METRIC Yaklaşımında Alternatif Soğuk ve Sıcak Hücrelerin Evapotranspirasyon Haritalama Üzerine Etkilerinin Değerlendirilmesi

Yıl 2022, Cilt: 37 Sayı: 2, 219 - 242, 30.06.2022

Sakine Çetin Taner , Eyüp Koksal , Emre Tunca

https://doi.org/10.7161/omuanajas.920580

Öz

METRIC modeli ile evapotranspirasyon (ET) heritalarının elde edilmesinde hem uydu verileri hem de meteorolojik veriler girdi olarak kullanılmaktadır. Hissedilebilir ısı akısı (H) hesaplamaları METRIC modelinin en önemli aşamalarından biridir. Çoğu modelde H hesabı soğuk ve sıcak hücreler adı verilen iki uç koşula dayalı bir kalibrasyon işlemi içermektedir. Kalibrasyonda soğuk ve sıcak hücreye ait çok sayıda parametre kullanılmaktadır. Kullanılan parametrelerin hangisinin ET haritasına hangi düzeyde etki ettiğini belirlemek önemlidir. Bu çalışma, yarı-kurak iklim koşullarına sahip Suluova tarım arazileri için yürütülmüştür. Çalışmada 25 Haziran 2007 ve 4 Temmuz 2010 tarihli LANDSAT 5-TM uydu görüntüleri ve Meteoroloji Genel Müdürlüğü’nden (MGM) temin edilen iklim verileri kullanılmıştır. Uydu görüntülerinin işlenmesi ve ET haritalamasında METRIC modeli kullanılmıştır. Çalışmanın amaçları; farklı soğuk ve sıcak hücre kombinasyonlarının ET haritalarında neden olduğu farklılıkların değerlendirilmesi ve soğuk ve sıcak hücrelere ait Normalize Edilmiş Vejetatif Değişim İndeksi (NDVI), Yüzey Sıcaklığı (Ts), Net Radyasyon (Rn), Toprak ısı akısı (G) ve albedo (α) parametrelerinin her birinin ET haritalarına etkisinin belirlenmesidir. Çalışma kapsamında uydu görüntülerinde birden fazla soğuk ve sıcak hücre seçimi yapılarak ET haritaları elde edilmiştir. Soğuk ve sıcak hücrelerden birer tanesi en uygun uç koşulları ve diğer hücreler ise kullanıcı hatası sonucu seçilebilecek uç koşulları temsil etmektedir. Çalışmada her iki uydu görüntüsünde de elde edilen ET haritalarından birer tanesi en uygun ET haritası olarak dikkate alınmıştır. Daha sonra en uygun ET haritası ile diğerlerinin karşılaştırılması istatistiksel yöntemlerle yürütülmüştür. Analizler sonucunda, hata üzerine 25 Haziran 2007 tarihli uydu görüntüsünde sıcak hücre parametrelerinin, 4 Temmuz 2010 tarihli uydu görüntüsünde ise soğuk hücre parametrelerinin daha etkili olduğu tespit edilmiştir. Çalışmadan elde edilen sonuçlara göre, net radyasyon ET haritalarında hata miktarında önemli rol oynamaktadır.

Anahtar Kelimeler

Enerji Dengesi, Evapotranspirasyon, Kümeleme Analizi, METRIC, Sıcak ve Soğuk Hücre, Uzaktan Algılama

