نموذج معادلة موازنة الطاقة على الأرض المحدث (ام سيبال ) modified soil energy balance algorithm for land (M-SEBAL)

النسخ

1 Regional Evapotranspiration using Remote Sensing Data تقدير التبخر نتح االقليمي باستخدام صور االقمار الصناعيه نموذج معادلة موازنة الطاقة على األرض المحدث )ام سيبال ) MODIFIED SOIL ENERGY BALANCE ALGORITHM FOR LAND (M-SEBAL) صنعاء 27 ديسمبر 2016 د. ايوب احمد المهاب دكتوراه استشعار عن بعد Dr. Ayoub Almhab PhD Remote Sensing

2

3 المشكلة طرق القياس التقنيات الحديثة المحتويات المفهوم العام االستشعار عن بعد ماهي الصور الرقمية الهدف من المشروع وصف دقيق لعمل النموذج المكونات األساسية للنموذج الخلفية العلمية للنموذج ام سيبال: - المعادالت - البرنامج الحاسوبي المطور على ايرداس ايماجن المجال ومنطقة الدراسة ملخص الفكرة األساسية لعمل النموذج نماذج من نتائج النموذج الفائدة من النموذج نشر نتائج النموذج في العديد من المجالت العلمية والمؤتمرات العالمية - بعض المنشورات.

4 المشكلة اليمن تعاني تقع ضمن المناطق الجافة وتعاني من شحه في المياه أصبحت أزمة في بعض األحواض تستهلك الزراعة %93 من المياه المتجددة وتستهلك %90 من المياه العذبة تستخدم للري أكثر من %80 من مياه األمطار يرجع إلى الغالف الجوي تبخرنتح. حوالي %99 من المياه المضافة للري عبارة عن تبخرنتح ضعف شبكة محطات مراقبة المناخ األرضي )عدم توفر البيانات عدم دقتها عدم توفر رصد تاريخي متواصل( تنوع تضاريس المناطق الزراعية في اليمن

5 Measurement: Ground-based طرق القياس باستخدام أجهزة القياس Water quantity and quality Waterبيانات Data المياه Soil water Rainfall & Snow Remote sensing Meteorology Modeling

6 البيانات التي تأخذ من إشارات التوابع الصناعية Extract info from satellite signal Precipitation, Evapotranspiration (ET), Water Storage (groundwater, soil moisture, snowpack etc), Runoff بيانات المطر التبخرنتح خزن المياه )المياه الجوفية رطوبة التربة..( الجريان 6

7 المفهوم العام لإلستشعار عن بعد D A E G B B F C

8 ما هي الصور الرقمية? Image What Is A Digital Digital Pixel Number (DN) What your What computer you see sees

9 Image الصور الفضائية An image is composed by pixels

10

11 الهدف من المشروع تطوير لوغاريتمية أو نموذج لتقدير جميع عناصر المناخ الزراعي المختلفة وكذا االحتياجات المائية للنباتات او االستهالك المائي للمحاصيل ( التبخر نتح المحصولي( وباستخدام صور األقمار الصناعية المتوفرة بصورة شبه مجانية في االنترنت واقل بيانات ميدانية يعمل تحت الظروف اليمنية الجافة والجبلية. هذا النموذج يقوم بتقدير التبخر نتح اإلقليمي باستخدام بيانات االستشعار عن بعد بهدف تحسين إدارة المياه في المناطق الجافة

12 وصف دقيق لعمل النموذج ام سيبال هو لوغاريتمية تحوي عدة نماذج كل نموذج يحوي على عدة معادالت رياضية تعمل جميعها لتحقيق الهدف منه وهو حساب التبخر نتح اإلقليمي األساس في عمل النموذج يعتمد على فيزياء الضوء )الكهرومغناطيسية( والعدد الرقمي الذي يمثله البكسل وحدة الضوء في الصورة الجوية image التي يحصل عليها من مستشعرات األقمار الصناعية إضافة إلى الفيزياء الحيوية وتأثيرات الضوء على النباتات. النموذج يعتمد أساسا على معادلة موازنة الطاقة على األرض M-SEBAL باستخدام صور األقمار الصناعية.

13 ةيمتيراغوللا وأM-SEBAL جذومنلا تلاداعملاو ةيضايرلا تروط ىلع ةئيه جمانرب رتويبمك يف ةئيب سادريلاا نجاميا ERDAS IMAGIN دحا جمارب راعشتسلاا نع دعب مظنو تامولعملا ةيفارغجلا ( متو ءدبلا يف هريوطت جمانربك تفوس رييو لقتسم هاونك جمانربل نمي يج يأ (سا )YEMEN-GIS لاا هنا مل لمكي رشنيو ارظن حشل.تايناكملإا اذه جمانربلا تفوسلا( )ريو مت هبيرجت ىلع فلتخم تائيبلا ةينميلا ةيلبجلا ةيلحاسلاو ةيوارحصلاو متو مادختسا ةثلاث عاونأ ةفلتخم نم روص رامقلأا ةيعانصلا يه تاسدنلا 5 7 و اونو.سيدومو موقي جمانربلا درجمب ةروص لاخدإ رمقلا يعانصلا ةقطنملل تحت ةساردلا ضعبو تانايبلا ةيلحملا ةيرورضلا جذومنلل نوكيل جرخملا ةبارق 23 ةروص ةيمقر هيضرغ ةيصصخت لمشت مظعم رصانع خانملا يعارزلا تانايبو كلاهتسلاا يئاملا ليصاحملل جذومنلا فصو

14 المكونات األساسية للنموذج ) لوغاريتمية ( نماذج معادالت رياضية برنامج حاسوبي الصناعي القمر صور بعض عناصر المناخ حاسب آلي مختص استشعار عن بعد.

