به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت

جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه « فائو-پنمن-مانتیث » در نشریات گروه « کشاورزی »

  • رحمان باریده*، فرشته نسیمی
    هدف از این پژوهش بررسی حساسیت تبخیر و تعرق مرجع نسبت به متغیرهای هواشناسی و معرفی پایگاه داده ای با بیشترین دقت در ارائه متغیرهای هواشناسی تاثیرگذار بر تبخیر و تعرق مرجع در حوضه دریاچه ارومیه بود. برای این منظور 24 ایستگاه سینوپتیک انتخاب و داده های هواشناسی آن ها به صورت روزانه در بازه 1389 تا 1398 تهیه گردید. سپس با استفاده از معادله فائو پنمن مانتیث تبخیر و تعرق مرجع محاسبه گردید و تاثیر تغییرات متغیرهای هواشناسی به صورت جداگانه در بازه 20%± بر آن بررسی شد. سپس دقت داده های هواشناسی ERA5، CFSv2 و MERRA2 مورد ارزیابی قرار گرفت و دقیق ترین آن ها معرفی گردید. میانگین ده ساله تبخیر و تعرق مرجع ایستگاه های هواشناسی برابر 3/1 میلی متر در روز به دست آمد و نتایج نشان داد که بیشینه دما تاثیرگذارترین متغیر هواشناسی بر تغییرات تبخیر و تعرق مرجع است. پس از آن به ترتیب سرعت باد و کمینه دما بیشترین تاثیر را داشتند. مقدار ضریب حساسیت برای بیشینه دما، سرعت باد و کمینه دما به ترتیب 0.4، 0.2 و 0.1 به دست آمد. بررسی داده های هواشناسی ERA5، CFSv2 و MERRA2 نشان دادند که مجموعه داده های ERA5 دارای بیشترین دقت هستند. بر اساس نتایج، میانگین 10 ساله تبخیر و تعرق مرجع ERA5 برابر 2.86 میلی متر بر روز به دست آمد. این مقدار بر اساس شاخص CRM دارای 8% کم برآوردی نسبت به مقدار به دست آمده از ایستگاه های هواشناسی بود. در نهایت شاخص های EF (0.92) و nRMSE (0.17) تبخیر و تعرق مرجع ERA5 را در رتبه مناسب و قابل اعتماد قرار دادند.
    کلید واژگان: تحلیل حساسیت, فائو پنمن مانتیث, تبخیرتعرق مرجع, مجموعه داده های هواشناسی جهانی}
    Rahman Barideh *, Fereshteh Nasimi
    The purpose of this research was to investigate the sensitivity of reference evapotranspiration to meteorological variables and to introduce the most accurate database in providing these variables in the Urmia Lake basin. For this purpose, 24 synoptic stations were selected and their meteorological data was prepared on a daily basis between 2010 and 2019. Then, the reference evapotranspiration was calculated using the FAO-Penman-Monteith equation, and the effect of changes in meteorological variables on ET0 was investigated individually in the range of ±20%. In the next step, the accuracy of ERA5, CFSv2 and MERRA2 meteorological data was evaluated and the most accurate one was introduced. The ten-year average of reference evapotranspiration of the meteorological stations was obtained 3.1 mm d-1, and the results showed that the maximum temperature is the most influential meteorological variable on reference evapotranspiration changes. After that, wind speed and minimum temperature had the greatest effect, respectively. The value of sensitivity coefficient for maximum temperature, wind speed and minimum temperature was obtained 0.4, 0.2 and 0.1 respectively. In the review of meteorological data of ERA5, CFSv2 and MERRA2, statistical indicators showed that the ERA5 dataset has the most accuracy. Based on the results, the 10-year average of reference evapotranspiration of the ERA5 was obtained 2.86 mm d-1 and according to the CRM index, this value was 8% underestimated compared to the value obtained from meteorological stations. Finally, the values of EF indices equal to 0.92 and nRMSE equal to 0.17 put the reference evapotranspiration of the ERA5 in a suitable and reliable rank.
    Keywords: Sensitivity analysis, FAO Penman-Monteith, Reference Evapotranspiration, Global meteorological dataset}
  • حامد طالبی، سعید صمدیان فرد*، خلیل ولیزاده کامران

    تخمین دقیق تبخیر و تعرق مرجع (ET0) برای مدیریت کارآمد آب کشاورزی، مدل سازی محصول و برنامه ریزی آبیاری بسیار مهم است. این مطالعه با هدف تعیین ET0 در زمین های زراعی تبریز برای سال های 1381-1400، با استفاده از داده های دمای سطح زمین (LST) و شاخص سطح برگ (LAI) از سنجده MODIS و داده های ایستگاه هواشناسی تبریز شامل دمای هوای حداکثر و حداقل (Tmax,Tmin)، دمای میانگین (T)، سرعت باد در ارتفاع دو متری (U2)، رطوبت نسبی میانگین (RH)، رطوبت نسبی حداکثر و حداقل (RHmax, RHmin) و ساعات آفتابی (n) انجام گرفته است. روش استاندارد فایو-پنمن-مونتیث برای محاسبه تبخیر و تعرق مرجع روزانه به عنوان روش مبنا مورد نظر قرار گرفته شد. مجموعه پارامترهای ورودی مدل، براساس همبستگی متقابل پارامترها با تبخیر و تعرق مرجع بدست آمده از معادله فایو-پنمن-مونتیث تقسیم بندی شدند. دو مدل داده محور شامل مدل جنگل تصادفی (RF) و مدل جنگل تصادفی بهینه شده با الگوریتم ژنتیک (GA-RF) برای تخمین مقادیر ET0 در نظر گرفته شد و نتایج آنها با ET0 محاسبه شده توسط معادله فایو-پنمن-مونتیث مقایسه گردید. نتایج نشان داد که مدل GA-RF-10 (976/0=R2 ، 200/0=RMSE ، 373/11=MAPE و 027/0=MBE) که شامل همه پارامترهای ورودی است، بهترین عملکرد را در بین سایر مدل ها داشته است. براساس نتایج، دمای هوای میانگین بیشترین (903/0=R2) و سرعت باد (282/0=R2) کمترین همبستگی را با ET0 دارند. همچنین، در همه حالت های مورد بررسی، مدل GA-RF نسبت به مدل RF عملکرد بهتری داشت. بنابراین، مدل GA-RF برای تعیین دقیق و مناسب ET0 در شرایط اقلیمی مشابه و کمبود پارامترهای هواشناسی توصیه می گردد.

    کلید واژگان: الگوریتم ژنتیک, تبخیر و تعرق مرجع, سنجده مادیس, شاخص سطح برگ, فائو-پنمن-مانتیث}
    Hamed Talebi, Saeed Samadianfard *, Khalil Valizadeh Kamran
    Background and Objectives

    Water resources management, especially irrigation practices, is heavily reliant on reference evapotranspiration (ET0). ET0 is the rate of evaporation and transpiration from a standard reference surface with a presumed surface resistance of 70 s.m-1, the height of 0.12 m and an albedo of 0.23. Penman-Monteith FAO-56 (P-M FAO-56) approach is the most commonly used method for calculating ET0. In spite of the fact that FAO-PM is achievable, its implementation remains inconvenient because it requires a large amount of meteorological data, which is derived from standard meteorological observation stations. In the absence of complete climate data, it is highly desirable to have a model with fewer input climatic dates. Therefore, remote sensing methods have been used and improved over time to estimate ET0 at various spatial scales. Alternatively, it has been observed that the research community has become increasingly interested in obtaining data from metaheuristic algorithms that are based on artificial intelligence (AI).

    Methodology

    In this research, it has been attempted to estimate the amount of daily reference evapotranspiration (ET0) using two data-driven models, using a combination of inputs from meteorological station data and satellite imagery data from MODIS sensor, by considering different inputs from these sources. The models include the random forest (RF) and hybridized RF with genetic algorithm optimization (GA-RF). Moreover, the correlation of input variables with ET0 is evaluated and the possibility of training a simple and accurate machine learning model in the conditions of lack or absence of meteorological data using satellite image data is investigated. So, this study aimed to determine ET0 in the time period of 2003-2021 using land surface temperature (LST) data and leaf area index (LAI) acquired from MODIS sensor and Tabriz meteorological station data including maximum and minimum air temperatures (Tmax, Tmin), average temperatures (T), wind speeds (U2), average relative humidity (RH), maximum and minimum relative humidity (RHmax, RHmin), and sunny hours (n). For the study area, daily LST were extracted from the Terra (MOD11A1) and Aqua (MYD11A1) satellites. Moreover, the LST of Terra and Aqua satellites were combined, since the LST values had missing data due to the presence of clouds. Furthermore, MODIS MCD15A3H version 6.1 using four-day data from Terra and Aqua satellites was used to determine the leaf area index (LAI). The standard P-M FAO-56 method for calculating daily reference evapotranspiration was considered as the base method. The set of input parameters was considered based on the cross-correlation of the parameters with reference evapotranspiration obtained from the FAO-Penman-Monteith equation.

    Findings

    The results of two data-driven models including standalone random forest (RF) and hybridized RF model with genetic algorithm (GA) to estimate ET0 values were compared with calculated ET0 by P-M FAO-56 equation. The results indicated that all of the studied input variables are highly correlated with the target variable. Based on the P-M FAO-56 method, the average air temperature with the highest value (R2=0.903) and the wind speed with the lowest value (R2=0.282) has a high and low correlation with reference evapotranspiration. Also, by comparing LAI and LST MODIS parameters, LST has the highest correlation coefficient with ET0 with R2=0.865. A total of twelve scenarios for estimating ET0 are evaluated, each with a different set of input parameters. Based on the correlation between the parameters and ET0, the first ten scenarios are categorized. Additionally, the eleventh scenario is based only on satellite images, and the twelfth scenario is based solely on weather station data. Based on the results, the GA-RF-10 (R2=0.976, RMSE=0.200, MAPE=11.373, and MBE=0.028), which includes all input parameters, outperforms the other models. There was a greater degree of accuracy with the RF-10 (R2=0.949, RMSE=0.293, MAPE=16.442, and MBE=0.017) when compared with the other random forest models. Based on the comparison of scenario 11 (satellite image data) and scenario 12 (meteorological station data), it appears that scenario 12 is more accurate for both RF (R2=0.922, RMSE=0.357, MAPE=20.712, and MBE=0.009) and GA-RF (R2=0.944, RMSE=0.306, MAPE=17.037, and MBE=0.013) models. Despite the fact that only satellite image parameters did not provide accurate estimation of ET0 compared to independent meteorological parameters, the inclusion of these parameters in the ET0 estimation resulted in more acceptable results, demonstrating the importance of satellite image parameters. Thus, satellite data may be useful and recommended for estimating ET0, particularly in areas without meteorological stations.

