Δορυφόροι για την εκτίμηση της εξατμισοδιαπνοής αναφοράς και της θερμοκρασίας αέρα
Τα ποτάμια της χερσονήσου στην Ινδία εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από τους μουσώνες. Η κλιματική αλλαγή είναι πιθανό να επιδεινώσει την κατάσταση καθώς αλλάζουν τα πρότυπα των μουσώνων. Λόγω της τεράστιας ζήτησης νερού από διάφορους τομείς, οι υδατικοί πόροι έχουν περιοριστεί και έχουν οδηγήσει σε υπερεκμετάλλευση. Η ακριβής εκτίμηση της εξατμισοδιαπνοής αναφοράς (ETo) παίζει ζωτικό ρόλο στη διαχείριση των υδάτινων πόρων.
Το ETo έχει γίνει το αγρομετεωρολογικό πρότυπο λόγω της εκτεταμένης εφαρμογής του στις απαιτήσεις και στον προγραμματισμό άρδευσης, στην εκτίμηση κλιματολογικών και περιβαλλοντικών επιπτώσεων και στη διαχείριση των υδάτινων πόρων, με αντικρουόμενους στόχους. Το ETo είναι μια κλιματική παράμετρος και μετρά τη ζήτηση εξάτμισης της ατμόσφαιρας, ανεξάρτητα από τον τύπο της καλλιέργειας, την ανάπτυξη της καλλιέργειας και τις πρακτικές διαχείρισης.
Λόγω της δυσκολίας στην απόκτηση άμεσης μέτρησης της ETo, ο Οργανισμός Τροφίμων και Γεωργίας (FAO) πρότεινε τη μέθοδο Penman-Monteith (FAO56-PM). Ωστόσο, όλες οι κλιματικές μεταβλητές που απαιτούνται στο FAO56-PM είναι δύσκολο να ληφθούν από μετεωρολογικούς σταθμούς. Ως εκ τούτου, οι ερευνητές έχουν αναπτύξει εναλλακτικά μοντέλα, όπως η θερμοκρασία και ο τύπος ακτινοβολίας, που απαιτούν λιγότερες κλιματικές μεταβλητές (θερμοκρασία αέρα και ακτινοβολία) και τα ονόμασαν με βάση τις απαιτήσεις τους για κλιματικές μεταβλητές.
Οι παραδοσιακοί μετεωρολογικοί σταθμοί αποτυγχάνουν να παρέχουν κλιματικές μεταβλητές που απαιτούνται στα εναλλακτικά μοντέλα σε λεπτές χωρικές και χρονικές αναλύσεις, επειδή τα πυκνά δίκτυά τους είναι δαπανηρά να εγκατασταθούν και να συντηρηθούν σε πολλές αναπτυσσόμενες χώρες. Σε αυτό το πλαίσιο, οι δορυφόροι διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στην παροχή κλιματικών μεταβλητών σε διάφορες χωροχρονικές αναλύσεις από την περιφερειακή έως την παγκόσμια κλίμακα.
Η θερμοκρασία αέρα (Ta) είναι μια απαραίτητη παράμετρος για την εκτίμηση ETo. Σε αυτή τη μελέτη, το Ta υπολογίστηκε χρησιμοποιώντας τον δείκτη θερμοκρασίας και βλάστησης με βάση την τηλεπισκόπηση (TVX) και προηγμένες στατιστικές (ASA) προσεγγίσεις στη λεκάνη του ποταμού Cauvery. Η θερμοκρασία της επιφάνειας του εδάφους (LST) και οι πληροφορίες για τη βλάστηση είναι βασικές παράμετροι στην εκτίμηση Ta, και αυτές προέρχονται από έναν αισθητήρα φασματοραδιομέτρου απεικόνισης μέτριας ανάλυσης (MODIS). Αυτός ο αισθητήρας εκτοξεύτηκε το 2002 και μεταφέρθηκε στον δορυφόρο Aqua της NASA (Εθνική Υπηρεσία Αεροναυτικής και Διαστήματος των ΗΠΑ) σε πολική τροχιά. Επιπλέον, χρησιμοποιήθηκαν επίσης ψηφιακά υψομετρικά δεδομένα από το Shuttle Radar Topography Mission (SRTM). Το εκτιμώμενο Ta αξιολογήθηκε με τις παρατηρούμενες τιμές των Αυτόματων Μετεωρολογικών Σταθμών (AWS) που έχουν εγκατασταθεί από τον Ινδικό Οργανισμό Διαστημικής Έρευνας (ISRO). Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η προσέγγιση ASA προέβλεψε καλύτερη προσέγγιση Ta από την προσέγγιση TVX.
Συνεπώς, το Ta χρησιμοποιείται σε μοντέλα θερμοκρασίας [Hargreaves-Samani, (HS), απλή εξίσωση βάσει LST (SLBE) και θερμοκρασία Penman-Monteith (PMT)] και ακτινοβολία (Makkink) για την εκτίμηση του ETo. Η ηλιακή ακτινοβολία που απαιτείται στο μοντέλο Makkink ελήφθη από τον ινδικό γεωστατικό δορυφόρο Kalpana-1, ο οποίος λειτούργησε από το 2002 έως το 2017. Επιπλέον, το LST χρησιμοποιήθηκε στη θέση του Ta σε μοντέλα ETo για να ελεγχθεί η ισχύς του για την εκτίμηση του ETo. Αυτά τα εναλλακτικά μοντέλα αξιολογήθηκαν με το FAO56-PM ETo που εκτιμήθηκε χρησιμοποιώντας πληροφορίες κλιματικών μεταβλητών από Αυτόματους Μετεωρολογικούς Σταθμούς (AWS) σε σημειακή κλίμακα. Τα μοντέλα τύπου θερμοκρασίας και ακτινοβολίας με LST ως είσοδο υπερεκτίμησαν το ETo, εκτός από το SLBE. Η στατιστική ανάλυση υποδηλώνει ότι το μοντέλο PMT με είσοδο Ta απέδωσε καλύτερα από τα άλλα μοντέλα ETo για διάφορες κατηγορίες κάλυψης γης και για διάφορες κλιματικές συνθήκες στη λεκάνη Cauvery. Το Ta που εκτιμήθηκε χρησιμοποιώντας την προσέγγιση ASA ελαχιστοποιώντας τα σφάλματα μεταξύ LST και Ta είχε ως αποτέλεσμα καλύτερη απόδοση των μοντέλων ETo με είσοδο Ta.
Η μελέτη μας απέδειξε την πρακτική εφαρμογή της εκτίμησης Ta και ETo που βασίζεται σε δορυφόρους σε μια λεκάνη απορροής ποταμού της Ινδίας που δεν είχε εξεταστεί προηγουμένως. Αυτή η μελέτη θα είναι πολύτιμη για την επιλογή κατάλληλων δορυφορικών μοντέλων ETo και Ta για τη διαχείριση των υδάτινων πόρων, τον προγραμματισμό της άρδευσης και τις μελέτες για την κλιματική αλλαγή.
Αυτά τα ευρήματα περιγράφονται στο άρθρο με τίτλο Αξιολόγηση απόδοσης δορυφορικών προσεγγίσεων για την εκτίμηση της ημερήσιας θερμοκρασίας του αέρα και της εξατμισοδιαπνοής αναφοράς, που δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο Hydrological Sciences Journal . Αυτή η εργασία πραγματοποιήθηκε από τους H. R. Shwetha και D. Nagesh Kumar από το Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών του Ινδικού Ινστιτούτου Επιστημών, Μπανγκαλόρ, Ινδία.
