CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨỤ
1.3. Các mô hình xác ước tính lượng bốc thoát hơi nước từ dữ liệu ảnh vệ tinh
1.3.5. Mô hình về bản đồ bốc thoát hơi nước độ phân giải cao với hiệu chỉnh bên
trong METRIC (Mapping ET with Internalized Calibration)
Bản đồ bốc thoát hơi nước độ phân giải cao với hiệu chỉnh bên trong (METRIC) là một sự thay đổi của mô hình SEBAL, là một mô hình cân bằng năng lượng được phát triển tại Hà Lan. Nó cũng là một công cụ xử lý hình ảnh để lập bản đồ ET khu vực trên các bề mặt phức tạp như là phần dư của cân bằng năng lượng tại bề mặt trái đất. (METRIC) đã được mở rộng từ mô hình SEBAL thông qua phân tích các số liệu về lượng bốc thoát hơi nước tham chiếu ET, nó được tính toán từ dữ liệu thời tiết đo đạc tại các trạm ngoài thực địạ Các nguyên tắc cơ bản của mô hình METRIC là sự bốc hơi của các giọt nước bị hấp thụ nhiệt theo như nghiên cứu của (Allen và cộng sự 2005, 2007) để nhận được giá trị bốc hơi nước ET từ dữ liệu viễn thám trong các kênh phổ trong vùng ánh sáng nhìn thấy, cận hồng ngoại, hồng ngoại nhiệt và các giá trị đo đạc về tốc độ gió và nhiệt độ điểm sương gần mặt đất. Hai điều kiện cố định được lựa chọn trong một cảnh ảnh quan sát trong khu vực để hiệu chỉnh các tính toán thông lượng nhiệt hợp lý và dòng nhiệt ẩn để khắc phục điều kiện biên cho cân bằng năng lượng. Sự hiệu chỉnh bên trong là cần thiết cho một sự hiệu chỉnh độ dày khí quyển của nhiệt độ bề mặt hoặc phản xạ bề mặt (albedo) đo đạc bằng sử
dụng mô hình chuyển đổi bức xạ (Long và cộng sự 2010). Việc hiệu chỉnh nội bộ, đơn giản như phương pháp SEBAL, cũng làm giảm ảnh hưởng tới xu hướng đánh giá hiệu chỉnh sự ổn định của khí động học và độ nhám của bề mặt. Việc hiệu chỉnh được chọn bằng tay với các điểm ảnh nóng và lạnh để xác định phạm vi của gadiant nhiệt theo chiều thẳng đứng (dT) phía trên bề mặt đất. Điều kiện lạnh thường là trong môi trường tưới tiêu chuẩn trồng cỏ linh năng ở đó ET = ETr (bốc hơi nước tham khảo cho khu vực trồng cây cỏ linh năng có chiều cao 0,5m với đơn vị đo bốc thoát hơi nước là mm/h). Điều kiện nóng thường là môi trường nông nghiệp khô không có cây trồng ở đó ET =0. Khi nhiệt độ bề mặt Ts và dT được tính toán tương ứng với điều kiện nóng và lạnh, mối quan hệ tuyến tính theo công thức dT = cTs + d được xác định. Tuy nhiên, bối cảnh phụ thuộc của mô hình SEBAL, METRIC, và mô hình tam giác đã được chỉ ra trong một nghiên cứu gần đây (Bastiaanssen và cộng sự 1998). Các nghiên cứu đã chỉ ra điểm ảnh khô/ẩm là cần thiết để chạy các mô hình này, nó có thể không nhất thiết phải có đầy đủ các dữ liệu trong một cảnh ảnh. Như giới hạn của ảnh vệ tinh hoặc độ phân giải không gian của các vệ tinh là khác nhau, giới hạn ẩm/khô của ET sẽ khác nhau đáng kể, do đó kết quả đầu ra của mô hình là khác nhau, ví dụ ước tính ET từ mô hình này là không xác định. Nó là những thứ không xác định, đặc biệt trong phương pháp SEBAL, quan tâm tới độ chính xác độ rộng giới hạn của khu vực nghiên cứu sẽ thích hợp cho các nhà quản lý để xác định đúng các điểm ảnh nóng/ẩm có thể thỏa mãn các điều kiện giả định trong mô hình này để mối quan hệ tuyến tính giữa sự khác biệt nhiệt độ bề mặt gần mặt đất và nhiệt độ nhận từ ảnh viễn thám là đúng.
Thực nghiệm sử dụng mô hình METRIC đã được kiểm chứng bởi Gowda và cộng sự tại khu vực vùng đồng bằng bang Texas nước Mỹ vào hai ngày khác nhau trong năm 2005 sử dụng dữ liệu ảnh Landsat 5 TM bằng so sánh các kết quả ước tính bốc hơi nước ET theo ngày với giá trị đo đạc bốc hơi nước từ ngân sách độ ẩm đất. Tích hợp các mô hình cân bằng nước với mô hình METRIC ước tính ET có thể cung cấp những cải tiến đáng kể trong công tác thủy lợi như đã thực hiện ở Tây Ban Nha bởi (Santos và cộng sự 2005). Tasumi và cộng sự 2005 đã chỉ ra tiềm năng lớn của
việc ước tính thành công bốc hơi nước trong mô hình bởi so sánh giá trị bốc hơi nước nhận đươc với giá trị bốc hơi nước ET đo đạc trực tiếp từ thủy tiêu kế trong vùng bán khô hạn ở Mỹ.
Bảng 1.2. Ưu và nhược điểm chính của các phương pháp/ mô hình tính lượng bốc thoát hơi nước bề mặt
Phương pháp/ Mô
hình
Số liệu
vào chính Các giả định chính
Ưu điểm của phương pháp/mô
hình
Nhược điểm của phương pháp/mô hình Sử dụng dữ liệu khí tượng Rnd, Ts, Ta
1) Thông lượng nhiệt của đất hàng ngày là không đáng kể; 2) H tức thời vào giữa trưa có thể biểu thị ảnh hưởng của việc phân chia năng lượng sẵn có hàng ngày thành các dòng Độ chính xác cao, đơn giản, dễ thực hiện Xác định chính xác tại các vị trí cụ thể, yêu cầu dữ liệu khí tượng tại các điểm quan trắc
SEBI Tpbl, u, Ts, Rn, G 1) Giới hạn khô có bề mặt ET bằng 0; 2) Giới hạn ướt có khả năng bốc hơi Liên hệ trực tiếp ảnh hưởng của Ts và ra đối với LẸ Cần các trị đo trên mặt đất. SEBAL Rn, G, u, za, Ts, VỊ
1) Mối quan hệ tuyến tính giữa Ts và dT ; 2) ET của pixel khô nhất là 0; 3) ET ướt được đặt thành năng lượng có sẵn trên bề mặt. 1) Các phép đo mặt đất tối thiểu 2) Tự động hiệu chuẩn nội bộ; 3) Không cần hiệu chỉnh khí quyển chính xác. 1) Được áp dụng trên các bề mặt phẳng; 2) Xác định các điểm ảnh “lạnh” đòi hỏi người phải có kinh nghiệm, sai số phụ thuộc vào chủ quan của người thực hiện.
S-SEBI Ts,s, Rn, G
1) EF thay đổi theo sự thay đổi tuyến tính giữa Ts và albedo bề mặt nhất định. 2) Ts,max tương ứng với LE nhỏ nhất. 3) Ts, min tương ứng với LE lớn nhất. Không cần các phép đo trên mặt đất. Nhiệt độ khắc nghiệt phải được xác định theo từng vị trí cụ thể.