    Keywords: FAO-Penman-Monteith, genetic algorithm, Land surface temperature, MODIS sensor, Reference evapotranspiration}
  • محدثه پری تقی نژاد، حمیدرضا کمالی*، سجاد جمشیدی، محمد عبداللهی پور

    با توجه به تاثیرهای تغییر اقلیم بر میزان تبخیرتعرق و در نتیجه میزان برداشت از منابع آبی، پیش بینی تغییرات اقلیمی در جهت مدیریت بهتر منابع آبی و کاهش آسیب های ناشی از خشکسالی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. رتبه اول تولید انبه در کشور ایران متعلق به استان هرمزگان بوده که بیشترین مقدار تولید انبه در این استان متعلق به شهرستان میناب است. در پژوهش حاضر با استفاده از پارامترهای هواشناسی مقدار تبخیرتعرق گیاه انبه در شهرستان میناب با روش پنمن فایو طی سال های 1985 تا 2020 محاسبه شد. در ادامه با پیش بینی مدل های گردش عمومی جوی- اقیانوسی به وسیله آخرین نسخه داده های C‏MIP  در قالب گزارش ششم (CMIP6) و انجام اصلاحات انحراف آماری در محیط پایتون، مقادیر تبخیرتعرق این گیاه طی سال های 2021 تا 2100 با دو سناریوی خوش بینانه و بدبینانه تخمین زده شد. طبق نتایج به دست آمده، در سال های آینده با توجه به افزایش دمای سالانه، مقادیر تبخیرتعرق بصورت میانگین، سالانه به مقدار 0/31 میلی متر در حالت خوش بینانه و 1/23 میلی متر در حالت بدبینانه افزایش خواهد داشت.

    کلید واژگان: نیاز آبی, فائو پنمن- مانتیث, تغییر اقلیم, استان هرمزگان}
    M. Paritaghinezhad, H.R. Kamali*, S. Jamshidi, M. Abdolahipour

    According to the effects of climate change on evapotranspiration and using of water resources, climate change prediction is vital due to water resources management improvement and decreasing damages of drought. The first rank of mango production in Iran belonged to Hormozgan province and the most amount of mango produced in Minab plain. In the present study, the amount of evapotranspiration of mango plants was calculated with FAO Penman-Monteith from 1985 to 2020 using meteorological data at Minab station. The evapotranspiration values of the plant were estimated from 2021 to 2100 with two optimistic and pessimistic scenarios using the last version of CMIP (CMIP6), atmospheric-ocean general circulation models, and performing statistical deviation corrections by the Python software. The results showed that the values of annual evapotranspiration will increase by 0.31 and 1.23 mm on average in the optimistic and pessimistic scenario, respectively in the future due to the increase in annual temperature.

    Keywords: Crop water requirement, FAO penman-Monteith, Climate change, Hormozgan province}
  • فرزین پرچمی عراقی*، مهدی اکبری

    ارزیابی عملکرد آبیاری در شرایط واقعی بهره برداری به عنوان نخستین گام در جهت بهبود مدیریت منابع آب کشاورزی محسوب می شود. در این پژوهش، عملکرد فصلی آبیاری هلو و شلیل در شرایط واقعی بهره برداری از طریق پایش 24 باغ واقع در استان اردبیل (شهرستان های پارس آباد و مشگین شهر)، در فصل زراعی 1398-1397 مورد ارزیابی قرار گرفت. مجموع آب کاربردی و بارش موثر فصلی (I + Pe) و عملکرد میوه به ترتیب، بین 280 تا 1675 میلی متر و 00/1 تا 43/32 تن بر هکتار اندازه گیری شد (به ترتیب، با میانگین وزنی 582 میلی متر و 61/14 تن بر هکتار). میانگین نمایه  تامین نسبی آبیاری (RIS) برای روش آبیاری قطره ای (25/1) به طور معنی داری (P < 0.05) پایین تر از روش آبیاری سطحی (66/1) بود. اثر سطح مهارت بهره بردار، کشت مخلوط درختان، فواصل کشت درختان، روش آبیاری و خسارت های بیماری/سرمازدگی بر نمایه های بهره وری آب معنی دار (P < 0.05) بود. در باغ های تحت کشت ارقام زودرس، دیررس و ترکیبی از ارقام زودرس و دیررس به ترتیب، 75، 25 و 15 درصد از آب کاربردی فصلی به دوره پس از برداشت میوه اختصاص یافت. خسارت بیماری/سرمازدگی موجب کاهش به ترتیب، 87 و 85 درصدی عملکرد میوه و نمایه بهره وری آب (WPI+Pe) در مقایسه با باغ های فاقد خسارت شدید شد. تحت محدودیت های فنی و اقتصادی فعلی، اکثر باغ های مورد مطالعه مدیریت منطقی (اما با بهره وری پایین) آب آبیاری را تجربه کردند. ارتقای راندمان آبیاری و عملکرد میوه، کنترل خسارت های بیماری/سرمازدگی و اجرای کم آبیاری کنترل شده در دوره های قبل و پس از برداشت میوه موثرترین راهکارهای بهبود نمایه های بهره وری آب در منطقه مطالعاتی است.

    کلید واژگان: آبیاری سطحی, آبیاری قطره ای, خسارت پیچیدگی برگ, خسارت سرمازدگی, فائو پنمن-مانتیث}
    Farzin Parchami-Araghi *, Mehdi Akbari

    Irrigation performance assessments under actual operation conditions are required as a first step toward improving agricultural water management. In this study, the seasonal irrigation performance of peaches and nectarines was evaluated under actual operation conditions by monitoring 24 orchards, in Ardabil Province (Parsabad and Meshginshahr counties), Iran, during the growing season 2018-2019. The total sum of seasonal applied water and effective precipitation (I + Pe) and the fruit yield ranged from 280-1675 mm and 1.00-32.43 ton ha-1 (with a weighted average of 582 mm and 14.61 ton ha-1), respectively. The mean Relative Irrigation Supply index (RIS) for the drip irrigation method (1.25) was significantly (P < 0.05) lower than the surface irrigation method (1.66). The water productivity indicators were significantly (P < 0.05) affected by the orchardist's skill level, interplantion of trees, tree spacing, irrigation method, and disease/frost (DF) damage. Post-harvest period accounted for a mean proportion of 75, 25, and 15% of the seasonal applied water in orchards with early-season, late-season, and mixed early- and late-season cultivars, respectively. DF damage accounted for an 87 and 85% reduction in fruit yield and water productivity (WPI+Pe), respectively, compared to the orchards without severe DF damage. Under the current technological and economic constraints, most of the study orchards experienced a rational (but yet with low productivity) irrigation water management. Improving irrigation efficiency and fruit yield, controlling DF damage, and implementing regulated deficit irrigation during pre- and post-harvest stages are the most effective approaches to improve water productivity indicators in the study area.

    Keywords: Drip Irrigation, FAO Penman-Monteith, Frost damage, Leaf Curl Damage, Surface irrigation}
  • فرزین پرچمی عراقی*، سید ابوالقاسم حقایقی مقدم

    در دست داشتن برآوردهایی معتبر از آب کاربردی فصلی و نمایه های ارزیابی عملکرد آبیاری در شرایط واقعی مدیریت آبیاری و بهره برداری اعمال شده در مزارع، پیش نیاز بهبود مدیریت منابع آب کشاورزی است. در پژوهش حاضر، آب کاربردی فصلی و نمایه های ارزیابی عملکرد آبیاری جو زمستانه در 25 مزرعه تحت مدیریت زارعین واقع در استان اردبیل (شهرستان های اردبیل، نمین، نیر و کوثر)، در فصل زراعی 1400-1399 مورد مطالعه قرار گرفت. نیاز آبی خالص جو در مزارع مطالعاتی در فصل زراعی 1400-1399 و میانگین 10 ساله آن به ترتیب، در دامنه 476 تا 652 و 403 تا 535 میلی متر برآورد شد (به ترتیب، با میانگین 530 و 449 میلی متر). مجموع آب کاربردی و بارش موثر فصلی (I + Pe) و عملکرد دانه جو به ترتیب، بین 266 تا 716 میلی متر و 14/0 تا 07/4 تن بر هکتار اندازه گیری شد (به ترتیب، با میانگین وزنی 475 میلی متر و 33/2 تن بر هکتار). در نتیجه محدودیت دسترسی به آب آبیاری، 3 تا 91 درصد (با میانگین وزنی 52 درصد) از عملکرد مورد انتظار جو آبی در منطقه (5/4 تن بر هکتار) محقق گردید. اثر سطح مهارت بهره برداران، تناوب زراعی، نوع منبع تامین آب آبیاری و روش آبیاری بر نمایه های بهره وری فیزیکی و اقتصادی آب، معنی دار (P < 0.05) بود. نتایج نشان داد در منطقه مطالعاتی، مزارع با منبع آب سطحی از بیشترین آسیب پذیری نسبت به شرایط خشکسالی، برخوردار هستند. بهبود انعطاف پذیری مدیریت آب در مزارع و کاهش اثرات مخرب روزهای گرم و پرباد در مرحله پرشدن دانه ها، می تواند بهبود نمایه های بهره وری آب را در پی داشته باشد.

    کلید واژگان: آبیاری بارانی, آبیاری سطحی, تناوب زراعی, تنش خشکی, فائو پنمن- مانتیث}
    Farzin Parchami-Araghi *, Seyed Abolghasem Haghayeghi-Moghaddam

    Reliable estimates of the seasonal applied water and irrigation performance assessment indicators under current irrigation and farm management are perquisites for improving water resources management. In this study, seasonal applied water and irrigation performance assessment indicators of winter barley were studied by monitoring 25 farms under actual conditions, in Ardabil Province (Ardabil, Namin, Nir and Kosar counties), Iran, during the growing season 2020-2021. The seasonal estimates of the net irrigation requirement during the growing season 2020-2021 and its 10-year average ranged from 476 to 652 mm and from 403 to 535 mm (with a mean of 530 and 449 mm), respectively, over the study farms. The total sum of seasonal applied water and effective precipitation (I + Pe) and the barley grain yield ranged from 266 to 716 mm and from 0.14 to 4.07 ton ha-1 (with a weighted average, WA, of 475 mm and 2.33 ton ha-1), respectively. As a result of limited irrigation water availability, 3-91% (with a WA of 52%) of the intended yield of irrigated barley in the study area (4.5 ton ha-1) was achieved. Physical and economic water productivity indicators were significantly (P < 0.05) affected by farmer's skill level, crop rotation, type of irrigation water source, and irrigation method. The results indicated that farms with surface water supply showed the highest vulnerability to drought periods. Improving the on-farm water management flexibility and mitigating the negative impacts of hot and windy days during the grain filling stage can improve water productivity indicators in the study area.

