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SEBAL-based sensible and latent heat fluxes in the irrigated Gediz Basin, Turkey

International Water Management Institute, P.O. Box 2075, Colombo, Sri Lanka
Journal of Hydrology (Impact Factor: 2.69). 03/2000; DOI: 10.1016/S0022-1694(99)00202-4

ABSTRACT Surface Energy Balance Algorithm for Land (SEBAL) is a relatively new parameterization of surface heat fluxes based on spectral satellite measurements. SEBAL requires spatially distributed, visible, near-infrared and thermal infrared data, which can be taken from Landsat Thematic Mapper. The SEBAL parameterization is an iterative and feedback-based numerical procedure that deduces the radiation, heat and evaporation fluxes. The sensible and latent heat fluxes across the lower Gediz River Basin in Western Turkey have been estimated. The energy balance during satellite overpass, and the integrated 24 h fluxes are computed on a pixel-by-pixel basis. The temporal variability in heat fluxes between June and August will be evaluated. The effect of irrigation on the partitioning of energy and crop water stress is discussed.

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Available from: W.G.M. Bastiaanssen, Apr 19, 2015
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    ABSTRACT: Le suivi des transferts de masse et d'énergie au niveau d'une surface est prépondérant pour la gestion des ressources hydriques et végétales. Il est également nécessaire à la bonne compréhension des systèmes hydrologiques et climatiques, ainsi qu'au suivi et à la prévision de leurs évolutions. La télédétection est un outil privilégié pour la réalisation de ce suivi, car elle fournit des informations liées aux transferts de masse et d'énergie, et en particulier aux processus d'évapotranspiration. Cette étude a pour objectif le développement d'une méthodologie appropriée pour le suivi d'un couvert végétal, pour l'estimation de son évapotranspiration réelle journalière et pour le diagnostic de son état hydrique à travers la résolution de l'équation du bilan d'énergie à la surface par le biais du modèle SEBAL (Surface Energy Balance Algorithm for Land). L'algorithme de résolution de l'équation du bilan énergétique fait intervenir, en entrée, l'indice de végétation NDVI, la température de surface et l'albédo. Le jeu de données est constitué de deux image du satellite Landsat-7 ETM+ et des mesures agrométéorologiques de terrain. Le site pilote choisi est une zone dans la plaine de Ksar Chellala en Algérie. Pour estimer le flux de chaleur latente qui est l'équivalent énergétique de l'évapotranspiration réelle, nous avons évalué par ordre hiérarchique les termes du bilan d'énergie, à savoir le rayonnement net, le flux conductif et le flux de chaleur sensible. Pour l'estimation de ce dernier, nous avons utilisé la théorie de Monin-Obukhov qui est basée sur l'utilisation des profils dans la couche de surface et sur le couplage qui s'opère dans le flux à la base de la couche limite convective. Il est alors possible de calculer le flux de chaleur sensible et d'estimer l'évapotranspiration réelle à partir de la résolution de l'équation du bilan d'énergie. Différents indices d'humidité, dérivés de l'évapotranspiration, ont été calculés : la fraction évaporative, le paramètre de Priestley & Taylor et la résistance de surface à l'évaporation. Ces indices calculés autorisent le diagnostic quantitatif de l'état hydrique du pixel. Par l'intermédiaire de la fraction évaporative, considérée constante à l'échelle de la journée, nous avons estimé l'évapotranspiration réelle journalière. Abstract The main aim of this study is to estimate daily actual evapotranspiration by solving the energy balance equation using a boundary layer pattern based on SEBAL (Surface Energy Balance Algorithm for Land) approach over heterogeneous terrain with Aster data. Some parameters for assessing crop water stress degree in pixel basis were then extracted. The algorithm of resolution of energy balance equation involves in the input: NDVI (Normalised Difference Vegetation Index), surface temperature and albedo. To extract the latent heat flux, we estimated by hierarchical order the following terms : the net radiation, the soil heat flux and the the sensible heat flux. This later was calculated from an intermediate flux of momentum. In this part we exploited and validated the complementarity between albedo and surface temperature in order to detect dry pixels. Then, we estimated the average of the sensible heat flux density over these dry pixels. This later value with the utilisation the boundary layer
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    ABSTRACT: Persistent cloud-cover in the humid southeastern USA and the low temporal resolution of Landsat sensors limit the derivation of seasonal evapotranspiration (ET) maps at moderate spatial resolution. This article introduces a Landsat Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (Landsat-MODIS) ET fusion model that uses simple linear regression to integrate Landsat-derived reference ET fraction (ETrF) from mapping ET at high resolution with internalized calibration (METRIC) model and the vegetation temperature condition index (VTCI) derived from MODIS images. For a study site in Florida, model-estimated ET and ET estimated using energy budget eddy covariance at a US Geological Survey (USGS) station in Ferris Farm, Florida, were found to be in a good agreement with a root mean squared error of 0.44 mm day-1, coefficient of determination (R2) of 0.80, Nash-Sutcliffe efficiency of 0.79 for daily ET (ETd), and 2% relative error for cumulative seasonal ET during the growing season of 2001. At another study site in Alabama, the model underestimated 2008 annual water balance ET for the Fish River Watershed by 39 mm or 4%. Comparisons of model-estimated ET with that obtained using a non-fusion Landsat-only approach at both sites indicated that the fusion of Landsat and MODIS ET values reduces potential errors in ET estimation that would otherwise arise due to insufficient availability of cloud-free Landsat images for METRIC processing. Validation results and application of the model in deriving seasonal/annual ET for different land-cover classes in the Fish River Watershed suggested that the fusion model has the potential to be used in continuously monitoring ET for field- to watershed-level agricultural and hydrological applications in the southeastern USA.
    International Journal of Remote Sensing 12/2015; 36(1):115-143. DOI:10.1080/01431161.2014.990645 · 1.36 Impact Factor
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    ABSTRACT: RESUMEN Los humedales están entre los ecosistemas más valiosos del planeta porque albergan una gran biodiversidad, además de cumplir muchas funciones y brindar servicios ambientales relacionados con los recursos hídricos, el conocimiento de su demanda de agua ecológica es de vital importancia para incluirlos en una gestión integrada del agua. En este estudio se presentan los resultados obtenidos en la estimación de la evapotranspiración en el humedal Paraíso de Huacho, aplicando el modelo de balance de energía superficial conocido como SEBAL a una subescena del satélite Landsat 7 ETM+ con fecha 8 de abril del 2000, la cual coincidió con el inicio de la época de afloramiento en el humedal. La estimación de la evapotranspiración actual (ET a) está en el rango de 0-6,3 mm.día –1 , con valores más bajos en las zonas desérticas, en las parcelas en descanso y los valores más altos en los espejos de agua y en la vegetación del humedal. El humedal evapotranspira en altas tasas con una ET a máxima de 4,9 mm.día –1 y un valor medio de 4,6 mm.día –1 para la fecha analizada. La evapotranspiración de referencia (ET o) estimada usando el método FAO Penman-Monteith, para la fecha de paso del satélite, es de 3,9 mm.día –1 , incluyendo el coeficiente del cultivo (Kc) con valores de 4,2 y 4,3 mm.día –1 para la