Đánh giá độ chính xác bốc thoát hơi nước bề mặt bằng mô hình Makkink dựa vào bức xạ mặt trời trích xuất từ ảnh MODIS

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:3

Thêm vào BST

Báo xấu

32
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nội dung của bài viết về sử dụng ảnh vệ tinh MODIS để ước tính lượng bốc thoát hơi nước bề mặt điạ hình khu vực miền Bắc Việt Nam theo mô hình Makkink dựa vào bức xạ Mặt Trời đi tới, được trích xuất từ ảnh MODIS. Kết quả thu được sẽ so sánh với ET tính từ số liệu bức xạ đi tới trên 14 trạm khí tượng.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đánh giá độ chính xác bốc thoát hơi nước bề mặt bằng mô hình Makkink dựa vào bức xạ mặt trời trích xuất từ ảnh MODIS

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2020. ISBN: 978-604-82-3869-8 ĐÁNH GIÁ ĐỘ CHÍNH XÁC BỐC THOÁT HƠI NƯỚC BỀ MẶT BẰNG MÔ HÌNH MAKKINK DỰA VÀO BỨC XẠ MẶT TRỜI TRÍCH XUẤT TỪ ẢNH MODIS Lương Chính Kế1, Lương Minh Chính2 1 Hội Trắc - Địa Bản Đồ - Viễn Thám Việt Nam, email: lchinhke@gmail.com 2 Bộ môn Công trình giao thông, Trường Đại học Thủy lợi 1. GIỚI THIỆU CHUNG 2. CƠ SỞ CỦA PHƯƠNG PHÁP Việc xác định lượng nước tiêu thụ ở các Mô hình FAO-56 PM (Pennman- khu vực địa hình nông nghiệp rộng lớn và Motheith) cần nhiều thông số đo thực địa, trong các dự án thủy lợi là rất quan trọng đối mặc dù có độ chính xác cao nhưng chi phí với việc quản lý, quy hoạch và điều tiết cho số đo thực địa là khá cao. Trong thực tế, nguồn tài nguyên nước trong các ngành thủy mô hình Makkink (1957) đơn giản hơn nhiều, văn và nông nghiệp. Hiện tượng bốc thoát được sử dụng rộng rãi: hơi nước (ET) là quá trình quan trọng, đóng  Rs vai trò thiết yếu trong việc trao đổi năng ET  a b (1)    lượng và khối lượng giữa thủy quyển, khí Trong đó: Δ – tham số góc đường cong áp quyển và sinh quyển [7]. Trong khu vực nhất suất hơi nước (slope vapour pressure curve); định, ET thay đổi theo mùa, phụ thuộc vào γ – hằng số ứng đáp địa hình (psychrometric điều kiện thời tiết [2]. Có trên 50 phương pháp truyền thống để constant); Rs – bức xạ Mặt Trời đi tới bề mặt tính lượng bốc thoát hơi nước địa hình, dựa địa hình, λ – hệ số biến đổi (W/m2/h) về vào số liệu quan trắc thực địa, như nhiệt độ, (mm/h ) hay (W/m2/ngày ) về (mm/ngày ); tốc độ gió, bức xạ Mặt Trời [8]. Phương pháp a, b – hệ số thực nghiệm có giá trị 0,61 và - vật lý theo mô hình của Pennman - Motheith, 0,12 [4]. Hệ số a, b được Hasen (Hà Lan) xác như FAO - 56 [1] đòi hỏi nhiều số liệu thực định vào năm 1984 có giá trị 0,70 và 0 [8]. địa, nhìều khi khó tiếp cận trong thực tế. Vì Hợp tác giữa ĐH Uppsala (Thụy Điển) và vây, một số phương pháp đơn giản, như ĐH Louisiana (Hoa Kỳ) khảo sát năm 1999, phương pháp của Makkink, Priestley - Taylor nhận được giá trị là 0,77 và 0,20 [8]. Hệ số a, [4, 8] dựa vào số đo bức xạ được áp dụng, b trung bình của ba kết quả khảo sát