    Keywords: crop rotation, Drought stress, FAO Penman- Monteith, Sprinkler irrigation, Surface irrigation}
  • پدرام عطارد*
    تغییر اقلیم بر روند سالانه تولید اولیه خالص و تبخیر تعرق بوم سازگان ها تاثیرگذار است. در پژوهش پیش رو، از داده های هواشناسی بلندمدت (1365 تا 1396) مربوط به 96 ایستگاه هواشناسی همدیدی در پنج ناحیه رویشی جنگلی کشور شامل هیرکانی، ارسباران، زاگرس، صحارا- سندی و ایرانی- تورانی برای محاسبه تولید اولیه خالص با مدل سینتتیک و تبخیر تعرق مرجع با روش فایو- پنمن- مانتیث استفاده شد. آزمون من کندال برای روندیابی تولید اولیه خالص و تبخیر تعرق مرجع سالانه به کار گرفته شد. بیشترین تولید اولیه خالص در ناحیه رویشی هیرکانی (7/10 تن در هکتار در سال) و بیشینه تبخیر تعرق سالانه در ناحیه رویشی صحارا- سندی (2099 میلی متر) برآورد شد. تولید اولیه خالص ناحیه های رویشی صحارا- سندی و ایرانی- تورانی بین دو تا سه تن در هکتار در سال به دست آمد. از 96 روند سالانه تولید اولیه خالص و نیز تبخیر تعرق در ناحیه های رویشی، 22 روند تولید اولیه خالص (حدود 23 درصد) و 73 روند تبخیر تعرق (معادل 76 درصد)، معنی دار بودند. روندیابی تبخیر تعرق و تولید اولیه خالص، گامی مهم برای شناخت اثر تغییر اقلیم بر کارکرد بوم سازگان ها محسوب می شود.
    کلید واژگان: آزمون من کندال, ایستگاه هواشناسی سینوپتیک, فائو- پنمن- مانتیث, مدل سینتتیک}
    P. Attarod *
    Climate change significantly affects net primary production (NPP) and evapotranspiration (ET). To estimate NPP and reference ET (ET0), long-term (1986-2017) meteorological data collected by 96 synoptic weather stations located in five of Iran's forest vegetation zones: Hyrcanian, Arasbaran, Zagros, Khalijo-Omanian, and Irano-Turanian were used. The synthetic model and FAO Penman-Monteith combination equation were employed for estimation. Mann-Kendall test detected annual trends of NPP and ET0. The Hyrcanian zone demonstrated the highest amount of NPP at 10.7 t ha-1 y-1, while Khalijo-Omanian displayed the highest annual ET0 at 2099 mm. The NPP of Khalijo-Omanian and Irano-Turanian zones were roughly similar, ranging between 2 and 3 t ha-1 y-1. Out of 96 observed annual trends of NPP and ET0 in diverse vegetation zones, statistically significant trends were found in 22 trends (23 percent) of NPP and 73 trends (76 percent) of ET0. Understanding the impact of climate change on ecosystem function requires trending of NPP and ET.
    Keywords: FAO Penman-Monteith, Mann-Kendall test, Synoptic weather station, Synthetic Model}
  • هوشنگ قمرنیا*، میثم پالاش، مریم بشی پور

    محاسبات تبخیر و تعرق به روش فایو پنمن مانتیث نیازمند پارامترهای زیادی است و کمبود برخی از آن ها، محاسبات را با مشکل مواجه می سازد. از طرفی استفاده از روش هایی که محاسبات آن ها راحت تر بوده و به راحتی برای کشاورزان قابل فهم باشد، الزامی است. یکی از روش های غیرمستقیم برآورد تبخیر- تعرق مرجع، روش تبخیراز تشت است که می تواند به عنوان شاخصی مناسب، برای برآورد تبخیر- تعرق گیاه مرجع و در نهایت گیاه اصلی قلمداد شود. در این روش جهت محاسبه تبخیر- تعرق پتانسیل باید نتایج حاصل از تبخیر تشت را در ضریبی بنام ضریب تشت ضرب نمود. محاسبات دقیق مربوط به برآورد ضریب تشت بسیار حایز اهمیت است زیرا در مواقع فقدان تجهیزات لایسیمتری جهت برنامه ریزی های آبیاری می تواند مورد استفاده قرار گیرد. لذا در این تحقیق با استفاده از داده های هواشناسی روزانه، ساعتی و داده های تشت تبخیر کلاس A ایستگاه هواشناسی کل استان کرمانشاه در یک دوره دراز مدت، مقادیر تبخیر و تعرق پتانسیل از روش فایو پنمن- مانتیث و سپس مقدار ضریب تشت برآورد گردید. ضرایب به دست آمده به عنوان معیاری جهت بررسی تخمین روش های کونیکا، آلن پروت، اشنایدر، اشنایدر اصلاح شده، اورنگ در نظر گرفته شد. بر اساس نتایج روش اورنگ و اشنایدر اصلاح شده نسبت به سایر روش ها از دقت بالاتری برخوردار بودند. مقدار R2با روش اورنگ برای شهرستان های اسلام آبادغرب، قصرشیرین، کرمانشاه، سرارود، سنقر، گیلان غرب، سرپل ذهاب، کنگاور به ترتیب 84/0، 77/0، 72/0، 76/0، 85/0، 79/0، 77/0، 73/0 محاسبه شد. در نهایت مقادیر ضرایب تشت با روش های مذکور در ایستگاه های مطالعاتی محاسبه و ارایه گردید.

    کلید واژگان: استان کرمانشاه, ضریب تشت تبخیر, فائو- پنمن- مانتیث}
    Houshang Ghamarnia *, Meisam Palash, Hoshang Ghamarnia

    Evapotranspiration calculations by the FAO Penman-Monteith method require many parameters, the lack of some of which makes the calculations difficult. On the other hand, it is necessary to use methods that are easier to calculate and are easily understood by farmers. One of the indirect methods of estimating reference evapotranspiration is the pan evaporation method, which can be considered as a suitable index to estimate the evapotranspiration of the reference plant and finally the main plant. In this method, in order to calculate the potential evapotranspiration, the results of pan evaporation must be multiplied by the pan coefficient. Accurate calculations related to the estimation of the pan coefficient are very important because it can be used for irrigation planning when there is no lysimeter equipment. In this study, by using of daily, hourly meteorological data, and data from class pan A evaporation from meteorological stations of Kermanshah province in the long term, potential evapotranspiration values of the FAO Penman-Monteith and then pan coefficients were calculated. The index coefficients as a measure of estimation methods for Cuenca, Allan, Snyder, Modified Snyder, and Orang were used. The results showed that the, Orang and modified Snyder method had a higher level of accuracy compared to the other methods. The R2 with Orang method for different cities of Islamabad Gharb, Qasr-e Shirin, Kermanshah, Sararood, Sonqor, Gilan-e Gharb, Sarpol-e zahab, Kangavar were determined as: 0.84, 0.77, 0.72, 0.76, 0.85, 0.79, 0.77, and 0.73, respectively. Finally, the values of pan coefficients calculated by all methods in study stations in different months were calculated and presented. It is hoped that the results of this study will be used by managers and farmers in the region.

    Keywords: Evaporation, FAO Penman-Monteith, Kermanshah province, Pan coefficient (Kp)}
  • فرزین پرچمی عراقی*، فریبرز عباسی، کرامت اخوان

    در شرایط کنونی محدودیت منابع آب، بهبود بهره‏ وری آب کشاورزی ضرورتی اجتناب ناپذیر است. بنابراین، در دست داشتن برآوردهایی معتبر از مقادیر فصلی آب آبیاری و بهره ‏وری آب در شرایط فعلی مدیریت آبیاری و بهره برداری اعمال شده در مزارع حایز اهمیت است. در پژوهش حاضر، آب کاربردی فصلی و بهره وری فیزیکی و اقتصادی آب سویا در 29 مزرعه تحت مدیریت زارعین واقع در بخش پایین دست شبکه آبیاری و زهکشی مغان، استان اردبیل، در فصل زراعی 1400-1399 مورد مطالعه قرار گرفت. نیاز آبی خالص سویا در مزارع مطالعاتی در فصل زراعی 1400-1399و میانگین 10 ساله آن به ترتیب، در دامنه 417 تا 719 و 457 تا 797 میلی متر برآورد شد (به ترتیب، با میانگین 539 و 581 میلی متر). مجموع بارش موثر و آب کاربردی فصلی (I + Pe) و عملکرد دانه سویا به ترتیب، بین 3859 تا 7105 مترمکعب بر هکتار و 30/1 تا 80/2 تن بر هکتار اندازه گیری شد (به ترتیب، با میانگین 5664 مترمکعب بر هکتار و 35/2 تن بر هکتار). محدودیت انعطاف پذیری در تحویل آب به مزارع موجب اعمال یک برنامه ریزی آبیاری غیرمنطبق با نیاز آبی گیاه گردید. برآیند اثر عوامل محدود کننده تولید سویا در منطقه مطالعاتی موجب شد حداکثر عملکرد مشاهداتی دانه سویا به طور قابل توجهی پایین تر از عملکرد پتانسیل سویا در دشت مغان (00/4 تن بر هکتار) باشد. عملکرد دانه سویا یک همبستگی درجه دوم با I + Pe را نشان داد. نمایه های بهره وری مجموع آب کاربردی و بارش موثر (WPI+Pe) و بهره وری اقتصادی آب آبیاری (WP$) در مزارع مطالعاتی به ترتیب، بین 33/0 تا 47/0 کیلوگرم بر مترمکعب و 18/21 تا 29/48 هزار ریال بر مترمکعب متغیر بود (به ترتیب، با میانگین 42/0 کیلوگرم بر مترمکعب و 89/39 هزار ریال بر مترمکعب). میانگین راندمان کاربرد اسراییلسن (AE) در مزارع مطالعاتی برای مراحل ابتدایی، توسعه ای و میانی رشد گیاه به ترتیب، برابر با 19، 95 و 100 درصد به دست آمد.

    کلید واژگان: تاریخ کشت, تنش خشکی, راندمان کاربرد, فائو پنمن-مانتیث, هیرم کاری}
    Farzin Parchami-Araghi *, Fariborz Abbasi, Karamat Akhavan

    Due to limitation of available water resources, improving agricultural water productivity has become an inevitable necessity. Therefore, it is important to have reliable estimates of the seasonal applied water and water productivity under current irrigation and farm management. In this paper, the seasonal applied water and physical and economic water productivity of soybean were studied through monitoring 29 farms under actual conditions located at the tail end region of Moghan irrigation and drainage network, Ardabil Province, Iran, during the growing season 2020-2021. The net water requirement estimates of soybean during the growing season 2020-2021 and its 10-year average ranged from 417-719 mm and 457-797 mm with a mean of 539 and 581 mm, respectively, over the studied farms. The total applied water (irrigation + effective precipitation, I + Pe) and the grain yield ranged from 3859-7105 m3 ha-1 and 1.30-2.80 ton ha-1, with a mean of 5664 m3 ha-1 and 2.35 ton ha-1, respectively. The lack of flexibility in water allocations led irrigation schedule to be not adapted with the crop water requirement. The limiting factors of soybean production in the study area caused the observed maximum grain yield to be significantly lower than the potential level of soybean yield in Moghan plain (4.00 ton ha-1). The soybean grain yield exhibited a quadratic correlation with I + Pe. Total water productivity (WPI+Pe) and economic water productivity (WP$) ranged from 0.33 to 0.47 kg m-3 and 21.18 ´ 103 to 48.29 ´ 103 Rials m-3 with a mean of 0.42 kg m-3 and 39.89 ´ 103 Rials m-3, respectively. The mean Israelsen's application efficiency (AE) over initial, development, and mid-season plant growth stages in the study fields were obtained 19, 95, and 100%, respectively.

