natgillin/translations-raw huggingface dataset:
The problems have become more pronounced in recent years: hydrological extremes, droughts in particular, are becoming more frequent, while the quality of water has been degraded by inadequate water management practices.
Sva tri problema sve su naglašenija posljednjih godina: hidrološki ekstremi sve su učestaliji, posebno kada je riječ o sušnim razdobljima, a neprimjereno gospodarenje vodama dovelo je do nezadovoljavajuće kvalitete voda.
The evapotranspiration (ET) plays a crucial role during droughts since great amounts of water are being returned to the atmosphere, causing significant losses from the observed hydrological system.
U sušnim razdobljima veliku važnost ima evapotranspiracija (ET) budući da se ovim procesom veliki dio vode vraća atmosferi te tako predstavlja značajne gubitke vode iz promatranog hidrološkog sustava.
Complex and very variable, ET consists of two intricate processes that are difficult to analyze separately: evaporation (evaporation from free water surfaces, bare ground or from vegetation or objects on the earth's surface), and transpiration (physiological process of water transforming into water vapour through stomata) [2].
Kompleksna je i vrlo varijabilna, a podrazumijeva dva složena procesa koja je teško promatrati odvojeno: evaporaciju (isparavanje sa slobodnih vodnih površina, iz golog tla ili vode koja leži na vegetaciji ili predmetima na površini terena) i transpiraciju (fiziološki proces u kojem voda prelazi u plinovito stanje u atmosferu iz vegetacije kroz otvore na vanjskoj strani lišća) [2].
Numerous factors affect ET, the major ones being [3]: water supply (depth at which the water content is considered must be proportional to the root zone), available energy (ET will take place in proportion to available energy), saturation deficit (humidity index characterized by the difference between maximum and actual water vapour pressure of the volume of air), turbulence transport (if water vapour transfer into the atmosphere is stopped, the wetness gradient will decrease as well as the ET rate) and stomatal conductance (the key mechanism that takes into consideration the influence of vegetation on the ET process).
Na ET utječu brojni faktori, a glavni od njih su [3]: količina vode u tlu (pri tome treba voditi računa da je dubina tla na kojoj se razmatra količina vode razmjerna zoni korijena), dostupnost energije (ET će se odvijati u mjeri proporcionalnoj dostupnoj energiji), saturacijski deficit (indeks vlažnosti okarakteriziran razlikom između maksimalnog i stvarnog tlaka vodene pare volumena zraka), turbulentno kretanje (obustavom prijenosa vodene pare u atmosferu opadat će gradijent vlažnosti te će se smanjivati stopa ET) te stomatalna vodljivost (ključni mehanizam kojim se u obzir uzima uloga vegetacije u procesu ET).
Different characteristics of ecosystems will induce different intensity of influence of the described factors.
Zbog različitih karakteristika pojedinih ekosustava, intezitet se njihovog utjecaja razlikuje od slučaja do slučaja.
That is one of the reasons why ET is the most difficult water balance component to estimate, while measurements are expensive and time consuming.
Upravo zbog toga, evapotranspiracija je najteže odrediva komponenta bilance voda, a mjerenja su skupa i vremenski zahtjevna.
The process will take place if three fundamental conditions are met [4]:
Da bi se proces uopće mogao odvijati, moraju biti zadovoljena tri osnovna uvjeta [4]:
- continuous water supply,
- kontinuirana opskrba vodom,
- available energy needed for water to change from liquid to
- dostupnost energije potrebne za promjenu agregatnog
water vapour,
stanja vode,
- water vapour gradient needed to enable water vapour flux
- postojanje gradijenta vodene pare nužnog za strujanje
from evaporative surface into the atmosphere.
vodene pare s evaporativne površine u atmosferu.
Different methods are based on one or more of these conditions.
Različite metode proračuna temelje se na jednom ili više navedenih uvjeta.
Many authors have investigated and compared currently available methods (e.g. [5, 6]).
; Turc, 1954., Penman, 1948.).
Lysimeters are also widely used but the measurements are time consuming and highly expensive.