trên là nhưng vẫn thỏa mãn yêu cầu trong thực tiễn. 0,693 và 0,027 sẽ được sử dụng tính toán Ứng dụng viễn thám vệ tinh để ước tính ET trong phần thực nghiệm. đã và đang được ứng dụng trên quy mô rộng, Trong phương pháp truyền thống, Rs được cũng như trong từng nhiệm vụ cụ thể của đời tính dựa vào công thức của Angstrom. Công sống. Nội dung của bài báo về sử dụng ảnh vệ thức này được Viện Khí Tượng Tủy Văn Viêt tinh MODIS để ước tính lượng bốc thoát hơi Nam cụ thể hóa bằng mô hình thực nghiệm nước bề mặt điạ hình khu vực miền Bắc Việt cho từng mùa trong một năm, là hàm số của Nam theo mô hình Makkink dựa vào bức xạ giờ nắng thực n, có dạng: Mặt Trời đi tới, được trích xuất từ ảnh MODIS. Rs = p + n.q (2) Kết quả thu được sẽ so sánh với ET tính từ số Trong đó: p, q - hệ số thực nghiệm tuyến liệu bức xạ đi tới trên 14 trạm khí tượng. tính, theo mùa trong năm. 466
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2020. ISBN: 978-604-82-3869-8 Từ tư liệu ảnh vệ tinh, Rs được trích xuất Ảnh đã được hiệu chỉnh hình học trong theo [6]: hệ quy chiếu VN-2000. Dữ liệu quan trắc từ m0 ,678 14 trạm khí tượng khu vực miến Bắc trong Rs  Ra  0 ,7  (3) bảng dưới. Trong đó: Ra - bức xạ mặt trời ở đỉnh khí quyển được xác định theo [5]; m - tỷ phần Bảng 1. Dữ liệu một số trạm quan trắc KT khối lượng không khí tính theo [3]. Độ Nhiệt Tốc Phần thực nghiệm dưới đây, mô hình cao độ, độ Áp suất No Trạm K/T Makkink tính ET (1) được thực hiện cho hai trạm TTĐ tbgió (kPa) trường hợp (2) và (3), nhận a = 0,693 và b = (m) (oC) (m/s) 0,027; sau đó sẽ được so sánh, đánh giá. 1 Ha Giang 123 27.5 0.5 100.027 3. THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ THẢO 2 Lao Cai 93 24 0.75 100.343 LUẬN … … … … … … 3.1. Dữ liệu đầu vào 8 Lang - Ha Noi 21 22.1 1.25 101.103 Ảnh vệ tinh MODIS Aqua sử dụng trong … … … … … … thực nghiệm vào ngày 10/10/2008 với độ 13 Hoi Xuan 234 24.4 1.5 98.856 phân giải không gian 1000 mét ở mức xử lý 1A 14 Thanh Hoa 5 23.4 2.25 101.272 (hình 1). 3.2. Kết quả 3.2.1. Tính Rs * Đại lượng Rs từ số liệu khí tượng (Rs-kt) được tính theo (2) dựa vào giờ nắng thực n trên 14 trạm quan trắc cho tháng 9, 10 và 11 có dạng: Rs-kt = 6,0 + 0,035*n. Kết quả tính được ghi ở bảng 2, cột 2. * Rs tính từ Modis theo (3) ở cột 3; hiệu số ở cột 4 và sai số tuyệt đối của Rs tính từ Modis so với tính từ trạm khí tượng ghi ở cột 5. Sai số tuỵệt đối lớn nhất trên trạm Thanh Hóa là 12%, nhỏ nhất tạị trạm Lai châu; trung bình là xấp xỉ 6%. Sai số trung phương đạt 22,5(W/m2/h), Hình 1. Modis (10/11/2008) tương đương 6,95%. Bảng 2. Tính Rs và ET từ số liệu khí tượng và từ ảnh Modis RS-kt RS-M [(2)-(3)] SS ET-kt ET-M [(7)-(8)] SS SS tuy. tg. tuy. No Trạm KT (W/m2/h) (W/m2/h) (W/m2/h) đối (mm/h) (mm/h) (mm/h) đối đối (%) (%) (%) 1 2 3 4 5 7 8 9 10 11 1 Ha Giang 324.38 322.38 2.00 0.62 0.25 0.26 0.00 -1.00 1.00 2 Lao Cai 323.46 322.41 1.05 0.32 0.24 0.24 -0.01 -3.48 3.48 … … … … … … … … … … … 8 Ha Noi 323.98 299.36 24.63 7.60 0.24 0.22 0.01 4.12 4.12 … … … … … … … … … … … 467
