‌‌زیست.

9- ‌‌قنبری، ‌‌ع. ‌‌و ‌‌بذرافشان، ‌‌ا.(1394)، ‌‌ارزیابی ‌‌روش‌های ‌‌برآورد ‌‌تبخیر-تعرق ‌‌پتانسیل ‌‌در ‌‌استان ‌‌هرمزگان، ‌‌اولین ‌‌همایش ‌‌بین ‌‌المللی ‌‌و ‌‌سومین ‌‌همایش ‌‌ملی ‌‌مهندسی ‌‌و ‌‌مدیریت ‌‌کشاورزی، ‌‌محیط ‌‌زیست ‌‌و ‌‌منابع ‌‌طبیعی ‌‌پایدار، ‌‌همدان، ‌‌دبیرخانه ‌‌دائمی ‌‌همایش.

10- Ahmadi, ‌‌S. ‌‌H., ‌‌& ‌‌Fooladmand, ‌‌H. ‌‌R. ‌‌(2008). ‌‌Spatially ‌‌distributed ‌‌monthly ‌‌reference ‌‌evapotranspiration ‌‌derived ‌‌from ‌‌the ‌‌calibration ‌‌of ‌‌Thornthwaite ‌‌equation: ‌‌a ‌‌case ‌‌study, ‌‌South ‌‌of ‌‌Iran. ‌‌Irrigation ‌‌Science, ‌‌26(4), ‌‌303-312.

11- Allen, ‌‌R. ‌‌G., ‌‌Pereira, ‌‌L. ‌‌S., ‌‌Raes, ‌‌D., ‌‌& ‌‌Smith, ‌‌M. (1998). ‌‌Crop ‌‌evapotran spiration-Guidelines ‌‌for ‌‌computing ‌‌crop ‌‌water ‌‌requirements-FAO ‌‌Irrigation ‌‌and ‌‌drainage ‌‌paper ‌‌56. ‌‌FAO, ‌‌Rome, ‌‌300(9), ‌‌D05109.

12- Castaneda, ‌‌L., ‌‌& ‌‌Rao, ‌‌P. (2005). ‌‌Comparison ‌‌of ‌‌methods ‌‌for ‌‌estimating ‌‌reference ‌‌evapotranspiration ‌‌in ‌‌Southern ‌‌California. ‌‌Journal ‌‌of ‌‌environmental ‌‌hydrology, ‌‌13.

13- DehghaniSanij, ‌‌H., ‌‌Yamamoto, ‌‌T., ‌‌& ‌‌Rasiah, ‌‌V. ‌‌(2004). ‌‌Assessment ‌‌of ‌‌evapotranspiration ‌‌estimation ‌‌models ‌‌for ‌‌use ‌‌in ‌‌semi-arid ‌‌environments. Agricultural ‌‌water ‌‌management, ‌‌64(2), ‌‌91-106.

14- ‌‌Fooladmand, ‌‌H. ‌‌R., ‌‌& ‌‌Haghighat, ‌‌M. ‌‌(2007). ‌‌Spatial ‌‌and ‌‌temporal ‌‌calibration ‌‌of ‌‌Hargreaves ‌‌equation ‌‌for ‌‌calculating ‌‌monthly ‌‌ETo ‌‌based ‌‌on ‌‌Penman‐Monteith ‌‌method. ‌‌Irrigation ‌‌and ‌‌Drainage, ‌‌56(4), ‌‌439-449.

15- Landeras, ‌‌G., ‌‌Ortiz-Barredo, ‌‌A., ‌‌& ‌‌López, ‌‌J. ‌‌J. (2008). ‌‌Comparison ‌‌of ‌‌artificial ‌‌neural ‌‌network ‌‌models ‌‌and ‌‌empirical ‌‌and ‌‌semi-empirical ‌‌equations ‌‌for ‌‌daily ‌‌reference ‌‌evapotranspiration ‌‌estimation ‌‌in ‌‌the ‌‌Basque ‌‌Country (Northern ‌‌Spain). ‌‌Agricultural ‌‌water ‌‌management, ‌‌95(5), ‌‌553-565.

