Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Using artificial neural networks to predict the reference evapotranspiration

Abo El-Magd Amal, Baraka Shaimaa M., Eid Samir F.M.

Journal of Water and Land Development

|

2023

|

no. 57

1--8

EN

Artificial neural network models (ANNs) were used in this study to predict reference evapotranspiration (ETo) using climatic data from the meteorological station at the test station in Kafr El-Sheikh Governorate as inputs and reference evaporation values computed using the Penman-Monteith (PM) equation. These datasets were used to train and test seven different ANN models that included different combinations of the five diurnal meteorological variables used in this study, namely, maximum and minimum air temperature (Tmax and Tmin ), dew point temperature (Tdw), wind speed (u), and precipitation (P), how well artificial neural networks could predict ETo values. A feed-forward multi-layer artificial neural network was used as the optimization algorithm. Using the tansig transfer function, the final architected has a 6-5-1 structure with 6 neurons in the input layer, 5 neurons in the hidden layer, and 1 neuron in the output layer that corresponds to the reference evapotranspiration. The root mean square error (RMSE) of 0.1295 mm∙day -1 and the correlation coefficient (r) of 0.996 are estimated by artificial neural network ETo models. When fewer inputs are used, ETo values are affected. When three separate variables were employed, the RMSE test values were 0.379 and 0.411 mm∙day -1 and r values of 0.971 and 0.966, respectively, and when two input variables were used, the RMSE test was 0.595 mm∙day -1 and the r of 0.927. The study found that including the time indicator as an input to all groups increases the prediction of ETo values significantly, and that including the rain factor has no effect on network performance. Then, using the Penman-Monteith method to estimate the missing variables by using the ETo calculator the normalised root mean squared error (NRMSE) reached about 30% to predict ETo if all data except temperature is calculated, while the NRMSE reached about of 13.6% when used ANN to predict ETo using variables of temperature only.

2

Use of conventional and satellite data for estimation of evapotranspiration spatial and temporal pattern

Struzik P., Kępińska-Kasprzak M.

Meteorology Hydrology and Water Management. Research and Operational Applications

|

2016

|

Vol. 4, iss. 2

3--13

EN

Evapotranspiration values (ET) are crucial for agriculture where estimates of water reserves available for crops are the basis for scheduling the time and intensity of irrigation, yield prognoses, etc. Detailed evapotranspiration data are, therefore, of essential value. However, stations performing direct measurements of evapotranspiration are very scarcely distributed in Poland, and for this reason the interpolation of data is necessarily biased. Hence, evapotranspiration values are calculated using indirect methods (usually empirical formulas). Data from geostationary meteorological satellites are used operationally for the determination of evapotranspiration with good spatial and temporal resolution (e.g. Land-SA F product). The study of the relation between evapotranspiration values determined with the use of satellite data and those calculated using the Penman-Monteith formula was performed for the study area in Poland. Daily values and cumulated (i.e. decadal, monthly and yearly) values were analysed to determine the quality and possible added value of the satellite product. The relation between the reference ET and actual ET in two consecutive years was discussed, both for the whole test area and for individual stations, taking into account land use and possible water deficit in the root zone, represented by H-SA F (EUMETSA T Satellite Application facility supporting Operational Hydrology and Water Management) soil wetness index product. The differences are presented and discussed.

3

Wstępne wyniki oceny zmienności parowania terenowego nad polem uprawnym z wykorzystaniem metody kowariancyjnej, metody Penmana-Monteitha i pomiarów ewaporometrycznych

Siedlecki M., Fortuniak K., Pawlak W., Zieliński M.

Przegląd Geofizyczny

|

2015

|

Z. 3-4

189--206

PL

W pracy zaprezentowano wstępne wyniki pomiarów parowania terenowego z pola uprawnego z wykorzystaniem metody kowariancyjnej, które następnie posłużyły do porównania otrzymanych rezultatów z oszacowaniem tego parametru za pomocą metody Penmana-Monteitha i metody ewaporometrycznej. Na podstawie rocznej serii pomiarowej (w roku 2013) wyznaczono średnie dobowe przebiegi ewapotranspiracji w poszczególnych miesiącach (wraz z wartościami minimalnymi, maksymalnymi oraz średnią zmiennością). Uzyskane wyniki wskazują wyraźny roczny rytm badanego zjawiska z najwyższymi wartościami parowania występującymi na przełomie wiosny i lata. W okresie wegetacyjnym charakterystyczny jest wyraźny przebieg dobowy parowania terenowego z najwyższymi wartościami w godzinach południowych (np. w maju i lipcu przekraczają 0,3 mm/h). Stosując model Penmana-Monteitha, otrzymano dość dużą zgodność wyników oceny ewapotranspiracji z wynikami pomiarów kowariancyjnych. Szczególnie w okresie wegetacyjnym otrzymane modelowane średnie przebiegi dobowe ewapotranspiracji, a także sumy dobowe i sumy miesięczne wykazują dużą zgodność z wynikami uzyskanymi metodą kowariancyjną. Największe rozbieżności między wymienionymi metodami występują w okresie zimowym. Zastosowana formuła Penmana-Monteitha wskazuje bardzo niskie wartości ewapotranspiracji w stosunku do tych z pomiarów.