    Keywords: Application efficiency, Drought stress, FAO Penman-Monteith, planting date, Wet Planting}
  • یاسر سبزواری، علی حیدر نصرالهی*، مجید شریفی پور، بابک شاهی نژاد

    در این پژوهش به منظور تخمین تبخیرتعرق مرجع در ایستگاه خرم آباد، روش های رگرسیون چندمتغیره و برنامه ریزی بیان ژن مورد بررسی و استفاده قرار گرفتند. برای اطلاعات ورودی مدل از اطلاعات ایستگاه سینوپتیک خرم آباد شامل: درجه حرارت حداکثر و حداقل، ‏رطوبت نسبی حداکثر و حداقل، ساعات آفتابی و سرعت باد ماهانه در بازه زمانی 1395-1361 (به تعداد 420 ماه) استفاده شد. بر اساس رابطه بین پارامترهای ورودی و خروجی، شش الگوی ورودی برای مدل سازی تعیین گردید. 70 درصد داده ها برای آموزش و 30 درصد داده ها برای صحت سنجی مدل ها به کار گرفته شد، هم چنین در روش برنامه ریزی بیان ژن دو نوع عملگر ریاضی شامل چهار عملگر اصلی و عملگرهای پیش فرض مدل مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج حاصل از رگرسیون چندمتغیره نشان داد که مدل پیشنهادی با مقدار 952/0 =R2 از دقت قابل قبولی برخورداراست. تحلیل ضرایب مدل حاکی از بیشترین تاثیر حداکثر درجه حرارت با ضریب 604/0 بر تبخیرتعرق مرجع بود. نتایج برنامه ریزی بیان ژن نشان داد الگوی پنجم با عملگرهای چهار اصلی، در مرحله آموزش با ‏958/0= ‏R2، ‏‎‏704/0‏RMSE و 97/0=NS و مرحله آزمون با 977/0= R2،  ‏‏‎‎‏615/0‏RMSE= و 977/0=NS عملکرد بهتری را داشته و نتایج به دست آمده نشان داد که برنامه ریزی بیان ژن دارای توانایی قابل قبولی در تخمین تبخیرتعرق مرجع تحت شرایط آب وهوایی خرم آباد بوده و به عنوان مدل قابل استفاده در این زمینه معرفی کرد.

    کلید واژگان: رگرسیون, فائو پنمن مانتیث, همبستگی, GEP}
    Yaser Sabzevari, Aliheidar Nasrollahi *, Majid Sharifipour, Babak Shahinejad

    Accurate estimation of water requirements of plants is a key factor in controlling several hydrological processes including: planning and management of water resources, especially in arid and semi-arid regions (Laaboudi et al., 2012; Wen et al., 2015) water pricing and water requirement for Irrigation (Yassin et al., 2016). In this study, multivariate regression methods and gene expression planning were evaluated to estimate reference evapotranspiration. For model input data, the Khorramabad Synoptic Station information including: maximum and minimum temperatures, maximum and minimum relative humidity, sunny hours and monthly wind speeds in the range of 1983-2017(420 months) were used. Based on the relationship between input and output parameters, six input patterns were determined for modeling.70% of the data were used for training and 30% were used for model validation.The results of multivariate regression showed that the proposed model had acceptable accuracy with R2 = 0.952.The analysis of model coefficients showed the greatest effect of maximum temperature with a coefficient of 0.604 on reference evapotranspiration. Gene expression planning results showed that the fifth pattern with four main operators was R2 = 0.958 and RMSE = 0.704 in the training phase and R2=0.977 and RMSE = 0.615 in the test phase had better performance.

    Keywords: Correlation, FAO Penman Monteith, GEP, Regression}
  • ناصر شیری*، محمدحسین کاظمی

    هدف این مطالعه مقایسه و واسنحی پنج روش مختلف تخمین تبخیر-تعرق گیاه مرجع در مقیاس داده های نه ساله روزانه در استان یزد می باشد. روش های انتخاب شده شامل هارگریوز - سامانی HS، پریستلی - تیلور PT، تورک Turc، مک کینگ MK و دالتون D بودند. برای این منظور از اطلاعات ده ایستگاه هواشناسی سینوپتیک در دوره آماره 2010 تا 2018 استفاده شد. نتایج روش ها مذکور با روش FPM-56 مورد ارزیابی قرار گرفت. همچنین با استفاده از روش FPM-56 روش های مذکور برای ایستگاه های موردمطالعه واسنجی شدند. برای ارزیابی نتایج از معیارهای آماری RMSE, NS, SI, MAE, R^2 استفاد شد. نتایج نشان داد که قبل از واسنجی نتایج روش های مختلف اختلاف زیادی با FPM-56 دارند. تنها مدل قابل قبول قبل از واسنجی مدلHS بود. بعد از واسنجی نتایج مدل ها بهبود یافت و مدل D که قبل از واسنجی بدترین مدل بود، بعد از واسنجی بهترین مدل تخمین تبخیر-تعرق در استان یزد در بین پنج روش منتخب شناخته شد. مقادیر میانه مدل D قبل از واسنجی 83/3=MAE،, R^2=0/8499/1- =NS ,83/0=SI ,21/4=RMSE و بعد از واسنجی 83/0=MAE، 86/0, R^2=72/0= NS ,22/0=SI ,02/1=RMSE بدست آمد. بعد از واسنجی مدل های Turc، PT و MK باتوجه به شاخص های آماری خطا و NS و همجنین مقادیر R^2 در رده های بعدی بهترین مدل قرار گرفتند.

    کلید واژگان: تبخیر-تعرق, تابش, فائو-پنمن-مانتیث, واسنجی, یزد}
    Naser Shiri *, Mohammad Hossein Kazemi

    The purpose of this study is to compare and evaluate five different methods of estimating the evapotranspiration of the reference plant on a nine-year daily data scale in Yazd province. Selected methods included Hargreaves-Samani (HS) , Priestley-Taylor (PT) , Turk (Turc) , Makkink (MK) and Dalton (D). For this purpose, data from ten synoptic meteorological stations were used covering a period of 9 years. The results of the mentioned methods were evaluated by FPM-56 method. Also, using FPM-56 method, the mentioned methods were calibrated for the studied stations. Also, using FPM-56 method, the mentioned methods were calibrated for the studied stations. RMSE, NS, SI, MAE, R^2 statistical criteria were used to evaluate the results. The results showed that before calibration the results of different methods are very different from FPM-56. The only acceptable model before calibration was the HS model. After calibration, the results of the models improved and model D, which was the worst model before calibration, was recognized as the best model for estimating evapotranspiration in Yazd province among the five selected methods. Mean values of Model D before calibration MAE = 3.83, R^2= 0.84, NS = -1.99, SI = 0.83, RMSE = 4.21 and after calibration MAE=0.83, R^2=0.86, NS=0.72, SI = 0.22, RMSE=1.02 was obtained. After calibration, Turc, PT and MK models were in the next categories of the best models.

    Keywords: evapotranspiration, Radiation, FAO-Penman-Monteith, Calibration, Yazd}
  • زهره ارجمندی، محمدامین اسدی زارچ*، سید زین العابدین حسینی، محمدرضا اختصاصی

    در این تحقیق برای محاسبه خشکسالی از شاخص RDI که بر اساس بارش (ورودی سیستم) و تبخیر و تعرق پتانسیل (خروجی) است، استفاده شد. برای پیش بینی خشکسالی از شبیه سازی های مدل های جهانی اقلیم استفاده شد. دوره 1961 تا 2005 به عنوان دوره پایه انتخاب و داده های مربوط به این دوره وارد مدل ریزمقیاس نمایی شد. دوره 2006 تا 2018 به عنوان دوره پیش بینی انتخاب شد. در نهایت، پیش بینی های مدل مورد استفاده برای دوره 2006 تا 2018 با خشکسالی های مشاهداتی در این دوره مورد مقایسه قرار گرفت. تبخیر و تعرق پتانسیل بر اساس روش فایو-پنمن-مانتیث محاسبه شد. برای پیش بینی خشکسالی، مدل CanESM2 بر اساس سناریو انتشار RCP8.5 برای داده های ماهانه بارش، دمای حداقل، دمای حداکثر، دمای میانگین، ساعت آفتابی، سرعت باد و رطوبت نسبی استفاده شد. با استفاده از مدل ریز مقیاس نمایی SDSM، خروجی های مذکور برای دوره 2006 تا 2018 ریزمقیاس شدند. در نهایت خطاهای احتمالی در داده های بارش با استفاده از روش اصلاح خطای خطی (Linear Scaling) اصلاح شد. نتایج نشان داد استفاده از مدل اصلاح خطا به میزان قابل قبولی دقت خروجی های مدل CanESM2 را افزایش می دهد. مقایسه خشکسالی های واقعی 2006 تا 2018 با مقادیر پیش بینی شده توسط مدل مورد استفاده در سه مقیاس زمانی 1، 3 و 6 ماهه نشان داد در پیش بینی بلندمدت خشکسالی، پیش بینی های GCM دارای همبستگی نسبتا قابل قبولی به خصوص در مقیاس های زمانی 3 و 6 ماهه با داده های واقعی است.

    کلید واژگان: خشکسالی, فائو-پنمن-مانتیث, مدل های جهانی اقلیم, RDI, SDSM, CanESM2, RCP8.5}
    Zohreh Asadi, MohammadAmin Asadi Zarch*, Hoseini Seyed Zeynalabedin, Ekhtesasi Mohammad Reza
    Introduction

    Due to the low annual precipitation rate and, therefore, the existence of a weak and fragile ecosystem, arid regions are more subject to drought. Moreover, significant fluctuations in the temporal and spatial distribution of precipitation make drought forecasting in these areas a complicated task. Having a dry and fragile climate, Yazd Province has experienced numerous droughts within the past few decades. Therefore, it is highly important to monitor and forecast drought in this region. Population growth has increased water demand. Moreover, the increase in the concentration of greenhouse gases due to rising fossil fuels consumption has caused global warming and climate change, changing the hydrological cycle components including precipitation patterns (snow and rain). Therefore, climate change has changed the frequency, severity, and duration of droughts in many areas, especially in arid and semi-arid regions. So far, several indices have been developed to assess drought. This study used the RDI, which is based on precipitation (as system input) and potential evapotranspiration (as output), to estimate the drought. Furthermore, there are several methods for forecasting drought, among which projections of global climate models derived from greenhouse gas emission scenarios are quite common.

    Materials and Methods

    This study sought to analyze the efficiency of global climate models in predicting drought in arid regions (Yazd Synoptic Station, Yazd, Iran). To this end, 1961 to 2005 was selected as the base period, RDI values of which were imported to downscale the model (SDSM). Moreover, 2006 to 2018 was selected as the forecast period whose data were not imported to the model. Finally, the predictions of the model for the period 2006 to 2018 were compared with the observed RDI values of the same period for time scales of one, three, and six months. Accordingly, first, the climatic data collected from Yazd Synoptic Station (minimum and maximum temperature, relative humidity, sunshine hours, and wind speed) were prepared, and then the potential evapotranspiration (PET) was calculated for the period 1961 to 2018 via FAO-Penman-Monteith method. RDI value for the period 1961 to 2018 was then estimated on a monthly basis.Moreover, to predict drought through global climate models, CanESM2 global model forecasts were obtained based on the RCP8.5 greenhouse emission scenario from 2006 to 2018 for monthly precipitation, minimum temperature, maximum temperature, average temperature, sunshine hours, wind speed, and relative humidity. Using SDSM statistical downscaling model, the observed data for the period 1961 to 2005 and the projections of the CanESM2 model for the period 2006 to 2018 were downscaled. On the other hand, the mean surface temperature predictor was used to a downscale minimum and maximum temperatures and sunshine hours. Wind speed and surface-specific humidity predictors were also used to downscale wind speed and relative humidity outputs, respectively. Furthermore, to increase the accuracy, three predictors of precipitation, surface specific humidity, and mean surface temperature were used to downscale precipitation outputs. Finally, as for the high spatial and temporal variability of precipitation in arid regions, possible biases in precipitation data were corrected using the Linear Scaling bias correction method, which is based on the average difference between monthly observed time series and GCM historical simulations time series over the same period of the observed series. These differences were then applied to the future GCM simulated climate data to get bias-corrected climate variables.

