稳定连续的长时序地表土壤水分数据集对于全球环境和气候变化监测等都非常重要。SMAP等卫星搭载的L波段辐射计能提供目前最优精度的全球地表土壤水分观测,但其数据记录的短时间限制了其在长期研究中的应用;而AMSR-E和AMSR2系列传感器能提供长时序多频段辐射计观测(C、X和K波段)。本数据集是一个20年(2002/07/27~2022/08/31)的全球连续一致的地表土壤水分数据集,分辨率为日尺度的36 km,采用EASE-Grid2投影坐标系,数据单位为m3/m3。数据集采用Yao et al.(2017)发展的土壤水分神经网络反演算法,将SMAP的优势传递到AMSR-E/2,以目前卫星最优精度的SMAP标准土壤水分产品为训练目标,以AMSR-E/2的亮温为输入,最终输出长时序土壤水分数据。该数据集能够重现SMAP土壤水分的时空分布,精度与SMAP土壤水分产品相当;同时该数据集精度优于AMSR-E和AMSR2的官方土壤水分产品,通过全球14个密集观测站网的地面观测验证表明,其土壤水分精度为5%左右。该全球长时序数据集目前时间覆盖20年,随着AMSR2的持续在轨观测以及即将发射的后继AMSR3任务,该数据集是可延长的,为气候极端事件、趋势分析和年代际变化的长时序研究提供支持。
姚盼盼, 卢麾
地表土壤水分(SSM)是了解地球表面水文过程的关键参数。长期以来,被动微波(PM)技术一直是在卫星遥感尺度上估算SSM的主要选择,而另一方面,PM观测的粗分辨率(通常>10 km)阻碍了其在更细尺度上的应用。虽然已经提出了定量研究,以缩小基于卫星PM的SSM的规模,但很少有产品可供公众使用,以满足1km分辨率和全天候条件下每日重访周期的要求。因此,在本研究中,我们在中国开发了一种具有所有这些特征的SSM产品。该产品是通过在36 km处对基于AMSR-E和AMSR-2的SSM进行降尺度生成的,涵盖了2003-2019年间两台辐射计的所有在轨时间。MODIS光学反射率数据和在多云条件下填补空白的每日热红外地表温度(LST)是降尺度模型的主要数据输入,以实现SSM降尺度结果的“全天候”质量。4月至9月期间,这一开发的SSM产品的每日图像在全国范围内实现了准完全覆盖。在其他月份,与最初的每日PM观测值相比,开发产品的全国覆盖率也大大提高。我们根据2000多个专业气象和土壤水分观测站的现场土壤水分测量结果对该产品进行了评估,发现该产品的精度在晴空到多云的所有天气条件下都是稳定的,无偏RMSE的站平均值在0.053 vol到0.056 vol之间。此外,评估结果还表明,开发的产品在1km分辨率下明显优于广为人知的SMAP Sentinel(主被动微波)组合SSM产品。这表明,我们开发的产品在改善未来水文过程、农业、水资源和环境管理相关调查方面可能带来的潜在重要效益。本数据集在全国数据集的基础上,裁切出中国西南地区数据进行共享。
宋沛林, 张永强