Evapotranspiration and Surface Energy Fluxes Estimation Using the Landsat-7 Enhanced Thematic Mapper Plus Image over a Semiarid Agrosystem in the North-West of Algeria

• Published in: Revista Brasileira de Meteorologia Vol. 32; no. 4; pp. 691 - 702
• Main Authors: Laounia, Nehal, Abderrahmane, Hamimed, Abdelkader, Khaldi, Zahira, Souidi, Mansour, Zaagane
• Format: Journal Article
• Language: English; Portuguese
• Published: Rio de Janeiro Sociedade Brasileira de Meteorologia 01.12.2017
• Subjects: Agricultural management; Calibration; Energy balance; Energy balance models; Energy consumption; Evaluation; Evaporation; Evapotranspiration; Heat flux; Heat transfer; High resolution; Image acquisition; Image enhancement; Landsat; Landsat satellites; Mapping; Mathematical models; METRIC; Net radiation; Radiation; Radiation balance; Regional development; Remote sensing; Resolution; Satellite imagery; Satellites; Semiarid lands; Semiarid zones; Soil; Soil moisture; Spatial variations; Surface energy; Surface properties; Surface resistance; Thematic Mappers (LANDSAT); Algeria
• ISSN: 0102-7786; 1982-4351; 1982-4351
• DOI: 10.1590/0102-7786324016

Abstract Monitoring evapotranspiration and surface energy fluxes over a range of spatial and temporal scales is crucial for many agroenvironmental applications. Different remote sensing based energy balance models have been developed, to estimate evapotranspiration at both field and regional scales. In this contribution, METRIC (Mapping EvapoTranspiration at high Resolution with Internalized Calibration), has been applied for the estimation of actual evapotranspiration in the Ghriss plain in Mascara (western Algeria), a semiarid region with heterogeneous surface conditions. Four images acquired during 2001 and 2002 by the Landsat-7 satellite were used. The METRIC model followed an energy balance approach, where evapotranspiration is estimated as the residual term when net radiation, sensible and soil heat fluxes are known. Different moisture indicators derived from the evapotranspiration were then calculated: reference evapotranspiration fraction, Priestley-Taylor parameter and surface resistance to evaporation. The evaluation of evapotranspiration and surface energy fluxes are accurate enough for the spatial variations of evapotranspiration rather satisfactory than sophisticated models without having to introduce an important number of parameters in input with difficult accessibility in routine. In conclusion, the results suggest that METRIC can be considered as an operational approach to predict actual evapotranspiration from agricultural areas having limited amount of ground information. Resumo O monitoramento dos fluxos de energia e da evapotranspiração em diferentes escalas espaciais e temporais é crucial para muitas aplicações agroambientais. Diferentes modelos baseados no sensoriamento remoto têm sido desenvolvidos para estimativa da evapotranspiração tanto em escala local como em largas escalas. Neste contexto, o METRIC (Mapping EvapoTranspiration at high Resolution with Internalized Calibration) tem sido aplicado para a estimative da evapotranspiração em “Ghriss plain” em Mascara, uma região semiárida no noroeste da Argélia com condições e superfícies heterogêneas. Quatro imagens adquiridas durante 2001 a 2002 com o sensor Landsat-7 ETM+ foram usadas. O modelo METRIC computa o balanço de energia onde a evapotranspiração é estimada como resíduo quando o saldo de radiação e os fluxos de calor sensível e no solo são conhecidos. Diferentes indicadores de umidade derivados da evapotranspiração foram então calculados: a fração da evapotranspiração de referência, o parâmetro Priestley-Taylor e a resistência da superfície à evapotranspiração. As avaliações da evapotranspiração e dos fluxos de energia foram suficientemente precisas para detecção das variações espaciais da evapotranspiração, sendo mais satisfatórias que aquelas provenientes de modelos sofisticados sem a necessidade de introdução de vários parâmetros de difícil obtenção rotineiramente. Concluiu-se que, pelos resultados da aplicação do METRIC, o modelo pode ser considerado operacional para predição da evapotranspiração atual em áreas agrícolas com informações de campo limitadas.