    Results

    The results obtained from the application of the FAO-Penman-Monteith method indicated that the variable trend presented by PET values during the study period was mostly induced by changes in wind speed fluctuations. Moreover, downscaled precipitation values showed a more significant error rate than those of the downscaled temperature outputs, probably due to the fact that precipitation values had more variability than the temperature ones, especially in arid climates. On the other hand, the application of the Linear scanning bias correction model showed that the precipitation values downscaled by SDSM for the base period (1961-2005) were overestimated compared to the real precipitation data over the same period. Therefore, the overestimation was corrected using the Linear scanning bias correction method. After correcting the probable precipitation biases and calculating the RDI index, the results suggested that the use of the Linear scanning bias correction model remarkably increased the accuracy of CanESM2 precipitation outputs.Then, the RDI was calculated by replacing the predicted precipitation and potential evapotranspiration values with the real data in the period 2006 to 2018 by measuring the potential evapotranspiration based on the data mentioned. Accordingly, R2 between real RDI values and the CanESM2-extracted forecasted RDI values for the 2006-2018 period was 0.472 for the 1-month time scale, while R2 was 0.738 and 0.762for for 3 and 6-month time scales, respectively.

    Discussion and Conclusion

    The results indicated that the model presented a good performance at 3 and 6-month timescales. Moreover, considerable fluctuations in one-month precipitation values resulted in high variability of the one-month RDI time series, decreasing the model's performance at this timescale. Therefore, for projecting precipitation in arid and hyper-arid zones, a bias correction method should be applied to minimize probable biases. Furthermore, the comparison of actual droughts that occurred from 2006 to 2018 with the values ​​predicted by the model at 1, 3, and 6-month time scales showed that the CanESM2 model predicted the drought patterns with relatively good accuracy at 3 and 6-month timescales. However, as for the one-month timescale, the model presented lower efficiency than the other two time scales due to more fluctuations. Therefore, it can be concluded that GCM forecasts have a relatively acceptable efficiency for long-term drought prediction in arid climates.

    Keywords: Drought, FAO-Penman-Monteith, Global Climate Models, RDI, SDSM, CanESM2, RCP8.5}
  • فرزین پرچمی عراقی*، منصور معیری، حسین زینل زاده تبریزی

    در پژوهش حاضر، از طریق انجام اندازه گیری های میدانی، میزان آب کاربردی فصلی و بهره وری فیزیکی آب کلزا (Brassica napus L.) در 26 مزرعه تحت مدیریت زارعین (شامل 18، پنج و سه مزرعه به ترتیب، با روش آبیاری شیاری، بارانی سنترپیوت و بارانی کلاسیک ثابت) در سطح دشت مغان (استان اردبیل) طی فصل زراعی 99-1398، مورد ارزیابی قرار گرفت. مقدار فصلی کل آب مصرفی (آبیاری و بارندگی موثر) و عملکرد دانه کلزا به ترتیب، بین 2921 تا 6762 مترمکعب بر هکتار و 00/1 تا 70/3 تن بر هکتار متغیر بود (به ترتیب، با میانگین 4798 مترمکعب بر هکتار و 64/2 تن بر هکتار). نیاز آبی خالص کلزا در مزارع مورد مطالعه طی فصل زراعی 99-1398 و میانگین 10 ساله آن به ترتیب، در دامنه 285 تا 399 و 282 تا 354 میلی متر قرار داشت (به ترتیب، با میانگین 325 و 304 میلی متر). میانگین آب کاربردی فصلی در مزارع با روش آبیاری شیاری (4328 مترمکعب بر هکتار) به طور معنی داری (p < 0.01) بیشتر از مقدار نظیر آن برای مزارع تحت آبیاری بارانی سنترپیوت و کلاسیک ثابت (به ترتیب، 2154 و 2633 مترمکعب بر هکتار) بود. نمایه های بهره وری مجموع آب کاربردی و بارش موثر (WPI+Pe) و بهره وری آب کاربردی (WPI) در مزارع مورد بررسی به ترتیب، بین 28/0 تا 95/0 و 41/0 تا 45/1 کیلوگرم بر مترمکعب متغیر بود (به ترتیب، با میانگین 58/0 و 77/0 کیلوگرم بر مترمکعب). بر اساس نتایج تحلیل رگرسیونی خطی چندمتغیره، عواملی شامل شوری آب آبیاری، تاریخ کشت، تراکم کشت بذر، تاریخ اعمال اولین آبیاری، طول دوره رشد گیاه، وزش بادهای شدید در دوره های زمانی مقارن با زمان برداشت محصول، ارتفاع مزارع از سطح دریا، شدت جریان آب تحویلی، متوسط دور آبیاری و میزان رطوبت و ناخالصی محصول در زمان برداشت به عنوان مهمترین عوامل موثر بر عملکرد دانه کلزا و نمایه های بهره وری آب در دشت مغان شناسایی شد.

    کلید واژگان: تاریخ کشت, تراکم کشت بذر, زه آب, عملکرد, فائو پنمن-مانتیث}
    Farzin Parchami-Araghi *, Mansour Moayeri, Hossein Zeinalzadeh-Tabrizi

    In this work, the seasonal applied water and physical water productivity of rapeseed (Brassica napus L.) were evaluated through monitoring 26 farmer fields (including 18, five, and three farmer fields with furrow, center-pivot, solid-set irrigation systems, respectively) over Moghan Plain, Ardabil Province, Iran, during the growing season 2019-2020. The rapeseed seasonal water use (irrigation + effective precipitation) and the grain yield value ranged from 2921-6762 m3 ha-1 and 1.00-3.70 ton ha-1, respectively (with a mean of 4798 m3 ha-1 and 2.64 ton ha-1, respectively). The net rapeseed water requirement during the growing season 2019-2020 and its 10-year mean value ranged from 285-399 mm and 282-354 mm, respectively (with a mean of 325 and 304 mm, respectively). The mean seasonal applied water at farmer fields with furrow irrigation (4328 m3 ha-1) was significantly (p < 0.01) higher compared to the farmer fields with center pivot and solid set sprinkler irrigation (2154 and 2633 m3 ha-1, respectively). Total water productivity (WPI+Pe) and irrigation water productivity (WPI) ranged from 0.28 to 0.95 kg m-3 and 0.41 to 1.45 kg m-3, respectively (with a mean of 0.58 and 0.77 kg m-3, respectively). Based on the results of multivariate linear regression analysis, the factors, including irrigation water salinity, sowing date, seeding rate, date of the first irrigation, growth period length, strong winds near harvest time, the latitude of farmer fields, flowrate of delivered water, mean irrigation interval, and rapeseed grain moisture content and impurity rate were recognized as the most important factors affecting the grain yield and the physical water productivity indices.

    Keywords: Drainage Water, planting date, seeding rate, Yield, FAO Penman-Monteith}
  • ابراهیم اسعدی اسکوئی*، محمدرضا محمدپورپنچاه، لیلا گودرزی، مجتبی شکوهی
    زمینه و هدف

    تبخیر و تعرق به عنوان یکی از مولفه های اصلی چرخه هیدرولوژی، نقش قابل توجهی در برنامه ریزی صحیح آبیاری و مدیریت منابع آب دارد. بنابراین برآورد دقیق این پارامتر ضروری است. به دلیل فقدان داده و کمبود ایستگاه های هواشناسی، تخمین تبخیر و تعرق با محدودیت روبه رو است. بنابراین امروزه مدل های عددی مانند WRF ابزاری قدرتمندی برای تولید و پیش بینی کمیت های هواشناسی (سرعت باد، رطوبت و غیره) مورد نیاز برای تخمین تبخیر و تعرق به حساب می آیند. تاکنون تحقیقی در زمینه ی بررسی تاثیر طرحواره های مختلف مدل WRF بر روی تخمین تبخیر و تعرق برنج انجام نشده است. هدف این مطالعه ارزیابی کارایی مدل WRF و به دست آوردن تنظیمات بهینه برای تخمین تبخیر و تعرق گیاه برنج در جلگه مرکزی گیلان می باشد. 

    روش پژوهش

    مقادیر واقعی تبخیر و تعرق با نصب یک لایسیمتر شالیزاری در یکی از مزارع پژوهشی موسسه تحقیقات برنج کشور به ابعاد 150 در 100 متر (5/1هکتار) با مختصات منطقه 37 درجه شمالی و 49 درجه شرقی و ارتفاع 24 متر از سطح دریا اندازه گیری شد. FAO روش پنمن- مانتیث را به عنوان بهترین روش برای تخمین ETo برای انواع اقلیم ها توصیه کرده است. برای برآورد ETo به روش پنمن- مانتیث نیاز به کمیت های آب و هوایی است که این کمیت ها از خروجی مدل WRF حاصل شد. از آنجا که این کمیت ها تاثیر بسزایی در برآورد تبخیر و تعرق دارند، چهار پیکربندی مختلف با استفاده از فیزیک تابش طول موج کوتاه و بلند، لایه سطحی و لایه مرزی برای مدل WRF انتخاب و مورد آزمایش قرار گرفتند. در مرحله بعد، مقادیر اندازه گیری شده تبخیر و تعرق توسط لایسیمتر با مقادیر برآورده شده از خروجی های مدل (با به کارگیری 4 طرحواره های مختلف محلی و غیر محلی) مقایسه و تنظیمات بهینه مدل برای تخمین میزان تبخیر و تعرق مشخص شد. 

    یافته ها

    مقادیر تبخیر و تعرق در بازه ی 7/2 تا 5/8 میلی متر در روز در تغییر است. میانگین ET در طی سه دوره ی مختلف رشد گیاه شامل دوره ی ابتدایی، میانی و انتهایی به ترتیب برابر 63/4، 97/5 و 98/5 میلی متر در روز برآورد شده است. سه پیکربندی 1، 2 و 4 عمدتا در پیش بینی تبخیر و تعرق گیاه برنج، بیش برآورد داشته و مقادیر محاسباتی بیشتر از مقدار اندازه گیری شده توسط لایسیمتر تخمین زده شده است. نتایج نشان می دهد که بیشترین میزان RMSE در پیکربندی شماره 4 و به میزان 47/8 و کمترین میزان آن در پیکربندی شماره 3 و به میزان 26/1 رخ داده است. جمع بندی نتایج نشان می دهد که پیکربندی شماره 3 در هر چهار معیار ذکر شده در مقایسه با دیگر پیکربندی ها در پیش بینی تبخیر و تعرق روزانه گیاه برنج بهتر عمل کرده است. نتایج نشان داد که طرحواره ی غیر محلی بکار گرفته شده در مدل نسبت به طرحواره های محلی، تبخیر و تعرق روزانه گیاه برنج را بهتر شبیه سازی می کند. یافته ها نشان می دهد که در طرحواره محلی YSU، دقت پیش بینی ها به طور قابل توجهی افزایش یافته و تنها به میزان 64/0 میلی متر به طور متوسط نسبت به داده های لایسیمتری کمتر برآورد شده است. 

    نتایج

    نتایج نشان داد کاربرد طرحواره مناسب در لایه سطحی و لایه مرزی مدل WRF بر دقت پیش بینی های تبخیر و تعرق تاثیر دارد. نتایج این تحقیق نشان داد که این مدل با کاربرد طرحواره ی لایه مرزی غیر محلی YSU قادر است که مقادیر تبخیر و تعرق گیاه برنج را با دقت قابل قبولی برای یک روز بعد پیش بینی کند که دلیل آن قابلیت بالاتر این طرحواره در پیش بینی پارامترهای موثر بر تبخیر و تعرق (از جمله دما و باد) است. بنابراین مدل WRF می تواند با استفاده از داده های پیش بینی GFS برای چند روز آینده اجرا و با اعمال معادله ی فایو- پنمن- مانتیث بر خروجی های مدل، مقادیر تبخیر و تعرق پتانسیل برای مناطق مختلف کشور محاسبه گردد. از آنجایی که تبخیر و تعرق در ارتباط مستقیم با فرآیندهای ترمودینامیکی جو است، کاربرد دیگر طرحواره های مختلف فیزیک جو (که در این تحقیق مد نظر نبوده است) می تواند نتایج متفاوتی تولید کند.