Kaynakça

• Allen, R.G., Morse, A. Tasumi, M., Trezza, R.,Bastiaanssen, W., Wright, J.L., and Kramber W., 2002. Evapotranspiration from a satellite based surface energy balance for the Snake Plain Aquifer in Idaho. Proceedings of the 2002USCID/EWRI Conference, San Luis Obis July 9-12, p 167-178.
• Allen, R.G. and Bastiaanssen, W.G.M. 2005. Special issue on remote sensing of crop evapotranspiration for large regions. Irrigation and Drainage Systems, 19, 207-210.
• Allen, R.G. Burnett, B., Kramber, W., Huntington, J., Kjaersgaard, J., Kilic, A., Kelly, C., Trezza, R., 2013. Automated Calıbratıon Of The Metrıc-LANDSAT Evapotranspıratıon Process, Journal Of The Amerıcan Water Resources Assocıatıon, Vol. 49, No. 3 563-576.
• Allen, R.G., Pereira, L. S., Raes, D., and Smith, M. 1998. “Crop evapotranspiration:Guidelines for computing crop water requirements.” FAO Irrig. and Drain. Paper No. 56, Food and Agriculture Organization, Rome.
• Allen, R., Tasumi, M., Morse, A. and Trezza, R. 2005. A LANDSAT-based energy balance and evapotranspiration model in Western US water rights regulation and planning. Irrigation and Drainage Systems, 19 (3), 251-268.
• Allen, R.G., Tasumi, M. and Trezza, R. 2007. Satellite-Based Energy Balance for Mapping Evapotranspiration with Internalized Calibration (METRIC) Model. J. Irrig. Drain Eng., 133 (4), 380-394.
• Anonim, 2020. https://www.usgs.gov/core-science-systems/nli/landsat/landsat-5?qt-science_support_page_relate d_con =0#qt-science_support_page_related_c
• ASCE-EWRI, 2005. ASCE-EWRI The ASCE standardized reference evapotranspiration equation R.G. Allen, I.A. Walter, R.L. Elliot, al. et (Eds.), Environmental and Water Resources Institute (EWRI) of the American Society of Civil. Engineers, ASCE, Standardization of Reference Evapotranspiration Task Committee Final Report, American Society of Civil Engineers (ASCE), Reston, VA (2005).
• Bastiaanssen, W.G.M. and Bandara, K.M.P.S. 2001. Evaporative depletion assessments for irrigated watersheds in Sri Lanka. Irrigation Science. 21:1-15.
• Bastiaanssen W.G.M., and Bos M.G. 1999. Irrigation performance indicators based on remotely sensed data: a review of literature. Irrigation and Drainage Systems 13: 291–311.
• Bastiaanssen W.G.M., Menenti, M., Feddes, R.A., Holtslag, A.M.M., 1998: A remote sensing surface energy balance algoritm for land (SEBAL): I. Formulation. J. Hydrology 212-213, 198-212.
• Bastiaanssen, W.G.M. 1995. Regionalization of surface flux densities and moisture indicators in composite terrain. A remote sensing approach under clear skies in Mediterranean climates., Dissertation, 273 Wageningen: Agricultural University of Wageningen.
• Bastiaanssen, W.G.M., Noordman, E.J.M., Pelgrum, H., Davids, G., Thoreson, B.P. and Allen, R.G. 2005. SEBAL model with remotely sensed data to improve water-resources management under actual field conditions. J. Irrig. Drain Eng., 131 (1), 85-93.
• Bhattarai, N., Quackenbush, L. J., Im, J., & Shaw, S. B. 2017. A new optimized algorithm for automating endmember pixel selection in the SEBAL and METRIC models. Remote Sensing of Environment, 196, 178-192. Chavez, J.L., Gowda, P.H., Howell, T.A., Marek, T.H. and New, L.L. 2007. Evapotranspiration mapping using METRIC TM for a region with highly advective conditions. In 2007 ASABE Annual International Meeting, Technical Papers, Vol. 4 Book.
• Chavez, J.L., Gowda, P.H., Howell, T.A. and Copeland, K.S. 2009. Radiometric surface temperature calibration effects on satellite based evapotranspiration estimation. Int. J. Remote Sens., 30 (9), 2337 - 2354.
• Choi, M., Kustas, W.P., Anderson, M.C., Allen, R.G., Li, F. and Kjaersgaard, J. . 2009. An intercomparison of three remote sensing-based surface energy balance algorithms over a corn and soybean production region (Iowa, U.S.) during SMACEX. Agr. Forest Meteorol. 149 (12), 2082-2097.