15 الخلفية العلمية أو األساس العلمي للنموذج يعتمد النموذج ام سيبال M-SEBALأساسا على تحديث - معادلة موازنة الطاقة على األرض ( balance modified soil energy algorithm for land (M-SEBAL) هذه اللوغاريتمية تحوي عدة نماذج كل نموذج يحوي على عدة معادالت رياضية تعمل جميعها لتحقيق الهدف منه وهو حساب التبخر نتح اإلقليمي تعمل اللوغاريتمية ضمن برنامج كمبيوتر لتحليل الصور الفضائية.

16 استعراض الخلفية العلمية للنموذج أو األساس العلمي لنموذج ام سيبال استعراض اللوغاريتمية او برنامج الحاسوب المطور للنموذج ام سيبال

17 Study areas المجال // تحليل صور المرئيات الفضائية )االستشعار عن بعد ) في توفير بيانات المناخ الزراعي وتقدير االحتياجات المائية للمحاصيل. 3 1 location of Area of study 2 Study Area No 1 Sana a Basin Study Area No 2 Wadi Tuban Study Area No 3 desert W.Hadramout 17

18 ملخص الفكرة األساسية للنموذج Fusion LANDSAT image with DEM to correct the surface reflectance in the mountain areas LANDSAT TM + DEM = LANDSAT 3D Evapotranspiration Surface parameter & Surface heat flux SEBAL model

19 نماذج من نتائج النموذج Result and discussions 19 Comparison of vegetation index (NDVI), surface Temperature (Ts) and Evapotranspir ation averaged over 24 hours(et 24 ) derived from LANDSAT 5 (left) and TM NOAA- AVHRR (right) for Sana a basin Yemen.

20 نماذج من نتائج النموذج Result and discussions Comparison of Net radiation(rn), Soil heat flux(g), and Sensible heat flux(h) derived from LANDSAT 5 TM(left )and NOAA-AVHRR (right)for Sana a basin Yemen 20

21 نماذج من نتائج النموذج Result and discussions ET Landsat TM image ET AVHRR image 21 ET fusion

22 Kc estimation by M-SEBAL model in Amran Basin, May and June 2009 from ETM image نماذج من نتائج النموذج Figures daily crop coefficient (Kc) estimation by M-SEBAL method on Amran Basin, 16 th of May 2009 from ETM image Figures daily crop coefficient (Kc) estimation by M-SEBAL model in Amran Basin, May and June 2009 from MODIS images

23 نماذج من نتائج النموذج The modified SEBAL models and their output's) are: 001 cosine_slope, sine_slope, cosine_aspect, sine_aspect (all from DEM) 005 cosine_theta 01 transmittance (from DEM) 02 albedo 03 emissivity 04 NDVI 045 LAI 06 Ts, 065 Ts_DEM,,,, 06 Rn, 06 G o, need to select hot and cold pixels 07 Zom, 08 U200, need elevation of weather station(s) 09 U*1, rah1 10 H_ iterations, needs hot and cold pixel values for Ts, Ts_ DEM, Rn, G, Zom, U200 Repeat all the 8-10 method ) 22 ET, ETrF 002 ra rso24, need daily dew point output from REF-ET program 006 rso_ instantaneous, need hourly dew point output from REF-ET program 23 ET24 Kc, Bi, CY,

24 غالف برنامج السوفت وير للنموذج ام سيبال بعد( )لم ينشر

25 The present working for develop YEMEN GIS program

26 الفائدة التي يحققها النموذج الذي يعتبر النموذج األول المطور والمعاير للعمل ضمن المناطق الجافة والجبلية على مستوى الشرق األوسط يعمل على توفير بيانات المناخ الزراعي و بيانات التبخر نتح اإلقليمي واالستهالك المائي للمحاصيل وبالتالي فان توفير تلك البيانات سيعمل على : تحسين ا دارة المياه على مستوى الحقل يساهم في تسهيل حساب الموازنة المائية على مستوى اإلقليم أو الدولة يساهم في تقليل االستهالك المائي للمحاصيل بمعرفة كمية التبخر نتح واالستهالك المائي للمحاصيل بالضبط وبالتالي ضمان عدم الضخ الجائر والحد من استنزاف أحواض المياه. يساعد على وضع االستراتيجيات الوطنية للمياه القريبة من الواقع يساعد على إمكانية تحصيص المياه بين القطاعات توفير بيانات المناخ الزراعي و بيانات التبخر نتح اإلقليمي واالستهالك المائي للمحاصيل دون الحاجة إلى محطات أرضية.

27 تم نشر نتائج النموذج في العديد من المجالت العلمية والمؤتمرات العالمية

28 I Thank You all For your attention! 28

29 For more information about SEBAL and M-SEBAL See The Application of the Surface Energy Balance Algorithm for Land (M-SEBAL) For Estimating Daily Evaporation A Handbook of published methodology on highland region in Yemen Draft Version a) land sat 5 b) land sat 7 c) NOAA-AVHRR Eng. Ayoub A. Almhab