    کلید واژگان: پیش بینی تبخیر و تعرق, لایسیمتر, مدل WRF, فائو- پنمن- مانتیث, نیاز آبی}
    Ebrahim Asadi Oskouei *, Mohammadreza Mohammadpour Penchah, Leila Goodarzi, Mojtaba Shokouhi
    Background and Aim

    Evapotranspiration as one of the main components of the hydrological cycle, has a significant role in proper irrigation planning and water resources management. In this case, estimating evapotranspiration is limited due to a lack of data and a deficiency of meteorological stations. Therefore, today numerical models such as WRF are a powerful tool for generating and predicting meteorological quantities (wind speed, humidity, etc.) that are needed to estimate evapotranspiration. So far, no research has been conducted to investigate the effect of different schemes of the WRF model on the estimate of rice evapotranspiration. The purpose of this study is to evaluate the efficiency of the WRF model and obtain the result for estimating evaporation for rice plant in the central plain of Guilan.

    Method

    Evapotranspiration rates vary from 2.7 to 8.5 mm per day. The average ET during three different periods of plant growth, including the initial, middle, and final periods, is estimated to be 4.63, 5.97, and 5.98 mm per day, respectively. The three configurations 1, 2, and 4 are mainly overestimated in predicting evapotranspiration of rice plants, and the computational values are estimated to be higher than the values measured by the lysimeter. The results show that the highest amount of RMSE occurred in configuration No. 4 at 8.47 and the lowest rate occurred in configuration No. 3 at 1.26. Summary of results shows that configuration No. 3 in all four criteria mentioned has performed better than other configurations to predict daily evapotranspiration of rice. The results showed that the non-local schema used in the model, simulates better than the local schemas for the daily evapotranspiration of the rice plant. Findings show that in the local YSU schema, the accuracy of predictions is significantly increased and is only 0.64 mm on average less than the estimated lysimetric data.

    Results

    The results showed that using appropriate schemas in the surface layer and boundary layer of the WRF model, affects on accuracy of evapotranspiration predictions. The results of this study showed that, this model by using the YSU non-local boundary layer scheme can accurately predict the evapotranspiration rates of the rice plant for the next day and this is due to the higher ability of this schema in predicting the parameters affecting evapotranspiration (including temperature and wind). Therefore, the WRF model can be implemented by using GFS forecast data for the next few days and by applying the FAO-Penman-Monteith equations to the model outputs, the values of potential evapotranspiration for different regions of the country can be calculated. Since evapotranspiration is directly related to atmospheric thermodynamic processes, so using other different atmospheric physics schemas (not considered in this study) can produce different results.

    Keywords: Prediction of evapotranspiration, lysimeter, WRF model, FAO-Penman-Monteith, Water requirements of paddy fields}
  • ایمان حاجی راد، سید مجید میرلطیفی*، حسین دهقانی سانیج، ساناز محمدی

    ضریب گیاهی () یکی از پارامترهای بسیار مهم و ضروری در تدوین برنامه ریزی آبیاری به شمار می آید. هدف از این پژوهش برآورد ضریب گیاهی ذرت علوفه ای تحت سطوح مختلف آبیاری به روش بیلان آب خاک و ارایه معادله برآورد ضریب گیاهی بر حسب روزهای پس از کاشت (DAS) برای دوره ی تابستانه در منطقه ورامین است. در این راستا ضریب گیاهی () از تقسیم تبخیر-تعرق واقعی () به تبخیر-تعرق گیاه مرجع () محاسبه شد. برای تعیین تبخیر-تعرق واقعی گیاه () در طول دوره رشد از معادله بیلان آب خاک استفاده شد. آزمایش ها در قالب کرت های نواری خرد شده بر پایه طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار در سال 1398 در منطقه پیشوای ورامین اجرا شد. فاکتور اصلی شامل سه سطح تامین 100، 80 و 60 درصد نیاز آبی گیاه (1I، 2I و3I) و فاکتور فرعی شامل دو سطح مدیریت آبیاری پالسی(P) و پیوسته (C) بودند. مقادیر تبخیر-تعرق واقعی محاسبه شده از روش بیلان آب خاک برای سطوح مختلف آبیاری از 5/242 تا 6/319 متغیر بود. هم چنین میزان آب مصرفی در طول دوره رشد برای تیمار آبیاری کامل و تیمارهای کم آبیاری در محدوده 325 و 195 میلی متر بود. مقادیر میانگین ضرایب گیاهی مراحل ابتدایی، میانی و انتهایی رشد برای تیمارهای آزمایشی آبیاری کامل به ترتیب 27/0، 04/1 و 89/0 به دست آمد. برای تیمارهای کم آبیاری نیز مقادیر ضرایب تنش آبی در طی دوره رشد محاسبه گردید. بررسی آماری بین مقادیر تبخیر-تعرق برآوردی با استفاده از ضرایب گیاهی حاصل از معادله ارایه شده در پژوهش حاضر و ضرایب تنش آبی و مقادیر تبخیر-تعرق واقعی حاصل از روش بیلان آب خاک حاکی از دقت قابل قبول معادله و ضرایب ارایه شده در منطقه مطالعاتی داشت. بنابراین برای برآورد هرچه دقیق تر تبخیر-تعرق گیاه ذرت علوفه ای در منطقه مورد نظر می توان از معادله ضریب گیاهی ارایه شده در این پژوهش استفاده نمود.

    کلید واژگان: تبخیر-تعرق واقعی, فائو- پنمن- مانتیث, آبیاری قطره ای پالسی, سطوح آبیاری}
    Iman Hajirad, Seyed Majid Mirlatifi *, Hossein Dehghanisanij, Sanaz Mohammadi

    The Crop coefficient (Kc) is one of the most important parameters in irrigation scheduling. The purpose of this study is to determine silage maize Kc under different irrigation levels using the soil water balance method and presenting the equations for estimating silage maize crop coefficients in terms of the days after sowing during the summer growing season in the Varamin region. The Kc was calculated from the division of actual evapotranspiration (ETa) to reference evapotranspiration (ETo). Soil water balance equation was used to determine silage maize ETa during the growing season. An experiment in the form of split-strip plots based on a randomized complete block design with three replications was conducted in 2019. The main factor included three levels of irrigation, supplying 100, 80, and 60% of maize water requirement (I1, I2, and I3, respectively) and the sub-main factor included two types of irrigation management: pulsed (P) and continuous (C). The value of ETa calculated from the soil water balance method for different treatments ranged from 319.6 to 242.5 mm. Also, the value of irrigation depth during the growing season for full and deficit irrigation treatments ranged from 325 to 195 mm. The mean values of silage maize crop coefficient for initial, middle and final growing stages of full irrigation treatments were 0.27, 1.04, and 0.89, respectively. The water stress coefficients were calculated for deficit irrigation treatments during the growing season. Statistical analysis between ETc calculated from Kc values obtained from the proposed equation in this study and Ks values and Eta obtained from the water balance method indicated that the proposed Kc equation and Ks values in this study have good accuracy in the research area. Therefore, the extracted Ks and proposed Kc equations can be used to estimate silage maize evapotranspiration in the studied region with good accuracy.

    Keywords: actual evapotranspiration, pulsed drip irrigation, FAO-Penman-Monteith, irrigation levels}
  • زهره ارجمندی هرات*، محمدامین اسدی زارچ

    در مدیریت منابع آب، پیش بینی خشکسالی در مناطق خشک اهمیت زیادی دارد. چون به برنامه ریزان فرصت می دهد تا برای کاهش تاثیر منفی خشکسالی، سازگاری با آن را برنامه ریزی کنند.  با توجه به تغییرپذیری زیاد زمانی و مکانی بارش در این مناطق، فراوانی وقوع خشکسالی بیشتر  و مدل سازی و پیش بینی خشکسالی در این مناطق سخت تر است. در پژوهش حاضر با توجه به ماهیت غیرخطی و چرخه ای سری های زمانی خشکسالی، از شبکه های عصبی خود رگرسیون غیرخطی (NARs) برای پیش بینی کوتاه مدت و بلندمدت خشکسالی ایستگاه همدیدی یزد در دوره 2006 تا 2018 استفاده شد. همچنین شاخص RDI که علاوه بر بارش، تبخیر و تعرق پتانسیل را نیز در پایش خشکسالی در نظر می گیرد، در سه مقیاس یک، سه و شش ماهه محاسبه گردید. تبخیر و تعرق پتانسیل با استفاده از روش فایو-پنمن-مانتیث محاسبه شد. نتایج پیش بینی کوتاه مدت (یک ماهه) خشکسالی نشان داد مدل کارآیی زیادی در پیش بینی مقدارهای RDI سه و شش ماهه دارد. نتایج پیش بینی بلند مدت خشکسالی که بدون دسترسی مدل به داده های واقعی خشکسالی در دوره 2006 تا 2018 انجام شد، نشان داد مقدار RDI در ماه های خشک در مقیاس سه ماهه تطابق بهتری با مقدار واقعی نسبت به دیگر مقیاس های زمانی دارد. برای ارتقا کارآیی مدل در پیش بینی بلند مدت خشکسالی، مقدارهای بارش و تبخیر و تعرق پتانسیل به صورت بلندمدت و بدون دسترسی مدل به داده های واقعی دوره 2006 تا 2018، پیش بینی شد. سپس مقادیر RDI بر اساس داده های پیش بینی شده بارش و تبخیر و تعرق پتانسیل ، محاسبه گردید. نتایج نشان داد دقت پبش بینی در مقیاس یک و سه ماهه افزایش می یابد. همچنین در مقیاس شش ماهه داده های RDI در ماه های خشک با دقت بیشتری پیش بینی شد.

    کلید واژگان: بارش, تبخیر و تعرق پتانسیل, فائو-پنمن-مانتیث, یزد, شاخص RDI}
    Zohreh Arjmandi Harat *, MohammadAmin Asadi Zarch

    Drought forecasting is of particular importance in water resources management. Drought forecasting allows planners to schedule for reducing the negative impacts of drought as well as to adapt to it. Drought prediction is more important in arid regions. Because these areas are inherently water scares and the consequences of drought in these areas are more severe. Due to the high variabilities of the temporal and spatial distribution of precipitation in these areas, the frequency of drought is higher and results in more difficulty to model and predict drought. In this study, since drought time series is nonlinear and cyclic, nonlinear autoregressive neural networks (NARs) were used to predict short-term and long-term drought in Yazd synoptic station from 2006 to 2018. Reconnaissance Drought Index (RDI) which in addition to precipitation, considers potential evapotranspiration to monitor droughts, for one, three, and six months timescales was calculated. Potential evapotranspiration was calculated using the FAO-Penman-Monteith method. The results of short-term (one month) drought prediction presented that the model provides high performance in predicting three and six months RDI values. The results of long-term (13-years) drought forecasting (without access to real drought data from 2006 to 2018) indicated that RDI values in dry months show best fit to real values ​​ in ​​ three months’ timescale. To improve the efficiency of the model in the long-term drought forecasting, long-term precipitation and potential evapotranspiration (without model access to real data from 2006 to 2018) were predicted. RDI values ​​were then calculated based on the predicted precipitation and potential evapotranspiration data. The results showed that the prediction accuracy increased in one and three months scales. Also, on six months’ timescale, RDI data were more accurately predicted in dry months.

