Evapotranspiration estimation using remote sensing tools

Ing. František Jurečka

Doctoral thesis

Využití možností metod dálkového průzkumu pro odhad evapotranspirace

Abstract:

Práce je souhrnem vědeckých publikací, které se zaměřují na problematiku evapotranspirace (ET), sucha a porovnáním metod a jejich schopnosti vyhodnotit dopady sucha na zemědělství a lesnictví. Zkoumané metody byly primárně založeny na dálkovém průzkumu Země. Mimoto byly zkoumány i přístupy, které používají základní meteorologické prvky, informace o využití území, půdě a topografii. Tyto různé přístupy byly zkoumány s motivací budoucího využití v rámci monitorovacího systému pro území České republiky. Hlavním cílem práce bylo ověřit schopnost indikátorů založených na ET z dálkového průzkumu Země indikovat dopady sucha na klíčové zemědělské plodiny. Dalším cílem bylo ohodnotit dopady sucha na zemědělské plodiny pomoci vegetačních indexů a také zhodnotit dopady sucha na lesní a zemědělskou vegetaci pomocí indexů pro odhad požárního počasí. Poslední cíl práce se soustředil na schopnost indikátorů založených na ET predikovat výnosy polních plodin. Zkoumané indikátory reprezentovaly výstupy dvou různých modelů: (i) prognostického modelu SoilClim, který vychází z pozemních měření, a (ii) diagnostického modelu ALEXI používající data dálkového průzkumu. Indikátory založené na ET i vegetační indexy prokázali schopnost indikovat dopady sucha na zemědělské plodiny navzdory tomu, že jsou založeny na různých přístupech. Testované indikátory navíc prokázali schopnost pro dané plodiny identifikovat nejcitlivější období. Indexy pro odhad požárního počasí byly schopny detekovat zvýšené nebezpečí požárů během období s vysokých výskytem požárů a v suchých a teplých obdobích příznivých pro vznik požárů. Dalším krokem je vyvinout přístup, který by používal ET data z dálkového průzkumu po predikci nebezpečí požáru ve střední Evropě.

Abstract:

The presented thesis is a compilation of publications focusing on evapotranspiration (ET), drought and comparison of methods and their capability to assess drought impacts on agriculture and forestry. The investigated methods were based primarily on remotely sensed data while approaches using basic weather variables, information about land use, soil and topography were tested as well. Different approaches were investigated with the motivation to be included into the monitoring and forecasting operational system for the Czech Republic. The main objective of the thesis was to test the capability of ET-based indicators from remote sensing to indicate drought impacts on key agricultural crops. Other objectives focused on the evaluation of drought impacts on agricultural crops using vegetation indices and the evaluation of drought impacts on forest and agricultural vegetation using fire weather indices. The last objective focused on the capability of ET-based indicators from (i) prognostic ground-based (SoilClim) and (ii) diagnostic remote sensing-based model (ALEXI) to predict crop yields prior to harvest. Both ET-based indicators and vegetation indices demonstrated the capability to indicate drought impacts on key agricultural crops despite of different approaches being employed. Tested indicators also demonstrated the capability to identify most sensitive periods to drought for analyzed crops. Moreover, fire weather indices demonstrated the capability to detect the increased fire danger risk during periods with a large number of wildfires or periods with dry and warm weather favorable for fire ignition. However, the approach employing remotely sensed ET data for detailed wildfire prediction over Central Europe may be of benefit.

Keywords

evapotranspirace, sucho, plodiny

Keywords

evapotranspiration, drought, crops

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 3. 12. 2020

Thesis defence

• Supervisor: prof. Ing. Zdeněk Žalud, Ph.D.

Mendel University in Brno

Faculty of AgriSciences

Doctoral programme / field:
Ecology and Environmental Protection / Applied Bioclimatology