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2020. ISBN: 978-604-82-3869-8 Bảng 2 (tiếp theo) RS-kt RS-M [(2)-(3)] SS ET-kt ET-M [(7)-(8)] SS SS tuy. tg. tuy. No Trạm KT (W/m2/h) (W/m2/h) (W/m2/h) đối (mm/h) (mm/h) (mm/h) đối đối (%) (%) (%) 1 2 3 4 5 7 8 9 10 11 13 Hoi Xuan 321.64 296.59 25.05 7.79 0.24 0.23 0.01 4.76 4.76 14 Thanh hoa 324.25 286.70 37.54 11.58 0.23 0.21 0.02 8.04 8.04 Trung 324.38 305.58 18.80 5.77 0.24 0.23 0.00 2.15 3.86 bình 22.539 0.0103 Sai số trung phương (sstp) 6.95% 4.38% 3.2.2. Tính ET 4. KẾT LUẬN * Đại lượng ET (mm/h) tính từ bức xạ Rs Kết quả khảo sát cho thấy mô hình ước tính của trạm khí tượng và của Modis được ghi ở ET của Makinkk dựa vào bức xạ đi tới được cột 7 và 8. Sai số tương đối và tuyệt đối theo trích xuất từ ảnh Modis so với số liệu tính toán (%) từ hiệu số giữa ET-khí tượng và ET-modis từ số đo thực địa trên 14 trạm khí tượng có độ được thống kê ở các cột 9, 10, 11 của bảng 2. tin cậy cao. Như vậy, để sai số trung phương Sai số tuyệt đối lớn nhất của ET từ Modis so của ET không vượt quá 10% đòi hỏi bức xạ đi với số liệu khí tượng tại trạm Thanh Hóa và tới Rs trích xuất từ ảnh cần đạt dưới 15%, tức nhỏ nhất tại trạm Lai Châu, trung bình là xấp là sai số trung phương của Rs trích xuất từ xỉ 4%. Sai số trung phương đạt 0,01 (mm/h), Modis không lớn hơn 50 (W/m2/h). tương đương 4.38%. ET tính cho hai trường Khảo sát đã cho thấy tiềm năng của Viễn Thám vệ tinh trong nông nghiệp, thủy văn là hợp nhận a = 0,693; b = 0,027 là trị trung bình rất lớn trước áp lực về biến đổi khí hậu, cũng của ba khảo sát Mỹ, Hà Lan và Thụy Điển. như quy mô sản xuất trên cánh đồng mẫu lớn Kết quả xử lý ảnh trích xuất sự phân bố ngày càng gia tăng theo hướng phát triển kinh không gian bức xạ Mặt Trời đi tới Rs (W/m2/h) tế hàng hóa nông nghiệp bền vững. và lượng bốc thoát hơi nước ET (mm/h) từ ảnh Modis (hình 2). TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] FAO Irrigation and Drainage Paper 56, FAO, 1998. ISBN 92-5-104219-5. [2] Hanson RL, 1991. Evapotranspiration and droughts, In: Paulson RW, Chase EB, Roberts RS, Moody DW, Compilers, National Water Summary 1988-89- hydrologic events and floods and droughts: U.S. Geological Survey Water-Supply Paper 2375, pp 99–104. [3] Kreith F. Kleider J. F. 1994. Principles of solar engineering. McGraw-Hill. New York. [4] Makkink G. F., 1957.Testingthe Penman formula by means of Lysineters, J. Inst. Water Engineers 11, pp.277-288. [5] Markvart T., Kleider. 1994. Solar electricity. Hình 2. Phân bố không gian Rs-modis; John Wiley & Sons, Chichester, UK. Bản đồ phân bố lượng bốc thoát hơi nước [6] Meinel A., Mainel M. 1976. Applied solar ET-modis (1:1 000 000) energy; an introduction. Addison-Wesley. 468