    Keywords: Precipitation, Potential evapotranspiration, FAO-Penman-Monteith, Yazd, RDI}
  • ساناز محمدی، سید مجید میرلطیفی**، مهدی همایی، حسین دهقانی سانیج، ایمان حاجی راد
    باتوجه به کمبود منابع آب در جهان به خصوص در مناطق خشک و نیمه خشک، تعیین دقیق تبخیر-تعرق گیاه به منظور برنامه ریزی و مدیریت صحیح آبیاری در مزرعه ضروری است. یکی از روش های معمول برآورد تبخیر-تعرق گیاه، استفاده از پارامترهای تبخیر-تعرق گیاه مرجع و ضریب گیاهی است. پارامتر  بسته به واریته گیاهی، شرایط آب و هوایی، نوع مدیریت آب و خاک و گیاه می تواند متغیر باشد بنابراین، برای برآورد هرچه دقیق تر تبخیر-تعرق گیاه نیاز به استفاده از ضرایب گیاهی محلی است. هدف از این تحقیق تعیین ضریب گیاهی ذرت علوفه ای تحت یک سیستم آبیاری قطره ای پالسی به روش بیلان آب خاک و ارایه معادله برآورد ضریب گیاهی ذرت علوفه ای بر اساس درجه-روز-رشد برای دو دوره رشد بهاره و تابستانه در منطقه ورامین است. بدین منظور تبخیر-تعرق واقعی ذرت علوفه ای به روش بیلان آب خاک طی دو دوره رشد بهاره و تابستانه به ترتیب برابر با 466 و 373 میلی متر تعیین و سپس پارامتر ضریب گیاهی ذرت علوفه ای بر اساس آن ( برای مرحله ابتدایی، میانی و انتهایی دو دوره رشد بهاره و تابستانه به ترتیب 24/0-27/0، 28/1-3/1 و 8/0-88/0 به دست آمد. نتایج نشان داد که استفاده از مقادیر) در برآورد تبخیر-تعرق ذرت علوفه ای باعث حدود 8 درصد کم برآورد نسبت به مقادیر  می شود. هم چنین نتایج آزمون تی استیودنت نیز بیان گر اختلاف معنی دار در سطح 5 درصد بین مقادیر  و  بود، درحالی که استفاده از معادله درجه سوم ارایه شده در این پژوهش مقادیر تبخیر-تعرق ذرت علوفه ای را با دقت قابل قبولی (RMSE=0.7 , MAE=0.53, d=0.98) در منطقه مطالعاتی برآورد می کند. بنابراین استفاده از مقادیر ضرایب گیاهی محلی بر مبنای مراحل رشد گیاه باعث مدیریت صحیح آبیاری و کاربرد دقیق تر آب آبیاری در منطقه می شود.
    کلید واژگان: تبخیر-تعرق واقعی, پایش رطوبت خاک, درجه-روز-رشد, فائو-پنمن-مانتیث, نیاز آبی گیاه}
    Sanaz Mohammadi, Seyed Majid Mirlatifi *, Mehdi Homaee, Hossein Dehghanisanij, Iman Hajirad
    Due to the scarcity of water around the world especially in arid and semi-arid regions, accurate determination of crop water requirement is essential for proper irrigation planning and management. One of the common methods for estimating crop evapotranspiration is the use of reference evapotranspiration and crop coefficient (Kc) (or the FAO-56 Kc-ETo approach). Different climatic conditions, plant variety, and differences in crops, soils and irrigation management practices result in variations in crop coefficient for the same crop between the locations, therefore locally developed Kc values are necessary for more accurate estimation of crop evapotranspiration. The aims of this research were to estimate silage maize crop coefficient using water balance method under pulsed drip irrigation system during two growing seasons (spring and summer) and to develop an equation to calculate silage maize crop coefficient based on growing-degree-days in Varamin. Silage maize actual evapotranspiration based on water balance method was 465 and 373 mm for spring and summer growing seasons respectively. Silage maize crop coefficient for initial, mid and late growth stages of spring and summer growing seasons were calculated 0.24-0.27, 1.28-1.3 and 0.8-0.88 respectively. The results showed that using silage maize crop coefficient proposed by FAO-56 caused 8% underestimation in crop evapotranspiration. Significant difference ( ) was found between  and , while using the equation presented in this study estimates silage maize evapotranspiration reasonably well, with the mean absolute error (MAE) of 0.53 mm/day, the root mean square error (RMSE) of 0.7 mm/day and the agreement index (d) of 0.98. Therefore, using developed regionally based and growth-stage-specific Kc helps in irrigation management and provides precise water applications for this region.
    Keywords: actual evapotranspiration, Soil moisture monitoring, Growing-Degree-Days, FAO-Penman-Monteith, Crop water requirement}
  • سالومه سپهری*، فریبرز عباسی، قاسم زارعی، محمد مهدی نخجوانی مقدم

    تبخیر و تعرق از اثرگذارترین پارامترها در چرخه آب در طبیعت و نیز طراحی صحیح سامانه های آبیاری بوده و برآورد دقیق آن منجر به کاهش تلفات آب و برنامه ریزی بهتر آبیاری می گردد. با توجه به توانمندی شبکه های عصبی مصنوعی در تحلیل محاسباتی فرآیندهای پیچیده، این پژوهش با هدف کاربرد این تکنیک برای تحلیل داده های موثر در برآورد تبخیر و تعرق گیاه مرجع (ETo) و مقایسه آن با نتایج حاصل از نرم افزار ETo-calculator صورت گرفت. ETo با استفاده از داده های هواشناسی (آمار 10 ساله روزانه 12 ایستگاه هواشناسی استان تهران) و با کاربرد نرم افزار ETo-calculator محاسبه شد. برای مدل سازی ETo، مجموعه ورودی ها به شبکه های عصبی مصنوعی شامل مقادیر دمای حداقل و حداکثر، رطوبت نسبی حداقل و حداکثر، سرعت باد و تعداد ساعات آفتابی در شبانه روز در نظر گرفته شدند. پس از نگاشت داده ها و با بهینه سازی تعداد لایه های پنهان و الگوریتم های شبکه، مقادیر خروجی برآورد شدند. نتایج نشان داد که شبکه عصبی مصنوعی تکنیک بسیار مناسبی برای تحلیل ETo است (R^2≅98%) . شیوه آموزش پرسپترون چند لایه ای با دو لایه میانی، توابع انتقال تانژانت خطی و تانژانت برای لایه های پنهان و خروجی، قانون آموزش لونبرگ مارکوات برای هر دو لایه پنهان و خروجی و ساختار 1-14-11-6 به عنوان بهترین شبکه برای برآورد ETo پیشنهاد می شود. نتایج تحلیل حساسیت نشان داد که شبکه منتخب و نرم افزار ETo-calculator روند مشابهی داشته و پارامترهای دمای حداکثر و تعداد ساعات آفتابی در شبانه روز، به ترتیب موثرترین و کم اثرترین پارامترها در برآورد ETo هستند. همچنین بر مبنای نتایج حاصل از تحلیل مولفه های اصلی، سناریوی استفاده از چهار پارامتر دمای حداقل و حداکثر، رطوبت نسبی حداکثر و سرعت باد به عنوان تنها ورودی ها به شبکه عصبی مصنوعی منتخب، می تواند با دقت قابل قبولی تبخیر و تعرق گیاه مرجع را برآورد کند (R^2≅94%) .

    کلید واژگان: بهینه سازی, پارامترهای هواشناسی, فائو پنمن مانتیث, هوش مصنوعی, تحلیل مولفه های اصلی}
    Saloome Sepehri *, Fariborz Abbasi, Ghasem Zarei, MohammadMehdi Nakhjavanimoghaddam

    Reference evapotranspiration (ETo) is one of the most critical parameters in proper design of irrigation systems. Accurate estimation of ETo leads to reduction of water losses. Due to the ability of Artificial Neural Networks (ANNs) in computational analysis of complex processes, the main objective of this study was to investigate the sensitivity of the ETo trends to key climatic factors in Tehran province using the artificial neural networks, and compare it with the ETo-calculator software results. The ETo was calculated using meteorological data (10-year data of 12 meteorological stations in Tehran province) using the ETo-calculator software. In order to model ETo, a set of inputs to artificial neural networks including the minimum and maximum air temperature (Tmax and Tmin), the minimum and maximum relative humidity (RHmin and RHmax), sunshine hours (n), and wind speed (U2) were considered. After data tagging, by optimizing the number of hidden layers and network algorithms, output values were estimated. The results indicated that artificial neural network is a suitable technique for ETo analysis(R^2≅98% ). The best model for estimation of ETo is feed-forward Multi-Layer Perceptron (MLP) with two hidden layers in its structure (6-11-14-1), Levenberg–Marquardt training algorithm for both hidden and output layers and Linear Tanh and Tanh transfer functions for hidden and output layers, respectively. The sensitivity analysis of the model for input parameters showed that the optimal artificial neural network model and ETo calculator software have the same trend and the Tmax and n are the most effective and least effective parameters in ETo estimation, respectively. Also, based on PCA analysis results the scenario of using of four parameters (Tmax, Tmin, RHmax and U2) as the only inputs to the selected artificial neural network, can estimate ETo with an acceptable accuracy〖(R〗^2≅94% ).

    Keywords: Artificial intelligence, FAO-Penman-Monteith, Meteorological parameters, optimization, Principal component analysis}
  • زهرا شیرمحمدی، علی اکبرخانی*، سید فرهاد صابرعلی، منصوره کوهی

    یکی از اساسی ترین فرایندهای متاثر از شرایط آب و هوایی و اقلیم در مقیاس های منطقه ای و جهانی که عامل اصلی کنترل کننده فعالیت های کشاورزی است، تبخیر و تعرق می باشد. ارزیابی دقیق تبخیر و تعرق در مدیریت آبیاری و منابع آب، مدل سازی اکوسیستم و ارزیابی های زیست محیطی و انرژی خورشیدی ضروری می باشد. به دلیل دشواری اندازه گیری تبخیر و تعرق واقعی به وسیله لایسیمتر و معادله بیلان آب در مزرعه، به طور معمول برای محاسبه آن از تبخیر و تعرق پتانسیل استفاده می شود. تاکنون روش های مختلفی برای محاسبه تبخیر و تعرق پتانسیل مورد استفاده قرارگرفته اند اما انتخاب روش مطلوب نظر به داده های در دسترس در مناطق مورد نظر دشوار می باشد. در این مطالعه به منظور تعیین بهترین روش محاسبه تبخیر و تعرق پتانسیل در استان خراسان رضوی سه روش محاسباتی بر مبنای درجه حرارت: روش های هارگریوز-سامانی، هامون و لیناکر و پنج روش محاسباتی بر مبنای تابش، روش های جنسن-هیز، ماکینک، مک گویینز-بورنه و آبتیو، پریستلی-تیلور با روش تبخیر و تعرق پنمن مانتیث فایو در مقیاس سالانه در طول دوره آماری متفاوت با کمترین دوره آماری 11 سال و بالاترین دوره آماری 67 سال در سیزده ایستگاه هواشناسی در شمال شرق ایران با استفاده از شاخص های ضریب همبستگی، بایاس نسبی، ریشه میانگین مربعات خطای نرمال شده و خطای نسبی مورد مقایسه و ارزیابی قرار گرفتند. نتایج آنالیز آماری نشان داد که کارایی روش های مختلف تخمین تبخیر و تعرق در مناطق مختلف متفاوت است. در بین روش های مورد مطالعه روش لیناکر تبخیر و تعرق را بیش برآورد و بقیه روش ها تبخیر و تعرق را در این مناطق کم برآورد می نمایند. در شهرستان درگز و گلمکان روش هارگریوز سامانی عملکردی مشابه روش فایو پنمن مانتیث نشان داد درحالی که در تربت جام و خواف روش لیناکر کارایی بهتری داشت. همچنین در مشهد. گناباد، روش هامون، در نیشابور روش جنسن هیز و در تربت حیدریه روش آبتیو کارایی بهتری را نشان دادند؛ اما در شهرستان های فریمان، کاشمر، سرخس، سبزوار و قوچان کلیه روش ها در مقایسه با روش فایو پنمن مانتیث عملکرد ضعیفی داشته به همین دلیل در این مناطق روش قابل قبول برای محاسبه تبخیر و تعرق روش فایو پنمن مانتیث در مقیاس سالانه می باشد.