Iako su mnogi autori proveli usporedbu postojećih metoda (npr. [5, 6]), ne postoji općenito priznata metoda koja daje najtočniji proračun evapotranspiracije nekog područja.
Thus the most common approach has been the application of analytical and empirical equations developed to estimate correlation between measured evapotranspiration and climatologic data that directly or indirectly influence ET.
Za direktna mjerenja stvarne evapotranspiracije koriste se isparitelji s vodene površine, iako takva mjerenja nisu reprezentativna za utjecaj vegetacije na gubitak vlage.
Satellite technology developments over the past decades have enabled introduction of new methods, which are based on information derived through remote sensing.
U širokoj su upotrebi lizimetri, no mjerenja su dugotrajna i vrlo skupa.
The complexity of the methods lies in the relationship between the empirical and physical, and it is difficult to classify them unambiguously.
Stoga je najčešći pristup primjenom analitičkih i empirijskih jednadžbi koje su se razvile na korelaciji izmjerene evapotranspiracije i izmjerenih klimatoloških parametara koji posredno ili neposredno utječu na ET.
Most of them are based on the surface energy budget.
Razvojem satelitske tehnologije, posljednjih su se desetljeća razvile metode koje koriste informacije izvedene iz daljinskih istraživanja.
2. Mathematical model for estimating evapotranspiration
2. Prikaz matematičkog modela proračuna evapotranspiracije
The analysis of standard and available satellite images described in the model is based on physical principles and requires minimum ancillary data from meteorological gauging stations, which makes the method convenient for regions with sparse data.
Analiza standardnih i dostupnih satelitskih snimaka koju opisuju u modelu, temelji se na fizikalnim zakonitostima i zahtijeva minimalne pomoćne podatke s postaja što metodu čini posebno pogodnom za područja s oskudnim podacima.
Surface parameters (surface albedo, vegetation indices, and surface temperature) are estimated using the spectral information derived from chosen sensor in the visible, near infrared (IR) and thermal infrared (TIR) part of the electromagnetic spectrum, and converted to surface energy balance components.
Površinski parametri (površinski albedo, vegetacijski indeksi, temperatura površine) određeni su na temelju spektralnog zapisa odabranog senzora u vidljivom, blizu-infracrvenom (IC) i termalnom infracrvenom (TIC) dijelu elektromagnetskog spektra (EMS).
In the last step, various moisture indicators (e.g. evaporative fraction) are calculated.
Konverzijom tih veličina dobivaju se komponente površinske energetske bilance i, naposlijetku, određuju indikatori vlažnosti (npr. evaporativna frakcija).
The model is based on the fact that evaporation can only take place if sufficient amount of energy is available, and so the process is bound by the available energy [8].
Sam model temelji se na činjenici da je za isparavanje vode potrebna velika količina energije te je, u tom kontekstu, proces ograničen količinom dostupne energije [8].
With that limitation, the evapotranspiration can be estimated by applying the energy conservation principle: energy that reaches the earth's surface must be equal to the energy leaving the system within the same time interval.
Zahvaljujući tom ograničenju, evapotranspiraciju je moguće procijeniti primjenom principa očuvanja energije: količina energije koja dolazi do zemljine površine mora biti jednaka količini energije koja izlazi iz tog sustava u istom vremenskom intervalu.
where G0 stands for the soil heat flux i.e. the heat flux in, through, and from the soil, H is the sensible heat flux i.e. the heat flux between the surface and the atmosphere, while lET represents
gdje je G0 toplinski tok tla, odnosno tok toplinske energije u tlu, kroz tlo i iz tla (eng. soil heat flux), H je toplinski tok između
Components Rn, G0 and H can be measured directly, while lET is estimated as a residual from the equation (1).
Jednadžba (1) u obzir uzima samo četiri komponente energetske bilance, a preostale su zanemarene jer čine vrlo mali udio dnevnog neto zračenja te su zanemarivo male u usporedbi s navedene četiri komponente.
