برآورد دمای سطح زمین با استفاده از روش‌های تک کانال و سبال ( مطالعه موردی: شهرستان اردبیل)

نوع مقاله : مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری آب و هواشناسی، گروه جغرافیای طبیعی، دانشکده علوم اجتماعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ‏ایران.

2 استاد آب و هواشناسی، ‏گروه جغرافیای طبیعی، دانشکده علوم اجتماعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران

3 استاد ژئومورفولوژی و سنجش از دور، گروه جغرافیای طبیعی، دانشکده علوم اجتماعی، دانشگاه محقق اردبیلی، ایران

10.22034/gp.2026.69514.3462

چکیده

در پژوهش حاضر، با استفاده از تصاویر سنجنده OLI ماهواره‌ لندست ۸ و با به کارگیری الگوریتم‌های تک‌کانال و سبال ، دمای سطح زمین برای محدوده شهرستان اردبیل در دوره‌های آماری 2015، 2017، 2020 و 2025 استخراج و در مرحله بعد با استفاده از تصاویر سنجنده SLSTR ماهواره سنتینل 3 اعتبارسنجی و در نهایت با داده‌های ایستگاه سینوپتیک منطقه مورد مطاله در زمان گذر ماهواره مقایسه و ارزیابی شد. الگوریتم تک‌کانال به طور کلی دمای بالاتری را نسبت به الگوریتم سبال برآورد کرد که این امر به دلیل آن است که در الگوریتم سبال برای بازیابی دمای سطح زمین از دو باند 10 و 11 استفاده می‌شود و همچنین پارامترهای محاسبه در دو الگوریتم با هم تفاوت‌هایی را دارند. الگوریتم سبال، با وجود پیچیدگی محاسباتی بیشتر، برآوردهای واقع‌گرایانه‌تر و دقیق‌تری را ارائه داد. همچنین، مقایسه بین باندهای حرارتی ۱۰ و ۱۱ در الگوریتم سبال نشان داد که باند ۱۰ به دلیل کیفیت سیگنال بالاتر، برای استخراج LST مناسب‌تر است. هرچند استفاده ترکیبی از هر دو باند می‌تواند دقت را افزایش دهد. نوسانات دمایی در هر دو الگوریتم مشاهده شد اما شدت آن در الگوریتم تک‌باندی بیشتر بود. تفاضل میانگین دماهای سطح استخراج‌ شده از تصاویر حرارتی با دمای هوای ایستگاه سینوپتیک (جدول 4) در زمان عبور ماهواره از منطقه مورد مطالعه نیز مقایسه شد. نتایج نشان داد که دمای تخمینی توسط الگوریتم‌های سبال و تک ‌باندی بالاتر از دمای اندازه-گیری‌شده ایستگاهی است موضوعی که با توجه به ناهمگونی‌های توپوگرافی و ویژگی‌های حرارتی متنوع سطح منطقه قابل انتظار بوده و بیانگر نقش شرایط سطحی در افزایش اختلاف دمایی است. نتایج حاصل از تحلیل رگرسیون خطی و محاسبه ضرایب همبستگی، به طور میانگین مقدار همبستگی (R) را 96/0 نشان داد که مؤید صحت و اعتبار بالای برآوردهای انجام شده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Land Surface Temperature Estimation Using Single-Channel and SEBAL Methods (Case Study: Ardabil County)

نویسندگان [English]

  • Ali Moradi 1
  • behroz sobhani 2
  • batool zeynali 2
  • Sayyad Asghari Saraskanroud 3
1 Ph.D. Student of Climatology, Department of Physical Geography, Faculty of Social Sciences, University ‎of ‎Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran
2 Professor of Climatology, Department of Physical Geography, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran.
3 Professor , Department of Physical Geography, Faculty of Social Sciences, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran
چکیده [English]

In the present study, Land Surface Temperature (LST) for Ardabil County was retrieved using OLI sensor images from the Landsat 8 satellite, applying the Single-Channel (SC) and SEBAL algorithms. In the next step, the results were validated using SLSTR sensor data from the Sentinel-3 satellite and finally compared with synoptic station data of the study area. Overall, the Single-Channel algorithm estimated higher surface temperatures compared to the SEBAL algorithm. This difference can be attributed to the fact that SEBAL utilizes both thermal bands 10 and 11 for LST retrieval, while the computational parameters in the two algorithms differ. Despite its more complex computational process, the SEBAL algorithm produced more realistic and accurate LST estimations. Furthermore, comparison between thermal bands 10 and 11 within the SEBAL framework indicated that band 10, due to its higher signal quality, is more suitable for LST extraction, although combining both bands can further improve accuracy. Daily temperature fluctuations were observed in both algorithms; however, their magnitude was more pronounced in the Single-Channel method. Moreover, by analyzing the difference between the daily mean temperature derived from Landsat 8 satellite data and the temperature recorded at the synoptic station, the SEBAL algorithm demonstrated better agreement with actual ground temperature, with a lower mean temperature difference (16.21 °C) compared to the Single-Channel method (25.60 °C) during the statistical period. Results from linear regression analysis and correlation coefficient calculations revealed an average correlation (R) of 0.96, confirming the high accuracy and reliability of the estimated values. This study highlights the importance of careful selection of retrieval algorithms and satellite sensors, as well as the influence of environmental factors on temperature variability, emphasizing that data validation is a crucial step in both scientific and applied research.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Landsa 8
  • Land surface temperatur
  • Single channel algorithm
  • Sebal algorithm
  • Namin County