EN

This work presents the preliminary results of measurements of actual evapotranspiration from cultivated fi eld using the eddy covariance method. This results was compared with Penman-Monteith model and pan evaporation technique. Based on 1 year measurement experiment (during the year of 2013) the mean daily course of evapotranspiration in months was calculated (with the daily course of minimum, maximum values of observed evapotranspiration). The results indicate a clear annual rhythm of the evapotranspiration with the highest values of this phenomenon occurring in the late spring and summer. During the vegetation season is a clear daily course of evapotranspiration with the highest values noticed in the afternoon (eg. in May and July exceed 0.3 mm/h). Using the Penman-Monteith model was obtained fairly good agreement with the results eddy covariance method. Especially during the vegetation season modeled average daily course of evapotranspiration as well as daily and monthly sum of evapotranspiration presents good agreement with eddy covariance measurement values. The largest discrepancies between the above-mentioned methods are in the winter when the Penman-Monteith approach present much lower result compared to this from measurement.

4

Wielkość i zmienność ewapotranspiracji wskaźnikowej według Penmana-Monteitha w okresie wegetacyjnym w latach 1970-2004 w wybranych rejonach Polski

Łabędzki L., Bąk B., Kanecka-Geszke E.

Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie

|

2012

|

T. 12, z. 2

159-170

PL

Ewapotranspiracja wskaźnikowa jest bardzo ważnym parametrem agrometeorologicznym, określającym potencjalne możliwości parowania. Różnica między ewapotranspiracją wskaźnikową i opadem wskazuje na potencjalny niedobór lub nadmiar opadu. W ostatnich latach najszerzej stosowaną i zalecaną metodą określania ewapotranspiracji wskaźnikowej jest metoda Penmana-Monteitha. Stosując te metodę, w pracy obliczono ewapotranspirację wskaźnikową w miesiącach okresu wegetacyjnego (kwiecień-wrzesień) w latach 1970-2004 na podstawie elementów meteorologicznych pomierzonych na wybranych trzech stacjach meteorologicznych IMGW z obszaru Polski: Kraków, Olsztyn i Poznań. Stacje te reprezentują zróżnicowane pod względem warunków pluwiotermicznych regiony agroklimatyczne. W okresie wegetacyjnym od kwietnia do września suma ewapotranspiracji wskaźnikowej, liczonej tą metodą, wynosi średnio 470 mm w rejonie Olsztyna, 510 mm w rejonie Krakowa i 550 mm w rejonie Poznania. W poszczególnych miesiącach średnia ewapotranspiracja wskaźnikowa wynosi od 50-60 mm w kwietniu i wrześniu do 100-120 mm w pozostałych miesiącach okresu wegetacyjnego. Największa ewapotranspiracja wskaźnikowa występuje w lipcu. We wszystkich miesiącach największa ewapotranspiracja wskaźnikowa jest w Poznaniu, a najmniejsza w Olsztynie. Ewapotranspiracja wskaźnikowa, liczona wzorem Penmana-Monteitha, wykazuje istotny i znaczny trend wzrostowy w latach 1970-2004 w trzech analizowanych rejonach, zarówno w większości miesięcy od kwietnia do września, jak i w całym tym okresie.

EN

Reference evapotranspiration is an important agrometeorological parameter describing the evaporative demand of the atmosphere. In relation to precipitation, it indicates the potential surplus or deficit of precipitation. The Penman-Monteith method has been considered as a universal standard to estimate reference evapotranspiration in recent years. In the paper reference evapotranspiration is calculated by Penman-Monteith method in the months of the growing season (April-September) in 1970-2004, using meteorological parameters measured at three stations in Poland: Kraków, Olsztyn and Poznań. The stations represent the agroclimatic regions with different temperature and precipitation characteristics. Mean sums of reference evapotranspiration from April to September account 470 mm in Olsztyn, 510 mm in Kraków and 550 mm in Poznań. In particular months mean evapotranspiration accounts from 50-60 mm in April and September to 100-120 mm in other months of the growing period. The maximum evapotranspiration occurs in July. In all analyzed period the maximum evapotranspiration was in Poznań and the minimum in Olsztyn. Reference evapotranspiration according to Penman-Monteith method had significant growth trend 1970-2004 in the three analyzed regions, both in most months and in the whole growing period.