Net radiation (Rn)
Neto tok zračenja (Rn)
The net radiation is a function of incoming and outgoing radiation and can be measured by the net radiometer.
Neto tok zračenja je u funkciji ulaznog i izlaznog zračenja i njegovu je veličinu moguće izmjeriti (neto radiometar).
However, the measurements are scarce and usually unavailable, which is why the net radiation is calculated using the surface reflectance i.e. broadband surface albedo α0 and surface temperature T0, as well as spatially variable zenith angles (to account for the spatially variable incoming shortwave radiation).
No takva su mjerenja vrlo rijetka i uglavnom nedostupna pa se neto tok zračenja određuje na temelju površinske refleksije, odnosno širokokanalnog površinskog albeda α0 (eng. broadband surface albedo) i temperature površine T0 te prostorno promjenjivih kutova zenita (kako bi se u obzir uzela prostorna varijabilnost ulaznog kratkovalnog zračenja).
In general, the net radiation is calculated using the equation [9]:
Jednadžba za proračun neto toka zračenja prema [9], dana je izrazom (2):
where α0 is the broadband surface albedo, K↓ is the incoming shortwave radiation, L↓ is the incoming longwave radiation, and L↑ is the outgoing longwave radiation.
gdje je α0 širokokanalni površinski albedo, K↓ silazno kratkovalno sunčevo zračenje, L↓ silazno dugovalno zračenje, a L↑ uzlazno dugovalno zračenje.
The instantaneous incoming shortwave radiation K↓, and the instantaneous incoming longwave radiation L↓ are dependent on the geometry and meteorological data measured at gauging stations.
Trenutačno silazno kratkovalno K↓ i trenutačno silazno dugovalno zračenje L↓ u funkciji su geometrijskih faktora te meteoroloških veličina izmjerenih na meteorološkim postajama.
In that respect, they are estimated as point values, at discrete locations of meteorological gauging stations.
Shodno tome, njihove su vrijednosti određene u točki, tj. na diskretnim lokacijama meteoroloških postaja.
The incoming shortwave radiation K↓ depends on the geometry and atmospheric factors: day of the year, latitude, insolation, and atmospheric constituents.
Silazno kratkovalno zračenje K↓ u funkciji je geometrijskih i atmosferskih faktora: dan u godini, geografska širina, osunčanost te atmosferski konstituenti.
• K↓TOA [W/m2]
[W/m2]
The atmospheric transmittance describes capacity of the atmosphere to transmit radiation and in this case is calculated using the altitude of selected gauging stations [9].
Atmosferska transmisija izražava propusnost atmosfere, a izračunana je u funkciji nadmorske visine odabranih meteoroloških postaja [9].
The instantaneous shortwave radiation at the top of the atmosphere is constant for the whole region and equal to maximum instantaneous shortwave radiation beyond the atmosphere (i.e. solar constant SC = 1367 W/m2), corrected for the earth's eccentricity (correction eccentricity factor E0) and solar zenith angle θ [9], thus resulting in 1039,33 W/
Trenutačno kratkovalno zračenje na vrhu atmosfere konstantno je za cijelo analizirano područje i jednako je maksimalnom trenutačnom kratkovalnom zračenju izvan atmosfere (tj. solarnoj konstanti SC = 1367 W/m2) korigiranom za ekscentricitet Zemlje (korekcijski faktor ekscentriciteta E0) te solarni zenitni kut θ [9], i iznosi 1039,33 W/m2.
The longwave incoming radiation L↓ refers to thermal radiation emitted by the atmosphere and atmospheric constituents.
Dugovalno silazno zračenje L↓ odnosi se na termalno zračenje koje emitira atmosfera i njeni konstituenti.