• Conrad, C., Dech, S., Hafeez, M., Lamers, J., Martius, C. and Strunz, G. 2007. Mapping and assessing water use in a Central Asian irrigation system by utilizing MODIS remote sensing products. Irrigation and Drainage Systems, 21 (3), 197-218.
• Ferrari, G., Mondéjar-Jiménez, J. and Vargas - Vargas, M. 2010. Environmental Sustainable Management of Small Rural Tourist Enterprises. Int. J. Environ. Res., 4 (3), 407-414.
• Gowda, P., Chavez, J., Howell, T., Marek, T. and New, L. 2008. Surface Energy Balance Based Evapotranspiration Mapping in the Texas High Plains. Sensors, 8 (8), 5186-5201.
• Hendrickx, J.M.H., Kleissl, J., Velez, J.D.G., Hong, S.H., Duque, J.R.F., Vega, D., Ramirez, H.A.M. and Ogden, F.L. 2007. Scintillometer networks for calibration and validation of energy balance and soil moisture remote sensing algorithms. In Algorithms and Technologies for Multispectral, Hyperspectral, and Ultraspectral Imagery XIII, Vol. 6565, 65650W-65616 Orlando, FL, USA: SPIE.
• Irmak, A. and Kamble, B. 2009. Evapotranspiration data assimilation with genetic algorithms and SWAP model for on-demand irrigation. Irrigation Sci., 28 (1), 101-112.
• Kjaersgaard, J.H., and Allen R.G., 2009.Field-Scale Evapotranspiration for the Mission Valley using METRIC. Report submitted to the Montana Department of Natural Resources and Conservation. University of the Idaho, Kimberly, Idaho. 106p.
• Lin, M.L., Chu, C.M. and Tsai, B.W. 2011. Drought Risk Assessment in Western Inner-Mongolia. Int. J. Environ. Res., 5 (1), 139-148.
• Long, D., Singh, V.P. and Li, Z.L. 2011. How sensitive is SEBAL to changes in input variables, domain size and satellite sensor J. Geophys. Res., 116, D21107, doi:10.1029/2011JD016542.
• Mokhtari, M.H., Ahmad, B., Hoveidi, H., Busu, I., 2013. Sensitivity Analysis of METRIC–Based Evapotranspiration Algorithm, Int. J. Environ. Res., 7(2):407-422.
• Mondéjar-Jiménez, J.A., Cordente-Rodríguez, M., Meseguer-Santamaría, M. L. and Gázquez-Abad, J. C. 2011. Environmental Behavior and Water Saving in Spanish Housing. Int. J. Environ. Res., 5 (1), 1-10.
• Nakaneve, K. and Haidary, A. 2010. Sensitivity Analysis of Stream Water Quality and Land Cover Linkage Models Using Monte Carlo Method. Int. J. Environ. Res., 4 (1), 121-130.
• Ramos, J.G., Cratchley, C.R., Kay, J.A., Casterad, M. A., Martínez-Cob, A. and Domínguez, R. 2009. Evaluation of satellite evapotranspiration estimates using groundmeteorological data available for the Flumen District into the Ebro Valley of N.E. Spain. Agr. Water Manage., 96 (4), 638-652.
• Tasumi, M., Trezza, R., Allen, R. and Wright, J. 2005a. Operational aspects of satellite based energy balance models for irrigated crops in the semi-arid U.S. J. Irrigation Drain. Systems, 19, 355-376.
• Tasumi, M., Trezza, R., Allen, R. and Wright, J. 2005b. Operational aspects of satellite-based energy balance models for irrigated crops in the semi-arid U.S. Irrigation and Drainage Systems, 19 (3), 355-376.
• Trezza, R. 2006. Estimation Of Evapotranspiration From Satellite-Based Surface Energy Balance Models For Water Management in the Rio Guarico irrigation system, Venezuela. In Earth Observation For Vegetation Monitoring and Water Management, 852 (1), 162-169 (Paper presented at the AIP, Naples Italy).
• Timmermans, W.J., Kustas, W. P., Anderson, M. C. And French, A. N. 2007. An intercomparison of the Surface Energy Balance Algorithm for Land (SEBAL) and the Two-Source Energy Balance (TSEB) modeling schemes. Remote Sens. Environ., 108 (4), 369-384.
• Wang, J., Sammis, T.W., Gutschick, V.P., Gebremichael, M. and Miller, D. R. 2009. Sensitivity Analysis of the Surface Energy Balance Algorithm for Land (SEBAL). Transactions of the ASABE, 52 (3), 801-811.
• Yurtsever, N., 1984. Deneysel İstatistik Metotlar, Tarım, Orman ve Köyişleri Bakanlığı, Köy Hizmetleri Genel Müdürlüğü, Toprak ve Gübre Araştırma Enstitüsü Müdürlüğü Yayınları, Yayın No: 121, Ankara.