16- Liu, ‌‌S., ‌‌Bai, ‌‌J., ‌‌Jia, ‌‌Z., ‌‌Jia, ‌‌L., ‌‌Zhou, ‌‌H., ‌‌& ‌‌Lu, ‌‌L. (2010). ‌‌Estimation ‌‌of ‌‌evapotranspiration ‌‌in ‌‌the ‌‌Mu ‌‌Us ‌‌Sandland ‌‌of ‌‌China. ‌‌Hydrology ‌‌and ‌‌Earth ‌‌System ‌‌Sciences, ‌‌14(3), ‌‌573-584.

17- Nikam, ‌‌B. ‌‌R., ‌‌Kumar, ‌‌P., ‌‌Garg, ‌‌V., ‌‌Thakur, ‌‌P. ‌‌K., ‌‌& ‌‌Aggarwal, ‌‌S. ‌‌P. (2014). ‌‌Comparative ‌‌Evaluation ‌‌Of ‌‌Different ‌‌Potential ‌‌Evapotranspiration ‌‌Estimation ‌‌Approaches. ‌‌International ‌‌Journal ‌‌of ‌‌Research in ‌‌Engineering ‌‌and ‌‌Technology, ‌‌3(06), ‌‌544-552.

18- Samani, ‌‌Z. ‌‌A., ‌‌& ‌‌Pessarakli, ‌‌M. (1986). ‌‌Estimating ‌‌potential ‌‌crop ‌‌evapotranspiration ‌‌with ‌‌minimum ‌‌data ‌‌in ‌‌Arizona. ‌‌Transactions ‌‌of ‌‌the ‌‌ASAE,29(2), ‌‌522-0524.

19- ‌‌Sentelhas, ‌‌P. ‌‌C., ‌‌Gillespie, ‌‌T. ‌‌J., ‌‌& ‌‌Santos, ‌‌E. ‌‌A. (2010). ‌‌Evaluation ‌‌of ‌‌FAO ‌‌Penman–Monteith ‌‌and ‌‌alternative ‌‌methods ‌‌for ‌‌estimating ‌‌reference ‌‌evapotranspiration ‌‌with ‌‌missing ‌‌data ‌‌in ‌‌Southern ‌‌Ontario, ‌‌Canada.Agricultural ‌‌Water ‌‌Management, ‌‌97(5), ‌‌635

20- Temesgen, ‌‌B., ‌‌Eching, ‌‌S., ‌‌Davidoff, ‌‌B., ‌‌& ‌‌Frame, ‌‌K. (2005). ‌‌Comparison ‌‌of ‌‌some ‌‌reference ‌‌evapotranspiration ‌‌equations ‌‌for ‌‌California. ‌‌Journal ‌‌of ‌‌irrigation ‌‌and ‌‌drainage ‌‌engineering, ‌‌131(1), ‌‌73-84.

21- Trajkovic, ‌‌S., ‌‌& ‌‌Kolakovic, ‌‌S. (2009). ‌‌Evaluation ‌‌of ‌‌reference ‌‌evapotranspiration ‌‌equations ‌‌under ‌‌humid ‌‌conditions. ‌‌Water ‌‌Resources ‌‌Management, ‌‌23(14), ‌‌3057-3067.

22- Weiß, ‌‌M., ‌‌& ‌‌Menzel, ‌‌L. (2008). ‌‌A ‌‌global ‌‌comparison ‌‌of ‌‌four ‌‌potential ‌‌evapotranspiration ‌‌equations ‌‌and ‌‌their ‌‌relevance ‌‌to ‌‌stream ‌‌flow ‌‌modelling ‌‌in ‌‌semi-arid ‌‌environments. ‌‌Advances ‌‌in ‌‌Geosciences, ‌‌18, ‌‌15-23.