Its calculation is based on the Stefan-Boltzmann law: the instantaneous incoming longwave radiation is a function of the Stefan-Boltzmann constant σ (σ = 5,67∙10-8 W/m2K4), air temperature Ta (K) measured at gauging stations, and the atmospheric emissivity εa:
Proračun se temelji na primjeni Stefan-Boltzmannova zakona: trenutačno silazno dugovalno zračenje je u funkciji Stefan-Boltzmannove konstante σ (σ = 5,67∙10-8 W/m2K4), temperature zraka Ta [K] izmjerene na meteorološkim postajama i atmosferske emisivnosti εa:
Unlike the incoming radiation, the spatial variability of the instantaneous outgoing longwave radiation L↑ is significant as it refers to the thermal radiation emitted by the earth's surface.
Za razliku od silaznog zračenja, prostorna varijabilnost trenutačnog uzlaznog dugovalnog zračenje L↑ naglašenija je jer se radi o termalnom zračenju koje emitira zemljina površina.
It can also be calculated by applying the StefanBoltzmann law, but is dependent on the surface temperature T0 and the broadband surface emissivity ε0 [9]:
Izračunava se Stefan-Boltzmannovom jednadžbom, u funkciji temperature površine T0 i širokokanalne emisivnosti površine ε0 [9]:
The value of L↑ depends on the parameters that are difficult to measure, but can be derived from the satellite image.
Veličine o kojima L↑ ovisi teško je izmjeriti na terenu, no njihov se proračun temelji na informacijama izvedenim iz satelitske snimke.
nearIR red nearIR reed
blizuIC crveni blizuuIC crveni
The mathematical formulation of NDVI enables quantification of the vegetation i.e. its productivity.
Matematičkom formulacijom NDVI-ja omogućena je kvantifikacija zdravlja tj. produktivnosti vegetacije.
Its value domain ranges from -1 to 1: a dense and healthy vegetation will have positive values close to 1, while low positive or negative values of NDVI are typical for water surfaces.
Vrijednosti su mu u rasponu od -1 do 1: gusta i zdrava vegetacija imat će pozitivne vrijednosti bliske 1 dok će se vrijednosti NDVI za vodene površine biti od vrlo niskih pozitivnih prema negativnim vrijednostima.
In other words, more radiation is reflected in the near IR wavelength range in comparison with the red band, which is an indication of denser vegetation and it often refers to some forest species.
Drugim riječima, ako je više zračenja reflektirano u području blizu-IC valnih duljina nego u području crvenih, vegetacija će na tom području biti gušća i vjerojatno je da se radi o nekom tipu šuma.
When the difference between near IR and red band is small, the surface is most likely covered with scarce and often dry vegetation.
U slučaju da je razlika između blizu IC i crvenog kanala mala, riječ je o rijetkoj i vrlo često suhoj vegetaciji.
In most models, the surface temperature is the boundary condition for energy balance.
Temperatura površine u mnogim je modelima jedan od rubnih uvjeta energetske bilance.
As opposed to air temperature measured 1,5 - 2 m above the ground at standard meteorological gauging stations, the surface temperature must be measured at the very surface.
Za razliku od temperature zraka koja se na standardnim meteorološkim postajama mjeri na visini 1,5 - 2 m iznad površine terena, temperatura površine se mjeri na samoj površini terena.
In this approach, the surface temperature is calculated using physical parameters that are directly derived from the bands of the chosen sensor.
Procjena te veličine u ovom se pristupu temelji na poznavanju fizikalnih veličina direktno izvedivih iz informacija sadržanih u kanalima korištenog senzora.
The calculation procedure consists of two steps:
Postupak se odvija u dva koraka:
Step 1: Brightness temperature is estimated for both TIR bands:
Korak 1: proračun temperature na satelitu (eng. brightness temperature) za oba TIC kanala:
where C1 and C2 are the constants characteristic for the chosen sensor, νi is the central wave number of the band (c/m), and spectral radiance Li is a linear function of the 10-bit visible band count [11].
pri čemu su C1 i C2 konstante karakteristične za odabrani senzor, νi je središnja valna duljina kanala [c/m], a sijanje Li linearna funkcija 10-bitnog zapisa u kanalu [11].