    کلید واژگان: تابش, تبخیر و تعرق پتانسیل, درجه حرارت, شمال شرق ایران, فائو پنمن مانتیث}
    Zahra Shirmohammadi-Aliakbarkhani*, Seyed Farhad Saberali, Mansoureh Kouhi

    One of the most fundamental processes, which influence climate and weather, both global and local scales that a fact which gives it the status of agriculture, is Evapotranspiration (ET). In irrigation and water resources management, ecosystem modelers, environmental assessment and solar energy system, accurate assessment of evapotranspiration is essential. Potential evapotranspiration (ET) has commonly applied to calculate the actual evapotranspiration, which was difficult to estimate by lysimeter measurement and water balance approach under field conditions. Until now, many methods have reported to estimating ET, however, due to the availability of the observed data, it is difficult to choose the optimal method. In this study, to determination of the best potential evapotranspiration method for the Khorasan Razavi Province, three temperature-based methods, Hargreaves–Samani (HS), Hamon (HAM) and Linacre (LIN) and five radiation-based methods, Jensen-Haise (JH), Makkink (MAK), McGuinness and Bordne (MB), Abtew (ABT), and Priestley–Taylor (PT), were compared with PM at yearly scale, using long-term (11-67 years) data from 13 meteorology stations. Indicators, viz. The correlation coefficient (CC), Relative bias (BIAS), normalized root mean squared error (NRMSE) and Relative error(Re) were used to evaluate the performance of ET estimations by the above-mentioned eight methods. The results showed that the performance of the methods in ET estimation varied among regions; ETLIN overestimated ET, while others underestimated. In Dargaz and Golmakan, ETHS yielded similar estimations to that of ETPM, while, in Torbate-jam and Khaf, ETLIN showed better performances. Also in Mashhad and Gonabad, ETHAM, in Neyshabour, ETJH and in Torbat-e Heydarieh, ETABT showed better performances. But in Fariman, Kashmar, Sabzevar, Sarakhs and Quchan, all methods showed poor performance. It indicated that ETPM is acceptable for ET simulation for the yearly timescale in these areas.    ​

    Keywords: FAO-Penman-Monteith, Northestern Iran, Potential Evapotranspiration, Radiation, Temperature}
  • هادی سیاسر*، تورج هنر

    تبخیر- تعرق یکی از مهم ترین اجزای چرخه هیدرولوژی برای برنامه ریزی سیستم های آبیاری و ارزیابی اثرات هیدرولوژی تغییر اقلیم است و تعیین صحیح آن برای بسیاری از مطالعات از قبیل توازن هیدرولوژیکی آب، طراحی شبکه های آبیاری و زهکشی، شبیه سازی میزان محصولات و طراحی و بهینه سازی منابع آب از اهمیت بالایی برخوردار است. خاصیت غیرخطی، عدم قطعیت ذاتی و نیاز به اطلاعات متنوع اقلیمی در برآورد تبخیر وتعرق از دلایلی بوده اند که باعث شده پژوهشگران از روش های مبتنی بر هوش مصنوعی استفاده نمایند. در این تحقیق جهت برآوردی دقیق از مقدار تبخیر-تعرق مرجع روزانه بین سال های 2018-2009 در شهرستان زابل در شمال استان سیستان و بلوچستان ابتدا براساس روش استاندارد و متداول فایو- پنمن- مونتیث و داده های هواشناسی ایستگاه سینوپتیک زابل مقدار تبخیر-تعرق مرجع مرجع ETo  محاسبه و سپس با ارایه سناریوهای مختلفی از ترکیب پارامترهای هواشناسی شامل دمای حداکثر، دمای حداقل، دمای میانگین، رطوبت حداکثر، رطوبت حداقل، رطوبت میانگین، بارش، ساعات آفتابی، سرعت باد و تبخیر به عنوان ورودی مدل های یادگیری عمیق، جنگل تصادفی و مدل خطی تعمیم یافته در مقیاس زمانی روزانه سعی در برآورد دقیق تری از تبخیر- تعرق مرجع به عنوان خروجی مدل شده است. در برآورد تبخیر و تعرق روزانه در مدل های مذکور، 25 سناریو از ترکیب داده های هواشناسی انتخاب گردید و برای ارزیابی مدل ها از  روش فایو-پنمن- مانتیث استفاده شد. دربین سناریوهای مورد بررسی، سناریوی M5 (دمای حداکثر، دمای حداقل، دمای میانگین، رطوبت حداکثر، رطوبت حداقل، رطوبت میانگین، سرعت باد و تبخیر از تشت) برای مدل یادگیری عمیق با ریشه میانگین مربعات خطا (0/517) میلی متر بر روز و بیشترین ضریب همبستگی (9960 بهترین عملکرد را در بین مدل های فوق داشتند. همچنین مدل یادگیری عمیق دقت و پایداری بیشتری نسبت به دیگر مدل ها نشان دادند. بنابراین این تحقیق مدل یادگیری عمیق را برای برآورد تبخیر و تعرق گیاه مرجع در شهر زابل توصیه می کند.

    کلید واژگان: تبخیر و تعرق, عدم قطعیت, فائو-پنمن- مانتیث, یادگیری عمیق}
    Hadi Siasar*, Tooraj Honar

    Evapotranspiration is one of the most important components of the hydrology cycle for planning irrigation systems and assessing the impacts of climate change hydrology and correct determination is important for many studies such as hydrological balance of water, design of irrigation irrigation networks, simulation of crop yields, design, optimization of water resources, nonlinearity, inherent uncertainty, and the need for diverse climatic information in estimating evapotranspiration have been the reasons why researchers have used artificial intelligence-based approaches. In this study, to estimate accurately the daily reference evapotranspiration between 2009-2018 in Zabol city, north of Sistan and Baluchestan province,  first was used a standard FAO-Penman-Montith method and Zabol synoptic station meteorological data- the ETo reference transpiration is calculated and then presented by various scenarios of meteorological parameters including: maximum, minimum and mean temperature, maximum, minimum and mean humidity, precipitation, sunshine, wind speed and evaporation as inputs for deep learning models, Random forest and generalized linear model were attempted on a daily time scale More accurately. In estimating daily evapotranspiration in these models, 25 scenarios were selected from meteorological data combination and FAO-Penman-Monteith method was used to evaluate the models. Among the investigated scenarios, the M5 scenario (maximum, minimum and mean temperature, maximum, minimum and mean humidity, wind speed, pan evaporation) for deep learning model with minimum error (0.517) and highest correlation coefficient (0.517). 0.996 had the best performance among the above models. The deep learning model showed more accuracy and stability than other models. Hence, this study is recommended a deep learning model for estimating reference plant evapotranspiration in Sistan plain.

    Keywords: Deep Learning, Evapotranspiration, FAO-Penman-Monteith, Uncertainty}
  • حمید زارع ابیانه، سرور اسمعیلی*

    نیاز آبی گیاهان یا تبخیر و تعرق (ET) یکی از مولفه های اصلی بیلان آب و عامل کلیدی در برنامه ریزی آبیاری برای بهبود راندمان آب مصرفی اراضی فاریاب است. روش های متفاوتی برای تعیین تبخیر و تعرق به صورت مستقیم یا لایسیمتری و غیرمستقیم یا محاسباتی پیشنهاد شده است. تشت تبخیر یکی از روش های غیرمستقیم، ساده و مناسب برای برآورد تبخیر و تعرق گیاه مرجع و گیاه اصلی است که نشان دهنده اثرات توام پارامترهای جوی چون دمای هوا، رطوبت هوا، تابش و باد است. در این پژوهش با استفاده از داده های هواشناسی20ساله (97-1378) کل ایستگاه های سینوپتیک استان کردستان، مقدار ضریب تشت با استفاده از روش های: (1989) ,Cuenca (1998) Raghuwanshi & wallender , Modified Snyder ,(2008),Mohamed et al (1991), Allen and Pruitt (1992) ,Snyder (1998),Orang (1995)Pereira ,(1990) Christiansenو  (1997) FAO-24  برآورد گردید. به منظور ارزیابی دقت تخمین تبخیر و تعرق حاصل از روش تشت تبخیر، از روش فایو پنمن مانتیث 56 استفاده شد. برای ارزیابی دقت مدل ها و انتخاب بهترین مدل از 4 شاخص خطاسنجی؛ (RMSE)، (MAE)، (MBE) و آزمون t استفاده شد. نتایج نهایی نشان داد که در مقیاس روزانه، ماهانه و فصلی روش های (1997)  FAO-24 و  (1990) Christiansen  بهترین عملکرد و روش های (1998) Raghuwanshi & wallender و (1991)  Allen and Pruitt بدترین عملکرد را داشتند.

    کلید واژگان: تبخیر و تعرق گیاه مرجع, ضریب تشت, فائو پنمن مانتیث, استان کردستان}
    Hamid Zare Abyaneh, Soror Esmaeili *

    Plant water requirement or evapotranspiration (ET) is one of the main components of water balance and a key factor in irrigation planning to improve water use efficiency of agricultural lands. Different methods have been proposed to determine evapotranspiration directly using lysimeter and indirectly using computational methods. Evaporation pan is one of the indirect, simple and suitable methods for estimating the evapotranspiration of the reference plant and the main plant, which shows the combined effects of atmospheric parameters such as air temperature, air humidity, radiation and wind. In this study, using 20-year meteorological data (1999-2018) of the all synoptic stations in Kurdistan province, the value of pan coefficient was estimated using the methods Cuenca (1989), Raghuwanshi & wallender (1998), Modified Snyder, Mohamed et al (2008), Allen and Pruitt (1991), Snyder (1992), Orang (1998), Pereira (1995), Christiansen (1990) and FAO-24 (1997). In order to evaluate the accuracy of estimating evapotranspiration obtained from pan evaporation mehod, the FAO Penman-Mantith 56 method was used. To evaluate the accuracy of the models and to select the best one, four indicators; (RMSE), (MAE), (MBE) and t-test were used. The final results showed that on a daily, monthly and seasonal basis, the methods of FAO-24 (1997) and Christiansen (1990) had the best performance and the methods of Raghuwanshi & Wallender (1998) and Allen and Perot (1991) had the worst performance.

    Keywords: Reference Plant Evapotranspiration, Pan coefficient, FAO Penman Monteith, Kurdistan province}
نکته
  • نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شده‌اند.
  • کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شده‌است. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال