Evaluation of the Effects of Alternative Cold and Hot Cells on Evapotranspiration Mapping in the METRIC


Creative Commons License

Cetin S., KÖKSAL E. S., TUNCA E.

Anadolu Tarım Bilimleri Dergisi, vol.37, no.2, pp.219-242, 2022 (Peer-Reviewed Journal) identifier

Abstract

Both satellite data and meteorological data are used as inputs to obtain evapotranspiration (ET) maps with the METRIC model. Sensible heat flux (H) calculations are one of the most important stages of the METRIC model. In most models, the H account called the hot and cold calibration process based on pixels comprises two end conditions. Many parameters of cold and hot pixels are used in calibration. It is important to determine which of the parameters used affect the ET map at what level. This study was carried out for Suluova agricultural lands in semi-arid climatic conditions. In the study, LANDSAT 5-TM satellite images dated 25 June 2007 and 4 July 2010 and climate data obtained from the The Turkish State Meteorological Service (MGM) were used. METRIC model was used for the processing of satellite images and ET mapping. The aims of the study; evaluation of the differences caused by different combinations of cold and warm cells in ET maps and the analysis of each of the Normalized Difference Vegetation Index (NDVI), Surface Temperature (Ts), Net radiation (Rn), Soil Heat Flux (G) and albedo (α) parameters of cold and hot pixels. It is to determine the effect on ET maps. In study, ET maps were obtained by selecting more than one cold and hot pixel in satellite images. One of the most suitable extreme conditions of cold and hot pixel others represents user error that extreme conditions can be selected. One of the ET maps obtained in both satellite images in the study was considered the most suitable ET map. Statistical methods carried out a comparison of the most appropriate ET map with the others. As a result of the analysis, it was determined that the hot pixel parameters were more effective in the satellite image dated June 25, 2007 and the cold pixel parameters in the satellite image dated July 4, 2010. Overall, Rn plays an essential role in the error in ET maps.
METRIC modeli ile evapotranspirasyon (ET) heritalarının elde edilmesinde hem uydu verileri hem de meteorolojik veriler girdi olarak kullanılmaktadır. Hissedilebilir ısı akısı (H) hesaplamaları METRIC modelinin en önemli aşamalarından biridir. Çoğu modelde H hesabı soğuk ve sıcak hücreler adı verilen iki uç koşula dayalı bir kalibrasyon işlemi içermektedir. Kalibrasyonda soğuk ve sıcak hücreye ait çok sayıda parametre kullanılmaktadır. Kullanılan parametrelerin hangisinin ET haritasına hangi düzeyde etki ettiğini belirlemek önemlidir. Bu çalışma, yarı-kurak iklim koşullarına sahip Suluova tarım arazileri için yürütülmüştür. Çalışmada 25 Haziran 2007 ve 4 Temmuz 2010 tarihli LANDSAT 5-TM uydu görüntüleri ve Meteoroloji Genel Müdürlüğü’nden (MGM) temin edilen iklim verileri kullanılmıştır. Uydu görüntülerinin işlenmesi ve ET haritalamasında METRIC modeli kullanılmıştır. Çalışmanın amaçları; farklı soğuk ve sıcak hücre kombinasyonlarının ET haritalarında neden olduğu farklılıkların değerlendirilmesi ve soğuk ve sıcak hücrelere ait Normalize Edilmiş Vejetatif Değişim İndeksi (NDVI), Yüzey Sıcaklığı (Ts), Net Radyasyon (Rn), Toprak ısı akısı (G) ve albedo (α) parametrelerinin her birinin ET haritalarına etkisinin belirlenmesidir. Çalışma kapsamında uydu görüntülerinde birden fazla soğuk ve sıcak hücre seçimi yapılarak ET haritaları elde edilmiştir. Soğuk ve sıcak hücrelerden birer tanesi en uygun uç koşulları ve diğer hücreler ise kullanıcı hatası sonucu seçilebilecek uç koşulları temsil etmektedir. Çalışmada her iki uydu görüntüsünde de elde edilen ET haritalarından birer tanesi en uygun ET haritası olarak dikkate alınmıştır. Daha sonra en uygun ET haritası ile diğerlerinin karşılaştırılması istatistiksel yöntemlerle yürütülmüştür. Analizler sonucunda, hata üzerine 25 Haziran 2007 tarihli uydu görüntüsünde sıcak hücre parametrelerinin, 4 Temmuz 2010 tarihli uydu görüntüsünde ise soğuk hücre parametrelerinin daha etkili olduğu tespit edilmiştir. Çalışmadan elde edilen sonuçlara göre, net radyasyon ET haritalarında hata miktarında önemli rol oynamaktadır.