Step 2: Surface temperature is estimated using the splitwindow technique, in this case the Coll's equation [12]:
Korak 2: proračun temperature površine metodom odvojenih prozora (eng. split-window technique), u ovom slučaju Collovom jednadžbom, prema [12]:
where T4 and T5 represent brightness temperatures in bands 4 and 5, while ε4 is the emissivity in the band 4, and Δε is the difference in emissivity between the bands 4 and 5.
gdje su T4 i T5 temperature na satelitu u kanalima 4 i 5, ε4 emisivnost u kanalu 4, a Δε razlika emisivnosti kanala 4 i 5.
The surface net radiation cannot be estimated if reflection characteristics of the surface are unknown.
Da bi se odredio neto tok zračenja promatrane površine, nužno je poznavati njene reflektivne karakteristike.
Such characteristics can be described by the broadband surface albedo α0, a parameter referring to reflectance of the shortwave radiation in the wavelength interval 0,3 - 3 μm [13]:
Te su karaktersitike opisane širokokanalnim površinskim albedom α0, veličinom koja se odnosi na refleksiju kratkovalnog zračenja u rasponu valnih duljina 0,3 - 3 μm [13]:
where αTOA is the planetary albedo (albedo at the top of the atmosphere) and αPR is the path radiance i.e. an average portion of the incoming solar radiation across all bands of the chosen sensor, back-scattered to the sensor before it reaches the earth's surface, with the value range of 0,025-0,4 [7] .
gdje je αTOA planetarni albedo (albedo na vrhu atmosfere), a αPR prosječni udio ulaznog sunčevog zračenja kroz sve kanale odabranog senzora, a koje je reflektirano prema senzoru prije no što je stiglo do zemljine površine (eng. path radiance).
The planetary albedo is the sum of the narrowband reflectance (αi) multiplied by adequate weighting factors (wi) that are sensor dependent [14]:
Vrijednosti αPR su u rasponu od 0,025 do 0,4 [7] dok je planetarni albedo (10) suma uskokanalnih refleksija (αi) pomnoženih s odgovarajućim težinskim koeficijentima (wi) koji pak ovise o odabranom senzoru prema [14]:
Soil heat flux (G0)
Toplinski tok tla (G0)
The soil heat flux is the amount of energy passing through the soil in a unit of time.
Toplinski tok tla je količina toplinske energije koja prolazi kroz tlo u jedinici vremena.
The main driver is solar radiation which heats up the surface, creating the temperature difference between the surface and upper layers of the soil profile.
Djelovanjem sunčevog zračenja, koji je osnovni pokretač toplinskog toka tla, zagrijava se površina te nastaje razlika u temperaturi između površine i gornjih slojeva tla.
where lS is the proportionality factor i.e. thermal conductivity (W/mK) and the ratio ΔTs/Δz defines the vertical temperature gradient (K/m).
gdje je lS faktor proporcionalnosti odnosno toplinska vodljivost [W/mK], a ΔTs/Δz vertikalni temperaturni gradijent [K/m].
The ability of soil to transfer heat determines how fast the temperature will change during a day or a season [15] while the temperature gradient governs the heat flux and is dependent on vegetation cover (heating rate of the surface is determined by the light attenuation and formation of shadows at the very surface).
Sposobnost tla da provodi toplinu određuje koliko će se brzo mijenjati njegova temperatura tijekom dana ili tijekom sezone [15] dok temperaturni gradijent upravlja toplinskim tokom i ovisi o vegetacijskom pokrovu (mjera zagrijavanja površine određena je prigušenjem svjetla i formiranjem sjena na samoj površini tla).
Although the soil heat flux cannot be mapped directly from satellite imagery, appropriate methods have been developed for measuring soil temperature and one or more
Toplinski tok tla nije moguće kartirati direktno iz satelitskih snimki, no postoje metode koje uključuju mjerenje
thermal characteristics of the soil (thermal conductivity or thermal capacity), as well as the water content.
temperature tla te jednu ili više termalnih karakteristika tla (toplinska vodljivost ili toplinski kapacitet) i količine vode.
However, such approaches cannot adequately describe the spatial and temporal variability of the soil heat flux, primarily due to pronounced dynamic thermal characteristics of the surface and complex interrelationship between annual, seasonal and diurnal solar radiation regimes.
Međutim, tako određena veličina toplinskog toka tla ne može zadovoljavajuće opisati njenu prostornu i vremensku komponentu, u prvom redu zbog izrazito dinamičkih termalnih karakteristika površine te zbog složenih odnosa godišnjih, sezonskih i dnevnih režima sunčevog zračenja.
The third component of the energy balance equation, the sensible heat flux, is the most complex part in estimating evapotranspiration, and is very difficult to estimate.
gdje je ρa gustoća zraka [kg/m3], cp specifična toplina zraka [1004 J/kgK] dok je rah aerodinamički otpor prijenosu topline [s/m].
Firstly, it is not possible to directly measure parameters that rah depends on and, secondly, the data necessary to estimate those parameters are usually unavailable.
Proračun trećeg elementa energetske bilance, toka osjetilne topline H, najsloženiji je dio proračuna evapotranspiracije, ponajprije zbog nemogućnosti direktnog mjerenja veličina o kojima ovisi rah te nedostatka podataka o tim veličinama.
Therefore, the aerodynamic resistance to heat transport is estimated in an iteration process, as schematically shown in Figure 1.
Stoga je aerodinamički otpor prijenosu topline određen iteracijskim postupkom, shematski prikazanim na slici 1.
Knowing the wind velocities u measured at the height z above the ground at the time of the satellite overpass, the roughness length for momentum is estimated as a function of vegetation height and displacement height [17]:
Na temelju brzina vjetra u izmjerenih na visini z iznad tla na meteorološkim postajama na dan preleta satelita, određena je duljina hrapavosti za količinu gibanja u funkciji visine vegetacije i visine pomaka aktivne površine [17]:
Where g = 0,2, h0 is the vegetation height and d is the zero plane displacement (displacement height), i.e. an average level at which momentum is absorbed due to vegetation.
gdje je g = 0,2, h0 je visina vegetacije, a d visina pomaka aktivne površine, odnosno srednji nivo na kojem se impuls apsorbira zbog postojanja vegetacije.
Raupach [18] connects d with vegetation cover defining it as a function of the leaf area index LAI.
Raupach [18] dovodi u vezu d s vegetacijskim pokrovom definirajući ga u funkciji indeksa lisne površine LAI.
With known roughness length for momentum, and assuming neutral atmospheric conditions, it is possible to calculate the friction velocity at gauging stations, at z = 2 m above the ground:
S poznatom duljinom hrapavosti za količinu gibanja može se, uz pretpostavku neutralnih atmosferskih uvjeta, izračunati brzina trenja na meteorološkim postajama, na visini z = 2 m iznad površine:
The blending height defines the height at which the surface roughness influence can be neglected.
Visina zaslona strujanja (eng. blending height) jest visina na kojoj je utjecaj hrapavosti površine zanemariv.
In this case, it is 200 m above the ground (surface roughness is a part of the vegetation height that influences shear stress between the plant and the atmosphere and defines surface flux as well as the actual and potential evapotranspiration).
Kao takva, usvojena je visina od 200 m iznad tla (površinska hrapavost je dio visine vegetacije koji utječe na posmično naprezanje između biljke i atmosfere te određuje površinski tok te stvarnu i potencijalnu evapotranspiraciju).
At that height, the wind velocity is assumed to be constant for the whole region, and is calculated as a function of friction velocity and roughness length for the momentum:
Brzina vjetra se na toj visini određuje u ovisnosti o brzini trenja i duljini hrapavosti za količinu gibanja te je pretpostavljena konstantnom za cijelo analizirano područje:
Initial values of aerodynamic resistance to heat transport are determined in every pixel of the analyzed area, assuming neutral stability [8, 19, 20]:
Početne vrijednosti aerodinamičkog otpora prijenosu topline u svakoj točki promatrane površine, određuju se za uvjete neutralne stabilnosti [8, 19, 20]: